JPS62109656A - 液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、吐出口からインクなどの記録液を吐出させて
インク液滴を形成し、そのインク液滴を記録材に付着さ
せて記録を行う液体噴射記録装置に関し、更に詳しくは
、かかる液滴の記録材上における着弾点精度の向上を図
った液体噴射記録装置に関するものである。

［従来の技術］ インクなどの記録液の小滴を発生させ、それを紙などの
被記録材に付着させて記録を行う液体噴射記録方式、い
わゆるインクジェット記録方式は、記録時の騒音の発生
が無視できる程度に極めて小さく、かつ高速記録が可能
であり、しかも普通紙に定着などの特別な処理を必要と
せずに記録を行うことのできる記録方式として注目され
、最近種々のタイプのものが活発に研究されている。

インクジェット記録方式に用いられる記録装置の記録ヘ
ッド部は、一般に、インクを吐出するためのオリフィス
、すなわち液体吐出口と、このオリフィスに連通し、イ
ンクを吐出するためのエネルギーをインクに作用させる
部分を有するインク通路（液体通路）と、このインク通
路に供給するインクを貯留するためのインク室とを有し
て構成されている。

記録にあたって、インクを吐出するためのエネルギーは
、インク通路の一部を構成するインクに吐出エネルギー
を作用させる部分の所定の位置に配設された発熱素子、
圧電素子等の種々のタイプのエネルギー発生素子によっ
て発生される。

このような構成のインクジェット記録ヘッドを製造する
方法としては、例えば、ガラス、金属等の平板に切削や
エツチング等によって、微細な溝を形成し、更にこの溝
を形成した平板に他の適当な板を接合してインク通路を
形成する工程を含む方法、あるいは、例えば、吐出エネ
ルギー発生素子の配置された基板上に付着した感光性樹
脂層を、フォトリソグラフィ一工程を用い、インク通路
のパターンに従って硬化させて溝壁を形成し、このよう
にして形成された溝付き板に、他の平板を覆いとして接
合してインク通路を形成する工程を含む方法が知られて
いる（例えば特開昭５７−４３８７ｆｔ号）。

これらのインクジェット記録ヘッドにおいては、前者の
ように基板に切削やエツチングによって溝を形成するに
あたって、微細な溝を形成する平板の材質とこの溝を形
成した平板に接合してインク通路を形成する他の平板の
材質とが異なる場合、あるいは、感光性樹脂を使用した
後者の方法のように、吐出エネルギー発生素子の配置さ
れた基板と感光性樹脂と覆いとしての他の平板とが一般
には材質が異なる場合には、それぞれの材質のインクに
対する濡れ性（接触角）が異なることに起因して、オリ
フィス周辺の部材についての濡れ性が部分的に異なるこ
とになり、従って、インクを吐出させた時に吐出液滴は
濡れ性の高い部材の方向に引っ張られる力を受け、所望
の吐出方向に対して傾いた方向に吐出されることになる
。

さらにまた、オリフィスの形状や、エネルギー発生素子
の配置された位置によっても、液滴が斜めに吐出されて
しまうことがある。

このように、インク液滴はインク通路の軸方向より外れ
て吐出するようなインクジェット記録ヘッドを主走査方
向に延在するガイドバー上を摺動するキャリッジ上に搭
載し、そのインク通路が、キャリッジの走査方向に対し
て垂直であって、かつ記録部材に対しても直角方向にイ
ンク通路が配置されるようにした場合、上述したような
オリフィス周辺の部材の濡れ性の差異とあいまって、キ
ャリッジの移動方向によってインク液滴の吐出速度の差
によるインク液滴の記録材上の着弾点精度に差が生じ、
その結果としてキャリッジの移動方向により印字品位に
差が生じていた。

さらにまた、インク液滴がインク通路の主軸方向に沿っ
て真っ直ぐに吐出される場合には、キャリッジの移動方
向による印字品位の差は生じないものの、キャリッジの
移動と吐出速度のバラツキに起因して、いわゆる印字よ
れが発生していた。

