(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録素子基板に形成された吐出口列から、インク液滴を吐出し印字媒体に記録するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インクジェット記録ヘッドは、前記吐出口列が形成されたフェイス面上方の前記吐出口列の両側に隣接して、前記フェイス面に対して隙間を介して設けられた構造物を有し、
前記構造物とフェイス面との隙間によって、前記インク液滴の吐出時に前記隙間の一端側に形成された空気供給口から吐出口近傍に空気の供給を可能に構成し、フェイス面の吐出口近傍から離れた個所に、印字媒体からの跳ね返りミストを誘導することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記構造物と記録ヘッドのフェイス面との間の隙間に、リブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記リブは、その幅が前記構造物の幅より狭く形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記構造物が、吐出口列に対し平行であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記構造物が、前記記録素子基板の支持部材に凹状態に形成した記録素子基板に対して配設されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを構成する吐出口列が形成された記録素子基板を複数有するインクジェット記録ヘッドからなり、該インクジェット記録ヘッドを複数具備していることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出口からインク液滴を吐出し印字媒体に記録するインクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドにより構成されたインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録においては、インクを吐出し印字媒体に着弾させることにより、記録を行う。
しかし、インクジェット記録においては、着弾時にインクの飛び散り現象が発生していた。
図２及び図３に基づき着弾時のインクの飛び散り現象に関し以下に説明する。
図２（ａ）ではヘッドと印字ヘッドから吐出した液滴と印字媒体を図示している。（ｂ）においては、液滴が印字媒体に着弾し、（ｃ）は印字媒体に対し鋭角に跳ね返りミスト（以下ミストとも記す）が発生している様子を図示した。
さらに、図３は印字媒体上の一つのドットに複数の液滴が時間差をもって着弾する様子を図示したものであり、図３（ｃ）には、印字媒体上に先に着弾したインク滴がある状態での着弾においてはより顕著に跳ね返りが発生している様子が示されている。
【０００３】
上記のように発生するミストがインクジェット記録ヘッドのフェイス面に付着することにより、着弾ずれや、不吐出の原因になっていた。
また、基本色のインクそれぞれに対してインクジェットヘッドを同一の走査線上に配置した構成とし、これらのインクジェットヘッドによる走査の間に、これらのヘッド相互の距離に対応した時間、吐出信号を遅延させることにより、同一箇所に異なったインクジェットヘッドから吐出された複数のインク滴を重ね、上記基本色以外の中間色のドットを形成するカラー画像をプリントする場合において、飛び散りが特に顕著に発生していた。
【０００４】
そこで、インクジェット記録ヘッドにおいては、フェイス面に撥水剤を形成することにより、吐出口付近のインク滴をはじくようにし、不吐やよれを防止していた。
また、従来のインクジェット記録装置においては、ある時間間隔ごとにフェイス面をワイピングや拭きを行うことにより、フェイス面に付着した、インク滴を除去し、上記の問題点に対応していた。
また、インクジェット記録においては、印字物に耐水性を付加するために、インクと反応する液体（以下耐水液と記す）を用いる方法がある。
