JP7337729B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明はインクジェット記録装置に係り、特に連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置に関するものである。

一般的な連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置は、本体にインクを貯留するインク容器を設けており、そのインク容器のインクをインク供給ポンプによって印字ヘッドへ供給している。印字ヘッドに供給されたインクは、インクノズルから連続的に噴出され、インク液滴化される。インク液滴のうち、印字に使用するインク液滴には、帯電・偏向処理を行い所望の印字対象物の印字位置へ飛翔させ、印字に使用しないインク液滴には、帯電・偏向処理を行わず、ガターで捕集してインク回収ポンプによりインク容器へ戻す構成とされている。

ところで、インク液滴は一滴ずつ生成され、また、インク液滴毎に飛翔軌道の長さが異なる。そのため、印字対象物へのインク液滴の着滴までの時間差を生じる。一方、インクジェット記録装置による印字中において、印字対象物は搬送ライン上を常に移動している。

従来の偏向電極正極と偏向電極負極は平板状で、インク液滴の飛翔方向と直交する平面で見た時に平行に配置されているため、それぞれの電極の間に一様な電場が形成される。そして、その間を飛翔するインク液滴は偏向電極正極の側に偏向される。そのため、それぞれのインク液滴の着滴時間差と印字対象物の搬送速度に応じて、印字対象物の搬送方向に着滴位置のずれが大きくなるため、印字文字が搬送ラインの進行方向に対して傾きが生じる。この印字文字の傾きを補正するため、インク液滴の偏向方向を微調整する必要がある。

この印字文字の傾きを補正する方法として、特開２０１２－２０６３８５号公報(特許文献１)に記載されたインクジェット記録装置が知られている。特許文献１に記載されたインクジェット記録装置においては、インク液滴の吐出方向(言い換えれば、帯電していないインク液滴の飛翔方向)を軸として、この軸を挟むように平行に配置された平板状の偏向電極正極と偏向電極負極を任意の角度(θ)だけ回転させることで、インク液滴の偏向方向を調整して印字文字の傾きを補正するようにしている。

特開２０１２－２０６３８５号公報

ところで、特許文献１に記載された偏向電極正極と偏向電極負極は、平板状に形成されているので、それぞれの偏向電極がインク液滴の吐出方向を軸(以下、吐出方向軸と表記する)として回転される構成となる。ここで、吐出方向軸は、偏向されたインク液滴が飛翔する方向でなく、あくまでもインク液滴が直進する方向を意味している。

このため、実際のインク液滴の吐出位置が印字対象物の搬送方向の進行側にずれていると、印字文字の傾きを補正するためにインク液滴の吐出方向軸の回りで偏向電極正極と偏向電極負極を回転させた場合には、吐出されたインク液滴が偏向電極負極に衝突して、インクが四方に飛散するという現象が懸念される。この結果、印字品質の低下や印字ヘッド内のインク汚染といった問題を生じることになる。

本発明の目的は、印字文字の傾きを補正でき、しかも印字品質の低下やインク汚染を抑制できるインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明の特徴は、インク液滴の吐出方向軸に直交する面で見て、偏向電極正極、及び偏向電極負極を、同じ方向に凸となる曲面形状に形成すると共に、インク液滴の吐出方向軸に対する偏向電極正極と偏向電極負極の位置を、印字対象物の搬送方向に移動可能に構成した、ところにある。

本発明によれば、印字品質の低下、及び印字ヘッド内のインク汚染を抑制し、しかも印字文字の傾きを補正できるインクジェット記録装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態になる印字ヘッド内の構成を示す構成図である。 図１に示す偏向電極の形状を説明する説明図である。 図２に示す偏向電極の曲面を決める方法を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態になる偏向電極の移動機構を説明する構成図である。 本発明の第１の実施形態になる印字文字の傾きを補正する前のインク液滴と偏向電極の位置関係を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態になる印字文字の傾きを補正した後のインク液滴と偏向電極の位置関係を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態になる偏向電極の形状を説明する説明図である。 本発明の第３の実施形態になる偏向電極の形状を説明する説明図である。 図８に示す偏向電極を用いた印字ヘッド内の構成を示す構成図である。 本発明の第４の実施形態になる偏向電極の移動機構を説明する構成図である。 一般的なインクジェット記録装置の構成を説明する構成図である。 従来のインクジェット記録装置の印字原理を説明する構成図である。 印字結果の傾きの例を説明する説明図である。 従来の偏向電極の構成を説明する説明図である。 従来の印字文字の傾きを補正するための偏向電極を説明する説明図である。 印字文字の傾きを補正した後の正立した印字文字の例を説明する説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

