JPH07276634A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ライン方式を採用して迅速に印字するととも
に、ノズルの配置ピッチよりも細かい印字ピッチで印字
することができるインクジェットプリンタを提供する。 【構成】 ラインヘッド１の主走査方向に沿って複数の
ノズル２を形成し、同各ノズル２の噴射通路には通路の
向きを偏向させるピエゾ素子８を配設した。これによ
り、ノズルの数を減らすことができるため、ラインヘッ
ドの機構を簡略化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、インクを噴射して記
録紙上に印字するようにしたインクジェット記録装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 記録紙上に印字する記録方式としてイ
ンクジェットのノズルより粒子状のインクを噴射するイ
ンクジェット記録方式がある。このインクジェット記録
方式におけるノズルの配列形式として、いわゆるシリア
ル方式とライン方式の二種類がある。シリアル方式では
ノズルはヘッドの副走査方向に一列或いは千鳥に配置さ
れ、主走査方向へヘッドを移動させて印字していくよう
になっている。このシリアル方式ではノズルの数は一般
に５０〜６４個とされ，２００〜３６０ｄｐｉ（ドット
パーインチ）程度のピッチで配置されている。

【０００３】また、ライン方式では記録紙の幅方向、す
なわち主走査方向に長く形成されたラインヘッドの主走
査方向に多数のノズルが一列に配置され、副走査方向へ
記録紙を移動させて印字していくようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 ところが、シリアル
方式では印字の際にヘッドを主走査方向へ数ライン分走
査させ、印字後再び原位置に復帰させるようになってい
る。従って、印字速度が遅くなるというという課題が生
じていた。また、ライン方式では、シリアル方式のよう
な主走査方向への往復移動がないため印字速度は速くな
り、速度の点では非常に好ましい方式である。しかし、
ラインヘッドにドット数と対応する数だけのノズルを設
けることが必要となり、ラインヘッドを製造するのが大
変面倒であるとともに機構が複雑化するためラインヘッ
ドの高コスト化を招来していた。更に、ノズルに目詰ま
りが発生した場合、修復できなければラインヘッド自体
を交換しなければならなくなる。ノズルの数が多いとい
うことは、それだけノズルが目詰まりを起こす確率も高
いということである。そこで、印字速度の早いライン方
式を採用する一方で同方式におけるノズルの数を減らす
技術が望まれていた。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためのもので
ある。その目的は、ライン方式を採用して迅速に印字す
るとともに、ノズルの配置ピッチよりも細かい印字ピッ
チで印字することができるインクジェットプリンタを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 上記の課題を解決する
ために、請求項１の発明ではラインヘッドの主走査方向
に沿って複数のノズルを形成し、同各ノズルの噴射通路
には通路の向きを偏向させる偏向手段を配設したことを
要旨とする。請求項２の発明では 請求項１の偏向手段
を、電圧の印加により通路形状を傾斜状に変形させる圧
電素子としたことを要旨とする。請求項３の発明では
前記請求項２の圧電素子をピエゾ素子としたことを要旨
とする。

【０００７】

【作用】 上記の構成とすれば、請求項１の発明では、
偏向手段により各ノズルの噴射通路の形状が傾斜状とな
る。これにより、インクを異なる方向に噴射することが
できる。請求項２の発明では、圧電素子に電圧を印加す
ると、圧電素子は電圧に応じた所定の変形をし、各ノズ
ルの噴射通路の形状が傾斜状となる。これにより、イン
クを異なる方向に噴射することができる。請求項３の発
明では前記請求項２の発明の作用に加え、電圧を印加す
ることによりピエゾ素子は極めて速やかな変形を示し、
結果として各ノズルの噴射通路の形状の変化がスピーデ
ィーとなる。

【０００８】

【実施例】 以下、本発明のインクジェット記録装置の
実施例について図１〜図４に基づいて説明する。図１及
び図２に示すように、断面ほぼ方形の主走査方向に延び
る長尺状のインクジェット記録装置のラインヘッド１内
には、主走査方向に沿って複数のノズル２が形成されて
いる。各ノズル２はインクキャビティ３、噴射通路たる
オリフィス部４及びインク噴射口５等より構成されてい
る。各インクキャビティ３の一側壁は第１のピエゾ素子
６より構成されている。また、各オリフィス部４の両側
壁は偏向手段たる第２のピエゾ素子８により構成されて
いる。ラインヘッド１内上部には主走査方向に沿って延
びるインクタンク７が形成されており、前記各ノズル２
のインクキャビティ３と連通されている。インクはイン
クタンク７及びインクキャビティ３内に満たされてお
り、更にオリフィス部４にも毛管現象によって充填され
ている。ラインヘッド１の長さは３００ｍｍとされてお
り、Ａ４サイズの記録紙の長手幅に対応するように形成
されている。各インク噴射口５は主走査線方向に沿って
１００ｄｐｉの間隔で配設されている。

