(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１列に並べられた多数のノズル孔からなるノズル孔列と、これらノズル孔列をアレー状に多数並べたノズル列群とを備えたインクジェットプリンタ用の荷電偏向装置において、
前記ノズル孔からのインク粒子の飛翔方向に直角方向に広がる絶縁性シートに対して、前記多数のノズル孔列にそれぞれ対向して細長く形成された多数のインク粒子通過窓、
これらのインク粒子通過窓のそれぞれの両側に，その長手方向に沿ってこれらの窓を挟むように形成され，かつ互いに電気的に絶縁された一対の電極、および
各電極からのリード線トラック
とを有するシート状で非導電性の荷電偏向電極基板と、
ノズル孔列群に対して前記荷電偏向電極基板を所定位置に配置固定する基板配置固定手段を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ用荷電偏向装置。
【請求項２】
請求項１において、前記荷電偏向電極基板は、前記絶縁性シートを平面状に保持するシート平面保持手段を備えることを特徴とするインクジェットプリンタ用荷電偏向装置。
【請求項３】
請求項２において、前記シート平面保持手段は、前記絶縁性シートに張力を与えて枠体に固定する手段を備えることを特徴とするインクジェットプリンタ用荷電偏向装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれかにおいて、多数のノズル孔列の配列方向に，これらのノズル孔列の各々に対応して前記インク通過窓をアレー状に配列し、この配列方向に前記リード線トラックを設けたことを特徴とするインクジェットプリンタ用荷電偏向装置。
【請求項５】
請求項４において、前記リード線トラックを、前記荷電偏向電極基板上を前記インク粒子通過窓のアレー状配列方向に伸びるように配置したことを特徴とするインクジェットプリンタ用荷電偏向装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれかにおいて、前記絶縁性シートはポリイミドからなり、該絶縁性シートの両面に前記電極と前記リード線トラックを形成する銅薄膜層と、前記絶縁性シートの両面の前記銅薄膜層を接続するスルーホールメッキ部とを有するインクジェットプリンタ用荷電偏向装置。
【請求項７】
１列に並べられた多数のノズル孔からなるノズル孔列と、これらノズル孔列をアレー状に多数並べたノズル列群とを備えたインクジェットプリンタ用の荷電偏向装置において、
前記ノズル孔からのインク粒子の飛翔方向に直角方向に広がる絶縁性シートに対して、前記多数のノズル孔列にそれぞれ対向して細長く形成された多数のインク粒子通過窓、
これらのインク粒子通過窓のそれぞれの両側に，その長手方向に沿ってこれらの窓を挟むように形成され，かつ互いに電気的に絶縁された一対の電極、および
各電極からのリード線トラック
とを有するシート状で非導電性の荷電偏向電極基板と、
ノズル孔列群に対して前記荷電偏向電極基板を所定位置に配置固定する基板配置固定手段を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項８】
請求項７において、前記基板配置固定手段は、前記荷電偏向電極基板をスライドさせるスライド手段と、突き当てて配置位置を固定保持する突き当て固定手段を備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項９】
請求項７又は８において、前記基板配置固定手段は、前記荷電偏向電極基板に形成された位置合わせ用マークと、このマークを読み取り基板配置固定位置を決定するマーク読み取り位置合わせ手段を備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットプリンタに関し、特に高品位な画像を高信頼で記録可能な高速のインクジェットプリンタ、インクジェットプリンタ用荷電偏向装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続記録用紙に高速印刷する高速インクジェットプリンタとして、ライン走査型インクジェットプリンタが提案されている。この装置では、インク粒子吐出用のノズル孔を列状に配置した長尺インクジェット記録ヘッドを、連続記録用紙の幅方向に、幅いっぱいに記録用紙面に対向して配置し、前記ノズル孔から吐出するインク粒子の記録用紙面への着弾を記録信号に応じて選択的に制御する。同時に記録用紙を連続記録用紙の長手方向に高速移動させて主走査する。この主走査とインク粒子の記録用紙への着弾制御で走査線への記録ドット形成の制御を行い記録画像を記録用紙上に得る。
【０００３】