具体的には、耐水液をインクジェット記録ヘッドから吐出させ、耐水液とインクを印字媒体上で混合させることにより、印字媒体上で反応が起こり耐水性を持つ。すなわち、カラーインクジェット記録と同様に耐水液とインクを重ねて着弾させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のインクジェット記録装置においては、ワイピングや拭きをすることによりヘッド表面に形成された撥水剤がはがれたり、また、フェイス面の磨耗が発生することにより、ヘッドの寿命を短くするという問題があった。
また、耐水液を用いたインクジェット記録においては、耐水液とインクが反応して発生する堅牢な固着物が、着弾時の飛び散りにより印字ヘッドフェイス面に付着し、印字上の着弾ずれや、さらには印字ヘッドからインクが吐出しなくなる現象の結果として印字ドット抜けが発生するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来のものにおける課題を解決し、着弾時の跳ね返りによるミストがフェイス面の吐出口近辺に付着するのを防止し、ワイピングや拭きの回数の低減による、ヘッド寿命の延長を図ることのできるインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、耐水液を用いたインクジェット記録において、着弾時の跳ね返りによるミストがフェイス面の吐出口近辺に付着するのを防止し、印字上の着弾ずれや印字ドット抜けのないインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置をつぎのように構成したことを特徴とするものである。
すなわち、本発明のインクジェット記録ヘッドは、記録素子基板に形成された吐出口列から、インク液滴を吐出し印字媒体に記録するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インクジェット記録ヘッドは、前記吐出口列が形成されたフェイス面上方の前記吐出口列の両側に隣接して、該フェイス面に対して隙間を介して設けられた構造物を有し、該構造物とフェイス面との隙間によって、前記インク液滴の吐出時に前記隙間の一端側に形成された空気供給口から吐出口近傍に空気の供給を可能に構成し、フェイス面の吐出口近傍から離れた個所に、印字媒体からの跳ね返りミストを誘導することを特徴としている。
また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、前記構造物と記録ヘッドのフェイス面との間の隙間に、リブが設けられていることを特徴としており、その際、リブの幅を前記構造物の幅より狭く形成するようにしてもよい。
また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、前記構造物を吐出口列に対し平行に配するようにすることを特徴としている。
また、本発明のインクジェット記録ヘッドは、前記構造物が、前記記録素子基板の支持部材に凹状態に形成した記録素子基板に対して配設する構成を採ることもできる。
さらに、本発明のインクジェット記録装置は、上記したいずれかのインクジェット記録ヘッドを構成する吐出口列が形成された記録素子基板を複数有するインクジェット記録ヘッドからなり、該インクジェット記録ヘッドを複数具備していることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記したように印字ヘッドの吐出口近辺に構造物を設けることにより、ミストが印字ヘッドの吐出口近辺に付着するのを防止するものである。
以下にその原理について述べる。
インクジェット記録ヘッドから吐出されたインク滴が紙に着弾し跳ね返りミストは、図４に示す挙動を示す。
第一に吐出液滴流と同方向への空気の流れが発生し、その空気の流れが紙面上で跳ね返る。
そして、吐出液滴流近辺が低圧状態になっていることと、その吐出液滴流と同方向への気流に対し空気を供給するために、周囲から空気を引き込み矢印ｂのような気流が発生する。
この気流により、紙面に対し斜めに跳ね返ったミストが、フェイス面に付着する。
【０００９】
そこで本発明では、図４の矢印ｂのような気流を発生させないように、印字ヘッド吐出口周辺に構造物を設ける。
気流を発生させない原理について、以下に述べる。図５に示すように、吐出液滴流近辺においては、矢印ａのように吐出液滴流と同じ方向に気流が発生する。
矢印ａのような気流を継続させるためには気流の根元に空気を供給しなければならない。
そこで、構造物とヘッドフェイス面の間に隙間を開けることにより、空気の供給口を設けてやる。
