(57)【要約】【課題】ノズルの欠陥に起因する画像不良によるラインヘッドの交換コストを低減でき、安価に信頼性の向上を図ることのできるラインヘッド及びこれを備えたライン型のインクジェット記録装置を提供すること。【解決手段】記録媒体の幅相当の長さに複数のノズル２１ａが配列され、前記ノズル２１ａから前記記録媒体へ向けてインクを吐出することにより画像を記録するラインヘッド２であって、各々複数のノズル２１ａが配列された複数のヘッドユニット２１に分割形成され、前記複数のヘッドユニット２１が長さ方向に沿って配列されてなると共に、前記複数のヘッドユニット２１の各々が独立に着脱可能に構成されてなることを特徴とするラインヘッド２及びこれを備えたインクジェット記録装置。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の幅相当の長さに複数のノズルが配列され、前記ノズルから前記記録媒体へ向けてインクを吐出することにより画像を記録するラインヘッドであって、
各々複数のノズルが配列された複数のヘッドユニットに分割形成され、前記複数のヘッドユニットが長さ方向に沿って配列されてなると共に、前記複数のヘッドユニットの各々が独立に着脱可能に構成されてなることを特徴とするラインヘッド。
【請求項２】
前記複数のヘッドユニットの各々は、同一構造であることを特徴とする請求項１記載のラインヘッド。
【請求項３】
前記複数のヘッドユニットは、長さ方向に沿って千鳥状に配列されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のラインヘッド。
【請求項４】
記録媒体の幅相当の長さに複数のノズルを配置したラインヘッドを有し、前記ノズルから前記記録媒体へ向けてインクを吐出すると共に、前記記録媒体と前記ラインヘッドを副走査方向へ相対的に移動させることにより前記記録媒体上に画像を形成するライン型のインクジェット記録装置であって、前記ラインヘッドは、各々複数のノズルが配列された複数のヘッドユニットに分割され、前記複数のヘッドユニットが長さ方向に沿って配列されてなると共に、前記複数のヘッドユニットの各々が独立に着脱可能に構成されてなることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記複数のヘッドユニットのうちの一部のヘッドユニットを取り外す際に、取り外さない残りのヘッドユニットのノズル面をキャッピングするためのキャッピング手段を有することを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記複数のヘッドユニットの各々は、同一構造であることを特徴とする請求項４又は５記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記複数のヘッドユニットは、前記ラインヘッドの長さ方向に沿って千鳥状に配列されてなることを特徴とする請求項４、５又は６記載の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、ラインヘッド及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、記録媒体の幅相当の長さに複数のノズルが配列され、前記ノズルから前記記録媒体へ向けてインクを吐出することにより画像を記録するラインヘッド、及び、これを備えたライン型の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装置には、記録ヘッドのノズルから画像信号による吐出制御を受けたインクの小さな液滴を記録媒体へ吐出しながら記録ヘッドを主走査方向に移動させて１ライン分の画像記録を行った後、記録媒体を１ライン分副走査方向へ搬送し、再び記録ヘッドのノズルからインクの小さな液滴を記録媒体へ吐出して画像を１ライン分記録し、以下、これを繰り返すことで記録媒体上に画像を形成するものがある。
【０００３】
また、他のインクジェット記録装置として、記録ヘッドを、インクを吐出するノズルを等間隔ピッチで記録媒体の略最大記録幅の長さに配置した長尺状に構成し、装置本体に対して固定したラインヘッドとするものがある（特許文献１）。この構成によれば、記録ヘッドの主走査方向の移動が不要となり、主走査方向と直交する記録媒体の副走査方向の搬送のみで画像形成を行うことができるので、高速画像形成を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１６１５４７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、記録ヘッドが主走査方向へ移動しない固定状のラインヘッドを有するインクジェット記録装置では、例えば、ノズルにゴミ等が詰まってインクが吐出できない（以下、インクの不吐出という）場合や、ノズルの吐出口の周縁部がインクで濡れ、吐出されるインクの液滴がその方に引っ張られ、記録媒体の目的の位置にインクが記録されない（以下、インクの着弾曲がりという）場合等のノズルの欠陥があると、記録媒体に形成される画像に画像不良が発生する。
