JP2012016947A - インクジェット記録ヘッドとインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】オリフィス部材に付着したインク滴がカバー構造体の隙間に向かうことを防止する。
【解決手段】インクジェット記録ヘッドは、インクを吐出する吐出孔を有したオリフィス部材と、該オリフィス部材の外周を取囲む周面と前記オリフィス部材の近傍に配置された一端面および他端を有すると共に前記周面に形成されインクの移動を抑制するインク規制部を有する第１のカバー部材と、第１のカバー部材の前記後端に連なって配置された第２のカバー部材とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、インクジェット記録ヘッドとインクジェットプリンタに関する。

インクジェットプリンタの一例では、回転軸を中心に回転するシート搬送ドラムを備えている。記録媒体としてのシートは、前記シート搬送ドラムの周面に保持される。前記シート搬送ドラムの周面に対向してインクジェット記録ヘッドが配置されている。このインクジェット記録ヘッドは、シート搬送ドラムに保持されたシートに向けてインクを吐出することにより、シートに画像を形成する。

インクジェット記録ヘッドの一例は、複数の吐出孔からなるノズル列を有するオリフィス部材と、インクが通る流路形成部材と、オリフィス部材の前記ノズル列を保護する第１のカバー部材と、第２のカバー部材などを備えている。第１のカバー部材と第２のカバー部材とによって、カバー構造体が構成されている。インクジェット記録ヘッドをシート搬送ドラムの周面に対向して配置したインクジェットプリンタでは、オリフィス部材が水平面に対して斜めに傾いた状態でフレームに取付けられることがある。特に、複数のインクジェット記録ヘッドがシート搬送ドラムの周方向に配置されている場合、いくつかのインクジェット記録ヘッドは、オリフィス部材の表面が水平面に対し傾いた姿勢で配置される。

特開平４−３６８８５４号公報 特開平６−２５５０９９号公報 特開２００９−２５５５１８号公報

前記インクジェット記録ヘッドの吐出孔から吐出されたインクの一部が、オリフィス部材の表面に残ることがある。前記したようにオリフィス部材が傾いている場合、オリフィス部材の表面に付着したインクが何らかの理由で増加してゆくと、そのインクが表面張力などによって、第１のカバー部材の周面を伝って濡れ上がることがある。

実施形態において、インクジェット記録ヘッドは、インクを吐出する吐出孔を有したオリフィス部材と、前記オリフィス部材の外周を取囲む周面と前記オリフィス部材の近傍に配置された一端面および他端を有すると共に前記周面に形成されインクの移動を抑制するインク規制部を有する第１のカバー部材と、前記第１のカバー部材の前記周面の前記後端に連なって配置された第２のカバー部材とを有する。

第１の実施の形態に係るインクジェットプリンタの内部を模式的に示す側面図。 図１に示されたインクジェットプリンタのインクジェット記録ヘッドの斜視図。 図２中のＦ３−Ｆ３線に沿うインクジェット記録ヘッドの断面図。 図２に示されたインクジェット記録ヘッドとインク滴を模式的に示す側面図。 図１に示されたインクジェットプリンタのヘッドメンテナンス装置の斜視図。 第２の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの斜視図。 第３の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの斜視図。 第４の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの斜視図。 第５の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの一部の断面図。 第６の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの一部の断面図。

以下に、第１の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタについて、図１から図５を参照して説明する。

図１は、インクジェットプリンタ１０を示している。このインクジェットプリンタ１０は、筐体１１と、シート収容部１２と、シート供給機構１３と、シート搬送ドラム１４と、記録ヘッド部１５と、シート排出機構１６を備えている。シート収容部１２は、記録媒体としての複数のシートＳを収容する。シート供給機構１３は、送りローラ２０と、シート搬送路２１と、ゲートローラ２２と、押さえローラ２３を含んでいる。シート搬送ドラム１４は筐体１１の内部に収容され、シートＳを記録ヘッド部１５に向けて搬送するためのシート搬送機構をなしている。

シート搬送ドラム１４は、図示しない回転機構によって、軸３０を中心に矢印Ｒ１で示す方向に一定の周速度で回転する。シート搬送ドラム１４の回転方向の位置は、エンコーダ３１によって検出される。このシート搬送ドラム１４は、シートＳを保持するための吸引部３５と保持機構３６とを備えている。吸引部３５は、負圧発生機構（図示せず）に接続されている。吸引部３５に発生させた負圧により、シート搬送ドラム１４の周面にシートＳが吸着される。保持機構３６は、シートＳの先端を保持する爪部材３７と、爪部材３７の回転中心である軸部材３８とを有している。記録ヘッド部１５と押さえローラ２３との間に、シート検出センサ４０が設けられている。シート搬送ドラム１４の周方向の一部には、余剰インクを受容するインク受け部４１が配置されている。

