JP3150890B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続的に噴出され
たインクを切断してインク滴を形成し、このインク滴の
飛跡を制御して印字を行う連続噴射式のインクジェット
ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】連続噴射式インクジェットヘッドは、従
来、図１５に示すように、加圧したインクをノズル１０
１から連続的に噴出させ、これに超音波振動を与えて粒
子化する一方、このインク滴１０２を荷電電極１０３で
帯電させてから偏向電極１０４においてインクの飛跡を
制御し、必要なインク滴を紙面に付着させる方式のもの
が一般的である。この荷電量制御形におけるインク滴の
発生方法としてはピエゾ素子などの電歪素子を用いた加
圧振動型が一般的である。なお、図中の符号１０５はガ
ター、１０６は記録紙である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このピ
エゾ素子を用いた連続噴射式インクジェットヘッドは、
振動音の発生や吐出圧力の不均一性が問題となることが
ある。特に、ヘッドを動かさずに紙などの記録媒体の全
幅に一度に印字可能なフルライン型のヘッドを構成しよ
うとする場合、紙幅に相当する大きさの圧電振動子を必
要とするため、振動音が無視できない程度に大きくなり
騒音と成りかねない問題を含んでいる上に、吐出圧力の
不均一性の影響も大きくなり無視できなくなる虞があ
る。このため、従来の連続噴射式インクジェットヘッド
では、フルライン型ヘッドの実現が難しく、ヘッドを紙
幅方向に往復運動させる分だけ印刷速度を速くできない
問題を有している。

【０００４】また、他の印字方式、例えばバブルジェッ
ト型のヘッドによってフルライン型ヘッドを構成する場
合においても、ヘッド幅が広くなるほど発熱体の耐久性
やバブル発生の信頼性が低くなり、歩留まりが悪くなる
問題がある。

【０００５】一方、インクジェットヘッドを製品化する
に際し、構造を可能な限り簡単にしてその製造コストを
抑える必要がある。

【０００６】本発明は、上述の各問題点を解決するため
になされたもので、インク滴を形成する上で信頼性が高
く且つ騒音などの発生の虞も少ない連続噴射式のインク
ジェットヘッドを提供することを目的とする。また、構
造を簡単にして製造コストを抑えることができる連続噴
射式のインクジェットヘッドを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１記載の発明は、ハウジング内に回転ドラム
を収容すると共に、該回転ドラムの外周面に螺旋状に並
んで設けられた複数のインク噴出孔から当該回転ドラム
内のインクを遠心力により糸状に連続噴出させ、ハウジ
ングに設けられたスリット機構に噴出インクの一部を通
過させて記録媒体に向けて進むインク滴を次々に形成
し、インク滴を帯電させる帯電電極とインク滴の飛跡を
変化させる偏向電極とを備えるインク滴制御部によりイ
ンク滴の飛跡を制御しながら記録に必要なインク滴を記
録媒体上に付着させると共に、記録に不要なインク滴を
ガターで回収し再使用するインクジェットヘッドであっ
て、帯電電極は、対向して配置されてスリット機構のス
リットを形成する一対の仕切り部材のうち、少なくとも
一方の仕切り部材に取り付けられて構成されている。

【０００８】したがって、回転ドラム内に供給されたイ
ンクは、遠心力で径方向外側に勢い良く移動して各イン
ク噴出孔から糸状に連続的に噴射する。このインクは回
転ドラムの回転に伴ってこの回転方向へ移動するが、ス
リット機構を横切る瞬間に、インクの流れの一部がスリ
ット機構を通過してハウジングの外方に飛び出し、記録
媒体に向けて進むインク滴になる。即ち、スリット機構
のスリットを形成する一対の仕切り部材によって糸状に
連続噴射されたインクが切断され、インク滴が形成され
る。一方、このインク滴以外のインク、即ち、各インク
噴出孔から噴出したインクの大部分であってハウジング
の内面に衝突したものは、記録に不要なインクとして回
収され再使用される。

【０００９】スリット機構によって形成されたインク滴
は、各仕切り部材によって切断される瞬間に、帯電電極
との間に静電誘導現象を発生させることで帯電される。
帯電電極は各仕切り部材のうち少なくとも一方に取り付
けられており、記録に必要なインク滴のみを選択して帯
電させる。帯電したインク滴は、偏向電極を通過する際
にクーロン力を受ける。即ち、スリットから記録媒体に
向けて飛び出たインク滴は、必要に応じて偏向されその
飛跡が変えられる。これにより、記録に不要なインク滴
はガターで回収され、記録に必要なインク滴は記録媒体
表面に付着する。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、帯電電極を
フレキシブルプリント配線基板に形成し且つ回転ドラム
の回転方向に関して手前側である前側に位置する仕切り
部材に取り付ける一方、後側に位置する仕切り部材はア
ースされて構成されている。

【００１１】したがって、スリット機構によって形成さ
れるインク滴は、前側の仕切り部材で切断された後、後
側の仕切り部材を通過する瞬間にこの仕切り部材を介し
てアースされ、前側の仕切り部材に取り付けられた帯電
電極との間に静電誘導現象を発生させる。これにより、
インク滴は帯電される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
最良の形態に基づいて詳細に説明する。