【０００６】
更に詳しく説明すると、インクの不吐出の場合には、記録媒体に副走査方向に沿って縦すじが形成されてしまう。また、インクの着弾曲がりの場合には、図４に示すように、例えば等間隔のピッチｓで配列されたノズルａ〜ｅにおいて、ノズルｃからの吐出インクＣがノズル周縁のインクの濡れによりインクの着弾曲がりを起し、吐出されたインクの点によりＣ−Ｃラインを形成すると、該Ｃ−Ｃラインは、同じようにして形成されたＢ−Ｂラインに接近し、同時にＤ−Ｄラインより離れてしまい、他のＡ−Ａライン、Ｅ−Ｅライン等とのその線間ピッチが異なることにより、インクの点により形成された画像として副走査方向の縦縞が形成されてしまう。
【０００７】
このようなノズルの欠陥による画像不良が発生した場合には、一般に、インク吸引やノズル面のワイピング等の回復処理を行うが、このような回復処理により回復しない場合は、記録ヘッド自体を交換しなければ画像不良の問題は解消できなかった。しかし、ラインヘッドは、記録媒体の幅相当の大きさ（長さ）を有しており、ヘッド全体を交換するのは非常にコストが高くつく問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ノズルの欠陥に起因する画像不良によるラインヘッドの交換コストを低減でき、安価に信頼性の向上を図ることのできるラインヘッド及びこれを備えたライン型のインクジェット記録装置を提供することを課題とする。
【０００９】
本発明のその他の課題は、本明細書の以下の記載により明らかになる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下に示す各発明により解決される。
【００１１】
請求項１記載の発明は、記録媒体の幅相当の長さに複数のノズルが配列され、前記ノズルから前記記録媒体へ向けてインクを吐出することにより画像を記録するラインヘッドであって、各々複数のノズルが配列された複数のヘッドユニットに分割形成され、前記複数のヘッドユニットが長さ方向に沿って配列されてなると共に、前記複数のヘッドユニットの各々が独立に着脱可能に構成されてなることを特徴とするラインヘッドである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記複数のヘッドユニットの各々は、同一構造であることを特徴とする請求項１記載のラインヘッドである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記複数のヘッドユニットは、長さ方向に沿って千鳥状に配列されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のラインヘッドである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、記録媒体の幅相当の長さに複数のノズルを配置したラインヘッドを有し、前記ノズルから前記記録媒体へ向けてインクを吐出すると共に、前記記録媒体と前記ラインヘッドを副走査方向へ相対的に移動させることにより前記記録媒体上に画像を形成するライン型のインクジェット記録装置であって、前記ラインヘッドは、各々複数のノズルが配列された複数のヘッドユニットに分割され、前記複数のヘッドユニットが長さ方向に沿って配列されてなると共に、前記複数のヘッドユニットの各々が独立に着脱可能に構成されてなることを特徴とするインクジェット記録装置である。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記複数のヘッドユニットのうちの一部のヘッドユニットを取り外す際に、取り外さない残りのヘッドユニットのノズル面をキャッピングするためのキャッピング手段を有することを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録装置である。
【００１６】
請求項６記載の発明は、前記複数のヘッドユニットの各々は、同一構造であることを特徴とする請求項４又は５記載のインクジェット記録装置である。
【００１７】
