WO1994029110A1 - Tete d'impression du type a jet d'encre - Google Patents

Description

明 細 書 イ ンク ジェ ッ ト式記録ヘッ ド 技術分野

本発明は、 印字信号に応じてイ ンク滴を吐出し記録紙等の記録媒体上にイ ンク 像を形成するオンデマン ド型イ ンクジエ ツ ト式記録へッ ドに関 し、 よ り詳細には ィ ンク滴を吐出するためのノ ズルの配列及びィ ンク室の形状に関する。 技術背景

近年高密度の記録画像を出力でき るィ ンクジェ ヅ ト式記録装置が要求される中、 ノズルの直線配列密度以上の記録密度を実現させるイ ンクジエ ツ ト式記録へッ ド が特開昭 6 0— 1 7 3 4 8 号公報に開示されている。 こ の公報に記載のィ ンク ジエ ツ ト式記録へッ ドでは、 直線一列に配置されたノ ズルを有する記録へッ ドを 主走査方向に対して斜め配置し記録密度を上げている。 しかしこの記録へッ ドの 構成では、 キヤ リ ッジへの取り 付け寸法等の寸法誤差等によ り 記録画素のピ ッチ むらが生じる可能性があるな ど印字品質に大き く影響する問題があった。

これに対して特開平 4— 3 1 2 8 5 9 号公報に記載のイ ンク ジエ ツ ト式記録へ ヅ ドでは、 第 1 2 図に示すよ う にノズルを複数の斜め直線上に配置したジグザグ 状に配置する こ とによ り、 取 り付け寸法精度によ らず印字品質の向上を実現して いる。

. しかしながら、 特開平 4一 3 1 2 8 5 9号公報に記載のイ ンク ジェ ッ ト式記録 へッ ドによ り高密度記録を実現させるためには、 各ノ ズル間のピ ッチを狭めるこ と、 つま りは角度 αを小さ く しなければな らないが、 屈曲部におけるイ ンク室間 の干渉によるク ロス トーク等の発生を防 ぐ上でその角度は実質的に制約を受ける ものであった。 また、 複数の屈曲部を有する構成であるため、 屈曲部における記 録像と周辺部における記録像では、 イ ンクの浸透深さが異な り、 第 1 3図に示す ような全体の記録像に複数のムラが生じるものであった。

そこで本発明は、 高記録密度を実現でき、 かつ高印字品質を実現できる、 高集 積化されたィ ンク ジエツ ト式記録へッ ドを提供する こ とを目的とする。 発明の開示 本発明のイ ンク ジエツ ト式記録へッ ドは、 イ ンク滴を吐出する ノズルを記録へ ッ ドの主走査方向に開口する V字線に実質的に沿う配置である こ とを特徴とする。 また、 ノズルを主走査方向に開口した斜め線分の組み合せ線に実質的に沿う よ う に配置し、 相隣接した斜め線分に沿う ノ ズルのう ち、 少な く と も一方の斜め線 分に沿う ノズルを主走査方向にずら した こ とを特徴とする。

また、 ノズルを主走査方向に開口した斜め線分の組み合せ線に実質的に沿う よ う に配置し、 斜め線分に沿う ノ ズルの一部分を主走査方向にずらすこ とを特徴と する。 図面の簡単な説明 第 1 図は、 本発明のィ ンクジエ ツ ト式記録へッ ドのノズル配置及びィ ンク室配 置について説明図である。

