JP2010260311A - Inkjet head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はインクジェットヘッドのノズルプレートにおけるインクの吐出特性技術に関する。 The present invention relates to an ink ejection characteristic technique in a nozzle plate of an inkjet head.
従来、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドのノズル孔から出たインクによる周囲への汚染を防止するために、ノズルプレートにマスクプレートが設けられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a mask plate is provided on a nozzle plate in order to prevent contamination of the surrounding area with ink ejected from nozzle holes of an inkjet head used in an inkjet printer.
マスクプレートは、ノズルプレートの表面に当接するように取り付けられ、且つ、ノズルプレートの表面よりもインク吐出方向に突出する構造である(特許文献1、特許文献2、特許文献3の図4)。
The mask plate is attached so as to be in contact with the surface of the nozzle plate and has a structure protruding in the ink ejection direction from the surface of the nozzle plate (FIG. 4 of Patent Document 1,
ノズルプレートに付着したインクを除去する方法として、付着したインクが固着する前にワイプ材で払拭する方法が知られている(特許文献1の図3)。ノズルプレートに付着したインクを除去する他の方法として、部分吸引メンテナンスによる方法が知られている(特許文献4の図2)。 As a method for removing ink adhering to the nozzle plate, a method of wiping with a wipe material before adhering ink adheres is known (FIG. 3 of Patent Document 1). As another method for removing ink adhering to the nozzle plate, a method based on partial suction maintenance is known (FIG. 2 of Patent Document 4).
しかしながら、特許文献1、特許文献2、特許文献3の構成では、ノズルプレートとマスクプレートの境目に段差部が形成されている。ワイプ材によるインク除去方法であっても部分吸引メンテナンスによるインク除去方法であっても、段差部でノズルプレート側にインクが残ってしまう。時間と共にこのインクの特性が変化してさまざまな問題を生じる。例えば、インクがノズルプレートの表面に固着し、ワイプまたは部分吸引しても取れなくなる。結果として、ノズルプレートの表面の撥インク性が悪化して、印字品質を悪化させていた。
However, in the configurations of Patent Document 1,
さらに、通常、インクジェットヘッドにはインクミストが付着蓄積する。インクミストは、用紙からの跳ね返りであったり、サテライトであったり様々である。インクミストが電子部材等に付着するとインクジェットヘッドの故障要因となる。ノズルプレートの表面と用紙とのギャップが狭い場合は、用紙がノズルプレートの表面に接触し、ノズルプレートの表面を傷つけて印字品質を悪化させることも起きる。 Further, normally, ink mist adheres and accumulates on the inkjet head. The ink mist is various, such as a rebound from the paper or a satellite. If the ink mist adheres to an electronic member or the like, it causes a failure of the ink jet head. When the gap between the surface of the nozzle plate and the paper is narrow, the paper may come into contact with the surface of the nozzle plate, damaging the surface of the nozzle plate and deteriorating the print quality.
さらに、従来のインクジェットヘッドは、マスクプレートはノズルプレートに当接するように固定されていた。固定方法としては接着剤が一般的である。ノズルプレートの材質としては、一般的にポリイミドフィルムが使用されている。ポリイミドフィルムは、絶縁抵抗が大きいので、ポリイミドフィルムと当接しているマスクプレートは、アース接続できない。このため、マスクプレートは、インクミスト、紙粉などが付着しやすい。これらは、インクジェットヘッドによる印字品質の悪化の要因となっている。マスクプレートをアース接続するためには別部品が必要となり、インクジェットヘッドの構造が複雑化してしまう。 Further, in the conventional inkjet head, the mask plate is fixed so as to contact the nozzle plate. As a fixing method, an adhesive is common. As a material of the nozzle plate, a polyimide film is generally used. Since the polyimide film has a large insulation resistance, the mask plate in contact with the polyimide film cannot be grounded. For this reason, ink mist, paper dust, and the like are likely to adhere to the mask plate. These are factors that deteriorate the print quality of the inkjet head. In order to connect the mask plate to the ground, a separate part is required, which complicates the structure of the inkjet head.
本発明は、ノズルプレートにおけるインクの吐出特性の劣化を防ぐインクジェットヘッドを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ink jet head that prevents deterioration of ink ejection characteristics in a nozzle plate.