【００１３】図１及び図２は、本発明をフルライン型の
インクジェットヘッドとして構成した実施例を示す。こ
のインクジェットヘッド１は、インク滴発生部及びイン
ク滴制御部より構成されている。

【００１４】インク滴発生部は、糸状に連続噴出するイ
ンクの流れを切断することにより記録媒体に向けて飛び
出るインク滴を発生させると共に、記録に不要なインク
を回収するもので、ハウジング２と、このハウジング２
内に回転自在に収容される回転ドラム３と、回転ドラム
３の下方に配置されるスリット機構４より構成されてい
る。

【００１５】回転ドラム３は、詳しくは図３及び図４に
示すように、内部にインクが供給されるインク供給孔７
ａを有し、且つ外周面に当該インク供給孔７ａに連通す
る螺旋溝７ｂが形成されたコアドラム７と、該コアドラ
ム７よりも大径に成形されて熱膨張差を吸収する隙間５
を介在させながらコアドラム７を覆い、且つ螺旋溝７ｂ
に通じる複数のインク噴出孔６ａが形成されたノズルパ
イプ６と、コアドラム７とノズルパイプ６との間に設け
られて前記隙間５を塞ぐ弾性シール部材６７より構成さ
れている。

【００１６】コアドラム７のインク供給孔７ａと螺旋溝
７ｂとは、インク供給孔７ａから放射状に設けられた多
数の連通孔７ｃによって連通されている。螺旋溝７ｂ
は、回転ドラム３の１回転で１ピッチ分の印字、描画が
可能となるようにコアドラム７の端から端まで連続して
形成されている。

【００１７】コアドラム７は、例えば樹脂により形成さ
れている。即ち、コアドラム７は、例えばフェノール樹
脂を押出成形することで得られたパイプ状の部材に螺旋
溝７ｂや各連通孔７ｃを機械加工したものである。コア
ドラム７を加工容易な樹脂製にすることで、製造コスト
の低減を図ることができると共に、当該コアドラム７の
軽量化や耐久性の向上を図ることが可能になる。コアド
ラム７の両端には、軸部８ａ，９ａを有する端板８，９
が、例えばねじ７２によって固定されている。一側の端
板８にはインク供給孔８ｂが穿孔されており、このイン
ク供給孔８ｂはドラムコア７内のインク供給孔７ａに通
じている。

【００１８】また、ノズルパイプ６としては、広がりの
無い細い糸状にインクを噴出できるインク噴出孔６ａを
形成可能とするため、極薄例えば４０ミクロン程度の厚
みのニッケル製パイプを採用している。そして、例えば
３５ミクロン程度のインク噴出孔６ａが所定ピッチ、例
えば、３００ＤＰＩ（ドット・パー・インチ）に相当す
る軸方向ピッチｐでコアドラム７の螺旋溝７ｂと同じリ
ードとなるように穿孔されている。このような構成のノ
ズルパイプ６は、例えば電鋳法によって製造され、レー
ザ加工などによって孔が開けられる。また、場合によっ
ては薄膜材を丸めて溶接し研削によってシーム部分を除
去するようにして得ることもできる。

【００１９】ノズルパイプ６はコアドラム７及び各端板
８，９よりも大径に成形されており、ノズルパイプ６と
コアドラム７及び各端板８，９との間には、熱膨張差を
吸収する隙間５が形成される。ノズルパイプ６は、螺旋
溝７ｂの位置と各インク噴出孔６ａの位置とが一致する
ように位置決めされた後コアドラム７にかぶせられてい
る。

【００２０】弾性シール部材６７は、例えばＯリングで
ある。Ｏリング６７は、コアドラム７の外周面の両端に
形成された環状溝７ｄ，７ｄ内に配置されている。各Ｏ
リング６７の内径は各環状溝７ｄの底面の径に比べて小
さく、また、外径は、ノズルパイプ６の内径よりも大き
い。したがって、各Ｏリング６７は弾性変形しながら隙
間５を塞ぎ、また、ノズルパイプ６とコアドラム７とを
摩擦係合させて一体化させる。

【００２１】各端板８，９の軸部８ａ，９ａは、軸受部
材、例えばボールベアリング１１を介してハウジング２
に回転可能に支持されている。各ボールベアリング１１
の側面はシート状の弾性シール部材で覆われており、各
ボールベアリング１１の隙間を液密にシールしてインク
の漏洩を防止している。また、一側の端板８とボールベ
アリング１１との間には、コイルスプリング１２が配置
されており、回転ドラム３は他側のボールベアリング１
１に向けて予圧されている。これにより、予圧をかけな
がら各ボールベアリング１１を適切に使用することがで
き、また、回転ドラム３を後述する記録紙２２の幅方向
に位置決めできる。