先ず、一般的なインクジェット記録装置の構成と動作について簡単に説明する。図１１に、インクジェット記録装置の外観構成を示している。図１１において、インクジェット記録装置の本体１に備わるディスプレイ２のタッチパネルを用いて印字内容を決定する。印字ヘッド４にはケーブル３を介してインクが供給されており、また決定された印字内容は、ケーブル３を介して印字ヘッド４に送られ、これに基づいてインク液滴が連続的に吐出されることで、ベルトコンベア等の搬送ライン５で搬送される印字対象物１００に印字される。

次に、特許文献１に記載されたインクジェット記録装置について、図１２～図１６を用いて説明する。

図１２には、特許文献１のインクジェット記録装置を模式的に示している。図１２において、インク容器１０１に貯留されているインク液１０９は、インク供給ポンプ１０２で加圧されてインクノズル１０３に供給される。インクノズル１０３に設置された圧電素子１０４に、周期的に電圧を加えることで、インクノズル１０３内のインクが励振される。励振されたインクは、インクノズル１０３よりインク柱１１０として吐出された後にインク液滴となる。

印字に使用するインクに対しては、インクの液滴化と同時に、帯電電極１０５によってインク液滴への帯電が行われる。帯電されたインク液滴１１１は、偏向電極正極１０６、及び偏向電極負極１０７の間の偏向空間に生じる電場によって偏向された後に印字対象物１００に着滴する。また、印字に使用しないインク液滴１１２は帯電されず、偏向が行われないためガター１０８にて回収される。

尚、図１１のインクジェット記録装置の本体１には、図１２に示すインク容器１０１、及びインク供給ポンプ１０２等が格納されている。また、図１１の印字ヘッド４には、図１２に示すインクノズル１０３、帯電電極１０５、偏向電極正極１０６、偏向電極負極１０７、及びガター１０８等が格納されている。

次に、特許文献１に開示された印字文字の傾きに対する補正手法について、図１３～図１６を用いて説明する。

連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置においては、インク液滴は一滴ずつ生成され、また、インク液滴の偏向量によって飛翔軌道の長さが異なっている。そのため、印字対象物へのインク液滴の着滴に時間差が生じる。一方、インクジェット記録装置による印字において、印字対象物は常に移動している。そのため、インク液滴の印字対象物への着滴時間差と、印字対象物の搬送速度に比例して、印字対象物の搬送方向に沿って着滴位置のずれが大きくなるため、搬送方向の進行側に向かって印字文字に傾きを生じる。

図１３に、傾いた印字文字の一例を示している。図１２、図１３に示すように、インク液滴１１１の偏向方向と、印字対象物１００の搬送方向とが垂直方向にずれている場合、印字文字が傾いた状態で印字されることになる。この印字文字の傾きの補正のためには、印字対象物１００の搬送方向と速度等に応じて、インク液滴１１１の偏向方向を調節することが必要である。

図1４に、特許文献１の偏向電極の形状を示している。図１４は、図１２の仮想平面１１３から矢印の方向に偏向電極を見た状態を示している。仮想平面１１３は、インク液滴の吐出方向軸Ｃに直交する面であり、偏向電極を断面したものである。図１４に示すように、偏向電極正極１０６と偏向電極負極１０７は断面が矩形の平板状であり、両者は平行であるため、実線で示した矢印の向きに一様な電場を形成する。

そして、偏向電極正極１０６と偏向電極負極１０７の間の偏向空間を飛翔するインク液滴１１１は、点線で示した矢印の向きに偏向電極正極１０６側に偏向される。しかしながら、この配置だと上述したように、印字文字の傾きを生じることになる。

そこで、特許文献１にあるような傾き補正が有効となる。図１５に、特許文献１の印字文字の傾きを補正する際の偏向電極の傾きを示している。図１５に示すように、インク液滴の吐出方向軸Ｃの周りに対して、吐出方向軸Ｃを挟んで偏向電極正極１０６と偏向電極負極１０７を任意の角度θだけ回転させることで、インク液滴の偏向方向を調整し、印字文字の傾きを補正することができる。