上記の課題を解決するために、本発明は、インクを吐出するノズルを複数有するノズルプレートと、前記ノズルプレートにおける前記インクの吐出面よりも前記インクの吐出方向にはみ出さない位置に設けられたマスクプレートと、前記ノズルプレートと前記マスクプレートとの間に取り付けられ、互いの位置関係を決定する枠とを有する。 In order to solve the above-described problems, the present invention is provided with a nozzle plate having a plurality of nozzles for discharging ink, and a position that does not protrude in the ink discharge direction from the ink discharge surface of the nozzle plate. A mask plate, and a frame attached between the nozzle plate and the mask plate and determining a mutual positional relationship.
本発明は、ノズルプレートにおけるインクの吐出特性の劣化を防ぐ効果を奏する。 The present invention has an effect of preventing deterioration of ink ejection characteristics in the nozzle plate.
本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。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1を概略的に示している。本実施形態に係るインクジェット記録装置1は、記録媒体である用紙にカラー印刷を行う。用紙としては、例えば、普通紙、コート紙、OHPシート等を用いることが可能である。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows an inkjet recording apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The ink jet recording apparatus 1 according to the present embodiment performs color printing on a sheet that is a recording medium. As the paper, for example, plain paper, coated paper, OHP sheet or the like can be used.
インクジェット記録装置1の筐体114内には、手差しトレイ104またはペーパーカセット105から、ドラム102と印字ユニット103とによって構成される印字部100を介して排紙トレイ111または排紙トレイ112へ至る用紙経路Pが設けられている。
In the
手差しトレイ104およびペーパーカセット105には、手差しトレイ104およびペーパーカセット105に積層された用紙を一枚ずつ分離して用紙経路Pへ供給する給紙機構106が設けられている。用紙経路Pには、用紙経路Pで、手差しトレイ104またはペーパーカセット105から排紙機構107へ向けて用紙を搬送する用紙搬送機構113や、印字部100において印字が行われた用紙を排紙する排紙機構107が設けられている。
The
印字部100は、ドラム102の外周に用紙を担持した状態で、所定速度で回転させながら、印字ユニット103によって印字データに基づく印字を行う。印字ユニット103は、4つのノズルユニット120C(シアン)、120Y(イエロー)、120M(マゼンダ)、120B(ブラック)を備えている。各ノズルユニット120C、120Y、120M、120Bは、後述する複数のノズル21からインクを選択的に吐出させるインクジェットヘッド2を備える(例えば図4参照)。
The
印字ユニット103は、後述するインクジェットヘッド2が備えるノズル21が上方からドラム102に対向させるようにしてドラム102の上側に配置されている。用紙経路Pにおいて給紙機構104側を上流側、排紙機構107側を下流側とすると、各ノズルユニット120C、120Y、120M、120Bは、上流側から順に、120C(シアン)、120Y(イエロー)、120M(マゼンダ)、120B(ブラック)の並びで配置されている。
The
各ノズルユニット120C、120Y、120M、120Bは、複数のインクジェットヘッドがドラムのX軸方向に配置されている。各ノズルユニット120C、120Y、120M、120Bは、後述するインクジェットヘッド2が備えるノズル21の配列方向がドラム102の軸心方向と並行となるように配列されている。
In each
次に、本実施形態に係るインクジェットヘッド2の構造について説明する。図2は、本実施形態に係るインクジェットヘッド2の斜視図である。図3は、本実施形態に係るインクジェットヘッド2の正面図である。図4は、本実施形態に係るインクジェットヘッド2の図3におけるX−X´断面図である。本実施形態に係るインクジェットヘッド2では、インクミストが電子部材等に付着すること、用紙がノズルプレート20表面に接触してノズルプレート20表面を傷つけること等を防止するようにマスクプレートの位置を決定している。
Next, the structure of the
