JP4784072B2

JP4784072B2 - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP4784072B2
Application number: JP2004336091A
Authority: JP
Inventors: 真長谷川
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: US20060109331A1; US7594712B2; JP2006142656A

Description

本発明は、インクジェットプリンタに関するものである。

一般に、記録ヘッドを搭載したキャリッジが往復するタイプのインクジェットプリンタにおいて、記録ヘッドから噴射されたインク滴の着弾精度は、ノズル加工精度やノズル面撥水条件などの噴射条件に加えて、被記録媒体にインク滴が着弾するまでの飛行条件も大きく影響することが知られている。つまり、記録ヘッドから噴射されたインク滴は、記録用紙などの被記録媒体上に着弾するまでの間に、記録ヘッドを搭載したキャリッジの往復運動により生ずる走行風（横風）を受けながら、この走行風に逆らって被記録媒体面に着弾することが知られている。

各ノズル穴から噴射されるインク滴に対し、前記走行風の影響の度合いが異なれば、各インク滴が着弾する実際の着弾位置と、目標とする着弾位置とのずれが異なることになり、双方向印字における双方着弾ずれは印字品質の低下の原因となる。

特に、近年、インクジェットプリンタの小型化の上に、キャリッジの高速化によりキャリッジの移動速度が７５ｃｍ／ｓ程度から１００ｃｍ／ｓ程度にまで速くなり、キャリッジの往復移動によって生ずる空気（走行風）の流れがインク滴の飛翔に大きな影響を与えるようになっている。

具体的には、例えば図３〜図５に示すような構成を有している。インクジェットプリンタ１０１は、上下ケーシング１０２Ａ，１０２Ｂからなる本体ケーシング１０２が、内部空間を外部から遮断している。その内部では、図５に示すように、被記録媒体Ｐに対し、プリンタヘッド１０３が、フレーム１０４に支持されるガイド部１０４Ａに沿って、図示しない駆動手段によって左右方向において往復移動を行いつつ、記録するようになっている。ここで、プリンタヘッド１０３は、キャリッジ１０３Ａ上に記録ヘッド１０３Ｂが搭載されているもので、（記録ヘッド１０３Ｂの）複数のノズル穴から吐出されるインク滴によってプラテン１０５上の前記被記録媒体Ｐに記録するものである。フレーム１０４には、給紙ローラ１０６や排紙ローラ１０７も回転可能に支持されている。

このようなインクジェットプリンタ１０１では、小型化を図るために、プリンタヘッド１０３（キャリッジ１０３Ａ及び記録ヘッド１０３Ｂを含む）の移動空間と本体ケーシング１０２の上面部との間の隙間Ｓ１が、プリンタヘッド１０３のノズル面と被記録媒体面との隙間Ｓ２に相当する程度に狭く設定されているので（図３参照）、隙間Ｓ１を通過する前記走行風の逃げ場が小さい。

一方、プリンタヘッド１０３の移動空間と本体ケーシング１０２の前後面部との間の隙間Ｓ３，Ｓ４は、プリンタヘッド１０３の移動空間と本体ケーシング１０３の上面部との間の隙間Ｓ１以上であるので（図４参照）、前記隙間Ｓ３，Ｓ４側に向かって前記逃げ場を失った走行風が流れやすくなる（図６（ａ）参照）。そして、それら隙間Ｓ３，Ｓ４付近のインク滴への、走行風の影響が他の部分のインク滴への影響より大きくなり、インク滴の着弾位置にずれ（乱れ）が生じる。つまり、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分（隙間Ｓ３，Ｓ４付近）において中央部分より、インク滴の着弾位置のずれが大きくなる。

さらに詳述すると、インク滴が噴射されると、主たるインク粒子に伴って小さなインク粒子（以下サテライト粒子という）も噴射する吐出条件では、図６（ｂ）に示すように、被記録媒体上に主たるインク粒子の着弾による印影Ｕ１に加えてサテライト粒子の着弾による印影Ｕ２とが記録される。その場合、特にそのサテライト粒子が軽量であることから、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分において、前記逃げ場を失った走行風の影響を強く受けて着弾位置が大きくずれる。つまり、前記隙間Ｓ３，Ｓ４付近において、前記被記録媒体上を流れる空気が隙間Ｓ３，Ｓ４を通じて外に（上方に）逃げるので、その影響を受けて軽量のサテライト粒子が主たる粒子に対し斜めに飛翔する。前記隙間Ｓ３，Ｓ４に近いほどサテライト粒子の着弾による印影Ｕ２が斜め方向に大きくずれることになる。

