JP3788759B2

JP3788759B2 - インクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド

Info

Publication number: JP3788759B2
Application number: JP2001337775A
Authority: JP
Inventors: 剛裕山田; 仁司木田; 国雄佐藤; 信也小林; 直人植田
Original assignee: リコープリンティングシステムズ株式会社
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2021-11-02
Also published as: US6623113B2; US20030085965A1; JP2003136710A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェット記録装置に関し、特に高品位な画像を高信頼で記録可能な高速インクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続記録用紙に高速印刷する高速インクジェットプリンタとして、ライン走査型インクジェットプリンタが提案されている。この装置では、インク粒子吐出用のノズル孔を列状に配置した長尺インクジェット記録ヘッドを、連続記録用紙の幅方向に、幅いっぱいに記録用紙面に対向して配置し、前記ノズル孔から吐出するインク粒子の記録用紙面への着弾を記録信号に応じて選択的に制御する。同時に記録用紙を連続記録用紙の長手方向に高速移動させて主走査する。この主走査とインク粒子の記録用紙への着弾制御で走査線への記録ドット形成の制御を行い記録画像を記録用紙上に得る。
【０００３】
このライン走査型インクジェットプリンタとしては、記録ヘッドにコンティニュアスインクジェット方式の記録ヘッドを使用する装置や、オンデマンドインクジェット方式の記録ヘッドを使用する装置が多く提案されている。このうちオンデマンドインクジェット方式のライン走査型インクジェットプリンタはコンティニュアスインクジェット方式の装置に比べて記録速度では及ばないが、インクシステムが非常に簡単である等のため、普及型の高速プリンタを提供するのに適している。
【０００４】
このオンデマンドインクジェット方式のライン走査型インクジェットプリンタ用の記録ヘッドは、ノズル孔を開口とするインク室中のインクに、圧電素子や発熱素子への駆動電圧印加で、圧力を加えてインク粒子を吐出するようになったノズルを、列状に多数配置したライン型記録ヘッドである。そしてこのライン型記録ヘッドのノズル列に沿い、荷電偏向電極を設置し、吐出したインク粒子を偏向し、記録用紙上の各画素位置に隣接ノズルから吐出された複数のインク粒子が多重に配置出来るようにし、ノズル故障による記録欠陥を防止し、記録の信頼性を飛躍的に向上させ、また記録ムラを改善することが可能な、粒子偏向型オンデマンドインクジェットプリンタが提案されている。
【０００５】
そして、このプリンタ用の荷電偏向電極を備えたライン型記録ヘッドを歩留まり良く構成する方法として、ノズ孔の横に偏向電極を形配置成した短尺の記録ヘッドモジュールを、特開２００１−４７６２２号公報で開示されているように、記録用紙幅一杯にマウンタ上に多数配置する方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような各記録ヘッドモジュールに荷電偏向電極を取り付け、該荷電偏向電極付きの記録ヘッドモジュールをマウンタに配置した、従来構造の荷電偏向電極を備えたライン型記録ヘッドでは、各記録ヘッドモジュール分の多数の荷電偏向電極部品が必要であり、またマウンタ部品が別途必要である等、部品点数が多くなり、また電極とノズルの位置関係を精度良く組み立てる組立工程と記録ヘッドをマウンタに精度良く配置する製造組立工程が必要であるため、記録ヘッドのコストアップにつながることがあった。
【０００７】
また、ノズル孔近くに凸状の電極を設置するため、ノズル孔目詰まり防止用キャップ機構やインクパージ機構を設ける際のノズル孔を密閉する構造が実現しにくい等の問題点があった。
【０００８】