第 2 図は、 本発明の第 1 の実施例の印字状態を示す図である。

第 3 図は、 本発明の第 1 の実施例の一部のノズルの拡大図である。

第 4 図は、 本発明の第 1 の実施例の画素の位置ずれを示すグラフである。

第 5 図は、 本発明のィ ンクジエ ツ ト式記録へッ ドの実装状態を説明する斜視図 である。

第 6 図は、 本発明のィ ンク ジエ ツ ト式記録へッ ドの搬送機構を示す斜視図であ る。

第 7 図は、 本発明の第 1 の実施例の印字パターンを示す図であ る。

第 8 図は、 本発明の他の実施例のイ ンク ジェ ッ ト式記録へッ ドを示す図である。 第 9 図は、 本発明の他の実施例のイ ンクジェ ッ ト式記録へッ ドを示す図である。 第 1 0 図は、 本発明の他の実施例のィ ンクジエツ ト式記録へッ ドを示す図であ る。 第 1 1 図は、 本発明のイ ンク ジェ ッ ト式記録ヘッ ドを説明するための図である。 第 1 2 図は、 従来技術のノ ズル配置とイ ンク室配置を説明する図である。

第 1 3図は、 従来技術の印字状態を説明する図であ る。 発明を実施するための最良の形態 本発明をよ り詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。 第 1 図は、 本発明の一実施例のイ ンク ジエ ツ ト式記録へッ ドのノズル及びイ ン ク室配置の説明図である。 第 1 図において、 本実施例の記録ヘッ ドは、 イ ンク滴 を吐出するためのノ ズル 1 9 0 ~ 1 9 7 と、 それに連通するィ ンク室 1 7 0 ~ 1 7 7 を備えている。 本図面では一部省略しているが、 一列 3 2 ノ ズル全 6 4 ノズ ルと連通するイ ンク室をそれぞれ備えている。 図において、 ノ ズルは主走査方向 (キヤ リ ッジ搭載時の移動方向） である X方向に対して相反する方向へ傾斜した 直線である線分 L 1 と L 2 に沿う ように一定間隔で配置されている。 この線分は、 各ノズルの副走査方向のピッチ P 1 が 1 3 6 0 inc h になる よ うな傾き <¾で傾 斜を しており、 線分 L 1 と線分 L 2 はほぼ V字状に形成されている。

また、 イ ンク室は、 線分 L 1 と L 2で形成された V字型の外側に配置されてお り、 各イ ンク室の幅 d 4 は、 4 5 0 〃 mと十分なイ ンク吐出量を得られる よう広 く形成され、 深さは 1 5 0 m とイ ンク流動特性を確保するよ う深く形成されて いる。

このよ う に構成されたイ ンク室を加圧するための加圧手段と しては、 イ ンク室 の壁面を形成する振動板に圧電素子を貼合わせた り、 握動板に圧電素子を印刷し 焼成して形成したものを使用する こ とができる。

本実施例のノズル全体の寸法は、 w = d 1 X 2 4 = 1 3 . 5 5 m m, h = 1 x 4 7 = 3 . 3 2 m mと した。

本発明の記録へッ ドによれば、 ノ ズルの配置を V字状に したので、 従来技術で ある特開平 4 — 3 1 2 8 5 9 号公報に記載された記録へヅ ドにおいて濃淡のムラ が複数発生していた問題を、 第 2 図に示すよう に印字濃度が高く なる箇所を中央 部のノ ズル 1 9 2付近のみに抑え、 端のノ ズル 1 9 0 の付近では濃度を均一化す る こ とができ、 印字幅 bの全体では濃度のむらは最小限の一箇所に抑える こ とが 可能になった。 これによ り、 本実施例の記録ヘッ ド を使ってグラ フ ィ ック等のビ ッ トイ メージを記録した場合でも質感を損なう こ とな く、 高品質出力が可能にな つた。

