(57)【要約】【課題】ノズル面における吐出特性の劣化を防ぐインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】インクを吐出するノズルを複数有するノズルプレートと、前記ノズルプレートにおける前記インクの吐出面よりも前記インクの吐出方向にはみ出さない位置に設けられたマスクプレートと、前記ノズルプレートと前記マスクプレートとの間に取り付けられ、互いの位置関係を決定する枠とを有する。【選択図】図８
2010260311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するノズルを複数有するノズルプレートと、
前記ノズルプレートにおける前記インクの吐出面よりも前記インクの吐出方向にはみ出さない位置に設けられたマスクプレートと、
前記ノズルプレートと前記マスクプレートとの間に取り付けられ、互いの相対的な位置関係を決定する枠と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記マスクプレートは、前記ノズルプレートの前記ノズルの配列方向に沿った開口部と、前記開口部に向かって突出した突起部を有し、前記枠は、前記マスクプレートと接する位置に前記インクの吐出方向と反対方向に凹んだ切り欠き部と、前記切り欠き部によって構成された前記インクの吐出方向に所定高さを有する段差部とを有し、
前記突起部は前記切り欠き部および前記段差部と嵌り合うことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記インクの吐出方向に対して、前記ノズルプレートの表面と前記マスクプレートの表面との間隔をＬ１、前記マスクプレートの厚さをＴ１、前記ノズルプレートの厚さをＴ２、前記段差部の高さをＴ３とすると、Ｌ１＝（Ｔ２＋Ｔ３）−Ｔ１＞＝０の関係が成り立つことを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記枠は少なくとも表面を導電性材料で構成され、前記マスクプレートは前記枠を介してアース接続されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドのノズルプレートにおけるインクの吐出特性技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドのノズル孔から出たインクによる周囲への汚染を防止するために、ノズルプレートにマスクプレートが設けられている。
【０００３】
マスクプレートは、ノズルプレートの表面に当接するように取り付けられ、且つ、ノズルプレートの表面よりもインク吐出方向に突出する構造である(特許文献１、特許文献２、特許文献３の図４)。
【０００４】
ノズルプレートに付着したインクを除去する方法として、付着したインクが固着する前にワイプ材で払拭する方法が知られている（特許文献１の図３）。ノズルプレートに付着したインクを除去する他の方法として、部分吸引メンテナンスによる方法が知られている（特許文献４の図２）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、特許文献２、特許文献３の構成では、ノズルプレートとマスクプレートの境目に段差部が形成されている。ワイプ材によるインク除去方法であっても部分吸引メンテナンスによるインク除去方法であっても、段差部でノズルプレート側にインクが残ってしまう。時間と共にこのインクの特性が変化してさまざまな問題を生じる。例えば、インクがノズルプレートの表面に固着し、ワイプまたは部分吸引しても取れなくなる。結果として、ノズルプレートの表面の撥インク性が悪化して、印字品質を悪化させていた。
【０００６】
さらに、通常、インクジェットヘッドにはインクミストが付着蓄積する。インクミストは、用紙からの跳ね返りであったり、サテライトであったり様々である。インクミストが電子部材等に付着するとインクジェットヘッドの故障要因となる。ノズルプレートの表面と用紙とのギャップが狭い場合は、用紙がノズルプレートの表面に接触し、ノズルプレートの表面を傷つけて印字品質を悪化させることも起きる。
【０００７】
さらに、従来のインクジェットヘッドは、マスクプレートはノズルプレートに当接するように固定されていた。固定方法としては接着剤が一般的である。ノズルプレートの材質としては、一般的にポリイミドフィルムが使用されている。ポリイミドフィルムは、絶縁抵抗が大きいので、ポリイミドフィルムと当接しているマスクプレートは、アース接続できない。このため、マスクプレートは、インクミスト、紙粉などが付着しやすい。これらは、インクジェットヘッドによる印字品質の悪化の要因となっている。マスクプレートをアース接続するためには別部品が必要となり、インクジェットヘッドの構造が複雑化してしまう。