図１６に、印字文字の傾きを補正した後の正立した印字文字の一例を示している。上述した傾き補正を行うことで、図１６に示すような、正立した文字の印字を実施することが可能となる。

ところで、特許文献１に記載された偏向電極正極１０６と偏向電極負極１０７は、平板状に形成されているので、それぞれの偏向電極１０６，１０７がインク液滴の吐出方向軸Ｃの周りで回転される構成となる。

このため、実際のインク液滴１１１の吐出位置が印字対象物１００の搬送方向の進行側にずれていると、印字文字の傾きを補正するためにインク液滴１１１の吐出方向軸Ｃの回りで偏向電極正極１０６と偏向電極負極１０７を回転させた場合には、吐出されたインク液滴１１１が偏向電極負極１０７に衝突して、インクが四方に飛散するという現象が懸念される。この結果、印字品質の低下や印字ヘッド内のインク汚染といった問題を生じることになる。

≪実施形態１≫
本実施形態では、印字文字の傾きを補正でき、しかも印字品質の低下やインク汚染を抑制できるインクジェット記録装置を提供するもので、インク液滴の吐出方向軸Ｃに直交する面で見て、偏向電極正極、及び偏向電極負極を、同じ方向に凸となる曲面形状に形成すると共に、インク液滴の吐出方向軸Ｃに対して偏向電極正極と偏向電極負極の間に形成された偏向空間の位置を調整可能に構成した。

以下、図１～図１０に基づき本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態になるインクジェット記録装置は、基本的な構成は図１２に示すインクジェット記録装置と同様の構成とされている。異なっているのは、偏向電極正極、及び偏向電極負極の短辺に沿った断面形状が曲線状に形成されているところである。

図１において、インクノズル１０３から吐出されたインクは、インクの液滴化と同時に、帯電電極１０５によってインク液滴１１１への帯電が行われる。帯電電極１０５はイン液滴１１１を間に挟むようにして対向して配置されており、後述する偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２と同じ平面上に位置している。

帯電されたインク液滴１１１は、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２の間の偏向空間に生じる電場によって偏向された後に印字対象物１００に着滴する。また、印字に使用しないインク液滴１１２は帯電されず、偏向が行われないためガター１０８にて回収される。

偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２はインク液滴１１１の吐出方向軸Ｃを挟むようにして配置されており、吐出方向軸Ｃに直交する仮想平面２００で断面した形状が、同じ方向に凸となる曲面形状に形成されている。偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２は、吐出方向軸Ｃの方向に沿って伸びる長辺Ｌｅと、吐出方向軸Ｃに直交する方向に沿って伸びる短辺Ｓｅとからなっている。

長辺Ｌｅの延長線は、印刷対象物１００の印字領域面に対して垂直に交わり、また、短辺Ｓｅの延長線は、印刷対象物１００の印字領域面に対して平行に延びている。更に、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２の短辺Ｓｅに沿った断面形状は、同じ方向に湾曲された曲面形状に形成されている。この点が本実施形態の特徴となっている。

図２に、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２の断面形状を示している。図２は、図１の仮想平面２００から矢印の方向に偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２を見たものである。図２に示すように、偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２の長辺Ｌｅに沿うようにして、紙面に対して垂直にインクの吐出方向軸Ｃ(図示せず)が延びている。したがってインク液滴１１１は、偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２の間の電場Ｅｆが形成される偏向空間を紙面に対して垂直方向に飛翔する。

偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２の短辺Ｓｅに沿った断面形状においては、偏向電極正極２０１は、偏向電極負極２０２から離れる方向に凸な曲面が形成され、偏向電極正極２０２は、偏向電極負極２０１に近づく方向に凸な曲面が形成されている。したがって、偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２の短辺Ｓｅに沿った断面形状は、同じ方向に凸な曲面が形成されることになる。

図３に、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２に形成される曲面の曲率を決定する方法を示している。図３に示す円３０１、及び３０２は、いずれも点Oを中心に持つ同心円である。円３０１の半径をｒ１[ｍ]、円３０２の半径をｒ２[ｍ]とすると、この時「ｒ１＞ｒ２」の関係とされている。