かかる印字よれを防止するためには、インクの吐比速度
を高めることが考えられるが、それには印字品位上より
の限度があり、完全な解決策ではない。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明の目的は、上述した従来例の種の吐出液
滴を飛翔させるように工夫し、以て、常に良好な印字品
位状態を保つことのできるようにした液体噴射記録装置
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、液体を吐
出させて飛翔的液滴を形成するオリフィスと、飛翔的液
滴を形成し、被記録材に向けて飛翔させるためのエネル
ギーを発生するエネルギー発生体を、オリフィスの上流
側に配置した液体噴射記録ヘッドと、液体噴射記録ヘッ
ドを搭載して主走査方向に移動可能なキャリッジとを具
備し、液体噴射記録ヘッドの静止状態犀おいて、被記録
材に対する鉛直方向に関して、キャリッジの主走査方向
とは反対方向に傾いてオリフィスから液体が吐出される
ように、液体噴射記録ヘッドを配置したことを特徴とす
る。

［作用］ 本発明によれば、オリフィス周辺の材質の差によりイン
ク液滴がある傾きを持って吐出するインクジェット記録
ヘッドに対しては、オリフィス周辺の材質の濡れ性の差
異によりインク吐出方向が傾く方向をキャリッジの移動
方向とは逆に定めればよく、そのためには、たとえば、
キャリッジの主走査方向に応じてその進行方向の後方側
に濡れ性の高い材質の部材が配置されるようにインクジ
ェット記録ヘッドの取付けの向きを限定するという簡単
な構成により常に良好な印字状態を保つことのできるイ
ンクジェット記録装置を提供することができる。

［実施例］ 以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず、インク液滴が斜めに吐出した場合に、キャリッジ
移動方向により印字品位に差が生じるメカニズムを詳細
に説明し、さらに本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を適用したインクジェット記録装置の要
部の概略図である。

ここで、プラテン１と平行に２木のガイドシャフト２八
および２Ｂを配設し、これらガイドシャフト２Ａおよび
２Ｂには、これらガイドシャフトを走行路とするキャリ
ッジ３が主走査方向に移動可能に取付けられている。キ
ャリッジ３の記録ヘッド部には、プラテン１に向けて配
置された記録ヘッド４と、その後方に位置したインク容
器５が搭載されている。

記録手段である記録ヘッド４とインク客器５とはインク
供給管６により接続され、記録液であるインクを記録ヘ
ッド４に送給可能としている。更にインク容器５には図
示しないメインインクタンクとの間でインク送給路を形
成するフレキシブルチューブ７が接続されている。

このインクジェット記録装置では、制御信号をフレキシ
ブル回路８を介して記録ヘッド４に与えることにより、
記録ヘッド４から印字パターンに応じてインクを吐出さ
せ、その吐出インク液滴によって、プラテン１に添接し
て導かれている記録材たる印字用紙９に対して印字を行
う。

第２図は、第１図に示したインクジェット記録装置の要
部を装置上方より見た概略模式図である。

ここで、液滴１０は、キャリッジ３の移動方向１２およ
び１３と直角な方向（すなわち、図中に一点鎖線で示す
記録ヘッド４のインク通路４＾の軸方向）からそれた吐
出方向１１に吐出した場合を示している。

ここで、キャリッジ３の主走査方向、つまり移動方向１
２および１３のそれぞれの場合におけるインク液滴ｌＯ
の吐出方向を第３図および第４図にそれぞれ示す。すな
わち、第３図はキャリッジ３を方向１２に移動させる通
常の場合、第４図はキャリッジ３を方向１３に移動させ
る本発明の場合を示す。

いずれの場合にも、インク液滴１０は、記録材９の記録
面に直角な方向、すなわち、インク通路４への主軸方向
の速度成分■□と、オリフィス４Ｂの周辺における材質
の違いによる濡れ性の差によって、Ｖｌと垂直な方向に
引っ張られる速度成分■２とを持って吐出される。これ
に、更に、キャリッジ３の等速運動による速度成分■３
が加わり、その結果、インク液滴１０は吐出方向１１の
方向に吐出されて、着弾点２０において記録材９に付着
する。

第３図の場合には、■２とキャリッジ３の移動方向１２
とが同一方向であり、第４図の場合には■２とキャリッ
ジ３の移動方向１３とが逆方向の場合を示している。

インク液滴１０の吐出方向の傾きの原因となる■２とＶ
３との合成成分は、第３図の場合、すなわち、キャリッ
ジ３が方向１２に移動したときにはＶ２とＶ３との和と
なり、第４図の場合、すなわちキャリッジ３が方向１３
に移動したときは■２と■３との差となって現われる。

ところで、第３図および第４図いずれの場合にも、速度
成分Ｖ１　、Ｖ２　、Ｖ３が常に一定であれば、インク
液滴１０は図示のように斜めに傾いて吐出されるものの
、その傾きは常に一定であるから、常にある一定の着弾
点ずれ℃ｏを保って印字を行うことができる。