このライン走査型インクジェットプリンタとしては、記録ヘッドにコンティニュアスインクジェット方式の記録ヘッドを使用する装置や、オンデマンドインクジェット方式の記録ヘッドを使用する装置が多く提案されている。このうちオンデマンドインクジェット方式のライン走査型インクジェットプリンタはコンティニュアスインクジェット方式の装置に比べて記録速度では及ばないが、インクシステムが非常に簡単である等の理由から普及型の高速プリンタを提供するのに適している。
【０００４】
このオンデマンドインクジェット方式のライン走査型インクジェットプリンタ用の記録ヘッドは、ノズル孔を開口とするインク室中のインクに、圧電素子や発熱素子への駆動電圧印加で、圧力を加えてインク粒子を吐出するようになったノズルを、列状に多数配置したライン型記録ヘッドである。そしてこのライン型記録ヘッドのノズル列に沿い、ノズル孔に対向させて荷電偏向電極を設置し、吐出したインク粒子を偏向する。記録用紙上の各画素位置に隣接ノズルから吐出された複数のインク粒子が多重に着弾できるようにして、ノズル故障による記録欠陥を防止し、記録の信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【０００５】
このプリンタの荷電偏向電極には、コンティニュアスインクジェット記録方式の荷電電極や偏向電極が原理的に適用可能である。例えば、特開平８−５２８７８には、製造歩留まりやコスト面で改良された電極構造とその製造方法として、非導電性フィルム上にインク粒子荷電用の荷電電極やこの荷電電極からのリード線を導電トラックとして形成し、電極部を支持ブロック平面上に支持し、インク粒子飛行経路に沿って配置するものが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の構造の電極は、一列のノズル列用でしかなく、各ノズルに一個の荷電電極を備える構造であり、複数ノズル列に対応できず、かつ薄型化も十分でなく、前記偏向型オンデマンド方式長尺記録ヘッド用には適さなかった。
【０００７】
本発明の目的は、多ノズル列に対応でき、薄型化も可能で、偏向型オンデマンド方式の長尺記録ヘッド用に好適な荷電偏向電極装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の主特徴とするところは、１列に並べられた多数のノズル孔からなるノズル孔列と、これらノズル孔列をアレー状に多数並べたノズル列群とを備えたインクジェットプリンタ用の荷電偏向装置において、前記多数のノズル孔列にそれぞれ対向して細長く形成された多数のインク粒子通過窓と、これらのインク粒子通過窓のそれぞれの両側に，その長手方向に沿ってこれらの窓を挟むように形成され，かつ互いに電気的に絶縁された一対の電極と、各電極からのリード線トラックと、前記インク粒子通過窓，前記一対の電極及び前記リード線トラックとを有する非導電性の荷電偏向電極基板とを備えたことである。
【０００９】
本発明の他の特徴は、前記ノズル孔列に対して前記基板を所定位置に配置固定する基板配置固定手段を備えることである。
【００１０】
これにより、多数のノズル孔列に対応し、薄型に構成できるので、偏向型オンデマンド方式の長尺記録ヘッド用に好適な荷電偏向電極装置を提供できる。
【００１１】
本発明のその他の特徴は以下の実施例の説明にて明らかにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明による荷電偏向装置を備えた偏向型オンデマンド方式のライン型インクジェットプリンタの要部を示す分解斜視図である。本実施例による荷電偏向電極装置は、記録ヘッドモジュール１を多数搭載した記録ヘッドモジュールマウンタ２に対向して設置した荷電偏向電極基板３と、この基板３の位置を前記記録ヘッドモジュール１に対して所定位置に配置固定する基板配置固定手段４から構成されている。この荷電偏向電極装置により、記録ヘッドモジュール１のノズル孔から記録信号に応じて吐出したインク粒子が荷電偏向され、矢印Ａの方向に移動する記録用紙５上に着弾し所望の記録を行うことができる。
【００１３】
前記荷電偏向電極基板３は、記録ヘッドモジュール１のノズル孔に隣接対向するパターニングされた絶縁性シート３１と、このシートを平面状に保持するシート平面保持手段３２を有する。該保持手段３２は、本実施例では絶縁性シート３１を張力を与えながら貼り付けるシート保持枠体により構成されている。
【００１４】
図２は荷電偏向基板３の部分上面図であり、記録ヘッドモジュールマウンタ２の左端部に対向する部分のパターニングされた絶縁性シート３１の上面図である。
【００１５】