したがって、偏向電極正極２０１の曲面は、円３０１の円周に沿うように形成され、偏向電極負極２０２の曲面は、円３０２の円周に沿うように形成される。このような同心の円周に沿った形状とすることで、偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２の間の距離は、それぞれの偏向電極２０１，２０２の各点において、常に「ｒ１－ｒ２」[ｍ]となる。よって、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２の間に生成される電場Ｅｆの傾きが、印字対象物の搬送方向に対応して連続的に変化する。

したがって図１にあるように、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２を印字対象物１００の搬送方向に移動させることで、インク液滴１１１の吐出方向軸Ｃと偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２の位置関係を調整することができる。このため、インク液滴１１１の偏向方向を変化させることができ、これによって印字文字の傾き補正が可能となる。

更に、偏向電極負極２０２が曲面形状とされているので、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２を印字対象物１００の搬送方向に移動させた場合でも、インク液滴１１１の吐出方向軸Ｃと偏向電極負極２０２とが干渉しなくなる。このため、吐出されたインク液滴１１１が偏向電極負極２０２に衝突して、インクが四方に飛散することがなく、印字品質の低下や印字ヘッド内のインク汚染といった問題が生じるのを抑制することができる。

次に図４に基づき、印字ヘッド内の偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２を印字対象物１００の搬送方向に移動させる移動機構の構成を説明する。

図４は、図１の仮想平面２００から矢印の方向に見た状態を示している。上述した偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２は、支持柱４０９、及び４１０によって基台４０７に固定されている。このため、偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２の位置関係は不変となる。

印字ヘッド背板４０２は、印字対象物１００の搬送方向に沿って自由回転する調整ネジ４０３を備えている。また、基台４０７は、調整ネジ４０３とかみ合うレール４０４を備えており、調整ネジ４０３を回転させることで、基台４０７が印字対象物１００の搬送方向に移動する。

基台４０７の移動制御の安定性を向上させるため、支柱４０５と、レール軸４０６が設置されている。支柱４０５とレール軸４０６は、印字ヘッド背板４０２と固定されているが、基台４０７とは固定されず、基台４０７に穿たれた穴を貫通して延び、ガイド機能を備えている。

図４には支柱４０５は１個のみ示されているが、基台４０７の移動制御の安定性を確保するため、複数本の基台４０５が設置されても良い。印字ヘッドカバー４０１は印字ヘッド背板４０２と結合するように設置される。ここで、調節ネジ４０３は印字ヘッドカバー４０１の外側から操作可能となるように基台４０７から露出されている。

次に、図４、図５、及び図６に基づき印字文字の傾きを補正する手法を説明する。図５に印字文字の傾きを補正する前の、偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２、及びインク液滴１１１の位置関係を示している。図５に示すように、インク吐出方向軸Ｃに対応するインク液滴１１１は、偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２の間の偏向空間のほぼ中央を飛翔するため、偏向方向は印字対象物１００の搬送方向と垂直になる。

そして、図５の状態で試験的に印字を行い、その印字結果の印字文字の傾きを確認する。ここで印字文字の傾きが発生した場合においては、発生した印字文字の傾きを補正するため、図４に示した調整ネジ４０３を回転させることで、基台４０７を印字対象物１００の搬送方向に移動させる。

図６に調整ネジ４０３を回転させた後の、偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２、及びインク液滴１１１の位置関係を示している。偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２を印字対象物１００の搬送方向に移動させたため、白抜きの破線で示すインク液滴１１１は、黒丸で示すインク液滴１１１に移動することになる。

これによって、インク吐出方向軸Ｃと偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２の位置関係が変更される。このため、白抜きのインク液滴１１１の偏向方向が印字対象物の搬送方向に対して垂直方向であったものが、黒丸のインク液滴１１１においては、角度θだけ傾いた電場中を飛翔する。このため、インク液滴１１１は、角度θだけ傾いて偏向し、印字対象物の搬送による印字文字の傾きを補正することが可能となる。

また、実際のインク液滴１１１の吐出方向軸Ｃが、印字対象物の搬送方向にずれていたとしても、調整ネジ４０３によって偏向電極２０１、２０２の移動でずれを補正することが可能である。更に、インク液滴１１１の吐出方向軸Ｃと偏向電極負極２０２が距離的に離れるように偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２が移動するので、インク液滴１１１と偏向電極負極２０２の衝突が抑制される。