更に記録用紙の浮き上がりやジャムの時に、ノズル孔表面を記録用紙で擦り損傷を与えてしまうことがあった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の発明は、インクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドにおいて、インク粒子を選択的に吐出するノズル群を有する記録ヘッドモジュールを複数備えると共に、荷電偏向電極が前記複数の記録ヘッドモジュールに対応するように配置されたマウンタを具備し、前記ノズル群から吐出されたインク液滴が前記荷電偏向電極により偏向されるように前記記録ヘッドモジュールを前記マウンタに搭載することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記記録ヘッドモジュールの各々と前記マウンタとが取付用の位置合わせ手段を備え、該位置合わせ手段が、前記荷電偏向電極に対するノズル群の位置及び複数の前記記録ヘッドモジュール間のノズル群の位置の関係を同時に所望値に規定することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３記載の発明は、インクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドにおいて、インク粒子を選択的に吐出するノズル群を有する記録ヘッドモジュールを複数備えると共に、前記複数の記録ヘッドモジュールが装着される窓が形成され、かつ導電性を有する電極板よりなるマウンタを具備し、前記ノズル群が前記窓の一辺に沿って配置されるように複数の前記記録ヘッドモジュールを前記マウンタに搭載することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、ノズル群に沿う窓の近傍にインク吸収体を埋め込んだことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記電極板をインク吸収体で形成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記マウンタと複数の前記記録ヘッドモジュールそれぞれの取付位置合わせ手段がピン穴であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項７記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記マウンタの窓に前記記録ヘッドモジュールのノズル群のインク粒子吐出面を密着し、前記窓が前記記録ヘッドモジュールのインク粒子吐出面側によって密閉されるように成したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項８記載の発明は、請求項１もしくは３記載の発明において、前記マウンタのインク粒子吐出面と対向する側にキャップ手段を設けることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項９記載の発明は、請求項１もしくは３記載の発明において、前記マウンタのインク粒子吐出面と対向する側にインク吸引パージ手段を設けることを特徴とする。
【００１８】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の一例を図を参考にしながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明による荷電偏向電極を備えたライン型記録ヘッドを搭載した、偏向型オンデマンド方式のライン型インクジェットプリンタの実施例である。図２は記録ヘッドモジュール１０のノズル孔側からの斜視拡大図である。
【００２０】
本例による偏向電極を備えたライン型記録ヘッドは、複数の記録ヘッドモジュール１０と、該各記録ヘッドモジュールに対応する荷電偏向用の電極をアレー状に一体で形成した電極集合体としてのオリフィス電極アレー兼マウンタ２０を備え、複数の記録ヘッドモジュール１０のオリフィス板１１がオリフィス電極アレー兼マウンタ２０上の所定位置に密着して取り付けられている。
【００２１】
該オリフィス電極アレー兼マウンタ２０は傾斜電界発生用オリフィス電極機能と予備吐出インク粒子を回収するインク受け機能、そして、マウンタ機能を兼ね備える。
【００２２】
そして、この荷電偏向電極を備えたライン型記録ヘッドを搭載したライン型インクジェットプリンタは、オリフィス電極アレー兼マウンタ２０に対向し、記録用紙６０の背面に設置した用紙背面電極３０と、該用紙背面電極に荷電偏向信号を供給する荷電偏向制御信号発生回路４０、各記録ヘッドモジュールを駆動するインク粒子吐出制御信号作成装置５０を備え、記録ヘッドモジュール１０のノズル孔１２から、記録信号入力データに応じて吐出したインク粒子が荷電偏向され、矢印Ａの方向に移動する記録用紙６０上に着弾し記録ドット７０から構成される所望の記録を行うことができる。また、ノズル孔１２から予備吐出させたインク粒子は、傾斜電界で荷電偏向され、Ｕターン飛行してオリフィス電極兼マウンタのインク受けに着地して回収される。
【００２３】