請求項７記載の発明は、前記複数のヘッドユニットは、前記ラインヘッドの長さ方向に沿って千鳥状に配列されてなることを特徴とする請求項４、５又は６記載のインクジェット記録装置である。
【００１８】
【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に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の主要部を示す斜視図である。なお、ライン型のインクジェット記録装置は、ラインヘッドと記録媒体を副走査方向へ相対的に移動させることにより画像記録を行うことができる。ここでは、このラインヘッドと記録媒体の副走査方向の相対移動について、ラインヘッドを固定状とし、記録媒体を副走査方向へ移動させる形態を例に挙げて説明するが、その逆にラインヘッドを副走査方向に移動させてもよい。
【００２０】
図中、２は、インクジェット記録装置１に設置されたラインヘッドであり、後で詳述するようにフレキシブルケーブル３によって制御基板４と接続されている。なお、１点鎖線で表わされたラインヘッド２は略図であり、その構成の詳細は後述する。また、フルカラーの画像記録を行う場合、例えばＹＭＣＫの各色のインクを吐出するためのラインヘッドが各色毎に配置されるが、ここでは、一つのラインヘッド２を備えたものについて説明する。
【００２１】
記録媒体Ｐは、記録媒体Ｐを搬送する記録媒体搬送機構５の搬送ローラ対５ｂ、５ｃに挟持され、また、搬送モータ５ａは搬送ローラ対５ｂの軸に直結されていて、この搬送ローラ対５ｂを回転駆動することにより、記録媒体Ｐは図中矢印Ｙで示す方向に一定速度で搬送される。
【００２２】
ラインヘッド２は、画像記録動作状態においては、搬送ローラ対５ｂ、５ｃの間で記録媒体Ｐの面ＰＳと図示のように対向して設置され、その長さ方向は、矢印Ｙ方向で示す記録媒体Ｐの搬送方向と直交する図中矢印Ｘ方向に延びている。
【００２３】
このラインヘッド２には、記録媒体Ｐの面ＰＳと対向している本図では隠れている面に、Ｘ方向に沿って多数のノズルが配列されている。この多数のノズルより制御基板４からの画像信号に従って記録媒体Ｐにインクが１ライン分ずつ一斉に吐出されることにより、記録媒体Ｐの矢印Ｙ方向の搬送と相俟って記録媒体Ｐの面ＰＳに画像が形成される。
【００２４】
また、ラインヘッド２は、後述する交換動作時、図示しない制御部及び駆動手段によって、ノズルが記録媒体Ｐの面ＰＳに対向している図１に示す状態から、そのノズルが図１の例えば上方に向けて９０度回転した位置（図３参照）まで回動するように構成されている。
【００２５】
なお、ラインヘッド２には不図示のインクタンクからインク供給管を通じてインクが供給されるようになっている。
【００２６】
図２は、ラインヘッド２の構成を説明する図であり、（ａ）はラインヘッド２をノズル側から見た図、（ｂ）は（ａ）の円内Ａ部を拡大した図である。
【００２７】
ラインヘッド２は、複数のヘッドユニット２１に分割形成されており、これら複数のヘッドユニット２１の各々に複数のノズル２１ａが配列されている。
【００２８】
各ヘッドユニット２１は、ノズル２１ａの配列方向がラインヘッド２の長さ方向（図２の左右方向）に沿うように配列されており、１枚の支持基板２２に対して各々独立に着脱可能に取付けられることで一つのラインヘッド２を構成している。ここで、各々独立に着脱可能とは、いずれかのヘッドユニット２１の取付け及び取り外しが、残りの他のヘッドユニット２１の取付け及び取り外しとは無関係に行うことができることをいう。
【００２９】
図示例では７つのヘッドユニット２１が支持基板２２に取り付けられて一つのラインヘッド２を構成するものが示されているが、一つのラインヘッド２を構成するヘッドユニット２１の数は特に限定されない。
【００３０】
このようにラインヘッド２が各々複数のノズルが配列された複数のヘッドユニット２１に分割され、それら複数のヘッドユニット２１が長さ方向に沿って配列されてなると共に、それら複数のヘッドユニット２１の各々が独立に着脱可能であることにより、ラインヘッド２中に、回復処理だけでは回復不可能なノズルが発生しても、当該ノズルを有するヘッドユニット２１のみを取り外し、これを新しいヘッドユニット２１と交換することで正常状態に復帰させることができるため、ラインヘッド２全体を取り外して交換することが不要となり、交換のためのコストを大幅に低減できるようになり、安価に信頼性の向上を図ることができる。
【００３１】
また、取り外したヘッドユニット２１を廃棄する場合でも、ラインヘッド２全体を廃棄する場合に比べて廃棄量を大幅に削減できるので、耐環境性も向上するようになる。