調整ネジ４０３による調整を施した後に、再び試験的に印字を実施しても依然として印字文字の傾きが確認される場合は、再び調整ネジ４０３による調整を行えば良い。以上の作業を繰り返して、印字文字の傾きがなくなるまで調整を行えば、正立した印字文字を得ることができるようになる。

次に、図１、及び図６に基づいて上述した印字文字の傾きを補正する際に、偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２が形成する電場に求められる傾きについて説明する。

帯電したインク液滴の偏向量Ｄ[ｍ]は、次の式で概算されることが知られている。尚、「Ｅ」は偏向電極間の電場強度[Ｖ/ｍ]、「Ｑ」はインク液滴の帯電量[Ｃ]、「ｖｄ」は液滴の初期速度[ｍ/ｓ]、「Ｌ」はガター側の偏向電極の端面から印字対象物までの距離[ｍ]、「ｂ」はインクの吐出方向の沿った偏向電極の長辺Ｌｅの距離[ｍ]、「Ｍ」はインク液滴の質量[ｋｇ]である。
Ｄ＝Ｅ×Ｑ×{(ｂ/ｖｄ)^２}×(１＋２×Ｌ/ｂ)/(２×Ｍ)
ここで、図６のように、電場がθ[ｄｅｇ]だけ傾いた位置をインク液滴１１１が飛翔すると、印字対象物１００の搬送方向におけるインク液滴１１１の偏向量は、
Ｄ＝Ｅ×sinθ×Ｑ×{(ｂ/ｖｄ)^２}×(１＋２×Ｌ/ｂ)/(２×Ｍ)
となる。

次に、速度ｖ[ｍ/ｍｉｎ]で搬送される印字対象物１００に対して、帯電量Ｑ１[Ｃ]、及びＱ２[Ｃ]を有する二つの帯電されたインク液滴１１１を、印字対象物１００の搬送方向と垂直方向に傾きなく着滴させることを考える。

この時、|Ｑ１|＜|Ｑ２|であるとし、帯電量Ｑ１のインク液滴１１１が、帯電量Ｑ２のインク液滴１１１よりｔ[ｓ]だけ早く着滴するものとする。そのため、帯電量Ｑ１のインク液滴１１１が着滴してから、帯電量Ｑ２のインク液滴１１１が着滴するまでの間に、印字対象物１００はｖ×ｔ/６０[ｍ]だけ搬送される。

ここで、帯電量Ｑ１のインク液滴１１１と、帯電量Ｑ２のインク液滴１１１を、図６のように偏向方向を傾けた状態で印字した際、搬送方向における偏向量の差ΔＤ[ｍ]は、
ΔＤ＝Ｅ×sinθ×(Ｑ２-Ｑ１)×{(ｂ/ｖｄ)^２}×(１＋２×Ｌ/ｂ)/(２×Ｍ)
となる。

帯電量Ｑ１のインク液滴１１１が着滴してから帯電量Ｑ２のインク液滴１１１が着滴するまでに、印字対象物１００が移動する距離と、偏向量の差ΔＤが等しい時、即ちΔＤ＝ｖ×ｔ/６０となる時、印字文字の傾きが補正されることとなる。よって、角度θの値が、
sinθ＝(ｖ×ｔ×Ｍ)/{３０×Ｅ×(Ｑ２－Ｑ１)×{(ｂ/ｖｄ)^２}×(１＋２Ｌ/ｂ)}
を満たすことで、理論的には印字対象物１００の搬送速度に追従して、印字文字の傾きを補正することが可能である。

本実施形態における偏向電極正極２０１と偏向電極負極２０２は、印字が行われる状況を想定して、上述の角度θだけ傾きを有する電場を持つよう設計されている。また、印字文字の傾きを補正すると、偏向したインク液滴１１と偏向電極正極２０１が接近していくが、印字ヘッド内の構成部品の公差に応じて、偏向したインク液滴１１１と、偏向電極正極２０１が最接近する際に衝突しないように、偏向電極正極２０１の寸法を決定している。

このように本実施形態では、インク液滴１１の吐出方向軸Ｃに直交する面で見て、偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２９２を、同じ方向に凸となる曲面形状に形成すると共に、
インク液滴の吐出方向軸に対する偏向電極正極と偏向電極負極の位置を、印字対象物の搬送方向に移動可能に構成している。これによれば、印字品質の低下、及び印字ヘッド内のインク汚染を抑制し、しかも印字文字の傾きを補正できるインクジェット記録装置を提供することができる。