前記記録ヘッドモジュール１０は、オンデマンドインクジェット方式のリニアー記録ヘッドモジュールであり、ｎ個のノズル素子から構成され、各ノズル素子は、図２の金属等導電部材のオリフィス板１３に所定ピッチで列状に配置したｎ個のノズル孔１２を開口としている。各ノズル素子は、図には記載されていないが、ノズル孔１２を開口端とするインク加圧室、このインク加圧室にインクを導くインク流入孔、このインク流入孔にインクを供給するマニホールドを備える。
【００２４】
また、インク加圧室には該インク加圧室の体積を記録信号に応じて変化させるＰＺＴ圧電素子等のアクチュエータが取り付けられている。各ノズルの構造は同一構造である。各ノズル素子のＰＺＴ圧電素子には、インク粒子吐出制御信号作成装置５０からの駆動信号が供給されるようになっており、記録信号に応じて各ノズル孔１２からインク粒子が吐出される。
【００２５】
前記オリフィス電極アレー兼マウンタ２０は、電極板２１と該電極板２１を保持する枠体２４に貼り付けることで構成されている。電極板２１には電極窓２２が記録ヘッドモジュール分アレー状に配置されており、記録ヘッドモジュールのオリフィス板を電極窓に密着し、該オリフィス板のノズル孔列が窓の一辺に沿って配置されように、複数の記録ヘッドモジュールそれぞれが電極板に取り付けられている。この取り付けは、オリフィス板１１のオリフィス板ピン孔１３と電極板２１の電極板ピン穴２３を合わせることで、ノズル孔１２と電極窓２２の一辺の位置関係が精度良く設定できるようになっている。
【００２６】
一方、電極板２１への電極窓２２は高精度で配置されているので、同時に複数記録ヘッドモジュール１０のノズル孔１２の位置関係を高精度で行うことができる。これにより記録ヘッドモジュール間での記録画像の継ぎ目が目立たないようにすることが可能である。
【００２７】
図３は、オリフィス電極アレー兼マウンタ２０の構造詳細を説明する構成部品の部分上面図である。（ａ）は電極板に取り付け対象となる記録ヘッドモジュール１０のオリフィス板１１、（ｂ）は枠体２０、（ｃ）〜（ｅ）は電極板２１の構成部品であり、（ｃ）はベース電極板２５、（ｄ）はエッジ形成電極板２６である。
【００２８】
図４は、電極板２１のＢ−Ｂ断面図である。
【００２９】
電極板２１は、ベース電極板２５にエッジ形成電極板２６を重ね、エッジ形成電極板２６のインク受け吸収体格納部２８にインク受け吸収体２７を埋め込んで構成されている。重ねた状態での固定は接着、溶接や、ネジどめ等の機械的な機構による方法が適用可能である。また、本例でのベース電極板２５とエッジ形成電極板２６、インク受け吸収体２７の板厚は、例えば、共に０．２５ｍｍ程度であり、この場合の電極板２１の厚さは０．５ｍｍである。
【００３０】
インク受け吸収体２７のエッジが十分な加工精度がでなくても、エッジ形成電極板２６のエッジが精度良く加工できるため、精度の良いインク受け吸収体付きの荷電偏向電極を実現することができる。
【００３１】
電極板の材質は、インクの腐食を受けにくいステンレス等が使用可能である。インク受け吸収体２７にはステンレス繊維で構成されたフィルタ材料や多孔質ステンレス材料等が使用可能である。
【００３２】
この電極板２１に形成された電極窓２２は、記録ヘッドモジュール１０のノズル孔列に沿って位置する例えば２ｍｍ幅程度のスリットであり、図４で明示されているように、この窓部に記録ヘッドモジュール１０のオリフィス板１１が密着し、電極窓２２の片側を塞ぐようにモジュールが取り付けられる。取り付け固定は接着材剤でも良いし、ネジ等の機械的な固定でも良い。ネジの場合は電極板２１にナットを接着材や溶接で固定しておき、このナットにボールトを使用して記録ヘッドモジュールを取り付ける。ネジ固定の場合は、容易に記録ヘッドモジュールを取り替えることができる。
【００３３】
この取り付け時の位置合わせは、前記のように、ピン穴１３、１３’、２３２３、２５２３’、２６２３、２６２３’を使用して精密な寸法出しができるようになっている。これにより、オリフィス板１１のノズル孔列１２に沿って窓の一辺が、例えば３００±１０μｍ以下と程度と精度良く配置され、電極に対するノズル孔位置及び、複数記録ヘッドモジュールのノズル孔位置の関係が同時に適正に±１０μｍ以下の精度で規定できる。位置合わせ手段はピン穴に限定されるものではなく、お互いにわい合する凸凹の組み合わせでも同様な効果を上げることが可能である。
【００３４】
本例による偏向電極の動作を以下説明する。
【００３５】
ノズル孔１２から吐出された記録用のインク粒子７１は、電極板２１の傾斜電界形成用電極窓部２９と用紙背面電極３０とで形成される傾斜電界８５で荷電偏向され、記録用紙６０の所望位置に記録ドットが形成される。一方、予備吐出用粒子７２は、Ｕターン偏向され、インク受け吸収体２７に着弾し、そのインクは、インク受け吸収体２７から負圧経路接続口２５１を通って枠体２４に形成された負圧経路２４１に吸い出され、負圧回収口２４２から負圧で回収される。