また、 本実施例においては、 第 1図に示すよう に相隣接した斜め線分 L 1, L 2に沿う ノズルのう ち、 斜め線分 L 2に沿う ノズル （図中ではノ ズル 1 9 1 , 1 9 5, 1 9 6, 1 9 7 ) をノ ズル 1 9 2の位置に対して主走査方向 （図中では一 X方向） にずら し量 d 2 = d l x 2. 5 = ρ 1 Χ 2 0 ずら し、 さ らに線分 L 1 と 線分 L 2の端部にあたるノズル 1 9 2とノ ズル 1 9 1の副走査方向の距離 p 2を p 1 と同ピッチになるよう に配置した。 また、 ノズル 1 9 4とノ ズル 1 9 1のピ ツチは p 1 X 3となるよう に配置した。 このノ ズルをずら して配置した屈曲部の 部分拡大図を第 3図に示す。 本実施例では図に示したよう に、 線分 L 1に沿う ノ ズル列よ り も線分 L 2に沿う ノ ズル列を一 X方向に 2. 5ノズル分ずら し、 線分 L 1のノ ズル 1 9 3 とノズル 1 9 4の間である d l / 2の位置に L 2に沿う ノズ ル 1 9 1 を配している。 このよう にずら し量 d 2 = d l x 2. 5 = p l x 2 0ず ら して配置するこ とで、 印字密度を十分確保しつつ、 最も接近したノズル 1 9 1 とノズル 1 94の最短距離を大き く と り、 イ ンク室 1 7 1 とイ ンク室 1 7 4間の 壁の剛性を十分に得るこ とがで き、 クロス トーク等のイ ンク吐出に与える悪影響 をな く すこ とが出来る。

ずら し量 d 2は d 2 = d l x 2. 5 = p l x 2 0 と印字ピッチ p iの整数倍に 設定して、 主走査方向にずら したノ ズル （図中ノズル 1 9 1, 1 9 5， 1 9 6, 1 9 7 ) の印字タイ ミ ングを主走査方向の基本タイ ミ ング （本実施例では基本タ イ ミ ングの間隔はピッチ P 1に相当する） の整数個 （例えばノ ズル 1 9 1はノズ ル 1 9 2に対して 2 0個） をカウン トする こ とで正確に求められるように した。 主走査方向の基本タイ ミ ングは同方向に配設した リ ニアエンコーダ出力、 または 記録へヅ ド駆動用のステッピングモータ のパルス数から直接に得るこ とができる。 本実施例ではこのよ うな構成によって、 特殊なタイ ミ ング発生機構を付加するこ とな く、 主走査方向にずら したノズル群か らも正確に画素を形成して、 高印字品 質を達成した。 さ らに、 本実施例ではノズル近傍のィ ンク室の形状を単純な Rの曲面ではな く、 ノ ズル近傍をよ り 小さい Rの曲面で形成するこ とによ り、 近接ノ ズル間の距離を よ り広 く とる こ とができ、 ク ロス トーク等の干渉をよ り確実にな く すこ とができ る とともに、 ノズル近傍の曲面の Rが段階的に小さいこ とによ り 気泡排出性にも 優れた効果を示す。

本実施例では、 最短距離 d 5 = 3 5 2. 8 mは、 ノズル 1 9 1 中心からイ ン ク室 1 7 1 の外形までの距離 r 1 = 1 0 0 〃 mとノ ズル 1 9 4 中心からイ ンク室 1 7 4 の外形までの距離 r 1 = 1 0 O ^ mの総和 d 6 = r 1 + r 2 = 2 0 0 j m よ り大き く、 r 3 を 1 0 0 z m以上に広 く とる こ とができ、 イ ンク室間の壁の剛 性を非常に高く保っている。

本発明の記録へッ ドは、 取り付け誤差等による印字品質の低下の発生がしに く いものである。 以下に詳細に説明する。

本実施例での印字ピッチ P 1 は 1 / 3 6 0 inch- 7 0. 6 >u mであるので、 記 録媒体を完全に被覆するこ とを考慮に入れれば、 記録媒体 1上での一画素の直径 は 1 0 0 ~ 1 2 O z m程度が望ま しい。 この画素寸法においては 2 0〜3 0 ju の画素の位置ずれは視覚上認知され、 印字品質の低下の原因となって しま う。 本 実施例では、 角度 0 によるノ ズル 1 9 5 の位置ずれは X方向に厶 x = h X 7T X 0 / 1 8 0, y方向に A y = d 3 X 7T X 0 Z l 8 O と表され （ h = p l x 4 7 = 3. 3 2 m m, d 3 = d 1 X 2. 5 = 1. 4 1 m m ) , 実際の位置ずれは角度 0 に対 して第 4 図に示すよ う になる。 一般に角度 0は各 ガタ、 部品精度等含めて 0. 1度程度であ り、 位置ずれは厶 = 6 m， A y = 2. 5 mと小さ く、 印字品 質を充分に確保して適用する こ とが可能である。