【００２２】ここで、インクジェットヘッド１が作動し
て印刷が開始された場合には、回転ドラム３は高温にな
る。フェノール樹脂の熱膨張係数は、ニッケルの熱膨張
係数に比べて著しく大きい。したがって、フェノール樹
脂製のコアドラム７の膨張量は、ニッケル製のノズルパ
イプ６の膨張量に比べて大きい。回転ドラム３では、コ
アドラム７とノズルパイプ６との間に隙間５を介在させ
ているので、この隙間５がコアドラム７とノズルパイプ
６の熱膨張差を吸収し、膨張時におけるノズルパイプ６
の変形、破裂や収縮時におけるしわの発生等を防止す
る。各Ｏリング６７は、コアドラム７とノズルパイプ６
の熱膨張に応じて弾性変形し、隙間５による熱膨張差の
吸収を許容する。また、コアドラム７の各連通孔７ｃを
通じて環状溝７ｄから隙間５に流入したインクは、各Ｏ
リング６７によりシールされて回転ドラム３の両端から
漏れることはない。

【００２３】このように構成された回転ドラム３は、プ
ーリ１５、ベルト１６及びプーリ１４を介して駆動用モ
ータ１３に接続されている。なお、図中符号１７は、回
転ドラム３と一体的に回転するロータリエンコーダ、符
号１８は、ロータリエンコーダ１７のゼロ位置を検出す
るフォトセンサである。

【００２４】ハウジング２は、回転ドラム３を収容する
角パイプ１９と、この角パイプ１９の両端を液密に閉塞
する一対の端板６０，６１と、回転ドラム３を支持する
一対の支持壁２０，２１より構成されている。角パイプ
１９は、回転ドラム３を所定の間隔をあけて囲繞し、回
転ドラム３の各インク噴出孔６ａから糸状に連続噴射す
るインクを受けとめてその底部に一時的に貯留する。こ
の角パイプ１９の内周面には、例えば、モルトプレーン
等の透液性部材（図示省略）がライニングとして施され
ており、これにより、各インク噴出孔６ａから噴出する
インクが角パイプ１９の内周面に衝突した際に霧化する
のを防止している。また、モルトプレーン等に付着した
インクはその自重によって流下し底部に集められる。こ
の角パイプ１９の底面には、スリット機構４を取り付け
る為の細長い矩形状の切欠１９ａが形成されている。

【００２５】各支持壁２０，２１は、それらの上側半部
で角パイプ１９を支持しながらこの角パイプ１９を所定
の高さに配置している。そして、各支持壁２０，２１の
上側半部には軸孔２０ａ，２１ａが設けられており、ベ
アリング１１，１１を介して回転ドラム３を回転自在に
支持している。

【００２６】一方、各支持壁２０，２１の下側半部に
は、第１窓２０ｂ，２１ｂ及び第２窓２０ｃ，２１ｃが
設けられている。第１窓２０ｂ，２１ｂは、角パイプ１
９の底面に対向する位置に形成され、角パイプ１９の底
部に溜まったインクを回収できる。また、第２窓２０
ｃ，２１ｃは、後述するガター３９に対向する位置に形
成され、ガター３９で回収されたインクを回収できる。

【００２７】各支持壁２０，２１の外側面は、インク流
路２３〜２７を規定する側蓋２８，２９で覆われてい
る。一側の支持壁２０を覆う側蓋２８には、図５に示す
ように、支持壁２０との間の空間を３つのインク流路２
３，２４，２５に画する隔壁２８ａと、第１流路２３に
通じるインク供給ポート２８ｂ及び全ての流路２３，２
４，２５に通じるインク回収ポート２８ｃが設けられて
いる。インク供給ポート２８ｂは、支持壁２０の軸孔２
０ａに通じている。したがって、インク供給ポート２８
ｂから側蓋２８内に流入したインクは、支持壁２０の軸
孔２０ａ、端板８及びドラムコア７の各インク供給孔８
ｂ，７ｅを通って回転ドラム３内に流入する一方、回転
ドラム３内に流入できずに軸孔２０ａから溢れてしまっ
た余剰分のインクは、第１流路２３を通ってインク回収
ポート２８ｃへと落下する。また、第２流路２４は第１
窓２０ｂに通じており、したがって、角パイプ１９で回
収されたインクは、第１窓２０ｂから第２流路２４を通
ってインク回収ポート２８ｃへと落下する。更に、第３
流路２５は第２窓２０ｃに通じており、したがって、ガ
ター３９で回収されたインクは、第２窓２０ｃから第３
流路２５を通ってインク回収ポート２８ｃへと落下す
る。

【００２８】また、他側の支持壁２１を覆う側蓋２９に
は、図６に示すように、支持壁２１との間の空間を第４
流路２６及び第５流路２７に画する隔壁２９ａと、各流
路２６，２７に通じるインク回収ポート２９ｂが設けら
れている。第４流路２６は支持壁２１の第１窓２１ｂに
通じており、したがって、角パイプ１９で回収されたイ
ンクは、第１窓２１ｂから第４流路２６を通ってインク
回収ポート２９ｂへと落下する。また、第５流路２７は
第２窓２１ｃに通じており、したがって、ガター３９で
回収されたインクは、第２窓２１ｃから第５流路２７を
通ってインク回収ポート２９ｂへと落下する。

【００２９】なお、インク回収用の第１窓２０ｂ，２１
ｂ及び第２窓２０ｃ，２１ｃを、両側の支持壁２０，２
１にそれぞれ形成することにより、インクジェットヘッ
ド１を傾斜して設置した場合でも何れか一方の支持壁の
第１及び第２窓を通じてインクをスムーズに回収するこ
とができる。