図2および図3に示すように、矢印A方向は、インクジェットヘッド2からインク滴が吐出する方向である。図2に示すように、インクジェットヘッド2には、ドラム102と対向するノズルプレート20、マスクプレート10が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the arrow A direction is a direction in which ink droplets are ejected from the
図4に示すように、ノズルプレート20には、複数のノズル21が形成されている。インクジェットヘッド2は、枠15を介してノズルプレート20とマスクプレート10を全体に渡って組み付けている。図5は、図4に示すa部分を拡大して示すインクジェットヘッド2の断面図である。
As shown in FIG. 4, a plurality of
枠15は、ノズルプレート20からインクの吐出方向A側に切り欠き部15Bを設けた断面L字形状である。枠15に設けられた切り欠き部15Bにはマスクプレート10が取り付けられる。枠15から切り欠き部15Bを除いた段差部15Aにはノズルプレート20が取り付けられている。マスクプレート10は、枠15を介してノズルプレート20とL1の間隔でインクの吐出方向Aと反対側に凹むように取り付けられている。
The
ノズルプレート20とマスクプレート10との間隔をL1、マスクプレート10の材質厚さをT1、ノズルプレート20の材質厚さをT2、枠15の段差部15Aの高さをT3とすると、L1=(T2+T3)−T1>=0の関係が成り立つ。
When the distance between the
次に、マスクプレート10とノズルプレート20が取り付けられた枠15との組み付けについて説明する。図6は、マスクプレート10を枠15(ノズルプレート20を取り付けた枠15)に組み付けられる前の斜視図である。図7は、マスクプレート10を枠15(ノズルプレート20を取り付けた枠15)に組み付けた後のノズルプレート20側から見た図である。
Next, assembly of the
マスクプレート10は、枠15と接合する側に、ノズルプレート20におけるノズル21の配列方向に沿った開口部10Bを有する。さらに、マスクプレート10には、開口部10Bの内側に向かって突起10Cが周方向全体に渡って突出している。突起10Cは、周方向全体でなくても、凹凸形状となるように所定間隔で複数設けられていてもよい。枠15は、ノズルプレート20に取り付けられている。枠15は、段差部15Aが設けられた側をマスクプレート10の内部を通して突起10Cが設けられた側に向けて挿入することでマスクプレート10の位置が決まり、図5に示した様に取り付けられる。
The
図7に示すように、このマスクプレート10の突起10Cの内側の縁は、枠15の段差部15Aとちょうど接し、突起10Cは、切り欠き部15Bと嵌り合う。突起10Cと段差部15A(または切り欠き部15B)は、マスクプレート10とノズルプレート20の位置決めとして機能する。
As shown in FIG. 7, the inner edge of the
マスクプレート10が枠15を介してノズルプレート20に取り付けられた場合、マスクプレート10とノズルプレート20の相対的な位置関係は常に一定となる。結果として、マスクプレート10とノズル21との相対的な位置関係も常に一定となる。したがって、枠15の段差部15Aをマスクプレート10の突起10Cと嵌め合うことにより、高価な治具を用いることなくマスクプレート10を枠15に容易且つ高精度に組み付けることができる。
When the
図8は、本実施形態に係るインクジェットヘッド2に対するワイプメンテナンスを説明するための図3におけるX−X´断面図である。インクを吐出するノズル21は、枠15を基準として孔加工されている。マスクプレート10とノズルプレート20との位置決め精度が向上すると、結果として、マスクプレート10とノズル21との位置決め精度も向上する。
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ in FIG. 3 for explaining the wipe maintenance for the
ここで、上記のような構造のインクジェットヘッド2によって従来の課題をどのように解決したかについて以下に説明する。図8には、ノズル21からインク滴30を用紙に対して吐出させた場合にノズルプレート20表面に付着および堆積したインクミストによって形成された付着インク50を示している。付着インク50は、時間の経過と共に特性が変化してさまざまな問題をインクジェットヘッド2に対して生じさせる。
Here, how the conventional problem is solved by the
例えば、付着インク50がノズルプレート20表面に固着し、ワイプ材40でワイプしても取れなくなる。そのため、付着インク50は、ノズルプレート20表面の撥インク性を悪化させ、印字品質を悪化させる。
For example, the adhered
次に、本実施形態に係るインクジェットヘッド2に対するワイプメンテナンスを具体的に説明する。図9は、本実施形態に係るインクジェットヘッド2に対するワイプメンテナンスを説明するための図3におけるX−X´断面図である。
Next, the wipe maintenance for the
ワイプ材40は、図9の矢印B方向に移動しながら一端側から他端側に向かってノズルプレート20表面の付着インク50を払拭する。図10は、ワイプ材40によるワイプ前後のインクジェットヘッド2を示す断面図である。
The wipe
図10(a)は、図9のb(枠15付近)部分を拡大して示すワイプ材40によるワイプ開始時のインクジェットヘッド2の断面図である。図10(b)は、図9のb部分を拡大して示すワイプ材40によるワイプ後のインクジェットヘッド2の断面図である。図10(c)は、図9のc部分(枠15付近)を拡大して示すワイプ材40によるワイプ終了直前のインクジェットヘッド2の断面図である。図10(d)は、図9のc部分を拡大して示すワイプ材40によるワイプ後のインクジェットヘッド2の断面図である。