本実施形態では、負圧によってシートＳをシート搬送ドラム１４に固定するが、その代りに、誘電体に電荷を与えることにより、静電吸着力によってシートを固定するように構成されていてもよい。シート排出機構１６は、搬送ガイド４５と、搬送ローラ４６と、排出口４７と、排出トレイ４８などを含んでいる。

記録ヘッド部１５は、カラー印刷のための各色用の複数のインクジェット記録ヘッド５１，５２，５３，５４を有している。各インクジェット記録ヘッド５１，５２，５３，５４の基本的な構成は互いに共通であるため、以下に第１のインクジェット記録ヘッド５１を代表して説明する。

図２はインクジェット記録ヘッド５１の斜視図である。図３はインクジェット記録ヘッド５１の断面図である。インクジェット記録ヘッド５１は、オリフィス部材６１と、駆動部材６２と、インク室６３と、第１のカバー部材（マスクプレート）６４とを含んでいる。オリフィス部材６１には、複数の吐出孔７０からなるノズル列７１が形成されている。オリフィス部材６１の表面（オリフィス面）６１ａには、インクの付着を防ぐために撥インク処理が施されている。この撥インク処理により、吐出孔７０から出たインクの一部がオリフィス部材６１の表面に付着することによって吐出孔７０が塞がれることが回避される。第１のカバー部材６４は、例えば厚さ３００μｍ前後のステンレス鋼からなる。このカバー部材６４は、オリフィス部材６１の外周部と駆動部材６２の外周を取囲む周面６５と、端面（一端面）６６と、後端（他端）６７とを有している。周面６５は、少なくとも、第１の面６５ａと、第２の面６５ｂと、第３の面６５ｃと、第４の面６５ｄとを含んでいる。端面６６はオリフィス部材６１の近傍に設けられている。図３に示すように、端面６６とオリフィス部材６１とは重なり合って配置されている。この第１のカバー部材６４によって、オリフィス部材６１のノズル列７１と駆動部材６２が保護されている。

駆動部材６２の一例は、印加された電圧に応じて変形するピエゾ素子である。ピエゾ素子に電圧を印加することによってピエゾ素子を変形させ、インクに圧力を加えることにより、インクを吐出孔７０から吐出する。インク室６３は吐出孔７０に連通している。なお、駆動部材として発熱素子が採用されてもよい。発熱素子を用いるインクジェット記録ヘッドは、発熱素子によってインクを加熱する。インクが気化することによって発生する泡の圧力で吐出孔からインクが吐出される。

このインクジェット記録ヘッド５１は、第２のカバー部材（トップカバー）７５を有している。第２のカバー部材７５は、第１のカバー部材６４の後端６７に連なって配置されている。これら第１のカバー部材６４と第２のカバー部材７５とによって、カバー構造体７６が構成されている。第１のカバー部材６４の後端６７と第２のカバー部材７５の縁７５ａとの間に、僅かな隙間Ｇが存在していることがある。

第２のカバー部材７５の内側に、回路部品が実装された回路基板８０と、フレキシブル配線板８１と、インク移送チューブ８２と、インクフィルタ８３が収容されている。インク移送チューブ８２は、インク室６３に連通している。回路基板８０は、図示しない電源回路に接続され、駆動部材６２を駆動するための電流を駆動部材６２に供給する。

インクジェット記録ヘッド５１，５２，５３，５４は、シート搬送ドラム１４の周面に沿って、フレーム５５（図１に示す）に取付けられている。このため各インクジェット記録ヘッド５１，５２，５３，５４は、水平面Ｌ（図１に示す）に対し斜めの姿勢で配置されている。しかも各インクジェット記録ヘッド５１，５２，５３，５４の傾きは互いに異なっている。