【０００８】
本発明は、ノズルプレートにおけるインクの吐出特性の劣化を防ぐインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、インクを吐出するノズルを複数有するノズルプレートと、前記ノズルプレートにおける前記インクの吐出面よりも前記インクの吐出方向にはみ出さない位置に設けられたマスクプレートと、前記ノズルプレートと前記マスクプレートとの間に取り付けられ、互いの位置関係を決定する枠とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ノズルプレートにおけるインクの吐出特性の劣化を防ぐ効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置１の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド２の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド２の正面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド２の断面図である。
【図５】図４に示すａ部分を拡大して示す本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド２の断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るマスクプレート１０を枠１５に組み付ける前の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係るマスクプレート１０を枠１５に組み付けた後のノズルプレート２０側から見た図である。
【図８】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド２に対するワイプメンテナンスを説明するためのインクジェットヘッド２の断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド２に対するワイプメンテナンスを説明するためのインクジェットヘッド２の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るワイプ材４０によるワイプ前後のインクジェットヘッド２を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド２に対する部分吸引メンテナンスを説明するためのインクジェットヘッド２の断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド２にキャッピング部材５５を取り付けた場合のインクジェットヘッド２の断面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッド２に部分吸引部材７０を取り付けた場合のインクジェットヘッド２の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置１を概略的に示している。本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、記録媒体である用紙にカラー印刷を行う。用紙としては、例えば、普通紙、コート紙、ＯＨＰシート等を用いることが可能である。
【００１３】
インクジェット記録装置１の筐体１１４内には、手差しトレイ１０４またはペーパーカセット１０５から、ドラム１０２と印字ユニット１０３とによって構成される印字部１００を介して排紙トレイ１１１または排紙トレイ１１２へ至る用紙経路Ｐが設けられている。
【００１４】
手差しトレイ１０４およびペーパーカセット１０５には、手差しトレイ１０４およびペーパーカセット１０５に積層された用紙を一枚ずつ分離して用紙経路Ｐへ供給する給紙機構１０６が設けられている。用紙経路Ｐには、用紙経路Ｐで、手差しトレイ１０４またはペーパーカセット１０５から排紙機構１０７へ向けて用紙を搬送する用紙搬送機構１１３や、印字部１００において印字が行われた用紙を排紙する排紙機構１０７が設けられている。
【００１５】
印字部１００は、ドラム１０２の外周に用紙を担持した状態で、所定速度で回転させながら、印字ユニット１０３によって印字データに基づく印字を行う。印字ユニット１０３は、４つのノズルユニット１２０Ｃ（シアン）、１２０Ｙ（イエロー）、１２０Ｍ（マゼンダ）、１２０Ｂ（ブラック）を備えている。各ノズルユニット１２０Ｃ、１２０Ｙ、１２０Ｍ、１２０Ｂは、後述する複数のノズル２１からインクを選択的に吐出させるインクジェットヘッド２を備える（例えば図４参照）。
【００１６】