【００３０】スリット機構４は、回転ドラム３から糸状
に噴出されるインクを切断してインク滴を形成するもの
で、対向して配置された一対の仕切り部材３０，３１よ
り構成され、これら各仕切り部材３０，３１は、スリッ
ト２を形成するナイフエッジ部６８，６９と、ハウジン
グ２側、即ち角パイプ１９に取り付けられてナイフエッ
ジ部６８，６９を支持する支持部７０，７１とに分割さ
れている。

【００３１】各支持部７０，７１は、その基端側を角パ
イプ１９の下面に固着させると共に、その先端側を角パ
イプ１９の底面の切欠１９ａから角パイプ１９内に侵入
させて回転ドラム３に向けて突出させている。各ナイフ
エッジ部６８，６９は平板状に成形されて各支持部７
０，７１の先端に固着されている。各ナイフエッジ部６
８，６９は電気を通す材料、例えばＳＵＳ３０４材、３
１６材等の導電性材料により形成されている。

【００３２】各仕切り部材３０，３１はナイフエッジ部
６８，６９と支持部７０，７１とに分割されているの
で、これらナイフエッジ部６８，６９及び支持部７０，
７１の形状が単純化されてこれらの製造が簡単になる。
また、各ナイフエッジ部６８，６９にはテフロンコート
等の撥水加工を、各支持部７０には親水加工をそれぞれ
施す場合に、これら性質が反する加工の処理をそれぞれ
容易に行うことができる。

【００３３】各仕切り部材３０，３１は、回転ドラム３
と略同じ長さの範囲に亘って設けられ、且つ、回転ドラ
ム３と平行に配置されている。そして、各ナイフエッジ
部６８，６９の先端は、所定の間隔をあけて向かい合わ
せに配置され、スリット３２を形成している。全てのイ
ンク噴出孔６ａより糸状に連続噴出したインク４６は、
各ナイフエッジ部６８，６９で切断され、スリット３２
を通過するインク滴４７が次々に形成される。このスリ
ット３２の幅は適宜値に設定されており、所望の粒径の
インク滴を形成することができる。

【００３４】ここで、回転ドラム３から糸状に噴出する
インクは、遠心力と回転ドラム３の回転力との合成方向
に飛び出すため、各仕切り部材３０，３１を回転ドラム
３の回転中心の真下に設置した場合には、各仕切り部材
３０，３１に対してインク及びインク滴の飛跡（図１中
点線で示している）が大きく斜交する関係となる。この
ため、単純な形状の仕切り部材３０，３１ではその腹部
分（ハウジング２の外部となる仕切り部材３０，３１の
内側の部分）にインク滴が接触して霧化する虞がある。
そこで、本実施例の場合、一対の仕切り部材３０，３１
は、回転ドラム３の回転中心の真下よりも回転方向の手
前側にずらして配置されている。この場合、仕切り部材
３０，３１の形状が単純であっても、仕切り部材３０，
３１の間を通過する場合のインク滴の飛跡が仕切り部材
３０，３１の腹部分と接触しない角度となり、インク滴
の霧化防止策を講じる必要がない。

【００３５】また、各仕切り部材３０，３１は、これら
の背面（ハウジング２の内側となる部分）と角パイプ１
９との間に不要インクを貯留する空間を形成するように
設けられている。これらの空間は僅かに負圧とすること
が好ましく、各空間を負圧にした場合には、スリット３
２から回転ドラム３側へ空気が引き込まれてスリット３
２の周辺に付着する不要のインクが角パイプ１９内に吸
い込まれ、記録紙側へ落ちないようにできる。

【００３６】また、各仕切り部材３０，３１の先端は、
回転ドラム３の回転方向の手前側の仕切り部材３０に比
べて、奥側の仕切り部材３１の方が低い位置に配置され
ている。このように各仕切り部材３０，３１の先端を上
下方向にずらして配置することで、インク滴の表面張力
によってスリット３２が詰まるのを防止できる。

【００３７】インク滴制御部は、各仕切り部材３０，３
１間のスリット３２を通り抜けたインク滴のうち、必要
なインク滴だけを用紙に衝突させるべくインク滴の飛跡
を偏向させるものである。このインク滴制御部は、帯電
電極３３、偏向電極３４及びガター３９等より構成され
ている。

【００３８】帯電電極３３及び偏向電極３４は、図７及
び図９に示すように、折り曲げ可能なプラスチックシー
ト３５，３６に形成され、フレキシブルプリント配線基
板を構成している。即ち、非導電性で可撓性のポリイミ
ド樹脂より成る各シート３５，３６内には、銅箔より構
成される帯電電極３３と偏向電極３４とがインク滴の飛
跡方向に並んで形成されている。各シート３５，３６
は、回転ドラム３の長さとほぼ同じ長さに形成されてい
る。

【００３９】回転ドラム３の回転方向に関して前側に位
置する仕切り部材３０に接着される一方のプラスチック
シート３５では、図７に示すように、偏向電極３４ａは
このシート３５のほぼ全長に亘って形成されているが、
帯電電極３３は複数に分割されている。即ち、このプラ
スチックシート３５については、回転ドラム３に形成さ
れた各インク噴出孔６ａの１リード毎に１枚の帯電電極
３３が形成されている。