【００３２】
各ヘッドユニット２１を支持基板２２に対して着脱可能に取り付けるための具体的構成は特に問わない。例えばドライバー等の工具を用いて容易に着脱できるように、各ヘッドユニット２１をビスによって支持基板２２に固定する構成とする他、工具等を用いることなく適宜の係止手段によって支持基板２２に対して着脱可能に固定することもできる。
【００３３】
各ヘッドユニット２１の着脱は、図２（ａ）の１点鎖線で示すように、支持基板２２から離反する方向に行うようにしてもよいし、図示しないが、各ヘッドユニット２１のインク吐出方向に沿う方向（図示面に対して垂直方向）に沿って、支持基板２２に対してスライド状に移動させることにより行うようにしてもよい。
【００３４】
なお、図示しないが、支持基板２２には、各ヘッドユニット２１を位置決めするための溝や凹凸、段差等からなる位置決め手段が設けられており、各ヘッドユニット２１を上記位置決め手段によって支持基板２２に対して位置決めした後、該支持基板２２に対して固定する構造になっている。特に、本実施形態に示すように、一つのラインヘッド２を構成する各ヘッドユニット２１を、１枚の支持基板２２に対して取り付けるようにすると、各ヘッドユニット２１の取付け面を共通とすることができるため、各ヘッドユニット２１のノズル列の位置精度を容易に確保することができ、好ましい態様である。
【００３５】
支持基板２２に取り付けられる各ヘッドユニット２１は、図示するように支持基板２２の両面に対して段違いの千鳥状に配置されることが好ましい。これにより、支持基板２２の同一面側において隣接する各ヘッドユニット２１同士の間隔が大きくとれるため、個々のヘッドユニット２１の着脱作業を隣接するヘッドユニット２１に邪魔されずに行うことができ、作業が容易に行えるようになる。
【００３６】
千鳥状に配置される各ヘッドユニット２１は、図２（ｂ）に示すように、図示上側のヘッドユニット２１の最右端のノズル２１ａの中心線が、図示下側のヘッドユニット２１の最左端のノズル２１ａからノズルピッチｐだけ離れて図示のように位置するようになっており、以下同様にして支持基板２２を挟んで図示上下の各ヘッドユニット２１のノズル列が配列されている。これにより、ラインヘッド２全体のノズル列は、該ラインヘッド２の長さ方向に沿って同一のノズルピッチｐで配列されるようになる。
【００３７】
各ヘッドユニット２１の各々は、同一構造であることが好ましい。同一構造とは、少なくともヘッドユニット２１のサイズ、ノズル数、ノズルピッチ、支持基板２２への取り付け構造が全て統一されていることをいう。各ヘッドユニット２１の各々が同一構造のヘッドユニット２１であることによって、ヘッドユニット２１の生産の効率を上げることができると共に、交換用に少なくとも１つのヘッドユニット２１を保管していれば、どのヘッドユニット２１の交換にも簡単に対応することができる。
【００３８】
インクジェット記録装置１に、例えばＹＭＣＫの各色に対応した複数のラインヘッド２、２・・・が設けられる場合には、全てのラインヘッド２、２・・・の各ヘッドユニット２１の各々が同一構造であると、１つのヘッドユニット２１によって、どのラインヘッド２、２・・・のどのヘッドユニット２１の交換にも対応することができるため、好ましい態様である。
【００３９】
また、各ヘッドユニット２１は、前述のフレキシブルケーブル３によって、それぞれ電気的に独立に制御基板４と接続されている。また、図示しないが、インク供給管も各ヘッドユニット２１毎に有しており、各々独立にインクタンクと接続されている。
【００４０】
以上説明したラインヘッド２において、ノズルからインクを吐出するエネルギーを発生させるための構成は特に問わず、例えば、圧電素子等の電気−機械変換素子を用いる方式の他、高電圧方式や熱エネルギーによる気泡破裂方式等任意に選択可能である。特に、圧電素子を用いてラインヘッドを構成したものでは、通常、圧電素子に鉛を含むＰＺＴが用いられており、これを大量に廃棄するのは環境面で好ましくない。このため、ラインヘッド２を個々のヘッドユニット２１毎に交換することができ、その廃棄量を大幅に減らすことのできる本発明は特に有効である。
【００４１】
次に、かかるインクジェット記録装置１におけるヘッドユニット２１の交換時の動作例について説明する。
【００４２】
まず、インクジェット記録装置１を動作状態にさせておき、不図示の操作表示部からモード変更を行い、ヘッド交換モードに入るための操作をユーザが行う。この操作入力により、インクジェット記録装置１の制御部は、インクジェット記録装置１をヘッド交換モードで動作させる。この際、ラインヘッド２が図３に示すように上方に９０度回転する。なお、図３に示すラインヘッド２は、図２に示すラインヘッド２を（ｉｉｉ）方向から見た状態を表わしている。