このような場合には、キャリッジ３の移動方向が一方向
のとき、つまり片方向印字のときには、印字ずれ、着弾
点ずれは全く起こらず、さらに両方向印字の場合でも、
キャリッジ３の移動方向に応じてインク液滴１０の吐出
タイミングを若干ずらして吐出させることにより、印字
ずれを解消することができる。

ところが、一般に、インク液滴吐出速度成分■１は、同
−オリフィス２７からの吐出においても全く一定とはい
えず、ある分布を持っている。

更に加えて、複数個のオリフィスを有するインクジェッ
ト記録ヘッドでは、各オリフィスの吐出速度成分Ｖ１に
バラツキがあるので、第３図および第４図において、■
１が変化してしまうことにより吐出方向１１が変化し、
その結果として、着弾点ずれＩ！、０が変化することに
なり、これが印字よれの原因となっている。

ところで、一般に、インクジェット記録装置においては
、記録時のキャリッジ移動方向は、片方向印字と両方向
印字の場合とがあり、印字速度を高めたい場合には両方
向印字を行い、グラフィックパターン記録時などのよう
に、データ転送にある程度の時間を要するのでキャリッ
ジ移動に時間的余裕のある場合や高印字品位を望む場合
などには片方向印字を行う。

そこで、本発明では、このように片方向印字を行う場合
には、その印字の走査方向として、インク液滴１０が濡
れ性の差によりそれる方向と逆方向にキャリッジ３を移
動させる本発明の場合の方向を用いて、吐出速度のバラ
ツキによる印字よれの小さい方向で印字を行うようにす
る。

つまり、第４図に示すように、オリフィス４Ｂの周辺の
材質の濡れ性の差異に起因してインク吐出方向が傾く方
向とは逆方向にキャリッジ３を移動させるときにおいて
のみ片方向印字を行う。

換言すると、本発明では、オリフィス４Ｂの周辺の部材
の材質が異なる場合に、オリフィス４Ｂに対しインクに
対する接触角の大きな部材（たとえばシリコン部材とガ
ラス部材のときにはガラス部材）の配置されている方向
にキャリッジ３を移動して印字を行う。

さらにまた、両方向印字を行う場合においても、両方向
とも全く同顕度に印字を行うことは少なく、一方向への
主走査を行ってから副走査に先立って逆方向に走査のな
されるときの印字頻度は、先の一方向への主走査のとき
の印字頻度よりも低く、すなわち、ある主走査方向に印
字の頻度が偏ることが多い。そのような場合でも、かか
る一方の主走査方向が上述のようにオリフィス４Ｂに対
しインクに対する接触角の大きな部材の配置されている
方向になるようにインクジェット記録ヘッド４の移動方
向を定めればよい。

オリフィス４Ｂの周辺の材質の濡れ性の差異によりイン
ク吐出方向が傾く方向を、キャリッジ３の移動方向とは
逆方向に定めるためには、たとえば、すでにキャリッジ
３の移動方向が定められている装置においては、キャリ
ッジ３の移動方向に応じて、その進行方向の後方側に濡
れ性のより高い材質の部材、たとえばシリコン基板２１
が配置され、進行方向の前方側に濡れ性のより低い材質
の部材、たとえばガラス板２４が配置されるように、イ
ンクジェット記録ヘッド４の取付けの向きを定めるのみ
でよい。すなわち、インクジエツト記録ヘッド４単体の
構成は何ら変更しなくとも、キャリッジ３の移動方向に
対応してヘッド取付けの向きを定めるのみでよい。

次に、インク液滴１０がインク通路４＾の主軸方向に沿
って吐出されるＶ２−０の場合には、インク液滴の弾道
は、キャリッジ３の移動の影響を受けて、■１と■３と
の合成成分の方向に向けて描かれることになる。このよ
うな■２＝０の場合には、本発明では、インク通路４Ａ
から吐出されるインク液滴１０の速度成分が、キャリッ
ジ３の速度成分■３とは逆方向の成分となるように、イ
ンク通路４Ａの主軸方向を予じめ定めておく。つまり、
記録材９の記録面に対する直角方向に関して、インク通
路４Ａの主軸方向がキャリッジ３の主走査の開始端の側
に向くようにインク通路４Ａを傾ける。このようにイン
ク通路４Ａを傾けることは、キャリッジ３に対してイン
クジェット記録ヘッド４を取り付ける方向を適切に調節
することができるようにしておくことによって、容易に
実施できる。