【００４０】一方、回転ドラム３の回転方向に関して後
側に位置する仕切り部材３１に接着される他方のプラス
チックシート３６には、図９に示すように、偏向電極３
４ｂのみが形成されている。即ち、プラスチックシート
３６には、帯電電極は形成されていない。偏向電極３４
ｂは、このシート３６のほぼ全長に亘って形成されてい
る。そして、各帯電電極３３及び偏向電極３４ａ，３４
ｂは、図８及び図１０に示すように、各プラスチックシ
ート３５，３６の樹脂層内に形成されている。

【００４１】ここで、一側のプラスチックシート３５に
のみ帯電電極３３を設けているのは、以下の実験の結果
によるものである。即ち、図１３に示す装置を用いてイ
ンク滴の飛跡を制御する実験を行った。この装置では、
前後両側のプラスチックシート３５’，３６’に帯電電
極３３ａ’３３ｂ’を形成し、各帯電電極３３ａ’，３
３ｂ’の操作状態とインク滴の偏向との関係を調べたも
のである。この結果を表１に示す。なお、表中の評価記
号はインク滴の偏向の程度を示し、評価記号○は良好、
評価記号△は偏向量小、評価記号×は不可を意味する。
インクジェットヘッドの製品化のためには、評価が○に
なる必要がある。

【００４２】

【表１】 この結果によれば、各帯電電極３３ａ’，３３ｂ’をフ
レキシブルプリント配線基板に形成した場合、前側のプ
ラスチックシート３５’に設けられた帯電電極３３ａ’
がオン状態の時にインク滴が帯電され、それ以外の時に
はインク滴を良好に帯電させることができないことがわ
かる。このことより、インクジェットヘッド１では、前
側のプラスチックシート３５に各帯電電極３３を設ける
一方、他側のプラスチックシート３６については各帯電
電極を省略している。この結果、インク滴制御部の構造
が簡単になると共にその制御が簡略化され、インクジェ
ットヘッド１の製造コストを抑えることができる。

【００４３】なお、図中符号３’は回転ドラム、符号２
２は記録紙、符号３０’，３１’は仕切り部材、符号３
４ａ’，３４ｂ’は偏向電極、符号４６は糸状に噴出し
たインク、符号４７ａ’は帯電したインク滴、符号４７
ｂ’は帯電しなかったインク滴である。各仕切り部材３
０’，３１’はアースされている。また、各偏向電極３
４ａ’，３４ｂ’間には所定値（例えば３．０ｋＶ）の
電圧が印加されている。

【００４４】以上のように構成された各フレキシブルプ
リント配線基板３５，３６は、各仕切り部材３０，３１
の腹部分に固着された絶縁体６３，６４に接着されてい
る。これにより、各配線基板３５，３６はスリット３２
を挟んで向かい合って配置され、配線基板３５に形成さ
れている各帯電電極３３がナイフエッジ部６８の付近、
即ちスリット３２に臨んで配置される。

【００４５】そして、各帯電電極３３は、それぞれ別々
に電源に接続されている。また、各ナイフエッジ６８，
６９及び回転ドラム３はアースされている。即ち、各帯
電電極３３が取り付けられている仕切り部材３０と反対
側の仕切り部材３１、換言すると回転ドラム３の回転方
向に関して後側に位置する仕切り部材３１はアースされ
る。したがって、オン状態の帯電電極３３は、回転ドラ
ム３から噴出してどちらか一方のナイフエッジ部６８，
６９に接触しているインク柱との間に静電誘導現象を発
生させる。静電誘導現象が発生している状態でインク柱
が切断されると、帯電しているインク滴４７が形成され
る。各帯電電極３３は選択的にオン・オフ操作され、必
要な場合にのみインク滴４７を帯電させる。

【００４６】また、各配線基板３５，３６がスリット３
２を挟んで向かい合っているので、各偏向電極３４ａ，
３４ｂも向かい合って配置される。そして、各偏向電極
３４ａ，３４ｂ間には、所定値の電圧が印加される。し
たがって、各偏向電極３４ａ，３４ｂ間にはクーロン力
が発生し、帯電電極３３によって帯電されたインク滴４
７の飛跡を偏向させる。

【００４７】なお、図８及び図１０中符号５６は、各フ
レキシブルプリント配線基板３５，３６を絶縁体６３，
６４に固着する粘着剤である。また、本実施例において
は、各仕切り部材３０，３１の形状は比較的単純なもの
に設定されているが、たとえ複雑な形状に設定されてい
る場合でも、これらの形状に対応するように各フレキシ
ブルプリント配線基板３５，３６は変形し、したがっ
て、各フレキシブルプリント配線基板３５，３６は仕切
り部材３０，３１の腹部分に良好に固着される。さら
に、各フレキシブルプリント配線基板３５，３６は薄肉
に成形されている。したがって、回転ドラム３に対して
各ナイフエッジ６８，６９の先端の陰に隠れてインク滴
４７の飛跡に干渉することなく、スリット３２を通り抜
けたインク滴４７はこれら各フレキシブルプリント配線
基板３５，３６の間を通過する。