【００３６】
このように、本発明による偏向電極を備えたライン型記録ヘッドは、構造簡易で部品点数が少なく、組立工程の短縮で低コスト化が可能である。
【００３７】
図５は、ノズル孔キャップの一例である。
【００３８】
ライン型ヘッドキャップ手段７２は例えばシリコンゴムシートを図のように、電極窓２２のオリフィス板密着側の対向側に密着させるものでよい。ライン型ヘッドの多数ノズル孔部が密閉され、ライン型ヘッド対応のキャップ機能を構造簡易に実現できる。
【００３９】
図６は、インクパージ機構の実施例を説明する図である。
【００４０】
図のように、シリコンゴムシート製のインク吸引口付きキャップ７３を電極窓２２に密着させ、インク吸引口からインクを回収すれば、ライン型ヘッド用パージ機構を容易に実現できる。
【００４１】
また、ノズル孔に近接して高速移動する記録用紙６０が何らかの原因で浮き上がったり、ジャムっても、電極板２１の窓枠が記録用紙によるノズル孔擦れを防止し、ノズル孔に致命的な損傷を与えない機能も有する。
【００４２】
以上の例の電極板２１では、ベース電極板２５とインク受け吸収体２７を埋め込んだエッジ形成電極板２６を重ねて構成しているが、任意の部材を省いて構成することも可能である。
【００４３】
例えば、予備吐出インクの回収機能を省く場合には、図７の本発明の他の第１例のように、ベース電極板２５だけでも良い。また、ベース電極板２５を多孔質ステンレス材料や、ステンレ繊維を固めたフィルタ材料等で構成することで、ベース電極板２５だけでも予備吐出インクの回収機能を有する電極板２１が構成可能である。
【００４４】
あるいは、ベース電極板２５を省き、図８の本発明の他の第２例のように、インク受け吸収体２７を埋め込んだエッジ形成電極板２７だけで構成しても良い。このように、部品点数を減らすことで更に低価格化が可能である。
【００４５】
また、以上の例では、電極集合体として、マウントする記録ヘッドモジュール分の電極窓をアレー状に配置した電極板をベースにした例に付いて述べたが、本発明はこれに制限されるものではない。即ち、金属ブロックをベースに、アレー状の電極窓、インク吸収体収納部、記録ヘッドモジュール搭載部や記録ヘッドモジュール用固定ネジ部等を機械加工で形成し、ダイキャストで形成した頑強な構造とすることも可能である。材質についても、ノズル列に沿う部分が導電性であれば良く、その場合プラスチック製でも良く、電極部として金属を埋め込んだり、金属メッキで電極部を形成してもよい。
【００４６】
また以上の例では、電極集合体を平板に形成した例について述べた。しかし記録用紙をドラム上に巻きつけ、この用紙に記録する場合には、ドラム面に沿うように円弧状に電極集合体を配置することで、本発明が実施でき、平板形状は本発明に制限を与えるものではない。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の記録ヘッドモジュール分の電極が電極集合体であり、該電極集合体が複数の記録ヘッドモジュール分のマウンタを兼ねるので、部品点数を少なくできる。
【００４８】
また、ノズル孔の電極への配置を精度良く組み立てるだけで、ノズル孔のラインヘッドとしての配置も同時に精度良く行える。これにより、構造簡易で部品点数が少なく、組立工程の短縮で安価に偏向電極を備えたライン型記録ヘッドを実現可能である。
【００４９】
更に、電極窓を密閉する構造により、ノズル孔キャップ機構やパージ機構が実現容易で、電極板の窓枠が記録用紙によるノズル孔擦れの防止機能も有する高信頼の偏向電極を備えたライン型記録ヘッドを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例における偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドとこれを適用したライン型プリンタの構成図である。
【図２】本発明の一例における記録ヘッドモジュールのノズル孔側からの斜視拡大図である。
【図３】本発明の一例における偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドの構成を説明する図である。
【図４】本発明の一例における偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドの部分断面図と動作を説明する図である。