次に、本発明のより具体的な構造の一例を第５図および
第６図に示す。第５図はそのインクジェット記録ヘッド
４の要部の縦断面図、第６図はそのオリフィス付近の横
断面図である。

ここで、２１は吐出エネルギー発生素子の配置されたシ
リコン基板、２２はこの基板２１上に付着した感光性樹
脂層からインク通路４Ａのパターンに従ってフォトリソ
グラフィ一工程により形成したインク通路４Ａの溝壁で
ある。インク液室２３をうがち形成したガラス板２４を
溝壁２２上に接着して、インク通路４Ａおよびインク液
室２３を溝壁２２と共に限界する。２５はインク通路４
Ａの主軸方向を示す。インク液室２３には、インク容器
５からインク供給管６を介してインクを供給する。

オリフィス４Ｂの周辺の部材２１および２４の材質は、
それぞれ、シリコンおよびガラスであるから、本例では
シリコンのインクに対する濡れ性が最も高く、すなわち
接触角が最も小さいので、インク液滴１０は図示のよう
に、吐出方向１１の方向に、すなわち、シリコン基板２
１の方に引っ張られるようにして吐出される。そこで、
本例では、第４図の場合のように、キャリッジ３の主走
査の方向が矢印１３で示す方向となるようにキャリッジ
３の移動方向を定める。

次に、このようにインクジェット記録ヘッド４を構成し
た場合に、吐出速度成分■□の変化呻起因する着弾点ず
れＩＯの変化を示す。本例では、シリコン基板２１の厚
さを０．５２５ｍｍ、溝壁２２の厚さを０゜０５ｍｍ５
ガラス板２４の厚さを１ｍｍとした。溝の幅は０．０５
ｍｍとした。

この場合におけるＩＶ２１を実測したところ、約０．２
ｍ／ｓｅｃであった。ＩＶｌ　１を５ｍ／ｓｅｃおよび
１０ｍ／ｓｅｃとしたが、１■２１の値は■１の大きざ
にかかわらず、はぼ一定であった。キャリッジ３の移動
速度はｌ　Ｖ３１　＝０．３ｍ／ｓｅｃとした。

ここで、ｌ　Ｖ２　　ｌ　＝　０．２ｍ／ｓｅｃの場合
およびｊＶ２　Ｉ　＝Ｏの場合について、ｌＶｌ　ｌ＝
５ｍ／ｓｅｃ、　１０ｍ／ｓｅｃとしたときの着弾点ず
れＪｌｏを測定した結果を第１表に示す。この第１表で
は、Ｉ　Ｖ２　　ｌ　＝０．２ｍ／ｓｅｃの場合に、第
４図の場合（方向１３）のみでなく、第３図の場合（方
向１２）をも比較のために示す。ＩＶ２＋＝Ｏのときに
は、キャリッジ３．の移動方向は関係がないので、いず
れか一方の方向での測定で十分である。

第　１　表　　着ヲ承点ずれＩＬＯの比較なお、ここで
は、着弾点ずれＸＯを、オリフィス４Ｂと記録材９との
距１１ｔｊＺ　１に対して、で定める。第１表の例では
１１＝１．２ｍｍとした。

第１表に示すように、キャリッジ３の移動方向１３の場
合、すなわち、インク液滴１０が濡れ性の差によりそれ
る方向と逆方向にキャリッジ３を移動させる本発明の場
合の方が、移動方向１２の場合に比べて、インク吐出速
度のバラツキによる着弾ずれＩＬＯの差は小さいことが
わかる。

なお、１Ｖ２１＝ｏの場合には、ここでは、インク通路
４Ａをキャリッジ３に対して傾けてはいないので、印字
よれについては、ｌＶ２＋＝ｏの場合よりも、ｌ　Ｖ２
　　ｌ　＝０．２ｍ／ｓｅｃとしてキャリッジ３を方向
１３に移動させた場合の方が小さく、優れていることが
わかる。

しかし、着弾点のずれｉｏは、第３図の方向１２の場合
よりはすぐれているが、このことは、上述の説明から明
らかなように、移動方向１２の場合には、■２と■３と
の合成成分がずれＪｌ、を大きくする方向に作用するか
らである。

さらにまた、第４図に示すように、■２と■３が逆方向
になるようにキャリッジ３の移動方向を選んだときに、
１■２１と１Ｖ３１が等しくなるようにキャリッジ速度
およびまたはオリフィス４Ｂの周辺の材質の組合せを選
定することによって、（１）式よりわかるように、着弾
点ずれｉｏを常に零とすることができる。これにより、
吐出速度ＩＶ１１のバラツキによる印字よれをほぼ皆無
とすることができる。