【００４８】ガター３９は、樋状を成している。このガ
ター３９は仕切り部材３１の下面に固着され、受けとめ
たインク滴を支持壁２０の第２窓２０ｃ又は支持壁２１
の第２窓２１ｃに向けて流している。

【００４９】なお、このインクジェットヘッド１では、
非作動時には各仕切り部材３０，３１間のスリット３２
を閉塞し、ハウジング２内のインクの乾燥を防止する。
この乾燥防止機構は、例えば角パイプ１９の側面に回転
自在に取り付けられ、先端をガター３９の近傍に位置さ
せるアームプレート３７と、アームプレート３７の先端
部分を被覆し、ガター３９に接触してスリット３２を閉
塞する閉塞部材３８と、インクジェットヘッド１の作動
時にアームプレート３７を動かしてスリット３２を露出
させるアクチュエータ等より構成されている。閉塞部材
３８は、例えば発泡性の材料で構成されている。アクチ
ュエータとしては、図示はしないが、例えばソレノイド
を使用する。このソレノイドは、角パイプ１９の上面に
取り付けられる。ソレノイド及びアームプレート３７
は、角パイプ１９に取り付けられているので、円筒形状
のパイプに取り付ける場合に比べてこれらを固定し易
い。なお、ソレノイドに代えて流体圧シリンダを利用し
たアクチュエータを使用しても良い。

【００５０】また、図５及び図６中符号４０は、インク
ジェットヘッド１の下方に記録紙を供給する給紙用ロー
ラである。この給紙用ローラ４０は、回転ドラム３によ
る印字に連動して回転され、錘ローラ４１とともに記録
紙を挟みながらこの記録紙を回転ドラム３の下方に供給
するものである。給紙用ローラ４０及び錘ローラ４１で
供給された記録紙２２は、給紙用台６６の上を滑りなが
ら移動する。錘ローラ４１は、フレーム４２に形成され
たＵ字状切欠４２ａ内に落とされて、記録紙の進み方向
に拘束されている。なお、給紙用ローラ４０は、図１１
に示すように、ウォームホイール４４及びウォーム４５
を備える回転力伝達手段を介してステッピングモータ４
３に接続されている。ステッピングモータ４３は、イン
クジェットヘッド１の作動に連動して作動する。

【００５１】以上のように構成されているインクジェッ
トヘッド１は次のようにしてインク滴を形成し、印字作
動する。

【００５２】先ず駆動用モータ１３を立ち上げ、印字開
始に備える。このとき、回転ドラム３の回転が所定回転
数に達する前には、遠心力よりも回転力の影響の方が大
きく、インク滴の飛跡が通常印刷時とは異なる場合があ
る。そこで、回転ドラム３の回転数が所定回転数に達す
るまでは、画信号とは無関係に、インク滴を帯電電極３
３で帯電させて偏向電極３４でガター３９へ確実に衝突
して回収されるように制御することが好ましい。

【００５３】そして、回転ドラム３が所定回転数に達し
た後、印字動作に入る。このとき、インク供給ポート２
８ｂから供給されたインクは、各インク供給孔８ｂ，７
ａを通って回転ドラム３内に流入し、さらに、回転ドラ
ム３の高速回転によって発生する遠心力で各インク噴出
孔６ａから連続して糸状に噴出する。このとき、噴出し
たインクは飛行させるのに十分な初速度が与えられ、あ
たかも回転ドラム３の回転に伴って回転方向へ移動す
る。そして、このインクは、一対の仕切り部材３０，３
１を横切る瞬間に各ナイフエッジ部６８，６９で切断さ
れ、スリット３２を通過する時間分の長さのインクがイ
ンク滴４７としてスリット３２からハウジング２の外方
に飛び出す。

【００５４】このとき、インク滴４７は帯電電極３３に
よって必要に応じて帯電される。帯電電極３３は、フォ
トセンサ１８がロータリエンコーダ１７のゼロ位置を検
出した後所定のタイミングでインク滴の帯電制御を開始
する。そして、記録に必要なインク滴は帯電された後に
各偏向電極３４ａ，３４ｂ間を通過するので、各偏向電
極３４ａ，３４ｂ間のクーロン力を受けて偏向され、ガ
ター３９の横を通り抜けて記録紙に付着する。回転ドラ
ム３には多数のインク噴出孔６ａが設けられており、回
転ドラム３の端のものから順番に次々にインク滴４７が
形成される。インク滴４７は、同一リード毎に同一の帯
電電極３３により必要に応じて帯電された後、偏向電極
３４ａ，３４ｂで飛跡制御される。したがって、実際に
インク滴４７の飛跡制御を行う電極３３は、インク滴４
７が形成される位置の移動に伴い１リード分毎に隣の電
極３３に移動する。回転ドラム３は、１回転毎に１リー
ド分の印字を行う。

【００５５】そして、記録に不要なインク滴はガター３
９で受けとめられ、このガター３９を伝わって各第２窓
２０ｃ又は２１ｃから第３流路２５又は第５流路２７を
通ってインク回収ポート２８ｃ，２９ｂに向けて落下す
る。この後、インクは、各インク回収ポート２８ｃ，２
９ｂからタンクへと回収された後、再使用される。