こうすることにより、吐出口周辺の気流は、フェイス面から紙の方向に流れるために、紙面上で跳ね返るミストはこの気流に乗り、吐出口周辺にくることがない（以下、吐出流効果と記す）。
【００１０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの斜視図である。
１は、インクの吐出する吐出口が形成されている記録素子基板、２は記録基板上に複数配列され、インクを吐出するための開口である吐出口である。３は、記録素子基板１が固定されている支持部材である。７はインクジェッ卜記録ヘッドと記録装置との電気的な導通をとる手段であるコンタクトパッドである。
【００１１】
本実施例においては、インクジェット記録ヘッドのフェイス面周辺につけた構造物４の厚みは０．２ｍｍ、構造物４のｘ方向長さ０．８ｍｍ、ｙ方向長さは２０ｍｍである。
また、構造物４とヘッドフェイス面との隙間の距離は０．２ｍｍ、構造物４間の距離は０．７ｍｍである。
直方体の構造物４とそれをヘッドにつける構造物４と一体化したリブ６がある。
そのリブ６の寸法は、ｘ方向長さ０．８ｍｍ、ｙ方向長さ０．３ｍｍである。
また、構造物４の材料はＳＵＳを用いている。
インクジェット記録ヘッドにおいては、吐出体積８．５ｐｌ、吐出速度１８ｍ／ｓ、吐出口は６００ＤＰＩの解像度で記録素子基板１上に配列されている。
また、インクジェット記録装置（不図示）である。
キャリッジの往復どちらでも印字をし、吐出口から紙までの距離は１．５ｍｍ、駆動周波数は８ｋＨｚ、印字解像度は１２００ＤＰＩである。
【００１２】
ＡＢＣＤ断面でのヘッド吐出口２周辺図を図６に示す。
５は、インクにより画像が形成される紙である。
本実施例の構成において、印字後にインクジェット記録ヘッドのフェイス面を観察したところ、図６の斜線部のように、ミストが付着した。
すなわち、フェイス面と構造物４の隙間にミストが付着しているが、そこで留まり、吐出口２周辺には到達していない。
このように、吐出流効果により構造物４のないインクジェット記録ヘッドと比較して吐出口周辺のミスト量をかなり減少させることができた。
このことにより、従来のインクジェット記録装置よりワイピング回数を減らすことができ、ヘッドの寿命を延ばすことができた。
【００１３】
本実施例では、構造物４の厚みは０．２ｍｍであったが、ヘッドフェイス面との隙間の距離との合計長さが、フェイス面と紙との距離より小さければどんな長さでもよい。
また、構造物４の材料としては、ＳＵＳではなく、例えばＰＥＴやポリプロピレン等のプラスチックを用いることもできる。
このようなプラスチック材料を用いる時には、図７に示すように、構造物４とフェイス面との隙間にリブ６を設けることにより強度を保持できる。
【００１４】
また記録素子基板１が、支持部材３に対し凹のように下がった構成においても、図８に示すヘッド吐出口２周辺の断面図のように構造物４を設けることで吐出流効果が得られる。
具体的には、記録素子基板１ｘ方向長さは２．６ｍｍ、記録素子基板１が支持部材３に対し０．２ｍｍだけ凹状態になっている。構造物の寸法は上記実施例と同じである。
この構成においても、斜線部のようにミストが付着するように、吐出流効果があり、吐出口２周辺へのミストの付着を防止することができる。
【００１５】
［実施例２］
図９は、本発明の実施例２におけるインクジェット記録ヘッドの斜視図である。
本実施例においては、耐水液を用いたカラーインクジェット記録装置を用いているために、インクジェット記録ヘッドは、記録素子基板１が３つ設けられている。
そして、記録装置には、二つのインクジェット記録ヘッドが搭載されている。
【００１６】
本実施例においては、インクジェット記録ヘッドのフェイス面周辺につけた構造物４の厚みは０．２ｍｍ、構造物４のｘ方向長さ３ｍｍ、ｙ方向長さは３８ｍｍである。また、構造物４とヘッドフェイス面との隙間の距離は０．１ｍｍ、構造物間の距離は１．０ｍｍである。構造物の材料はＳＵＳを用いている。
インクジェット記録ヘッドにおいては、吐出体積５ｐｌ、吐出速度１５ｍ／ｓ、吐出口２は一つの記録素子基板１上に３００ＤＰＩの解像度で列間の距離０．３ｍｍで２列に合計５１２個が配列されている。
吐出口２から紙までの距離は１．５ｍｍ、駆動周波数は１０ｋＨｚ、印字解像度は１２００ＤＰＩである。