≪実施形態２≫
次に、本発明の第２の実施形態について図７に基づき説明する。第２の実施形態における偏向電極の構成、偏向電極の移動を行う移動機構、及び偏向電極の移動制御手法は第１の実施形態と同じ構成であるが、偏向電極負極の曲率を変更した点で異なっている。

図７は、図１の仮想平面２００から矢印の方向に見たものである。偏向電極正極５０１の曲率は、図１に示す偏向電極正極２０１と同じ曲率に形成されている。一方、偏向電極負極５０２の曲率は、図１に示す偏向電極負極２０２の曲率と比べて小さいく設定されている。

したがって第１の実施形態と同様に、偏向電極正極５０１、及び偏向電極負極５０２の間の偏向空間に傾いた電場が生成される。このため、第１の実施形態と同様に偏向電極５０１、５０２を印字対象物１００の搬送方向に移動させることで、第１の実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。

更に、第２の実施形態では、偏向電極負極５０２の曲率が小さいため、偏向電極正極５０１、及び偏向電極負極５０２の間の偏向空間の距離が、中央部から長辺Ｌｅの端部に向かうほど短くなり、電場が強くなる。このため、印字文字の傾きを補正する際に、インク液滴１１１が偏向空間の中央部以外を通過する場合であっても、偏向空間の中央部を通過して印字した文字と同等の文字高さを得ることが可能となる。

次に、インク液滴１１１が偏向空間の中央部以外を通過する際に、中央部を通過して印字した文字と同等の文字高さを得られるようにするために、偏向電極に求められる仕様を説明する。

先ず、帯電量がＱ[Ｃ]であるインク液滴１１１を印字する場合を考える。ここで、図７において、偏向電極中央部の電極間の距離をｄ１[ｍ]、偏向電極中央部以外のある点における電極間の距離をｄ２[ｍ]とする。ここで、ある偏向電極間の電場強度Ｅ[Ｖ/ｍ]は、偏向電圧をＶ[Ｖ]、偏向電極間の距離をｄ[ｍ]とすると、
Ｅ=Ｖ/ｄ
となる。そのため、偏向電圧がＶ[Ｖ]の偏向電極で、図７のような偏向電極の中央部に、インク液滴１１１を通過させた際の印字対象物１００の搬送方向と垂直な偏向量Ｄ１[ｍ]は、
Ｄ１= (Ｖ/ｄ１)×Ｑ×{(ｂ/ｖｄ)^２}×(１+２×Ｌ/ｂ)/(２×Ｍ)
となる。

一方、中央部以外のある点にインク液滴１１１を通過させた際の、印字対象物１００の搬送方向と垂直な偏向量Ｄ２[ｍ]は、
Ｄ２＝(Ｖ/ｄ２)×cosθ×Ｑ×{(ｂ/ｖｄ)^２}×(１+２×Ｌ/ｂ)/(２×Ｍ)
となる。ここで、第２の実施形態の偏向電極５０１，５０２の間の偏向空間に生成される電場は、中央部以外のある点において、印字対象物１００の搬送方向と垂直な方向から角度θ[deg]だけ傾いているものとする。

第２の実施形態の偏向電極５０１，５０２の中央部とそれ以外の点における、印字対象物１００の搬送方向と垂直方向の偏向量が等しい時、即ちＤ１＝ｄ２のとき、ｄ１とｄ２の関係は、
ｄ２＝ｄ１×cosθ
となる。よって、偏向電極５０１，５０２の中央部以外で偏向させる際に、インク液滴１１１の偏向方向を角度θだけ傾ける場合、上式に基づいて偏向電極５０１，５０２の中央部以外の偏向電極間距離ｄ２を決定すれば良いことになる。

≪実施形態３≫
次に、本発明の第３の実施形態について図８、及び図９に基づき説明する。図８に第３の実施形態で用いる偏向電極の外観を示し、図９に偏向電極の印字ヘッド内における配置状態を示している。

第３の実施形態で用いる偏向電極正極６０１、及び偏向電極負極６０２には、図８に示すように、インクの吐出方向軸Ｃに対して、第１の実施形態、及び第２の実施形態と同様の曲面が形成されている。この曲面の曲率は、第１の実施形態、或いは第２の実施形態に用いられるものと同じである。