【００５６】また、仕切り部材３０，３１を通過する瞬
間を除いた領域、即ち仕切り部材３０，３１を通過した
後再び仕切り部材に到達する以前の領域では、回転ドラ
ム３から糸状に噴出するインクは回転ドラム３を囲繞す
るハウジング２の内周面に衝突して不要なインクとして
角パイプ１９の底部に溜まり、そして、第１窓２０ｂ又
は２１ｂより第２流路２４又は第４流路２６を通ってイ
ンク回収ポート２８ｃ又は２９ｂへと落下し、さらに、
図示しないタンクへと回収された後、再使用される。

【００５７】なお、上述の実施形態は本発明の好適な形
態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、仕切り部材３０，３１、帯電電極３３、
偏向電極３４及びガター３９を、回転ドラム３の中心真
下に鉛直線上に配置しても良い。この場合には、仕切り
部材３０，３１の腹部分の角度を開くことによってイン
ク滴の霧化を防止するようにしても良い。

【００５８】また、回転ドラム３のノズルパイプ６に形
成されるインク噴出孔６ａは、本実施形態の場合、１条
の螺旋を構成するように穿孔されているが、場合によっ
ては２条以上の螺旋を構成するようにしても良い。例え
ば、２条の螺旋を形成する場合には、１回転で２ライン
分の印字が可能になる。

【００５９】また、本実施形態の場合、インク噴射孔６
ａが形成する螺旋の１リード毎に帯電電極３３を設け、
各帯電電極３３を各リード毎に独立して制御している
が、これに特に限定されるものではなく、例えば複数の
リードをまとめて同一の帯電電極３３で制御する構成と
しても良い。

【００６０】また、本実施形態では、インク噴出孔６ａ
を螺旋状に連続的に形成している場合について主に説明
したが、これに特に限定されるものではなく螺旋状に不
連続に形成しても良いし、また、１リード分毎に異なる
螺旋状に形成しても良い。例えば、複数条の螺旋を想定
し、円周の１／４（１／４リード）に亘って第１の螺旋
にインク噴出孔を形成し、次の１／４は隣る第２の螺旋
に沿ってインク噴出孔を形成し、さらに次の１／４を第
３の螺旋に沿って形成し、さらに最後の１／４を第４の
螺旋に沿ってインク噴出孔を形成するようにしても良
い。また、１つの螺旋の１リード分の領域の全域にイン
ク噴出孔を等間隔で配置しなくとも、一部分にだけまと
めてインク噴出孔を形成するようにしても良い。

【００６１】また、上述の実施形態では、回転ドラム３
の隙間５をシールする各Ｏリング６７をコアドラム７に
設けられた各環状溝７ｄに配置しているが、各Ｏリング
６７の配置場所は当該場所に限るものではなく、例えば
図１２に示すように、各端板８，９（端板８のみ図示）
に環状溝８ｃを形成して当該環状溝８ｃに各Ｏリング６
７を配置しても良いことは勿論である。

【００６２】さらに、本実施例ではフルライン型のヘッ
ドに適用した例について説明したが、これに特に限定さ
れるものではなく、記録紙の幅方向にヘッドを往復移動
させることによって１ライン分の印刷を行うタイプのヘ
ッドとして構成することも可能である。

【００６３】また、本実施例では、帯電電極３３をフレ
キシブルプリント配線基板に形成すると共に、このフレ
キシブルプリント配線基板を仕切り部材３０に接着して
いるが、図１４に示すように、仕切り部材自体を帯電電
極にしても良い。この場合には、回転ドラム３の回転方
向に関して後側に位置する仕切り部材３１を帯電電極に
すれば良い。

【００６４】ここで、後側に位置する仕切り部材３１の
みを帯電電極にするのは、実験の結果によるものであ
る。即ち、両方の仕切り部材３０，３１を帯電電極にし
てインク滴の偏向制御を実験した結果、表２に示すデー
タが得られた。なお、表中の評価記号はインク滴の偏向
の程度を示し、評価記号○は良好、評価記号△は偏向量
小、評価記号×は不可を意味する。インクジェットヘッ
ドの製品化のためには、評価が○になる必要がある。

【００６５】

【表２】 この結果によれば、各仕切り部材３０，３１を帯電電極
とした場合、前側の帯電電極がグランド状態且つ後側の
帯電電極がオン状態の時にインク滴が良好に帯電され、
それ以外の時にはインク滴を良好に帯電させることがで
きないことがわかる。このことより、後側の仕切り部材
３１のみを帯電電極にすれば良いことがわかる。