ＡＢＣＤ断面図の吐出口周辺図を図１０に示す。本実施例では、インクを吐出する吐出口が５１２個構成されているので、構造物４の強度を上げるためのリブが構造物４のｙ方向の間にあり斜線で示した。
リブ６のｘ方向の長さは１ｍｍである。また、ヘッドのｘｙ面の断面図を図１１に示す。このように、一つのリブのｙ方向長さは２ｍｍであり、リブ間は１０ｍｍである。
【００１７】
本実施例の構成において、印字後にインクジェット記録ヘッドのフェイス面を観察したところ、図１０のように、ミストが付着した。
すなわち、フェイス面と構造物４の隙間にミストが付着しているが、そこで留まり、吐出口２周辺には到達していない。
このように、吐出流効果により構造物４のないインクジェット記録ヘッドと比較して吐出口周辺のミスト量をかなり減少させることができた。
本実施例では、リブのｘ方向幅を構造物のｘ方向幅より小さくし、かつ構造物のｘ方向中心にリブを設け、即ち構造物の吐出口側にはリブの無い状態にすることにより、リブのある構成において吐出流効果を上げている。
【００１８】
このような構成にすることにより、吐出流効果により、ミストが吐出口２周辺にくることがないと共に、構造物４のｘ方向長さを１．５ｍｍにすることにより、隣の記録素子１の吐出口からの吐出液滴が紙面に着弾するときのミストがフェイス面と構造物４の隙間に入りやすくなるのを防止した。
そして、耐水液を用いたインクジェット記録において、着弾時の跳ね返りによるミストがフェイス面の吐出口２近辺に付着するのを防止し、印字上の着弾ずれや印字ドット抜けを防止することができた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、吐出口列の両側に構造物を配設した構成によって、上記した吐出流効果を得ることができ、構造物の設けられていないインクジェット記録ヘッドに比して、吐出口周辺のミスト量を著しく減少させることが可能となり、ワイピング回数の低減化によりヘッドの寿命の大幅な延長を図ることができる。
また、本発明は構造物の構成により、上記耐水液を用いたインクジェット記録において、着弾時の跳ね返りによるミストがフェイス面の吐出口近辺に付着するのを防止することができるため、耐水液とインクが反応して発生する堅牢な固着物が、印字ヘッドフェイス面上で発生するのを防ぐことが可能となり、印字上の着弾ずれや印字ドット抜けの防止を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの斜視図である。
【図２】インクの印字媒体に対する着弾時の飛び散り現象を示す図であり、図２（ａ）は印字媒体から吐出した液滴と印字媒体との関係、図２（ｂ）は液滴が印字媒体に着弾した状態、図２（ｃ）はミストが発生している状態をそれぞれ示している。
【図３】印字媒体上の一つのドットに複数の液滴が時間差をもって着弾する様子を示す図であり、図３（ａ）は印字媒体から吐出した液滴と印字媒体との関係、図３（ｂ）は液滴が印字媒体に着弾した状態、図３（ｃ）はミストがより顕著に発生している状態をそれぞれ示している。
【図４】ミストの発生状態を原理的に説明するための図である。
【図５】本発明におけるミストの発生の防止を原理的に説明するための図である。
【図６】図１のインクジェット記録ヘッドにおけるＡＢＣＤ断面でのヘッド吐出口周辺を示す図である。
【図７】本発明の実施例１の一形態として構造物とフェイス面との間隙にリブを設けたインクジェット記録ヘッドの斜視図である。
【図８】本発明の実施例１の一形態として記録媒体素子基板が支持部材に対して凹のように下がったものを用いた場合の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例２におけるインクジェット記録ヘッドの斜視図である。
【図１０】図９のインクジェット記録ヘッドにおけるＡＢＣＤ断面でのヘッド吐出口周辺を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２におけるインクジェット記録ヘッドの断面を示す図である。
【符号の説明】
１：記録素子基板
２：吐出口
３：支持部材
４：構造物
５：紙
６：リブ
７：コンタクトパッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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