この傾向は、本体ケーシング１０２が密閉構造である場合には、ケーシング外部に漏れる空気（走行風）はほとんどなくなり、走行風が、前記インク滴の飛翔に与える影響はより一層大きくなると考えられる。

そこで、そのようなプリンタヘッドの往復移動により生じた走行風（気流）によって引き起こされる印刷欠陥を除くために、キャリッジから記録ヘッドのノズル面と実質的に平行に、キャリッジの走査軸の方向（キャリッジ移動方向）に延びているスカート部材を設けることが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００２−３６１８５８号公報（段落００４７〜００５１および図７，図８）

そのようなスカート部材を設けることは、キャリッジ重量の増加につながり、キャリッジの移動速度の高速化の妨げになる。

よって、できるだけスカート部材の重量を軽くして、ノズル面をキャリッジ移動方向に延長して、キャリッジの往復移動（走行）による空気の流れの影響をできるだけ少なくして、着弾位置のずれを均一化するか、なくしたいという要求がある。ここで、着弾位置のずれが均一化しておれば、重ね印字（通常のインターレス印字）を行っても、異なるずれ同士の干渉模様などがなくなると考えられる。

そこで、発明者は、キャリッジの重量を軽減すべく、走行風の流れなどについて検討を重ねた結果、被記録媒体面上を流れる走行風が隙間Ｓ３，Ｓ４から外に逃げることにより着弾精度のずれが生じていると推測されることから、スカート部材を、平面視で隙間Ｓ３，Ｓ４付近において前記キャリッジ移動方向に大きく突出している形状とすれば、前記外に逃げる走行風の影響を抑制することができることに着想し、（キャリッジの高速化に対応して）キャリッジの軽量化を図って、インク滴の着弾精度の向上を確保できる本発明を開発するに至ったものである、
本発明は、軽量のスカート部材で、インク滴の飛翔に対し被記録媒体面上の空気の流れ（走行風）が影響するのを抑制することができるインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、本体ケーシング内にプリンタヘッドが設けられ、このプリンタヘッドが、被記録媒体に対し往復移動を行うキャリッジと、このキャリッジに搭載され複数のノズル穴からインク滴を吐出して前記被記録媒体に記録する記録ヘッドと、前記記録ヘッドのノズル面をキャリッジ外方に延長し前記被記録媒体面上を流れる走行風を整流する整流手段とを有するインクジェットプリンタにおいて、前記整流手段は、前記キャリッジの、キャリッジ移動方向の両側にそれぞれ設けられる１対のスカート部材で、前記各スカート部材は、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分において中央部分より、前記キャリッジ移動方向に突出していることを特徴とする。

このようにすれば、キャリッジの、キャリッジ移動方向の両側にそれぞれ設けられる１対のスカート部材によって整流機能が発揮され、被記録媒体面上を流れる走行風（キャリッジの往復移動によって生ずる空気の流れ）が抑制される。

この場合、プリンタヘッドの移動空間を前後に挟む、本体ケーシングの前後面部とプリンタヘッドの前後部との間に隙間があることから、（ノズル面の下側であって）被記録媒体面上を流れる前記走行風は前記隙間を通じて外へ流れようとするが、各スカート部材は、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分において中央部分より、前記キャリッジ移動方向に突出しているので、スカート部材による整流効果が高められ、前記両側部分において走行風が外へ流れ出るのが抑制される。その結果、インク滴の着弾位置のずれが少なくなり、印字精度の向上を図る上で有利となる。

つまり、スカート部材は、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分において中央部分より、前記キャリッジ移動方向に突出していることで整流効果が高められ、前述した隙間があることで空気の流れが乱れるのが抑制される。一方、中央部分において被記録媒体上を流れる走行風は、そのまま流れるので、（走行風の）整流状態が維持される。つまり、スカート部材による規制はそれほど必要ない。このように、走行風の整流化が要求される程度に応じて、キャリッジ移動方向に直交する方向において（スカート部材の）整流機能のバランスが図られる。