【００６６】なお、図中符号３は回転ドラム、符号２２
は記録紙、符号３４ａ，３４ｂは偏向電極、符号４６は
糸状に噴出したインク、符号４７ａは帯電したインク
滴、符号４７ｂは帯電しなかったインク滴である。回転
ドラム３はアースされている。また、各偏向電極３４
ａ，３４ｂ間には所定値（例えば３．０ｋＶ）の電圧が
印加されている。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のイ
ンクジェットヘッドでは、ハウジング内に回転ドラムを
収容すると共に、該回転ドラムの外周面に螺旋状に並ん
で設けられた複数のインク噴出孔から当該回転ドラム内
のインクを遠心力により糸状に連続噴出させ、前記ハウ
ジングに設けられたスリット機構に前記噴出インクの一
部を通過させて記録媒体に向けて進むインク滴を次々に
形成し、インク滴を帯電させる帯電電極とインク滴の飛
跡を変化させる偏向電極とを備えるインク滴制御部によ
りインク滴の飛跡を制御しながら記録に必要なインク滴
を前記記録媒体上に付着させると共に、記録に不要なイ
ンク滴をガターで回収し再使用するので、回転ドラムを
高速回転させるだけで振動なしにインク滴を連続的に形
成することが可能になる。したがって、記録媒体の幅に
対応させて回転ドラム等を長く形成するだけでフルライ
ン型のヘッドを構成することができる。

【００６８】さらに、帯電電極は、対向して配置されて
スリット機構のスリットを形成する一対の仕切り部材の
うち、少なくとも一方の仕切り部材に取り付けられてい
るので、スリット機構の各仕切り部材がインク滴を形成
する瞬間にこのインクを帯電電極の近くに配置させるこ
とが可能になり、インク滴と帯電電極との間に静電誘導
現象を確実に発生させることができる。このため、イン
ク滴の偏向制御の信頼性が向上する。

【００６９】また、請求項２記載のインクジェットヘッ
ドでは、前記帯電電極をフレキシブルプリント配線基板
に形成し且つ前記回転ドラムの回転方向に関して手前側
である前側に位置する仕切り部材に取り付ける一方、後
側に位置する仕切り部材はアースされているので、イン
ク滴の帯電を可能にしつつ電極の数を減らすことができ
る。したがって、インク滴制御部の構造を簡単にするこ
とができると共にその制御が簡略化され、インクジェッ
トヘッドの製造コストを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェットヘッドの横断
面図である。

【図２】図１のインクジェットヘッドの縦断面図であ
る。

【図３】図１のインクジェットヘッドの回転ドラムの一
部を切り欠いた斜視図である。

【図４】図１のインクジェットヘッドの回転ドラムの縦
断面図である。

【図５】図２中矢線Ｖ−Ｖに沿うインクジェットヘッド
の断面図である。

【図６】図２中矢線ＶＩ−ＶＩに沿うインクジェットヘ
ッドの断面図である。

【図７】図１のインクジェットヘッドの電極を示し、一
側に配置されるフレキシブルプリント配線基板を展開し
た状態の正面図である。

【図８】図７の矢線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿うフレキシ
ブルプリント配線基板の断面図である。

【図９】図１のインクジェットヘッドの電極を示し、他
側に配置されるフレキシブルプリント配線基板を展開し
た状態の正面図である。

【図１０】図９の矢線Ｘ−Ｘに沿うフレキシブルプリン
ト配線基板の断面図である。

【図１１】図１のインクジェットヘッドと各駆動用モー
タのレイアウトを示す平面図である。

【図１２】本発明に係るインクジェットヘッドの回転ド
ラムの他の実施形態を示す拡大断面図である。

【図１３】インク滴の帯電制御実験に使用したインクジ
ェットヘッドの概略図である。

【図１４】本発明に係るインクジェットヘッドの他の実
施形態を示す概略構成図である。

【図１５】従来の連続噴射式インクジェットヘッドの原
理図である。

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド ２ ハウジング ３ 回転ドラム ４ スリット機構 ５ 熱膨張差を吸収する隙間 ６ ノズルパイプ ６ａ インク噴出孔 ７ コアドラム １９ 角パイプ ３０，３１ 仕切り部材 ３２ スリット ３３ 帯電電極 ３４ 偏向電極 ３９ ガター ４６ 噴出インク ４７ インク滴 ６７ Ｏリング（弾性シール部材） ６８，６９ ナイフエッジ部 ７０，７１ 支持部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング内に回転ドラムを収容すると
   共に、該回転ドラムの外周面に螺旋状に並んで設けられ
   た複数のインク噴出孔から当該回転ドラム内のインクを
   遠心力により糸状に連続噴出させ、前記ハウジングに設
   けられたスリット機構に前記噴出インクの一部を通過さ
   せて記録媒体に向けて進むインク滴を次々に形成し、イ
   ンク滴を帯電させる帯電電極とインク滴の飛跡を変化さ
   せる偏向電極とを備えるインク滴制御部によりインク滴
   の飛跡を制御しながら記録に必要なインク滴を前記記録
   媒体上に付着させると共に、記録に不要なインク滴をガ
   ターで回収し再使用するインクジェットヘッドであっ
   て、前記帯電電極は、対向して配置されてスリット機構
   のスリットを形成する一対の仕切り部材のうち、少なく
   とも一方の仕切り部材に取り付けられていることを特徴
   とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記帯電電極をフレキシブルプリント配
   線基板に形成し且つ前記回転ドラムの回転方向に関して
   手前側である前側に位置する仕切り部材に取り付ける一
   方、後側に位置する仕切り部材はアースされていること
   を特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。