【００４３】
このインクジェット記録装置１には、このようにラインヘッド２が回転した位置にある時に、各ヘッドユニット２１のノズル面を個々に覆うキャッピング部材（キャッピング手段）６がヘッドユニット２１と同数設けられている。このキャッピング部材６は、合成樹脂等によって各ヘッドユニット２１のノズル面を密閉可能に形成されており、ヘッド交換モードによってラインヘッド２が図３の状態まで回転すると、各ヘッドユニット２１のノズル面に向けて移動を開始し、該ノズル面を密閉するようになっている。
【００４４】
この後、インクジェット記録装置１は、制御部の制御若しくはユーザの操作により電源オフ状態とされる。この電源オフ状態で、ユーザが交換を必要とするいずれかのヘッドユニット２１のキャッピング部材６を外し、当該ヘッドユニット２１を支持基板２２から取り外し、新たなヘッドユニット２１と交換する。この時、残りの正常なヘッドユニット２１は、それぞれキャッピング部材６でノズル面が密閉されているので、インク溶媒の蒸発による目詰まりの発生やノズル面の汚損等の心配はない。
【００４５】
特に、本実施形態では、各ヘッドユニット２１は支持基板２２に対して千鳥状に配列されていることにより、個々のヘッドユニット２１毎にキャッピング部材６を設けるためのスペースも、隣接するヘッドユニット２１相互で邪魔になることがなく広く確保できるため、キャッピング部材６の配設が容易になる利点もある。
【００４６】
なお、インクジェット記録装置１に、例えばＹＭＣＫの各色に対応した複数のラインヘッド２、２・・・が設けられる場合には、ヘッドユニット２１の交換を行わない他のラインヘッド２、２・・・の各ヘッドユニット２１のノズル面もキャッピング部材６によって密閉することが好ましい。
【００４７】
ヘッドユニット２１の交換に際しては、複数のヘッドユニット２１の各々に識別記号等を付与することで、ヘッドユニット２１の各々を特定できるようにしておき、例えばノズル欠検出の結果等から、どのヘッドユニット２１の交換が必要かをユーザに報知するようにしてもよい。
【００４８】
ヘッドユニット２１の交換作業は、まず、ラインヘッド２を覆っているカバー（図示せず）等を開き、交換対象のヘッドユニット２１と接続されているフレキシブルケーブル３を外し、ヘッドユニット２１の支持基板２２に対する取付け状態を解除し、ヘッドユニット２１を取り外す。そして、新しいヘッドユニット２１を用意し、そのヘッド面保護のキャップあるいはテープを取り外し、それを支持基板２２の適正な位置に装着した後、フレキシブルケーブル３を接続し、支持基板２２に対して取付ける。その後、カバー（図示せず）を閉じて、インクジェット記録装置１の電源を再度投入する。
【００４９】
このとき、新たに交換されたヘッドユニット２１が、ラインヘッド２のうちのどのユニットであるかを、ユーザの入力操作によりもしくは制御部の判断により自動的に検知することで、交換された新たなヘッドユニット２１にインクを供給してインク吐出可能状態とする。その後は、クリーニングを実行してテストプリントを作成し、インク液滴の吐出に異常がないかを調べ、吐出に異常がなければ、調整用チャートを出力し、その出力結果に基づいて、新たに交換されたヘッドユニット２１の調整を行うことで、インクジェット記録装置１を可動状態とする。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズルの欠陥に起因する画像不良によるラインヘッドの交換コストを低減し、安価に信頼性の向上を図ることのできるラインヘッド及びこれを備えたライン型のインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の主要部を示す斜視図
【図２】本発明に係るラインヘッドの構成を説明する図であり、（ａ）はラインヘッド２をノズル側から見た図、（ｂ）は（ａ）の円内Ａ部を拡大した図
【図３】ラインヘッドの動作を示す図
【図４】インクの着弾曲がりを説明する図
【符号の説明】
１：インクジェット記録装置
２：ラインヘッド
２１：ヘッドユニット
２１ａ：ノズル
２２：支持基板
３：フレキシブルケーブル
４：制御基板
５：記録媒体搬送機構
６：キャッピング部材
【図１】
2004358874.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004358874.tif 000006