請求項２の発明は、請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて、前記各スカート部材が、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分から中央部分にかけて、前記キャリッジ移動方向への突出量が徐々に減少し、中央部分付近で前記キャリッジの側面と一致している構成とする。

このようにすれば、キャリッジ移動方向への突出量を徐々に連続的に滑らかに変化させることができ、整流化機能を阻害しないようにスカート部材の軽量化が図れる。

請求項３の発明は、請求項２記載のインクジェットプリンタにおいて、前記スカート部材が、前記キャリッジ移動方向に直交する方向において、前記キャリッジの側面に最近接する前記スカート部材の部位が、前記複数のノズル穴の分布の広がりの中央部と一致して配置されている構成とする。

このようにすれば、ノズル穴の分布に対応してスカート部材の形状が決定されるので、走行風による、ノズル穴から噴射されるインク滴への影響がバランスよく低減される。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載のインクジェットプリンタにおいて、前記本体ケーシングが、内部空間を外部から遮断する密閉ケーシングで、前記プリンタヘッドの移動空間と前記本体ケーシングの上面部との間の隙間が、前記記録ヘッドのノズル面と被記録媒体との間の隙間に等しい構成とする。

このようにすれば、本体ケーシングは、内部空間を外部から遮断する密閉ケーシングで、プリンタヘッドの移動空間と前記本体ケーシングの上面部との間の隙間が、前記記録ヘッドのノズル面と被記録媒体との隙間に等しく、本体ケーシング内での空間部分が少なく、ノズル穴より噴射されるインク滴に対する走行風の影響が大きくなると考えられるが、スカート部材の整流機能によって前記影響が低減される。特に、キャリッジの高速化により走行風の影響がより一層大きくなるので、このような場合（キャリッジの高速走行の場合）に特に有利である。

請求項５の発明は、請求項４記載のインクジェットプリンタにおいて、前記プリンタヘッドの移動空間と前記本体ケーシングの前後面部との間の隙間が、前記プリンタヘッドの移動空間と前記本体ケーシングの上面部との間の隙間以上である構成とする。

プリンタヘッドの移動空間と前記本体ケーシングの前後面部との間の隙間が、前記プリンタヘッドの移動空間と前記本体ケーシングの上面部との間の隙間以上の大きさであり、プリンタヘッドの移動空間と前記本体ケーシングの前後面部との間の隙間に走行風が流れやすくなると考えられるが、スカート部材の整流機能でそれが抑制される。

以上のように構成したから、本発明は、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分において中央部分より、前記キャリッジ移動方向に大きく突出するスカート部材を、キャリッジの、キャリッジ移動方向の両側に設けているので、前記両側部分での整流機能を高め、外へ逃げる走行風の量を、従来よりも抑制することができる。よって、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分付近に生じやすかったインク滴に着弾位置のずれを抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って詳細に説明する。

本実施の形態において、本体ケーシング１０１内において被記録媒体に対しキャリッジ１０３Ａが往復移動を行い、このキャリッジ１０３Ａに搭載される記録ヘッド１０３Ｂが、複数のノズル穴からインク滴を吐出して前記被記録媒体に記録する点は、従来と同様である。そして、本実施の形態では、前記特許文献１と同様に、前記記録ヘッド１０３Ｂのノズル面をキャリッジ１０３Ａ外方に延長し前記被記録媒体の上を流れる走行風を整流する整流手段としてのスカート部材１Ａ，１Ｂを有するが、そのスカート部材１Ａ，１Ｂの形状が、本発明の特徴である。

以下、具体的に説明する。なお、スカート部材１Ａ，１Ｂの形状以外の点は、図３〜図５に記載のインクジェットプリンタと同じであるので、同一の構成要素については同一の符号を用い、その詳細な説明を省略する。

図１は本発明にかかるプリンタヘッドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は作用説明図である。

キャリッジ１０３Ａは、平面視矩形状で、そのキャリッジ１０３Ａの、キャリッジ移動方向の両側それぞれにスカート部材１Ａ，１Ｂが設けられている。このスカート部材１Ａ，１Ｂは、キャリッジ１０３Ａに対し、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の全体に亘って設けられている。そして、スカート部材１Ａ，１Ｂは、それぞれ、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分１Ａａ，１Ｂａにおいて中央部分１Ａｂ，１Ｂｂより、前記キャリッジ移動方向に大きく突出している。また、スカート部材１Ａ，１Ｂの下面は、ノズル面と同一高さであって、対向する被記録媒体と平行となるように配設されている。