FIG. 10A is a cross-sectional view of the
図10(a)に示すように、はじめにワイプ材40は、マスクプレート10のマスク表面10Aを払拭しながらノズルプレート20のノズル表面20Aに乗り上げてノズルプレート20の付着インク50を払拭する。ワイプ材40がマスク表面10Aからノズル表面20Aに乗り上げる際にワイプした付着インク50は、マスクプレート10とノズルプレート20の境界の段差部15Aによりかき取られる。したがって、ワイプ材40が図9のb部分をワイプした後は、図10(b)に示すように、マスク表面10Aには、インク52が残留する。マスク表面上10Aに残留したインク52は、ノズル表面20Aに残留しているのではないので、ノズルプレート20の特性を悪化させることはなく印字品質にも影響しない。
As shown in FIG. 10A, first, the wipe
図10(a)に示す状態から図10(c)に示す状態まで、ワイプ材40がさらにノズル表面20Aを払拭しながら図9の矢印B方向に沿ってマスクプレート表面10Aの位置まで移動する。図9のc部分は、マスクプレート10とノズルプレート20の境界の段差部15Aである。マスクプレート10は、ノズルプレート20よりもワイプ材40先端の延在方向に沿って低くなる形状である。したがって、ワイプ材40が図9のc部分をワイプした後は、図10(d)に示すように、ワイプされた付着インク51がc部分の段差部15Aによりかきとられることは無い。ノズル表面20Aおよびマスク表面10A上にはインク52は残留しない。
From the state shown in FIG. 10A to the state shown in FIG. 10C, the wipe
本実施形態によれば、ノズルプレート20に対して均一にワイプ材40を当接することができる。ノズルプレート20にはインク52が残留しないため、ノズルプレート20の撥インク性は悪化しない。結果として、インクジェットヘッド2による安定した印字が可能となる。尚、図8、図9.図10は、図3におけるX−X´断面について矢印B方向にワイプ材40が移動してワイプする実施形態であり、ワイプ材40のワイプ方向は、上記矢印B方向と直交する方向でも良い。
According to the present embodiment, the wipe
図11は、本実施形態に係るインクジェットヘッド2に対する部分吸引メンテナンスを説明するための図3におけるX−X´断面図である。ここでは、インクジェット記録装置1のワイプ材40の代わりに、部分吸引部材60が設けられている。部分吸引部材60は、負圧を作用させる負圧チャンバ62によって吸引口61の先端から付着インク50を吸引する。部分吸引部材60は、ノズル表面20Aとのギャップを保ちながら矢印C方向に移動しながら付着インク50を矢印D方向に沿って吸引除去している。マスク表面10Aは、ノズル表面20Aよりもインクの吐出方向に突出していない。部分吸引部材60が矢印C方向に沿って移動するとき、ノズル表面20Aとマスクプレート表面10Aとの段差部15A(図11のd部分)によって部分吸引部材60の表面に付着したインク50がかき取られることはない。部分吸引部材60の表面に付着したインク50は、マスクプレート表面10A側へと移動する。ノズル表面20Aとマスクプレート表面10Aの段差部15A(図11のd部分)のノズルプレート20側にインク50が残ることはない。尚、図11は、図3におけるX−X´断面について矢印C方向に部分吸引部材60が移動する実施形態であり、部分吸引部材60の移動方向は、上記矢印C方向と直交する方向でも良い。
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ in FIG. 3 for explaining the partial suction maintenance for the
次に、マスクプレート10とノズルプレート20の関係を枠15によって位置決めした場合の別の効果について説明する。本実施形態に係るインクジェットヘッド2では、図6、図7に示すようにマスクプレート10はノズルプレート20には当接していない。マスクプレート10およびノズルプレート20は、それぞれ枠15と当接している。
Next, another effect when the relationship between the
枠15は、導電性部材又は導電皮膜された部材で形成されている。したがって、マスクプレート10は、枠15を介してアース接続することができる。マスクプレート10がアース接続されることで、マスクプレート10に対する埃、紙粉、インクミスト等の付着を防止し、インクジェットヘッド2による安定した印字が可能となる。本実施形態に係るインクジェットヘッド2は、アース接続するための別部品を必要としないため構造を簡素化できる。
The
次に、マスクプレート10とノズルプレート20の関係を枠15によって位置決めした場合のさらに別の効果について説明する。図12は、本実施形態に係るインクジェットヘッド2のノズルプレート20側にキャッピング部材55を取り付けた場合の図3におけるX−X´断面図である。キャッピング部材55は、マスクプレート10に対して取り付けられる。キャッピング部材55は、ノズルプレート20のノズル面20Aを外気から遮断することで、ノズルプレート20の保護及びインクの乾燥等を防ぐ。そのため、ノズルプレート20に対するキャッピング部材55の取り付け精度を良好に保つ必要がある。
Next, still another effect when the relationship between the
