JP2004167802A - インクジェット記録ヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化や画像形成速度の低下を招くことなく、ノズルピッチを小さくして高解像度の画像を形成することのできるインクジェット記録ヘッド及びこれを備えたインクジェットプリンタを提供すること。
【解決手段】インク滴を吐出する複数のノズル２１ａ…を有するヘッドユニット２１、２２…を複数配列してなり、該複数のヘッドユニット２１、２２…の各々は、ノズル２１ａ…の配列方向がヘッドユニット２１、２２…の配列方向に対して斜めに傾いて配置されてなるインクジェット記録ヘッドであり、ノズル２１ａ…の配列方向は画像記録時の記録媒体Ｐに対する相対的な走査方向に対して斜めに傾けて配置されると共に、該ヘッドユニット２１、２２…を前記走査方向と交叉する方向に沿って複数配列して構成される。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッド及びインクジェットプリンタに関し、詳しくは、高速画像形成及び高解像度画像形成に適したインクジェット記録ヘッド及びインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタでは、通常、インク滴を吐出する複数のノズルが配列された記録ヘッドを用い、記録媒体を停止した状態で、この記録ヘッドをキャリッジによって前記ノズルの配列方向と直交する方向に移動させて主走査し、１回の主走査が終了したら、記録ヘッドの記録素子数に応じた量だけ前記ノズルの配列方向に記録媒体を移動させて副走査し、記録媒体の停止後、再度記録ヘッドの主走査を行うことで記録媒体の記録領域全域に画像記録を行う、いわゆるシャトル型の記録ヘッド（以下、これをシャトルヘッドという場合がある。）を備えたものが知られている。
【０００３】
これに対し、記録媒体の１つの辺に対応して、複数のノズルが配列されているいわゆるライン型の記録ヘッド（以下、これをラインヘッドという場合がある。）を用いるインクジェットプリンタも知られている。ラインヘッドを用いれば、記録媒体とラインヘッドをノズルの配列方向と交叉する一方向に相対的に移動するだけで記録媒体の全域を走査して画像記録を行うことができる。
【０００４】
このラインヘッドに関して、従来、ラインヘッド全体を画像記録時の記録媒体への相対的な走査方向に対して斜めに傾けて配置することで、ノズルピッチを小さくし、高解像度の画像を得るようにした技術、及び、ラインヘッドを、複数のヘッドユニットを用いてそれらを重複させずに、ノズルの配列方向に沿ってつなげて配置させることにより作製する技術が知られている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−６３８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の従来技術では、ノズルピッチを小さくするためにラインヘッドそのものを走査方向に対して斜めに傾けて配置させているため、図５に示すように、記録媒体Ｐの搬送方向（矢印で示す）に沿うラインヘッド１００の長さＬが長くなり、それだけ配置空間が大きくなって装置の大型化につながる問題がある。
【０００７】
また、上記従来技術では複数のラインヘッドを積層することによって画像形成速度の低下を防ぐようにしているものの、実際には、ラインヘッド１００は斜めに配置されることにより、ラインヘッド１００の両端部のノズルの位置が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って長さＬだけずれてしまい、この結果、記録開始位置と終了位置とがこの長さＬの分だけ離れることとなるため、画像記録領域の全面に画像を記録するためには、記録媒体Ｐをこの長さＬの分だけ余計に搬送しなくてはならず、むしろ記録媒体の移動距離が長くなることによって画像形成速度が遅くなる場合すらある。
【０００８】
更に、ヘッドユニットをノズルの配列方向に沿ってつなげて配置させることによりラインヘッドを構成した場合では、つなぎ目でのノズルピッチを細かくできないために、ラインヘッド全体として見た場合、このつなぎ目においてノズルピッチが不均一となってしまう問題や、個々のヘッドユニットについて、インク滴の吐出性が不均一になり易い端部のノズルまでも画像記録のために使用しなければならない等の問題がある。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、装置の大型化や画像形成速度の低下を招くことなく、ノズルピッチを小さくして高解像度の画像を形成することのできるインクジェット記録ヘッド及びこれを備えたインクジェットプリンタを提供することにある。
【００１０】
本発明のその他の課題は、装置の大型化や画像形成速度の低下を招くことなく、ノズルピッチを小さくして高解像度の画像を形成することができると共に、全体のノズルピッチが均一化されたインクジェット記録ヘッド及びこれを備えたインクジェットプリンタを提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の課題は、装置の大型化や画像形成速度の低下を招くことなく、ノズルピッチを小さくして高解像度の画像を形成することができると共に、全体のインク滴の吐出特性が均質化されたインクジェット記録ヘッド及びこれを備えたインクジェットプリンタを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１３】
請求項１記載の発明は、インク滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを複数配列してなり、該複数のヘッドユニットの各々は、ノズルの配列方向がヘッドユニットの配列方向に対して斜めに傾いて配置されてなることを特徴とするインクジェット記録ヘッドである。
【００１４】