つまり、前記各スカート部材１Ａ，１Ｂは、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分１Ａａ，１Ｂａから中央部分１Ａｂ，１Ｂｂにかけて、前記キャリッジ移動方向への突出量が徐々に、連続的に曲線となるように減少し、中央部分１Ａｂ，１Ｂｂ付近で最終的に前記キャリッジ１０３Ａの側面とほぼ一致する程度まで減少している。なお、このスカート部材１Ａ，１Ｂの端縁を形成する曲線の形状や最大突出量は、実際に記録した場合における印影のずれを測定し、その測定結果に基づいて決定することができる。

スカート部材１Ａ，１Ｂは、キャリッジ移動方向に直交する方向において、キャリッジ１０３Ａの側面に最近接するスカート部材１Ａ，１Ｂの（中心）部位が、前記ノズル面における複数のノズル穴の分布の広がりの（キャリッジ移動方向に直交する方向の）中央部と一致するように配置されている。なお、スカート部材１Ａ，１Ｂのこの方向の長さは、ノズル面におけるノズル穴の分布に対応して拡縮されるものであるが、本実施の形態では、キャリッジ１０３Ａの長手方向（キャリッジ移動方向に直交する方向）の長さに比べて記録ヘッド１０３Ｂは短いことから、スカート部材１Ａ，１Ｂの両側端はほぼキャリッジ１０３Ａの長手方向の両側側面に一致している。いずれにしても、スカート部材１Ａ，１Ｂの両側端間距離は、ノズル穴の分布の広がりよりも両側に長くなるように設定される。

キャリッジ移動方向に直交する方向の、プリンタヘッド１０３の両側部分においては、従来は、前記被記録媒体面上を流れる走行風が前記隙間Ｓ３，Ｓ４を通じて外に（上方に）逃げ、インク滴の着弾位置にずれを生じやすかった。しかし、本実施の形態では、前記両側部分に対応するスカート部材１Ａ，１Ｂの両側部分１Ａａ，１Ｂａにおいてキャリッジ移動方向に大きく突出させているので、図１（ｃ）に示すように、前記外に逃げようとする走行風を、スカート部材１Ａ，１Ｂの両側部分１Ａａ，１Ｂａの整流機能にて抑制することができる。つまり、外側に逃げようとする走行風の成分が少なくなり、ノズル面におけるノズル穴と被記録媒体との間を流れていく風量や風向が、ノズル穴の位置によらずに比較的均一になる。よって、インク滴の着弾位置のずれはなくなる。

よって、本体ケーシング１０２内でキャリッジ１０３Ａ（プリンタヘッド１０３）の往復速度が高速になっても、インク滴の着弾位置のずれは低減される。これによりプリンタヘッド１０３（キャリッジ１０３Ａ）の軽量化を図って、インク滴の着弾精度の向上を確保することができる。

また、スカート部材１Ａ，１Ｂの（キャリッジ移動方向）への突出量は、中央部分１Ａｂ，１Ｂｂ付近ではキャリッジ１０３Ａの側面とほぼ一致する程度まで減少しているので、キャリッジ移動方向に直交する方向全体に亘って一様に突出するスカート部材を設ける場合に比べて、軽量化が図れる。

よって、インク滴の着弾精度の向上とプリンタヘッド１０３の軽量化の両立を図ることができる。

ここで、着弾精度の向上に対しては、可能な限りノズル穴（ノズル面）と被記録媒体との間隙を小さくすることが有効である。その一方で、キャリッジ移動方向の前方にある空気には、その逃げ場を与える必要がある。有効な逃げ場が無くなると、ノズル面の前面には、強い複雑な気流が生じるようになり全体的にインク滴の着弾位置がずれてしまう。