本実施形態によれば、上述したように、マスクプレート10とノズル21との相対的な位置関係は常に一定となる。したがって、キャッピング部材55とノズル21との位置合わせは、キャッピング部材55をマスクプレート10の外周に取り付けるだけで容易となる。本実施形態により、キャッピング部材55をインクジェットヘッド2に取り付ける場合、位置合わせのための調整を必要とせず、構造が簡素化できる。
According to the present embodiment, as described above, the relative positional relationship between the
図13は、本実施形態に係るインクジェットヘッド2のノズルプレート20側に部分吸引部材70を取り付けた場合の図3におけるX−X´断面図である。部分吸引部材70には、複数の吸引口71が設けられている。
FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ in FIG. 3 when the
部分吸引部材70は、複数の吸引口71をノズル表面20A全体に対して押し付けると、負圧チャンバ72によって複数の吸引口71の先端からノズル表面20Aの付着インク50を吸引する。部分吸引部材70をインクジェットヘッド2に対して取り付けた場合、吸引口71が、ノズルプレート20のうちノズル21と対向しない位置となると最適である。
When the plurality of
部分吸引部材70とノズル21との位置合わせは、上記同様、部分吸引部材70をマスクプレート10の外周に取り付けるだけで容易となる。本実施形態により、部分吸引部材70をインクジェットヘッド2に取り付ける場合位置合わせのための調整を必要とせず、構造が簡素化できる。
As described above, the
1…インクジェット記録装置、2…インクジェットヘッド、10…マスクプレート、10A…マスク表面、10B…開口部、10C…突起、15…枠、15A…段差部、20…ノズルプレート、20A…ノズル表面、21…ノズル、40…ワイプ材、60…部分吸引部材、70…部分吸引部材、120C…ノズルユニット、120Y…ノズルユニット、120M…ノズルユニット、120B…ノズルユニット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet recording apparatus, 2 ... Inkjet head, 10 ... Mask plate, 10A ... Mask surface, 10B ... Opening part, 10C ... Projection, 15 ... Frame, 15A ... Step part, 20 ... Nozzle plate, 20A ... Nozzle surface, 21 ... Nozzle, 40 ... Wipe material, 60 ... Partial suction member, 70 ... Partial suction member, 120C ... Nozzle unit, 120Y ... Nozzle unit, 120M ... Nozzle unit, 120B ... Nozzle unit.
Claims (4)
前記ノズルプレートにおける前記インクの吐出面よりも前記インクの吐出方向にはみ出さない位置に設けられたマスクプレートと、
前記ノズルプレートと前記マスクプレートとの間に取り付けられ、互いの相対的な位置関係を決定する枠と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッド。 A nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink;
A mask plate provided at a position that does not protrude in the ink ejection direction from the ink ejection surface of the nozzle plate;
A frame attached between the nozzle plate and the mask plate and determining a relative positional relationship with each other;
An ink jet head comprising:
前記突起部は前記切り欠き部および前記段差部と嵌り合うことを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド。 The mask plate has an opening along the nozzle arrangement direction of the nozzle plate and a protrusion protruding toward the opening, and the frame discharges the ink at a position in contact with the mask plate. A notch portion recessed in a direction opposite to the direction, and a step portion having a predetermined height in the ink ejection direction constituted by the notch portion,
The inkjet head according to claim 1, wherein the protrusion fits with the notch and the step.
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