請求項２記載の発明は、インク滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを、該ノズルの配列方向を画像記録時の記録媒体に対する相対的な走査方向に対して斜めに傾けて配置すると共に、該ヘッドユニットを前記走査方向と交叉する方向に沿って複数配列して構成されることを特徴とするインクジェット記録ヘッドである。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記ヘッドユニットは、隣接するヘッドユニットに対して、画像記録時の記録媒体に対する相対的な走査方向に沿って互いに一部が重なるように配列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記録ヘッドである。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記ヘッドユニットの端部には、画像形成に寄与しないダミーのインク流路を有することを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録ヘッドである。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記複数配列されたヘッドユニットは、同一色のインクを吐出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドである。
【００１８】
請求項６記載の発明は、前記ヘッドユニットは、傾き角度が変更可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドである。
【００１９】
請求項７記載の発明は、前記ヘッドユニットを複数配列して構成されるインクジェット記録ヘッドは、少なくとも記録媒体の１辺の長さを有するライン型のインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドである。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにより画像記録を行うことを特徴とするインクジェットプリンタである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図１は、ライン型の記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタの一例を示す図である。
【００２３】
このライン型インクジェットプリンタ１において、記録媒体Ｐは、搬送機構３の搬送ローラ対３１、３２に挟持され、更に、搬送モータ３３によって回転駆動される搬送ローラ対３１により図示Ｙ方向に搬送されるようになっている。
【００２４】
搬送ローラ対３１、３２の間で記録媒体Ｐの記録面ＰＳと対向するように、記録媒体Ｐのラインヘッド２が設けられている。このラインヘッド２は、フレキシブルケーブル４を介して制御部が設けられる制御基板５に電気的に接続されている。
【００２５】
ラインヘッド２の構成を図２に示す。図２は、ラインヘッド２をインク滴を吐出するノズル側から見た状態を示している。
【００２６】
ラインヘッド２は、記録媒体の幅方向に亘る長さを有するハウジング２０内に、記録媒体の幅方向の長さよりも十分に短く構成された複数のヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎが配設されている。各ヘッドユニット２１、２２・・・２ｎには、インク滴を吐出するノズル２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａが同一ピッチで一列に形成されており、図示しないインクタンクから供給されるインクをこれらノズル２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａからインク滴として記録媒体に向けて吐出するようになっている。
【００２７】
なお、ノズル２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａからインク滴を吐出する方式には、圧電素子を用いる方式、高電圧方式、気泡破裂方式等様々あるが、本発明においては特に問わない。
【００２８】
複数のヘッドユニット２１、２２・・・２ｎの各々は、図示するように、ノズル２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａの配列方向Ａがヘッドユニット２１、２２・・・２ｎの配列方向Ｃに対して斜めに傾いてハウジング２０内に配置されている。
【００２９】
これにより、従来の同一長さでノズルを一列に配列した記録ヘッドと比較した場合、このラインヘッド２にはノズル数をより多く設けることができ、より高画質の画像をより高速で記録することのできる記録ヘッドとなる。
【００３０】
かかる構成からなるラインヘッド２は、インクジェットプリンタ１に設けられた場合、各ノズル２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａの配列方向Ａが画像記録時の記録媒体に対する相対的な走査方向（図２においてＢで示す方向）に対して斜めになるように傾けて配置される。即ち、インクジェットプリンタでは、記録ヘッドと記録媒体との相対的な移動によって画像が形成されていくが、ライン型のインクジェットプリンタの場合、記録媒体の幅方向に亘って固定状に配置されたラインヘッドによって、連続して搬送される記録媒体の移動過程で該記録媒体に向けてインク滴を吐出させて画像記録を行うため、記録媒体の搬送方向（以下、これを副走査方向という。）と、図２において点線で示すようにノズルから吐出されたインク滴によりライン画像が形成されていく走査方向（以下、これを主走査方向という。）とが一致する。各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎは、ハウジング２０内において、ノズル２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａの配列方向Ａがこの走査方向Ｂに対してそれぞれ傾き角度θだけ斜めになるように傾け、同一構成の各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎを前記主走査方向と略直交する方向に沿って複数配列して、少なくとも記録媒体の１辺（幅方向）の長さを有する１つのラインヘッド２を構成している。
【００３１】
これにより、記録媒体の搬送方向から見た場合、ラインヘッド２には、記録媒体の幅方向に亘って各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎのノズル２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａが並列することとなり、記録媒体の幅方向に亘る画像記録が可能となると共に、各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎは傾き角度θだけ斜めに傾いて配置されていることにより、ノズル２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａのピッチが小さくなるため、解像度が向上し、高画質の画像形成が可能となる。