なお、両方向印字を行う場合には、印字の走査方向に応
じて印字よれの大きさは異なるが、印字よれの大きい方
向のとき、たとえば第３図の方向１３の場合にはキャリ
ッジ３の移動速度■３を小さくすることによって、印字
よれを小さくすることができる。この場合には、復路側
主走査の際にキャリッジ３の移動速度を低下させる。

さらに加えて、上側では、キャリッジ３の移動方向とオ
リフィス４Ｂ周辺の材質の濡れ性との関係を考慮して記
録ヘッドの配置の方向を定める場合と、インク通路４へ
の主軸方向がキャリッジの移動方向とは逆の方向に傾く
ようにする場合とを示したが、これら双方の形態を組合
せ用いて、着弾点ずれｆｌ、ｏを最小にするようにして
もよいこと勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、オリフィス周辺
の材質の差によりインク液滴がある傾きを持って吐出す
るインクジェット記録ヘッドに対しては、オリフィス周
辺の材質の濡れ性の差異によりインク吐出方向が傾く方
向をキャリッジの移動方向とは逆に定めればよく、その
ためには、たとえば、キャリッジの主走査方向に応じて
その進行方向の前方側に濡れ性の高い材質の部材が配置
されるようにインクジェット記録ヘッドの取付けの向き
を限定するという簡単な構成により常に良好な印字状態
を保つことの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。

さらにまた、インク液滴がインク通路の主軸に沿って真
っ直ぐに吐出するインクジェット記録ヘッドの場合にも
、インク通路をキャリッジに対して傾けて取付け、ある
いはその傾き角を調節可能にして取付けることにより、
吐出速度のバラツキによる印字よれを小さく抑えること
ができる。

このように、本発明によれば、吐出速度を上げることな
く印字品位を向上させるという効果を発揮することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用されるインクジェット記録装置の
一例の要部を示す概略図、 第２図はかかる装置を上方より見た模式図、第３図およ
び第４図は、それぞれ、従来例および本発明におけるキ
ャリッジの移動方向に応じてのインク液滴の着弾点のず
れの相違を対比して示す模式図、 第５図は本発明によるインクジェット記録装置の一実施
例におけるインクジェット記録ヘッドの要部の一例を示
す縦断面図、 第６図はそのオリフィス付近を示す横断面図である。 １・・・プラテン、 ２Ａ、２Ｂ・・・ガイドシャフト、 ３・・・キャリッジ、 ４・・・記録ヘッド、 ４Ａ・・・インク通路、 ４Ｂ・・・オリフィス、 ５・・・インク容器、 ６・・・インク供給管、 ７・・・フレキシブルチューブ、 ８・・・フレキシブル回路、 ９・・・記録材、 １０・・・インク液滴、 １１・・・吐出方向、 １２．１３・・・キャリッジ移動方向５．２０・・・着
弾点、 ２１・・・シリコン基板、 ２２・・・溝壁、 ２３・・・インク液室、 ２４・・・ガラス板、 ２５・・・インク通路主軸方向。 オ層Ｉ；ｆｌ＊液４′１メ領可図 第２図 斤乏弁剣の横べ′図 第３図 しうト、４冬ｐＦ１すｊ舛ミ勺ワ０うＹリフ４弓くイζ
「ｄｉの横−１へｊ１５図第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）液体を吐出させて飛翔的液滴を形成するオリフィス
   と、前記飛翔的液滴を形成し、被記録材に向けて飛翔さ
   せるためのエネルギーを発生するエネルギー発生体を、
   オリフィスの上流側に配置した液体噴射記録ヘッドと、
   前記液体噴射記録ヘッドを搭載して主走査方向に移動可
   能なキャリッジとを具備し、前記液体噴射記録ヘッドの
   静止状態において、前記被記録材に対する直角方向に関
   して、前記キャリッジの主走査方向とは反対方向に傾い
   て前記オリフィスから前記液体が吐出されるように、前
   記液体噴射記録ヘッドを配置したことを特徴とする液体
   噴射記録装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の液体噴射記録装置にお
   いて、前記主走査方向とは逆の方向に前記キャリッジを
   移動させるときにおける前記キャリッジの移動速度を前
   記主走査方向における前記キャリアの移動速度より低く
   することを特徴とする液体噴射記録装置。