例えば第１のインクジェット記録ヘッド５１は、図４に示すように、水平面Ｌに対して傾いた姿勢で配置されている。その場合、オリフィス部材６１の表面６１ａは真下を向かない。すなわちオリフィス部材６１の表面６１ａが水平面Ｌに対して傾いている。この場合、オリフィス部材６１の吐出孔７０から吐出されたインク滴８５の一部が、インクの吐出を止めたのちオリフィス部材６１の表面６１ａに付着していることがある。そして何らかの原因でオリフィス部材６１の表面６１ａにインク滴８５が溜まりだすと、インク滴８５の一部が第１のカバー部材６４の端面６６に付着し、さらに第１のカバー部材６４の周面６５を濡れ上がることがある。なんらかの対策を講じないと、周面６５を上昇したインクの一部が、カバー構造体７６の隙間Ｇからカバー構造体７６の内側に入るおそれがある。

そこで本実施形態のインクジェット記録ヘッド５１では、第１のカバー部材６４の周面６５にインク規制部９０を設けている。インク規制部９０はインクの移動を抑制する機能を有している。インク規制部９０の一例は、第１のカバー部材６４の周面６５に形成された撥インク処理面９１である。撥インク処理面９１は、第１のカバー部材６４の周面６５の全体のうちの上部、すなわちオリフィス部材６１から遠い側に、高さＨ（図３に示す）にわたって形成されている。本実施形態の撥インク処理面９１は、第１のカバー部材６４の周面６５を構成する４つの面６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄにわたって途切れることなく連続している。

撥インク処理面９１は、例えばポリフッ化エチレン（polyfluoroethylene）系、あるいはシリコーン系の撥水性樹脂を、ステンレス鋼製の第１のカバー部材６４の表面に塗布または蒸着させることにより形成される。撥インク処理面９１は油性あるいは水性のインクをはじくことができる。撥インク処理面９１に対するインクの接触角θ（図４に示す）は、第１のカバー部材６４の母材（例えばステンレス鋼板）に対するインクの接触角よりも大きな値をとる。水平面Ｌに対してオリフィス部材６１が傾いているインクジェット記録ヘッド５１において、第１のカバー部材６４の端面６６にインク滴８５が溜まったとしても、そのインク滴８５が隙間Ｇに向かって上昇することが撥インク処理面９１によって抑制される。

図５は、ヘッドメンテナンス機構１００を示している。ヘッドメンテナンス機構１００は、オリフィス部材６１と第１のカバー部材６４に付着したインク滴８５を除去する。このヘッドメンテナンス機構１００によってインクジェット記録ヘッド５１のクリーニングを行なう場合、インクジェット記録ヘッド５１を、フレーム５５と共にシート搬送ドラム１４から離す方向に移動させる。

ヘッドメンテナンス機構１００は、第１のカバー部材６４を覆うことができるキャップ部材１０１と、吸引装置１０２と、ブレード部材１０３とを備えている。キャップ部材１０１は、キャップ駆動機構１１０によって、図５に矢印Ｍ１で示す方向に移動可能である。このキャップ部材１０１は、オリフィス部材６１を覆う位置と、オリフィス部材６１を露出させる位置とにわたって移動する。

ブレード部材１０３は、図示しない駆動機構によって、矢印Ｍ２で示す方向に移動することにより、オリフィス部材６１の表面６１ａと第１のカバー部材６４の端面６６を拭う。オリフィス部材６１と第１のカバー部材６４に付着したインク滴８５は、吸引装置１０２によって吸引され、廃インクタンク１１１に送られる。

以下に、前記インクジェットプリンタ１０による印刷プロセスの概略について説明する。
図１に示すように、シート供給機構１３によってシートＳをシート搬送ドラム１４の吸引部３５へ搬送する。搬送されたシートＳの先端が保持機構３６によって保持されるとともに、このシートＳが吸引部３５に吸着される。こうしてシートＳがシート搬送ドラム１４の周面に固定される。シート搬送ドラム１４に吸着したシートＳは、シート搬送ドラム１４が回転する方向Ｒ１にシート搬送ドラム１４と共に移動する。記録ヘッド部１５は、シート搬送ドラム１４に保持されたシートＳに向けてインクを吐出することにより、シートＳ上に画像を形成する。

例えばカラー印刷の場合、シート搬送ドラム１４に保持されたシートＳが第１のインクジェット記録ヘッド５１に到達すると、第１のインクが第１のインクジェット記録ヘッド５１からシートＳに向けて吐出される。シートＳはシート搬送ドラム１４に吸着したまま回転し、第２のインクジェット記録ヘッド５２に到達する。そうすると、第２のインクが第２のインクジェット記録ヘッド５２からシートＳに向けて吐出される。さらにシート搬送ドラム１４が回転することにより、第３のインクが第３のインクジェット記録ヘッド５３からシートＳに吐出される。さらにシート搬送ドラム１４が回転することにより、第４のインクが第４のインクジェット記録ヘッド５４からシートＳに吐出される。こうしてシート搬送ドラム１４が複数回転する間に、シートＳにカラー画像が形成される。すなわちこのインクジェットプリンタ１０は、ラインヘッド形のマルチパス方式によりカラー印刷をなす。