本発明の記録へッ ドは、 上記理由によ り使用者が容易に記録へッ ドの交換がで き る構成のィ ンクジエ ツ ト記録装置にキヤ リ ッジへの取り付け精度を問題にする こ とな く 容易に実装する こ とができる。

このよ うな記録装置と しては、 第 5図に示すよう なアーム 3 6 0 とピン 3 6 1 のよう な簡単な支持機構で構成された記録装置であっても容易に実装でき る。 こ の記録装置は、 記録へッ ド 9 をノズル 1 9 0等よ り イ ンク滴 5 0 を吐出させなが ら、 記録媒体に対して相対的に主走査方向 （図中 X方向） に移動させ、 記録媒体 1 上に画素を形成する。 こう して主走査方向の画素形成を終了後、 記録媒体 1 を 主走査方向に垂直な副走査方向 （図中 y方向） に搬送し、 その後、 記録媒体 1 の 余白部分に再び主走査方向 （図中一 X方向） に画素を形成する プロセスで記録を 進めてい く。 この記録ヘッ ドの搬送は、 第 6図に示 したよう にベル ト 6 をステヅ ビングモータ 1 0でプーリー 5 に介して駆動するこ とで行う。 プーリ一 5 の偏心 やベル ト 6の振動または外部環境による伸縮で主走査方向の送 り 量に誤差が生じ ても、 本実施例の記録ヘッ ドを用いた印字は、 第 7 図に示したよ う になめ らかに 連続したパターン となるため、 視覚的に縦線等の乱れが目立たず高品質な印字を 提供でき る利点がある。

第 8 図に本発明の他の実施例を示す。 本実施例では斜め線分 L 1 に沿うソ ズル の一部分 （図中ではノズル 1 9 2 ) を主走査方向 （図中 X方向） にずら したこ と を特徴と している。 このよう に、 ノズル 1 9 2 を次にイ ンクを吐出するノ ズル 1 9 1 よ り も大き く （ d 7 = d l x 3 ) ず らすこ とによって、 ノ ズル 1 9 2 から早 い時期にィ ンク滴を記録媒体に吐出乾燥させる こ とによ り早期に画素を形成し、 次のノ ズル 1 9 1 からのイ ンク滴がノズル 1 9 2からのイ ンク滴によ り形成され た画像に重なっても、 ノズル 1 9 2 によ り形成された画像が乾燥しているため、 イ ンク滴の部分的な集合を防ぎ、 印字中心部の濃度ムラをさ らに抑制する こ とが できる。 本実施例ではノズル 1 9 2 のみをずら したが、 複数ずらすとさ らに濃度 ムラの効果はあがる。

第 9 図に本発明の他の実施例を示す。 本実施例は、 複数の線分 L I , L 2， L 3 , L 4 に沿う よ う にノズル配列を構成し、 例と して L 1 にブラ ック、 L 2 にシ アン、 L 3 にマゼンダ、 L 4 にイェローのよう に別々の色を割 り 当てている。 ま た、 L 1 と L 2、 L 3 と L 4 を主走査方向 （ x方向） に離し、 ノ ズル 1 9 0 と 1 9 1、 ノ ズル 1 9 2 と 1 9 3 の距離を離すこ とによ り、 別色イ ンクがノズル 1 9 0、 1 9 1、 1 9 2、 1 9 3 に流れ込み、 色の混色やにご りの発生を防いでいる。 第 1 0 図に本発明の他の実施例を示す。 この記録ヘッ ドは、 V字状ノズル配置 を 2つ組合せ、 ひ し形状に形成している。 このノズル配置によれば、 主走査方向 への記録時に一つの V字状ノ ズルによ り 間引き印字を した後にその間を埋めるよ う に他の V字状ノ ズルによ り 記録するこ とができ、 ィ ンクのに じみなどの問題を 解決する こ とができ る。