【００３２】
この場合、ラインヘッド２の記録媒体の搬送方向に沿う長さは、同一ノズル数のラインヘッドそのものを図５に示すように斜めに傾けて配置する場合に比べて遥かに小さくなるため、装置の大型化を大きく抑制することができると共に、画像形成速度の低下も大きく抑えられるようになる。また、記録媒体の幅が大きくなっても、ヘッドユニットの配列数が増加するだけでラインヘッド２自体の記録媒体の搬送方向に沿う長さは全く変わらないため、それによって装置が大型化することも画像形成速度が低下することもない。
【００３３】
ハウジング２０に配列される各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎの配列間隔は、記録媒体の搬送方向から見た場合に、記録媒体の幅方向に亘って各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎのノズル２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａが同一ピッチで並列するように設ける必要があるが、図２に示すように、ノズル２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａの配列方向が同一方向となるように、同一傾き角度θで同じ向きに傾けることにより平行に配列すると、隣接するヘッドユニット間でのノズルピッチの調整が容易となるために好ましい態様である。
【００３４】
また、各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎは、図２に示すように、ヘッドユニット２１のノズル２１ａのうちの隣接するヘッドユニット２２側に位置する少なくとも一つのノズルを、ヘッドユニット２２のノズル２２ａのうちのヘッドユニット２１側に位置するノズルと同一のライン画像を形成するように重ねて配設し、他のヘッドユニットについても同様に配設することで、ラインヘッド２の主走査方向（＝記録媒体の搬送方向）に沿って各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎの一部が互いに重なるように配列すると、各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎ間でのノズルピッチのずれをなくすことができ、ラインヘッド２全体としてノズルピッチを容易に均一化することができるためにより好ましい。
【００３５】
この場合、各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎにおいて互いに重ねられたノズルは、いずれか一方のみからインク吐出すればよい。
【００３６】
このようにヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎの一部を重ねて配列する場合、各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎの端部には、図３に示すように、画像形成に寄与しないダミーのインク流路２１ｂ、２２ｂ・・・２ｎｂを有するようにすることも好ましい。このダミーのインク流路では、ノズルはあってもインク吐出を行わないため、画像が記録されることはない。また、このダミーのインク流路にはノズルを設けないことで、インク吐出不能となるように構成してもよい。
【００３７】
一般に、ヘッド端部のノズルはその一方側部のノズルの影響しか受けないのに対し、ヘッドの中ほどにあるノズルはその両側部のノズルの影響を受ける等、ヘッド端部のノズルはそれ以外のノズルに対してインク滴の吐出特性が異なるため、各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎの端部に位置する１又は２以上の適宜数のノズルを画像形成に寄与しないダミーのインク流路２１ｂ、２２ｂ・・・２ｎｂとすることで、ラインヘッド２全体としてのインク滴の吐出特性を均質化することが可能となる。
【００３８】
特に、インク流路間の側壁を圧電素子により構成し、この側壁に電界を印加することによりせん断変形させ、そのとき発生する圧力によってインク流路内のインクをノズルから吐出させるタイプの記録ヘッドによって各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎを構成した場合、このような記録ヘッドでは、ヘッド端部のノズルはクロストークによる影響が大きく現れるため、上記の通りダミーのインク流路２１ｂ、２２ｂ・・・２ｎｂを設けることは好ましい態様である。
【００３９】
このように各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎの端部にダミーのインク流路２１ｂ、２２ｂ・・・２ｎｂを設けた場合は、各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎは、少なくともそれぞれのダミーのインク流路２１ｂ、２２ｂ・・・２ｎｂが、隣接するヘッドユニットのダミーのインク流路の内側のインク滴吐出用のノズル２１ａ、２２ａ・・・２ｎａと互いに重なるように配置される。
【００４０】
一つのラインヘッド２を構成する複数のヘッドユニット２１、２２・・・２ｎの各々は、すべて同一色のインクを吐出する記録ヘッドであり、これにより一つのラインヘッド２で記録媒体の幅方向に亘って一色の画像を形成することができる。カラー画像を形成する場合には、上記と同一構成のラインヘッド２を色毎に用意しておき、それらラインヘッド２を記録媒体の搬送方向に沿って平行に配置すればよい。
【００４１】
ラインヘッド２は、各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎの傾き角度θを固定せず、任意に変更可能とすることが好ましい。傾き角度θを任意に変更可能とすることで、記録媒体上に記録されるライン画像のピッチを必要な画像解像度に応じて変更することができる。また、この傾き角度θを変更可能とすれば、複数の画像解像度の記録が可能なプリンタにおいて、画像解像度に応じてこの傾き角度θを調整するだけで、一つのラインヘッド２で複数の画像解像度の画像が記録できるインクジェットプリンタとすることができる。
【００４２】