特に、本実施の形態のように、インクジェットプリンタの小型化（薄形化）が図られ、図３〜図５に示すように、本体ケーシング１０２が内部空間を外部から遮断する密閉ケーシングとされる場合において、プリンタヘッド１０３の移動空間と本体ケーシング１０２の上面部との間の隙間Ｓ１が、記録ヘッド１０３Ｂのノズル面と被記録媒体面との隙間Ｓ２（１〜３ｍｍ）にほぼ等しく狭くなる場合には、空気の逃げ場の確保が重要である。具体的にはプリンタヘッド１０３の移動空間と本体ケーシング１０２の前後面部との間の隙間Ｓ３（約２０ｍｍ），Ｓ４（約５ｍｍ）が、プリンタヘッド１０３の移動空間と本体ケーシング１０２の上面部との間の隙間Ｓ１以上となっている。この差が十分大きければインク滴の着弾位置に対する影響は少ないが、この差を十分取れないと、前記被記録媒体面上を流れる走行風が前記隙間Ｓ３，Ｓ４を通じて外に逃げるようになる。これに対して、スカート部材１Ａ，１Ｂの形状を上述したようにすることは、走行風の流れ方を調整する上で有効である。その結果、図２に示すように、被記録媒体上に主たるインク粒子の着弾による印影Ｕ１やサテライト粒子の着弾による印影Ｕ２の位置について、ずれはほとんどなくなり、スカート部材１Ａ，１Ｂとしてはプリンタヘッド１０３（キャリッジ１０３Ａ）の軽量化を図って、インク滴の着弾精度の向上を確保することができる。

前記実施の形態では、本体ケーシング１０２は、内部空間を外部から遮断する密閉ケーシングとしているが、必ずしもその必要がなく、ケーシングの薄形化によりプリンタヘッドの移動空間の周囲に上述したような隙間Ｓ１〜Ｓ４が形成されるような場合には、上述したスカート部材を採用することで、同様の効果が得られる。

本発明にかかるプリンタヘッドを示し，（ａ）は平面図，（ｂ）は正面図、（ｃ）は作用説明図である。本発明にかかるプリンタヘッドによるインク滴の着弾状態を示す説明図である。本発明の前提となるインクジェットプリンタの正面断面図である。同側面断面図である。内部構造を示す平面図である。従来のプリンタヘッドを示し、（ａ）は作用説明図、（ｂ）は従来のプリンタヘッドによるインク滴の着弾状態を示す説明図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂスカート部材
１Ａａ，１Ｂａ両側部分
１Ａｂ，１Ｂｂ中央部分
１０２本体ケーシング
１０３プリンタヘッド
１０３Ａキャリッジ
１０３Ｂ記録ヘッド

Claims

本体ケーシング内にプリンタヘッドが設けられ、このプリンタヘッドが、被記録媒体に対し往復移動を行うキャリッジと、このキャリッジに搭載され複数のノズル穴からインク滴を吐出して前記被記録媒体に記録する記録ヘッドと、前記記録ヘッドのノズル面をキャリッジ外方に延長し前記被記録媒体面上を流れる走行風を整流する整流手段とを有するインクジェットプリンタにおいて、
前記整流手段は、前記キャリッジの、キャリッジ移動方向の両側にそれぞれ設けられる１対のスカート部材で、
前記各スカート部材は、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分において中央部分より、前記キャリッジ移動方向に突出していることを特徴とするインクジェットプリンタ。
前記各スカート部材は、平面視でキャリッジ移動方向に直交する方向の両側部分から中央部分にかけて、前記キャリッジ移動方向への突出量が徐々に減少し、中央部分付近で前記キャリッジの側面と一致し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プリンタ。
前記スカート部材は、前記キャリッジ移動方向に直交する方向において、前記キャリッジの側面に最近接する前記スカート部材の部位が、前記複数のノズル穴の分布の広がりの中央部と一致して配置されてい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。
前記本体ケーシングは、内部空間を外部から遮断する密閉ケーシングで、前記プリンタヘッドの移動空間と前記本体ケーシングの上面部との間の隙間が、前記プリンタヘッドのノズル面と被記録媒体との間の隙間に等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のインクジェットプリンタ。
前記プリンタヘッドの移動空間と前記本体ケーシングの前後面部との間の隙間は、前記プリンタヘッドの移動空間と前記本体ケーシングの上面部との間の隙間以上であることを特徴とする請求項４記載のインクジェットプリンタ。