印字ユニット１０３は、後述するインクジェットヘッド２が備えるノズル２１が上方からドラム１０２に対向させるようにしてドラム１０２の上側に配置されている。用紙経路Ｐにおいて給紙機構１０４側を上流側、排紙機構１０７側を下流側とすると、各ノズルユニット１２０Ｃ、１２０Ｙ、１２０Ｍ、１２０Ｂは、上流側から順に、１２０Ｃ（シアン）、１２０Ｙ（イエロー）、１２０Ｍ（マゼンダ）、１２０Ｂ（ブラック）の並びで配置されている。
【００１７】
各ノズルユニット１２０Ｃ、１２０Ｙ、１２０Ｍ、１２０Ｂは、複数のインクジェットヘッドがドラムのＸ軸方向に配置されている。各ノズルユニット１２０Ｃ、１２０Ｙ、１２０Ｍ、１２０Ｂは、後述するインクジェットヘッド２が備えるノズル２１の配列方向がドラム１０２の軸心方向と並行となるように配列されている。
【００１８】
次に、本実施形態に係るインクジェットヘッド２の構造について説明する。図２は、本実施形態に係るインクジェットヘッド２の斜視図である。図３は、本実施形態に係るインクジェットヘッド２の正面図である。図４は、本実施形態に係るインクジェットヘッド２の図３におけるＸ−Ｘ´断面図である。本実施形態に係るインクジェットヘッド２では、インクミストが電子部材等に付着すること、用紙がノズルプレート２０表面に接触してノズルプレート２０表面を傷つけること等を防止するようにマスクプレートの位置を決定している。
【００１９】
図２および図３に示すように、矢印Ａ方向は、インクジェットヘッド２からインク滴が吐出する方向である。図２に示すように、インクジェットヘッド２には、ドラム１０２と対向するノズルプレート２０、マスクプレート１０が設けられている。
【００２０】
図４に示すように、ノズルプレート２０には、複数のノズル２１が形成されている。インクジェットヘッド２は、枠１５を介してノズルプレート２０とマスクプレート１０を全体に渡って組み付けている。図５は、図４に示すａ部分を拡大して示すインクジェットヘッド２の断面図である。
【００２１】
枠１５は、ノズルプレート２０からインクの吐出方向Ａ側に切り欠き部１５Ｂを設けた断面Ｌ字形状である。枠１５に設けられた切り欠き部１５Ｂにはマスクプレート１０が取り付けられる。枠１５から切り欠き部１５Ｂを除いた段差部１５Ａにはノズルプレート２０が取り付けられている。マスクプレート１０は、枠１５を介してノズルプレート２０とＬ１の間隔でインクの吐出方向Ａと反対側に凹むように取り付けられている。
【００２２】
ノズルプレート２０とマスクプレート１０との間隔をＬ１、マスクプレート１０の材質厚さをＴ１、ノズルプレート２０の材質厚さをＴ２、枠１５の段差部１５Ａの高さをＴ３とすると、Ｌ１＝（Ｔ２＋Ｔ３）−Ｔ１＞＝０の関係が成り立つ。
【００２３】
次に、マスクプレート１０とノズルプレート２０が取り付けられた枠１５との組み付けについて説明する。図６は、マスクプレート１０を枠１５（ノズルプレート２０を取り付けた枠１５）に組み付けられる前の斜視図である。図７は、マスクプレート１０を枠１５（ノズルプレート２０を取り付けた枠１５）に組み付けた後のノズルプレート２０側から見た図である。
【００２４】
マスクプレート１０は、枠１５と接合する側に、ノズルプレート２０におけるノズル２１の配列方向に沿った開口部１０Ｂを有する。さらに、マスクプレート１０には、開口部１０Ｂの内側に向かって突起１０Ｃが周方向全体に渡って突出している。突起１０Ｃは、周方向全体でなくても、凹凸形状となるように所定間隔で複数設けられていてもよい。枠１５は、ノズルプレート２０に取り付けられている。枠１５は、段差部１５Ａが設けられた側をマスクプレート１０の内部を通して突起１０Ｃが設けられた側に向けて挿入することでマスクプレート１０の位置が決まり、図５に示した様に取り付けられる。
【００２５】
図７に示すように、このマスクプレート１０の突起１０Ｃの内側の縁は、枠１５の段差部１５Ａとちょうど接し、突起１０Ｃは、切り欠き部１５Ｂと嵌り合う。突起１０Ｃと段差部１５Ａ（または切り欠き部１５Ｂ）は、マスクプレート１０とノズルプレート２０の位置決めとして機能する。
【００２６】
マスクプレート１０が枠１５を介してノズルプレート２０に取り付けられた場合、マスクプレート１０とノズルプレート２０の相対的な位置関係は常に一定となる。結果として、マスクプレート１０とノズル２１との相対的な位置関係も常に一定となる。したがって、枠１５の段差部１５Ａをマスクプレート１０の突起１０Ｃと嵌め合うことにより、高価な治具を用いることなくマスクプレート１０を枠１５に容易且つ高精度に組み付けることができる。
【００２７】
図８は、本実施形態に係るインクジェットヘッド２に対するワイプメンテナンスを説明するための図３におけるＸ−Ｘ´断面図である。インクを吐出するノズル２１は、枠１５を基準として孔加工されている。マスクプレート１０とノズルプレート２０との位置決め精度が向上すると、結果として、マスクプレート１０とノズル２１との位置決め精度も向上する。