上記本発明のイ ンクジエ ツ ト式記録へッ ドを実現するためのィ ンク ジエ ツ ト記 録ヘッ ドの構成と しては、 第 1 1 図に示すよう な積層型のイ ンク ジェ ッ ト式記録 ヘッ ドが好適に用い られる。 この記録ヘッ ドによれば、 イ ンク室 1 7 から ノ ズル 2 に至る流路を積層される流路ロを徐々にずらすこ とが容易に可能であ り、 これ によ り ノ ズル 2の位置をイ ンク室 1 7 の端部よ り も ィ ンク室外へずらすこ とがで き るため、 ノ ズルの位置に比べてイ ンク室の位置をさげる こ とができ る。 本発明 の実施例のよ うな屈曲部をもつノズル配置において このような構成を採用する と、 近接するイ ンク室間の距離をよ り十分に と る こ とが可能にな り ク ロス トークを十 分に防止するこ とができ ると ともに、 ノ ズル間の距離を近づける こ とができ、 ノ ズルの高密度配置が可能になる。 第 1 1 図において、 イ ンクは、 共通イ ンク室 1 1 からイ ンク室 1 7 に供給され、 イ ンク室 1 7上に積層された振動板 1 9 を圧電 素子 2 0 によ り加圧する ことによ り流路を介してノ ズル 2 から吐出するよ う に構 成されている。

以上述べたよう に、 本発明によれば高記録密度で記録するこ とができ、 印字ム ラが抑え られ、 取り付け誤差に記録品質が影響されない、 高集積化されたイ ンク ジエツ ト式記録へッ ドを提供できる。 産業上の利用可能性

以上述べたよう に、 本発明のイ ンクジェ ッ ト式記録ヘッ ドは、 プリ ンタ、 ファ クシミ リ、 複写機等の記録装置に用いるのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ィ ンク滴を吐出する複数のノズルを有するイ ンクジエ ツ ト式記録へッ ドであ つて、

前記複数のノズルは、 記録へッ ドの移動方向であ る主走査方向に対して相反す る方向に傾斜した直線上に間隔をも って配置され、 そのノズル列はほぼ V字状に 形成されているこ とを特徴とするイ ンク ジェヅ ト式記録へッ ド。

2 . 少な く とも一方の傾斜した直線上のノ ズル列を他方のノズル列に対して前記 主走査方向にずらすよう に配置したこ とを特徴とする請求の範囲第 1項記載のィ ンクジェ ッ ト式記録ヘッ ド。

3 . 前記主走査方向へのずら し量が一方のノズル列のノズル間に他方のノ ズル列 のノズルが配置されるようずらすこ とを特徴とする請求の範囲第 2項記載のイ ン クジエ ツ ト式記録へッ ド。

4 . 前記主走査方向へのずら し量がノズル間隔の 2 . 5倍以上である こ とを特徴 とする請求の範囲第 2項または第 3項記載のィ ンクジエ ツ ト式記録へヅ ド。

5 . 前記傾斜したノ ズル列の屈曲部側の端部よ り 間隔をおいた位置にノズルを設 けたこ とを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 4項記載のイ ンク ジェ ッ ト式記録 へヅ ド。

6 . 前記ノズルと連通するイ ンク室は、 前記ノズル近傍における半径がよ り 小さ く なる よ うな多段階の曲面によ り形成されているこ とを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 5項記載のイ ンクジヱ ッ ト式記録へッ ド。

7 . 前記ノズル列をひし形状に配置したこ とを特徴とする請求の範囲第 1 項乃至 第 6項記載のイ ンク ジ ェ ヅ ト式記録へヅ ド。

8 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のイ ンク ジェ ッ ト記録ヘッ ドが、 イ ンク室とノ ズル位置が可変可能な積層型である こ とを特徴とするイ ンクジエ ツ ト式記録へッ H o