なお、各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎの傾き角度θを変更する場合は、ヘッドユニット間においてノズルピッチが不規則とならないように、それに連動して各ヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎの配列間隔をも調整されることはもちろんである。
【００４３】
また、以上は、複数のヘッドユニット２１、２２、・・・２ｎにより一つのラインヘッド２を構成する場合を例示したが、上記と同様に構成されたインクジェット記録ヘッドによってシャトルヘッドを構成するようにしてもよいことはもちろんである。図４はシャトル型のインクジェットプリンタの一例を示している。図４において、図１と同一符号は同一構成を示している。
【００４４】
図４に示すようにシャトル型のインクジェットプリンタ１Ａでは、シャトルヘッド２Ａは、その主走査方向が記録媒体Ｐの搬送方向である副走査方向（図４におけるＹ方向）と略直交する方向（図４におけるＸ方向）となると共に、該副走査方向と略直交する方向に沿って図示しないキャリッジに搭載されて移動可能とされ、その移動過程で記録媒体Ｐにライン画像を形成するように配置される。
【００４５】
かかるシャトルヘッド２Ａ及びこれを備えたシャトル型のインクジェットプリンタ１Ａの場合も、上記ラインヘッド２及びこれを備えたライン型のインクジェットプリンタと同様の効果を奏することができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、記録ヘッドには、従来の同一長さの記録ヘッドと比較した場合、ノズル数をより多く設けることができ、より高画質の画像をより高速で記録することのできる記録ヘッドを構成することができる。
【００４７】
請求項２記載の発明によれば、装置の大型化や画像形成速度の低下を招くことなく、ノズルピッチを小さくして高解像度の画像を形成することのできるインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００４８】
請求項３記載の発明によれば、装置の大型化や画像形成速度の低下を招くことなく、ノズルピッチを小さくして高解像度の画像を形成することができると共に、全体のノズルピッチが均一化されたインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００４９】
請求項４記載の発明によれば、装置の大型化や画像形成速度の低下を招くことなく、ノズルピッチを小さくして高解像度の画像を形成することができると共に、全体のインク滴の吐出特性が均質化されたインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００５０】
請求項５記載の発明によれば、記録媒体の幅方向に亘って一色の画像を形成することができる。
【００５１】
請求項６記載の発明によれば、記録媒体上に記録されるライン画像のピッチを必要な画像解像度に応じて変更することができる。また、この傾き角度θを変更可能とすれば、複数の画像解像度の記録が可能なプリンタにおいて、画像解像度に応じてこの傾き角度θを調整するだけで、一つのラインヘッド２で複数の画像解像度の画像が記録できるインクジェットプリンタを構成することができる。
【００５２】
請求項７記載の発明によれば、従来のようにラインヘッド自体を斜めに配置する必要がなく、装置の大型化及び画像形成速度の低下を抑える効果が高い。
【００５３】
請求項８記載の発明によれば、上記効果を備えたインクジェットプリンタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ライン型のインクジェットプリンタの一例を示す図
【図２】ラインヘッドの一態様を示す図
【図３】ラインヘッドの別の態様を示す図
【図４】シャトル型のインクジェットプリンタの一例を示す図
【図５】従来のライン型のインクジェットプリンタの一例を説明する図
【符号の説明】
１：ライン型のインクジェットプリンタ
１Ａ：シャトル型のインクジェットプリンタ
２：ラインヘッド
２０：ハウジング
２１、２２、・・・２ｎ：ヘッドユニット
２１ａ、２２ａ、・・・２ｎａ：ノズル
２１ｂ、２２ｂ、・・・２ｎｂ：ダミーのインク流路
２Ａ：シャトルヘッド
３：搬送機構
３１、３２：搬送ローラ対
３３：搬送モータ
４：フレキシブルケーブル
５：制御基板
Ｐ：記録媒体
ＰＳ：記録面

Claims (8)

1. インク滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを複数配列してなり、該複数のヘッドユニットの各々は、ノズルの配列方向がヘッドユニットの配列方向に対して斜めに傾いて配置されてなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. インク滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを、該ノズルの配列方向を画像記録時の記録媒体に対する相対的な走査方向に対して斜めに傾けて配置すると共に、該ヘッドユニットを前記走査方向と交叉する方向に沿って複数配列して構成されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
3. 前記ヘッドユニットは、隣接するヘッドユニットに対して、画像記録時の記録媒体に対する相対的な走査方向に沿って互いに一部が重なるように配列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記録ヘッド。
4. 前記ヘッドユニットの端部には、画像形成に寄与しないダミーのインク流路を有することを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 前記複数配列されたヘッドユニットは、同一色のインクを吐出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 前記ヘッドユニットは、傾き角度が変更可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 前記ヘッドユニットを複数配列して構成されるインクジェット記録ヘッドは、少なくとも記録媒体の１辺の長さを有するライン型のインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにより画像記録を行うことを特徴とするインクジェットプリンタ。

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