【０００９】図３（ａ）及び（ｂ）における仮想線は電
圧印加によりひずむ前の積層型のピエゾ素子６，８であ
る。図３（ａ）においては、印加方向に対して平行に結
晶体がひずむダイレクトモードを示し、第１のピエゾ素
子６はこのダイレクトモードの素子とされている。一
方、図３（ｂ）においては、印加方向に対して斜状にひ
ずむシェアモードを示し、第２のピエゾ素子８はこのシ
ェアモードの素子とされている。

【００１０】第１のピエゾ素子６に電圧が印加される
と、ピエゾ素子６は変形し、インクキャビティ３の体積
が減少する。すなわち、インクキャビティ３内のインク
は加圧されて、インク噴射口５よりインクを噴射させ、
記録紙Ｐ上に印字するようになっている。また、第２の
ピエゾ素子８は電圧の高低に応じて変位量が変化するよ
うになっている。すなわち、オリフィス部４の向きが主
走査方向に沿って変化するようになっており、インクの
噴射方向が偏向するようになっている。図４（ｂ）に示
す第２のピエゾ素子８の位置は電圧を印加してない状態
であり、図４（ｃ）に示す第２のピエゾ素子８の位置は
最も高い電圧を印加した状態である。また図４（ａ）に
示すようにオリフィス部４が記録紙Ｐに対して直交状と
なる位置にあっては第２のピエゾ素子８には一定の電圧
が印加されている。すなわち、インクは記録紙Ｐに対す
る正対する図４（ａ）の方向と、図４（ｂ）に示す方向
及び図４（ｃ）に示す方向の３つの方向に飛ぶこととな
り、１つのノズル２で１ラインにおいて３ドットの印字
が可能となっている。

【００１１】次に、本実施例のインクジェット記録装置
の作用について説明する。オリフィス部４が記録紙Ｐに
対して直交状となった状態においては、図４（ａ）に示
すように、インク噴射口５に正対する方向に１回目の噴
射を行い、記録紙Ｐ上に１ドットの印字を行う。この印
字位置をＡ１、Ｂ１・・・・Ｈ１・・・とする。次に、
図４（ｂ）に示す位置においてノズル２は２回目の噴射
をする。するとインクは図４（ｂ）上、右下方側に噴射
され、前記Ａ１、Ｂ１・・・・Ｈ１・・・に隣接するＡ
２、Ｂ２・・・・Ｈ２・・・の印字位置に印字されるこ
ととなる。

【００１２】次いで、図４（ｃ）に示す第２のピエゾ素
子８の位置でノズル２は３回目の噴射をする。するとイ
ンクは図４（ｃ）上、左下方側に噴射され、前記Ａ１、
Ｂ１・・・・Ｈ１・・・を挟んで前記Ａ２、Ｂ２・・・
・Ｈ２・・・とは逆方向に隣接するＡ３、Ｂ３・・・・
Ｈ３・・・の印字位置に印字されるようになる。このよ
うに、各ノズル２による３回の印字で１ライン分の印字
データの印字が行われることとなる。そして、そのライ
ンの印字が終了すると、次の１ラインが進出させられて
同様に印字されていく。

【００１３】このように構成することで、実施例のイン
クジェット記録装置は次のような効果を奏する。 （１）１つのノズル２が各ラインにおいて３ドットずつ
印字するため、従来のライン方式のインクジェット記録
装置に比べノズル２の数が１／３で済むこととなる。ま
た、ノズルの数が減少して実際には減少しない場合と同
じドット数の印字が行われるため低解像度のラインヘッ
ドでも高解像度の印字が可能となった。また、ノズル２
の数が１／３に減ったため、ラインヘッド１の機構が簡
略化し、ラインヘッドのコストダウンとなる。また、ノ
ズルに目詰まりが発生する確率も従来の１／３の確率と
なり、目詰まりに基づく印字不良が生じにくくなる。

【００１４】（２）機械的にラインヘッド１を移動させ
たりする必要なく、単に電圧制御だけでインクの噴射方
向を変更できるため、機構が複雑化せずコンパクト化、
軽量化に貢献し故障のおそれもない。