【００２８】
ここで、上記のような構造のインクジェットヘッド２によって従来の課題をどのように解決したかについて以下に説明する。図８には、ノズル２１からインク滴３０を用紙に対して吐出させた場合にノズルプレート２０表面に付着および堆積したインクミストによって形成された付着インク５０を示している。付着インク５０は、時間の経過と共に特性が変化してさまざまな問題をインクジェットヘッド２に対して生じさせる。
【００２９】
例えば、付着インク５０がノズルプレート２０表面に固着し、ワイプ材４０でワイプしても取れなくなる。そのため、付着インク５０は、ノズルプレート２０表面の撥インク性を悪化させ、印字品質を悪化させる。
【００３０】
次に、本実施形態に係るインクジェットヘッド２に対するワイプメンテナンスを具体的に説明する。図９は、本実施形態に係るインクジェットヘッド２に対するワイプメンテナンスを説明するための図３におけるＸ−Ｘ´断面図である。
【００３１】
ワイプ材４０は、図９の矢印Ｂ方向に移動しながら一端側から他端側に向かってノズルプレート２０表面の付着インク５０を払拭する。図１０は、ワイプ材４０によるワイプ前後のインクジェットヘッド２を示す断面図である。
【００３２】
図１０（ａ）は、図９のｂ（枠１５付近）部分を拡大して示すワイプ材４０によるワイプ開始時のインクジェットヘッド２の断面図である。図１０（ｂ）は、図９のｂ部分を拡大して示すワイプ材４０によるワイプ後のインクジェットヘッド２の断面図である。図１０（ｃ）は、図９のｃ部分（枠１５付近）を拡大して示すワイプ材４０によるワイプ終了直前のインクジェットヘッド２の断面図である。図１０（ｄ）は、図９のｃ部分を拡大して示すワイプ材４０によるワイプ後のインクジェットヘッド２の断面図である。
【００３３】
図１０（ａ）に示すように、はじめにワイプ材４０は、マスクプレート１０のマスク表面１０Ａを払拭しながらノズルプレート２０のノズル表面２０Ａに乗り上げてノズルプレート２０の付着インク５０を払拭する。ワイプ材４０がマスク表面１０Ａからノズル表面２０Ａに乗り上げる際にワイプした付着インク５０は、マスクプレート１０とノズルプレート２０の境界の段差部１５Ａによりかき取られる。したがって、ワイプ材４０が図９のｂ部分をワイプした後は、図１０（ｂ）に示すように、マスク表面１０Ａには、インク５２が残留する。マスク表面上１０Ａに残留したインク５２は、ノズル表面２０Ａに残留しているのではないので、ノズルプレート２０の特性を悪化させることはなく印字品質にも影響しない。
【００３４】
図１０（ａ）に示す状態から図１０（ｃ）に示す状態まで、ワイプ材４０がさらにノズル表面２０Ａを払拭しながら図９の矢印Ｂ方向に沿ってマスクプレート表面１０Ａの位置まで移動する。図９のｃ部分は、マスクプレート１０とノズルプレート２０の境界の段差部１５Ａである。マスクプレート１０は、ノズルプレート２０よりもワイプ材４０先端の延在方向に沿って低くなる形状である。したがって、ワイプ材４０が図９のｃ部分をワイプした後は、図１０（ｄ）に示すように、ワイプされた付着インク５１がｃ部分の段差部１５Ａによりかきとられることは無い。ノズル表面２０Ａおよびマスク表面１０Ａ上にはインク５２は残留しない。
【００３５】
本実施形態によれば、ノズルプレート２０に対して均一にワイプ材４０を当接することができる。ノズルプレート２０にはインク５２が残留しないため、ノズルプレート２０の撥インク性は悪化しない。結果として、インクジェットヘッド２による安定した印字が可能となる。尚、図８、図９．図１０は、図３におけるＸ−Ｘ´断面について矢印Ｂ方向にワイプ材４０が移動してワイプする実施形態であり、ワイプ材４０のワイプ方向は、上記矢印Ｂ方向と直交する方向でも良い。
【００３６】
図１１は、本実施形態に係るインクジェットヘッド２に対する部分吸引メンテナンスを説明するための図３におけるＸ−Ｘ´断面図である。ここでは、インクジェット記録装置１のワイプ材４０の代わりに、部分吸引部材６０が設けられている。部分吸引部材６０は、負圧を作用させる負圧チャンバ６２によって吸引口６１の先端から付着インク５０を吸引する。部分吸引部材６０は、ノズル表面２０Ａとのギャップを保ちながら矢印Ｃ方向に移動しながら付着インク５０を矢印Ｄ方向に沿って吸引除去している。マスク表面１０Ａは、ノズル表面２０Ａよりもインクの吐出方向に突出していない。部分吸引部材６０が矢印Ｃ方向に沿って移動するとき、ノズル表面２０Ａとマスクプレート表面１０Ａとの段差部１５Ａ（図１１のｄ部分）によって部分吸引部材６０の表面に付着したインク５０がかき取られることはない。部分吸引部材６０の表面に付着したインク５０は、マスクプレート表面１０Ａ側へと移動する。ノズル表面２０Ａとマスクプレート表面１０Ａの段差部１５Ａ（図１１のｄ部分）のノズルプレート２０側にインク５０が残ることはない。尚、図１１は、図３におけるＸ−Ｘ´断面について矢印Ｃ方向に部分吸引部材６０が移動する実施形態であり、部分吸引部材６０の移動方向は、上記矢印Ｃ方向と直交する方向でも良い。