本実施の形態のように、シート搬送ドラム１４の周方向に複数のインクジェット記録ヘッド５１〜５４が配置されたインクジェットプリンタ１０は、シート搬送ドラム１４とインクジェット記録ヘッド５１〜５４との位置精度を正確に規制することが比較的容易である。このため高精度のカラー画像を形成しやすく、構造も比較的簡単であり、高精度の画像を高速で形成できるという長所がある。

しかもインクジェット記録ヘッド５１〜５４に、撥インク処理面９１を有するインク規制部９０が設けられている。このため、水平面Ｌに対して傾いた姿勢で取付けられたインクジェット記録ヘッド５１〜５４のオリフィス部材６１に付着したインク滴８５がカバー構造体７６の隙間Ｇに向かうことを阻止できる。つまり、隙間Ｇからカバー構造体７６の内部にインク滴８５が侵入することを防止できる。このためカバー構造体７６の内側に収容されている回路基板８０やインクフィルタ８３あるいは接着部などがインクによって汚されてしまうことが回避され、信頼性の高いインクジェット記録ヘッド５１を提供することができる。

図６は、第２の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド５１Ａを示している。この実施形態の場合、傾いた姿勢で配置されたインクジェット記録ヘッド５１Ａの第１のカバー部材６４の周面６５のうち、低い方の面６５ａにのみ撥インク処理面９１が形成されている。この構成によれば、撥インク処理面９１の面積が第１の実施の形態のインクジェット記録ヘッド５１の撥インク処理面９１の面積の約半分で済むため、撥インク処理に要するコストを下げることができる。それ以外の構成と作用について、このインクジェット記録ヘッド５１Ａは、第１の実施の形態のインクジェット記録ヘッド５１と共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

図７は、第３の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド５１Ｂを示している。このインクジェット記録ヘッド５１Ｂは、合成樹脂性の第１のカバー部材６４の周面６５に、インク規制部９０として、溝１２０が形成されている。溝１２０は、第１のカバー部材６４の周面６５を構成する各面６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄにわたって連続している。このインクジェット記録ヘッド５１Ｂでは、オリフィス部材６１の表面６１ａに付着したインク滴が、カバー構造体７６の隙間Ｇに向かうと、そのインク滴が溝１２０に入るため、隙間Ｇに達することが回避される。溝１２０は、第１のカバー部材６４の周面６５のうちの一部（低い側の面６５ａ）のみに設けられていてもよい。それ以外の構成と作用について、このインクジェット記録ヘッド５１Ｂは、第１の実施の形態のインクジェット記録ヘッド５１と共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

図８は、第４の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド５１Ｃを示している。このインクジェット記録ヘッド５１Ｃは、第１のカバー部材６４の周面６５に、インク規制部９０として、突条１３０が形成されている。突条１３０は、第１のカバー部材６４の周面６５を構成する各面６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄにわたって連続している。このインクジェット記録ヘッド５１Ｃでは、オリフィス部材６１の表面６１ａに付着したインク滴が、カバー構造体７６の隙間Ｇに向かうと、インク滴の移動が突条１３０によって阻止されるため、インク滴が隙間Ｇに達することが回避される。突条１３０は、第１のカバー部材６４の周面６５のうちの一部（低い側の面６５ａ）に設けられていてもよい。それ以外の構成と作用について、このインクジェット記録ヘッド５１Ｃは、第１の実施の形態のインクジェット記録ヘッド５１と共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

図９は、第５の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド５１Ｄの一部を示している。このインクジェット記録ヘッド５１Ｄは、第１のカバー部材６４の周面６５に、インク規制部９０として、溝１２０と突条１３０が形成されている。突条１３０は、溝１２０の上側に形成されている。このインクジェット記録ヘッド５１Ｄでは、オリフィス部材６１の表面６１ａに付着したインク滴が上方に向かうと、インク滴が溝１２０に入るとともに、インク滴の移動が突条１３０によって阻止される。このためインク滴が隙間Ｇに達することをさらに効果的に防止できる。それ以外の構成と作用について、このインクジェット記録ヘッド５１Ｄは、第１の実施の形態のインクジェット記録ヘッド５１と共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