これに加えて、第３の実施形態における偏向電極正極６０１には、インク液滴１１１の吐出方向軸Ｃの方向で折り曲げられ、偏向電極負極６０２から離れる方向に広がる曲がり部６０３が形成されている。この曲がり部６０３により、偏向電極正極６０１と偏向電極負極６０２の間の距離が連続的に広くなる。尚、偏向電極正極６０１の先端部６０１eと、偏向電極負極６０２の先端部６０２eは一致する長さに設定されている。

したがって、図９に示すように、偏向電極正極６０１の先端部６０１eと偏向電極負極６０２の先端部６０２eの間の距離が最も広くなる領域で、印字対象物１００と向かい合うように配置される。第３の実施形態に示す偏向電極６０１、６０２を用いることで、第１の実施形態、及び第２の実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。

更に、第３の実施形態では、インク液滴１１１の偏向効率を向上させることが可能である。ここで、偏向効率とは、インク液滴１１１が飛翔する距離に対する、偏向量である。

第３の実施形態３では、帯電電極１０５側の偏向電極６０１、及び６０２間の距離を第１、及び第２の実施形態より短くとることが可能となる。したがって、第１、及び第２の実施形態と同等の偏向電圧を偏向電極６０１、及び６０２に与えた際、第１、及び第２の実施形態よりも強い電場強度を得ることができる。更に、曲がり部６０３を経過した後に、偏向電極６０１、及び６０２の間の偏向空間の距離を大きくすることで、偏向しているインク液滴１１１が、偏向電極正極６０１に衝突する現象を回避することが可能である。

次に、偏向効率を向上する偏向電極の仕様を説明する。先ず、帯電量がＱ[Ｃ]であるインク液滴１１１を印字する場合を考える。図８において、偏向電極正極６０１について、帯電電極１０５側の端から、曲がり部６０３までの長さをｂ１[ｍ]とする。偏向電極間について、最も接近している箇所の距離をｄ３[ｍ]、最も離れている箇所、即ち、印字対象物と向かい合う箇所の距離をｄ４[ｍ]とする。インク液滴１１が通過する吐出方向軸Ｃと偏向電極正極６０１の間の距離はｇ[ｍ]とする。
このとき、インク液滴１１１の曲がり部６０３における偏向量Ｄ３[ｍ]は、
Ｄ３= (Ｖ/ｄ３)×Ｑ×{(ｂ１/ｖｄ)^２}
となる。

よって、曲がり部６０３と偏向したインク液滴１１の中心とのマージンをａ[ｍ]だけ確保しなければならない場合、Ｄ３＝ｇ－ａのとき、ｂ１が最大値をとる。したがって、
ｂ１=ｖｄ×{ｄ３×(ｇ－ａ)/(Ｑ×Ｖ)}^１/２
となるようにｂ１を設定することで、最良の偏向効率を得ることが可能となる。

更に、インク液滴１１１が、偏向電極間６０１、６０２を通過して抜ける際の偏向量をＤ４[ｍ]として、偏向電極正極６０１とのマージンをａ[ｍ]を考える場合、
Ｄ４＝ｇ－ａ
となるようにＤ４を設定するのが望ましい。ただし、曲がり部６０３以降の電場強度は、偏向電極６０１、６０２の間の距離に応じて連続的に変化する。そのため、曲がり部６０３以降の電場強度をＶ/ｄ４と仮定してＤ４を計算し、その後に実験的にＤ４を決定するのが望ましい。

第３の実施形態３における偏向電極の移動機構は、図４に示すものと同様の構成であり、偏向電極２０１、及び２０２を偏向電極６０１、及び６０２に変更したものである。よって、偏向電極の移動制御手法も、第１の実施形態と同様である。

尚、本実施形態においては、ｂ≒２５ｍｍ、ｂ１≒１６ｍｍ、ｄ３≒３ｍｍ、曲がり部６０３の曲げ角≒２０°の仕様で最良の偏向効率を得ることができた。

≪実施形態４≫
次に、本発明の第４の実施形態について図１０に基づき説明する。図１０は、印字ヘッドカバーを除いて、印字対象物の搬送方向に直交する面から見た模式図を示している。ここで、図１０には偏向電極正極２０１、及び偏向電極負極２０２として図示されているが、第４の実施形態においては、第１の実施形態１～第３の実施形態における偏向電極を用いて差し支えないものである。