【図５】本発明の一例におけるキャッピング装置を有する偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドの構成図である。
【図６】本発明の一例におけるパージ装置を有する偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドの構成図である。
【図７】本発明の他の第１例における偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドの構成図である。
【図８】本発明の他の第２例における偏向電極を備えたインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッドの構成図である。
【符号の説明】
１０は記録ヘッドモジュール、１１はオリフィス板、１２はノズル孔、１３はオリフィス板ピン穴、２０はオリフィス電極アレー兼マウンタ、２１は電極板、２２は電極窓、２３は電極板ピン穴、２４は枠体、２４１は負圧回収経路、２４２は負圧回収口、２５はベース電極板、２５１は負圧経路接続口、２５２２はベース電極板電極窓、２５３２はベース電極板ピン穴、２６はエッジ形成電極板、２６２３はエッジ形成電極板電極窓、２６３２はエッジ形成電極板ピン穴、２７はインク受け吸収体、２８はインク受け吸収体格納部、２９は傾斜電界形成用電極窓部、３０は用紙背面電極、４０は荷電偏向制御信号発生回路、４１は荷電偏向信号作成回路、４２は背面電極ドライバ回路、４３は予備吐出信号作成回路、５０はインク粒子吐出制御信号作成装置、５１は記録信号作成回路、５２はタイミング信号発生回路、５３はＰＺＴ駆動パルス作成回路、５４はＰＺＴドライバ回路、５６は予備吐出信号作成回路、６０は記録用紙、７０は記録ドット、７１は記録用インク粒子、７２はキャップ、７３はインク吸引口付キャップ、８５は傾斜電界、９０は非偏向インク粒子飛行軌道、９１は正帯電偏向インク粒子飛行軌道、９２は負帯電偏向インク粒子飛行軌道、９３は予備吐出インク粒子Ｕターン飛行軌道、Ａは記録用紙送り方向

Claims

インク粒子を選択的に吐出するノズル群を有する記録ヘッドモジュールを複数備えると共に、荷電偏向電極が前記複数の記録ヘッドモジュールに対応するように配置されたマウンタを具備し、前記ノズル群から吐出されたインク液滴が前記荷電偏向電極により偏向されるように前記記録ヘッドモジュールを前記マウンタに搭載することを特徴とするインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
前記記録ヘッドモジュールの各々と前記マウンタとが取付用の位置合わせ手段を備え、該位置合わせ手段が、前記荷電偏向電極に対するノズル群の位置及び複数の前記記録ヘッドモジュール間のノズル群の位置の関係を同時に所望値に規定することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
インク粒子を選択的に吐出するノズル群を有する記録ヘッドモジュールを複数備えると共に、前記複数の記録ヘッドモジュールが装着される窓が形成され、かつ導電性を有する電極板よりなるマウンタを具備し、前記ノズル群が前記窓の一辺に沿って配置されるように複数の前記記録ヘッドモジュールを前記マウンタに搭載することを特徴とするインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
ノズル群に沿う窓の近傍にインク吸収体を埋め込んだことを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
前記電極板をインク吸収体で形成したことを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
前記マウンタと複数の前記記録ヘッドモジュールそれぞれの取付位置合わせ手段がピン穴であることを特徴とする請求項２記載のインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
前記マウンタの窓に前記記録ヘッドモジュールのノズル群のインク粒子吐出面を密着し、前記窓が前記記録ヘッドモジュールのインク粒子吐出面側によって密閉されるように成したことを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
前記マウンタのインク粒子吐出面と対向する側にキャップ手段を設けることを特徴とする請求項１または３記載のインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。
前記マウンタのインク粒子吐出面と対向する側にインク吸引パージ手段を設けることを特徴とする請求項１または３記載のインクジェットプリンタ用ライン型記録ヘッド。