図１０は、第６の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド５１Ｅの一部を示している。このインクジェット記録ヘッド５１Ｅは、第１のカバー部材６４の周面６５に、インク規制部９０として、溝１２０と突条１４０が形成されている。しかも突条１４０の先端１４０ａが下方を向いている。このためオリフィス部材６１の表面６１ａに付着したインク滴の上方への移動を、突条１４０によってさらに効果的に阻止することができる。それ以外の構成と作用について、このインクジェット記録ヘッド５１Ｅは、第５の実施の形態のインクジェット記録ヘッド５１Ｄと共通であるため、両者に共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。

以上説明したように、前記各実施の形態のインクジェット記録ヘッドによれば、オリフィス部材６１に付着したインク滴８５がカバー構造体７６の隙間Ｇに向かうことをインク規制部９０によって防止できる。このため、吐出孔７０からインクを吐出したときに生じるインクミストや、ヘッドメンテナンスのワイピングなどで拭き残されたインク滴が、オリフィス部材６１の表面６１ａや第１のカバー部材６４の端面６６に溜まったとしても、インクの表面張力によって側壁を伝うように濡れ上がることが回避される。よって、インクがカバー構造体７６の内部に侵入することを回避でき、内部の部品や接着部などを汚すことを防止できる。このため、シート搬送ドラムの周面に沿って配置されるインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタの信頼性を高めることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したがこれらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…インクジェットプリンタ、１４…シート搬送ドラム、５１，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ…インクジェット記録ヘッド、６１…オリフィス部材、６４…第１のカバー部材、６５…周面、６６…端面、６７…後端、７０…吐出孔、７５…第２のカバー部材、７６…カバー構造体、９０…インク規制部、９１…撥インク処理面、１００…ヘッドメンテナンス機構、１２０…溝、１３０…突条、１４０…突条。

Claims (8)

1. インクを吐出する吐出孔を有したオリフィス部材と、
   前記オリフィス部材の外周を取囲む周面と前記オリフィス部材の近傍に配置された一端面および他端を有すると共に前記周面に形成されインクの移動を抑制するインク規制部を有する第１のカバー部材と、
   前記第１のカバー部材の前記周面の前記後端に連なって配置された第２のカバー部材とを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記インク規制部が、撥インク処理面を備えてい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ヘッド。
3. 前記インク規制部が、前記第１のカバー部材の前記周面の全周にわたり連続して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 筐体の内部でシートを保持した状態で回転できるよう構成されたシート搬送ドラムを有するシート搬送機構と、
   インクを吐出する吐出孔を有したオリフィス部材と前記オリフィス部材の外周を取囲む周面と前記オリフィス部材の近傍に配置された一端面および他端を有すると共に前記周面に形成されインクの移動を抑制するインク規制部を有する第１のカバー部材と前記第１のカバー部材の前記周面の前記後端に連なって配置された第２のカバー部材とを有し前記シートにインクを吐出するインクジェット記録ヘッドと、
   インクを吐出することにより画像が形成された前記シートを前記シート搬送ドラムから取出す排出機構と、
   を具備したことを特徴とするインクジェットプリンタ。
5. シート搬送ドラムへシートを搬送し、
   前記シート搬送ドラムに前記シートを保持させた状態で前記シート搬送ドラムを回転させ、
   インクを吐出する吐出孔を有したオリフィス部材と前記オリフィス部材の外周を取囲む周面と前記オリフィス部材の近傍に配置された一端面および他端を有すると共に前記周面に形成されインクの移動を抑制するインク規制部を有する第１のカバー部材と前記第１のカバー部材の前記周面の前記後端に連なって配置された第２のカバー部材とを有するインクジェット記録ヘッドから前記シートにインクを吐出し、
   インクを吐出することにより画像が形成された前記シートを前記シート搬送ドラムから取出すことを特徴とするインクジェットプリンタ。
6. 前記インクジェット記録ヘッドの前記オリフィス部材は、前記シート搬送ドラムの周面に対向して水平面に対し傾いた姿勢でインクを吐出することを特徴とする請求項４または５に記載のインクジェットプリンタ。
7. 前記インク規制部が、前記第１のカバー部材の前記周面の全周にわたり連続して形成されていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
8. 前記インク規制部が、撥インク処理面を備えていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。

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