【００３７】
次に、マスクプレート１０とノズルプレート２０の関係を枠１５によって位置決めした場合の別の効果について説明する。本実施形態に係るインクジェットヘッド２では、図６、図７に示すようにマスクプレート１０はノズルプレート２０には当接していない。マスクプレート１０およびノズルプレート２０は、それぞれ枠１５と当接している。
【００３８】
枠１５は、導電性部材又は導電皮膜された部材で形成されている。したがって、マスクプレート１０は、枠１５を介してアース接続することができる。マスクプレート１０がアース接続されることで、マスクプレート１０に対する埃、紙粉、インクミスト等の付着を防止し、インクジェットヘッド２による安定した印字が可能となる。本実施形態に係るインクジェットヘッド２は、アース接続するための別部品を必要としないため構造を簡素化できる。
【００３９】
次に、マスクプレート１０とノズルプレート２０の関係を枠１５によって位置決めした場合のさらに別の効果について説明する。図１２は、本実施形態に係るインクジェットヘッド２のノズルプレート２０側にキャッピング部材５５を取り付けた場合の図３におけるＸ−Ｘ´断面図である。キャッピング部材５５は、マスクプレート１０に対して取り付けられる。キャッピング部材５５は、ノズルプレート２０のノズル面２０Ａを外気から遮断することで、ノズルプレート２０の保護及びインクの乾燥等を防ぐ。そのため、ノズルプレート２０に対するキャッピング部材５５の取り付け精度を良好に保つ必要がある。
【００４０】
本実施形態によれば、上述したように、マスクプレート１０とノズル２１との相対的な位置関係は常に一定となる。したがって、キャッピング部材５５とノズル２１との位置合わせは、キャッピング部材５５をマスクプレート１０の外周に取り付けるだけで容易となる。本実施形態により、キャッピング部材５５をインクジェットヘッド２に取り付ける場合、位置合わせのための調整を必要とせず、構造が簡素化できる。
【００４１】
図１３は、本実施形態に係るインクジェットヘッド２のノズルプレート２０側に部分吸引部材７０を取り付けた場合の図３におけるＸ−Ｘ´断面図である。部分吸引部材７０には、複数の吸引口７１が設けられている。
【００４２】
部分吸引部材７０は、複数の吸引口７１をノズル表面２０Ａ全体に対して押し付けると、負圧チャンバ７２によって複数の吸引口７１の先端からノズル表面２０Ａの付着インク５０を吸引する。部分吸引部材７０をインクジェットヘッド２に対して取り付けた場合、吸引口７１が、ノズルプレート２０のうちノズル２１と対向しない位置となると最適である。
【００４３】
部分吸引部材７０とノズル２１との位置合わせは、上記同様、部分吸引部材７０をマスクプレート１０の外周に取り付けるだけで容易となる。本実施形態により、部分吸引部材７０をインクジェットヘッド２に取り付ける場合位置合わせのための調整を必要とせず、構造が簡素化できる。
【符号の説明】
【００４４】
１…インクジェット記録装置、２…インクジェットヘッド、１０…マスクプレート、１０Ａ…マスク表面、１０Ｂ…開口部、１０Ｃ…突起、１５…枠、１５Ａ…段差部、２０…ノズルプレート、２０Ａ…ノズル表面、２１…ノズル、４０…ワイプ材、６０…部分吸引部材、７０…部分吸引部材、１２０Ｃ…ノズルユニット、１２０Ｙ…ノズルユニット、１２０Ｍ…ノズルユニット、１２０Ｂ…ノズルユニット。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特開２００３−３４１０７９号公報
【特許文献２】特開２０００−１９０５１３号公報
【特許文献３】特開２００５−３４９６８７号公報
【特許文献４】特開２００１−１９９０８６号公報
【図１】
2010260311.tif 000003
【図２】
2010260311.tif 000004
【図３】
2010260311.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010260311.tif 000009
【図８】
2010260311.tif 000010
【図９】
2010260311.tif 000011
【図１０】
2010260311.tif 000012
【図１１】
2010260311.tif 000013
【図１２】
2010260311.tif 000014
【図１３】
2010260311.tif 000015