図１０において、偏向電極２０１、及び２０２は基台４０７に固定されている。この第４の実施形態においては、基台４０７は印字対象物の搬送方向に対して可動ではない。図中に示していないが、印字ヘッド背板４０２(図４参照)に固定されている。

第４の実施形態では、インクノズル１０３、帯電電極１０５、及びガター１０８が搭載されている可動台７０１が、印字対象物の搬送方向に対して可動となる。そのため、インクノズル１０３、帯電電極１０５、及びガター１０８の位置関係は不変であり、可動台７０１によって、同時に同方向に移動する。

可動台７０１の移動方法は、図４にある第１の実施形態と同様であり、印字ヘッド背板４０２に、調整ネジ４０３が取り付けられており、印字対象物の搬送方向を軸として自由回転する。レール４０４は、可動台７０１に取り付けられており、レール軸４０６で支持され、調整ネジ４０３とかみ合っている。

印字文字の傾きを補正する時は、調整ネジ４０３を回して可動台７０１を印字対象物の搬送方向に移動させることで、インク液滴が偏向電極２０１、及び２０２間に進入する位置を変更する。上述した操作で、インク液滴と偏向電極の位置関係が、図６のように変更され、これによって、インク液滴の偏向方向を変えることができるため、第１の実施形態と同様の作用、効果が得られる。

支柱７０２、７０３、７０４、及び７０５は、可動台７０１の移動安定性を高めるために設けられている。このため、印字ヘッド背板４０２とは固定されているが、可動台７０１とは固定されておらず、可動台７０１に穿たれた穴を貫通している。また、支柱７０２、７０３、７０４、及び７０５の本数、設置位置は、可動台７０１の移動安定性を高めるよう決定される。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…インクジェット記録の本体、２…ディスプレイ、３…ケーブル、４…印字ヘッド、１００…印字対象物、１０３…インクノズル、１０５…帯電電極、１０６、２０１、５０１、６０１…偏向電極正極、１０７、２０２、５０２、６０２…偏向電極負極、１１１…帯電インク液滴、４０１…印字ヘッドカバー、４０２…印字ヘッド背板、４０３…調整ネジ、４０４…レール、４０７…基台、７０１…可動台。

Claims (10)

1. 少なくとも、インク液をインク液滴として噴出して印字対象物に印字するインクノズルと、インク液滴を帯電させる帯電電極と、帯電したインク液滴に偏向をかける偏向電極正極、及び偏向電極負極と、印字に使われなかったインク液滴を捕集するガターを有する印字ヘッドを備えるインクジェット記録装置であって、
   前記インク液滴の吐出方向の軸(以下、吐出方向軸と表記する)に直交する面で見て、前記偏向電極正極、及び前記偏向電極負極を、同じ方向に凸となる曲面形状に形成すると共に、
   前記インク液滴の前記吐出方向軸に対する前記偏向電極正極と前記偏向電極負極の位置を、前記印字対象物の搬送方向に移動可能に構成したことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記偏向電極正極、及び前記偏向電極負極の間に発生する電場の向きは、前記印字対象物の搬送方向に連続的に傾いている
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記偏向電極正極、及び前記偏向電極負極の曲面は、同心である２つの円の円周に沿うように形成されている
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記偏向電極負極の曲率は、前記偏向電極正極の曲率に対して小さく設定されている
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項３、または請求項４に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記偏向電極正極には、前記吐出方向軸の方向で前記偏向電極負極から離れる方向に折れ曲がる曲がり部が形成されている
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、
   少なくとも、支持柱を介して前記偏向電極正極、及び前記偏向電極負極を保持する基台が前記印字ヘッドの内部に備えられている
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
7. 請求項６に記載のインクジェット記録装置であって、
   少なくとも、前記基台、前記偏向電極正極、及び前記偏向電極負極を、前記印字対象物の搬送方向と同じ方向に移動可能な移動機構が前記印字ヘッドの内部に備えられている
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 請求項７に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記移動機構の移動は調整ネジによって行われる
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
9. 請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、
   少なくとも、前記インクノズルと、前記帯電電極と、及び前記ガターとが可動台に保持されている
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
10. 請求項９に記載のインクジェット記録装置であって、
    前記可動台は、前記インクノズルと、前記帯電電極と、及び前記ガターとが前記印字対象物の搬送方向に移動可能な移動機構を備えている
    ことを特徴とするインクジェット記録装置。

Images