【００１５】（３）第２のピエゾ素子８の噴射位置とひ
ずみ変位量とを調整することにより、任意の角度でイン
クを噴射することが可能である。 以上、本発明の１実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されることはなく、次のように変更し
て実施することも可能である。

【００１６】（イ）上記実施例では１ラインのドットを
３分割して１つのノズル２に３ドット分を割り当てた
が、必ずしも３ドットでなくともよい。例えば、第２の
ピエゾ素子８に４段階以上の電圧を付与するようにすれ
ば１つのノズル２に４ドット以上を割り当てることも可
能である。

【００１７】（ロ）上記実施例では偏向手段として第２
のピエゾ素子８を使用した。しかし、図５に示すように
第２のピエゾ素子８の代わりにムービングコイル１０を
使用することも可能である。これはオリフィス部４に上
部の回動軸１１を中心に揺動可能に偏向板１２を配設
し、裏面側よりムービングコイル１０にて揺動させるよ
うにしたものである。ムービングコイル１０は偏向板１
２に固着された永久磁石１３とコイル１４とにより構成
されている。この場合でも上記実施例の（１）及び
（２）の効果は奏する。

【００１８】（ハ）例えば、上記実施例では１ラインの
ドットを３分割して３回にわけて１つのノズル２で印字
するようにしていた。しかし、このうちの１回を印字せ
ずにパスするようにしてもよい。例えば、図示しない位
置検出信号パス手段たる中央処理装置は正対方向のドッ
トを印字するのをパスしてノズル作動信号を出力しない
こととする。そうすれば、すべてのドットを印字する場
合に比べ解像度が低下すものの、高速印字が可能とな
る。

【００１９】（ニ）上記実施例のノズル２はピエゾ素子
６を応用したインパルスジェット方式によるインクの噴
射方式であった。しかし、他の方式を応用したノズルで
あってもよい。例えば、インクキャビティを加熱して気
泡を発生させてその圧力でインクを放出させる方式でも
よい。また、静電加速方式や加圧方式を応用することも
自由である。

【００２０】（ホ）本発明を複写機やプリンタ等、印字
を必要とする機器に広く応用すること。 その他本発明はその主旨を逸脱しない範囲において変更
して実施することは自由である。

【００２１】また、以上の実施例によって把握されるそ
の他の技術的思想について、その効果とともに以下に記
載する。 （１）請求項１の構成に更に、所定回数のノズルの作動
に基づいて記録紙を１ライン進出させる記録紙用駆動源
作動手段（例えば中央処理装置（ＣＰＵ））を追加する
こと。こうすれば、ラインヘッドが移動して１ライン分
の印字が終了した場合、記録紙用駆動源作動手段により
確実に次のラインに続けて印字することができる。

【００２２】（２）請求項１の構成に更に、位置検出信
号パス手段（例えば，ＣＰＵ）を追加すること。そうす
れば、高速印字が可能となる。

【００２３】

【発明の効果】 以上詳述したように、請求項１の発明
では、ノズルの数を減らすことができるため、ラインヘ
ッドの機構を簡略化できる。請求項２の発明では請求項
１の発明に加え、電圧制御だけで速やかにノズルの噴射
通路の傾斜を偏向させることができる。請求項３の発明
では請求項１及び２の発明に加え、極めて応答性よく噴
射通路の形状を変位させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクジェット装置の実施例におけ
るラインヘッドを説明する一部破断側面図である。

【図２】 同じ実施例におけるノズルを説明する一部破
断縦断面図である。

【図３】 同じ実施例におけるピエゾ素子のひずみを説
明する概略斜視図であり、（ａ）はダイレクトモードの
場合であり、（ｂ）はシェアーモードの場合である。

【図４】 同じ実施例において印字状態を説明する説明
図であって、（ａ）は１回目の印字であり、（ｂ）は２
回目の印字であり、（ｃ）は３回目の印字である。

【図５】 他の実施例における偏向手段を説明する要部
拡大図である。

【符号の説明】

１…ラインヘッド、２…ノズル、５…噴射通路たるオリ
フィス部、８…ピエゾ素子たる第２のピエゾ素子、１０
…偏向手段たるムービングコイル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラインヘッドの主走査方向に沿って複数
   のノズルを形成し、同各ノズルの噴射通路には通路の向
   きを偏向させる偏向手段を配設したインクジェット記録
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１の偏向手段は、電圧の印加によ
   り通路形状を傾斜状に変形させる圧電素子であるインク
   ジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記請求項２の圧電素子はピエゾ素子で
   あるインクジェット記録装置。