絶縁シート３１の材質は例えばポリイミドであり、このシートにインク粒子が通過するインク粒子通過窓３１１が形成されている。この窓は記録ヘッドモジュール１のノズル孔列に対向して、ノズル孔列に沿って位置する例えば８００μｍ幅程度のスリットである。そしてこの窓の両側には電気的に絶縁された荷電偏向電極３１２ａと荷電偏向電極３１２ｂが形成されている。そして、このような電極を備えたインク粒子通過窓３１１が記録ヘッドモジュール１の夫々に対向するように、これらの記録ヘッドモジュールの配置方向にアレー状に配置されている。さらにこれら複数のインク粒子通過窓３１１両側の荷電偏向電極３１２ａと荷電偏向電極３１２ｂからは夫々リード線トラック３１３ａとリード線トラック３１３ｂが取り出される。そしてこのリード線トラックは前記インク粒子通過窓３１１のアレー状列設方向と同一方向、即ち多数の記録ヘッドモジュール１の列設方向に形成されている。そしてこれらのリード線トラック３１３ａおよびリード線トラック３１３ｂはフラットケーブル６のリード線導電トラックとして、図示されていない荷電偏向制御信号源に接続される。
【００１６】
荷電偏向電極基板３とフラットケーブル６の絶縁シートや導電体は連続体でも良いし、別体でそれぞれをコネクターで接続しても良い。
【００１７】
図３は図２の荷電偏向電極のＢ−Ｂ断面図である。記録ヘッドモジュール１のノズル孔１１に対向して３００μｍ程度離れた位置に約３００μｍの絶縁シート３１があり、ノズル孔１１の直下にスリット状のインク粒子通過窓３１１が設置されている。このスリット状の窓の幅は約８００μｍであり、これらの窓の両側に約１．５ｍｍ幅の荷電偏向電極３１２ａ，３１２ａ’、３１２ｂ，３１２ｂ’が絶縁シート３１の両面に形成されている。そして絶縁シートから１ｍｍ程度離れて記録用紙５が位置する。
【００１８】
次に絶縁シート３１への電極やインク粒子通過窓の形成方法の実施例を説明する。ポリイミドからなる絶縁シート３１の両面に銅薄膜層を形成する。銅薄膜層は蒸着により１５μｍ程度に形成したり、３０μｍ程度の銅箔を接着しても良い。そしてマスクを用いて銅の不要部分を化学エッチングで除去し荷電偏向電極部３１２やリード線トラック３１３を形成する。インク粒子通過窓３１１は、打ち抜きやレーザ加工で形成される。絶縁シート３１の両面の荷電偏向電極用銅薄膜層３１２ａと３１２ａ'、そして３１２ｂと３１２ｂ'は、電極端に設けられたスルーホールメッキ（図示せず）により接続してもよい。
【００１９】
また、荷電偏向電極３１２用銅薄膜層以外のリード線導電トラック３１３等の銅箔部は、絶縁シート３１の両面に別の絶縁フィルムを貼り付け封入するようにするか、絶縁性の樹脂でコーティングする。荷電偏向電極３１２用銅薄膜層の露出部分は金等の材料でメッキし腐食に強くしている。このように荷電偏向電極３１２を露出することで、ノズル孔から飛翔するインク粒子に荷電偏向電極３１２により有効に電界を作用させることができる。電界作用に余裕があるときには、この荷電偏向電極３１２部分も絶縁性フィルムで封入したり樹脂でコーティングしてインクによる濡れや、腐食に対して強化しても良い。
【００２０】
このような荷電偏向基板３により、荷電偏向電極３１２を多ノズル列対応で高集積に配置でき、薄型が可能で、ノズル孔１１から記録用紙までの距離を短く押さえて高印刷品位が可能になる。また、荷電偏向電極３１２から取り出したリード線導電トラック３１３の方向を、インク粒子通過窓３１１のアレーの配列方向と同一方向、即ち記録ヘッドモジュール１の配列方向に形成し、フラットケーブル６のリード線に繋げることで、主走査方向への配置幅を狭く押さえ、且つリード線をスマートに取り出すことができる。荷電偏向電極３１２からのリード線導電トラック３１３の取り出しを、絶縁シートの両面に振り分ければ、更に主走査方向への絶縁シート配置幅を狭く押さえることが可能になる。すなわち、図２は絶縁シートの左端部を図示しているが、右端部は、この図を１８０度回転させた点対称の構造とすれば良い。また、荷電偏向制御信号を印加する荷電偏向電極に繋がれたリード線導電トラック３１３の間に、別の電気的に接地した導電トラック（図示せず）を形成すれば、クロストークを改善することも可能になる。
【００２１】
この実施例においては、１列に並べられた多数のノズル孔１１からなるノズル孔列と、これらノズル孔列をアレー状に多数並べたノズル列群とを備えたインクジェットプリンタ用の荷電偏向装置において、前記多数のノズル孔列にそれぞれ対向して細長く形成された多数のインク粒子通過窓３１１と、これらのインク粒子通過窓３１１のそれぞれの両側に，その長手方向に沿ってこれらの窓を挟むように形成され，かつ互いに電気的に絶縁された一対の電極３１２ａ，３１２ｂと、各電極からのリード線トラック３１３ａ，３１３ｂと、前記インク粒子通過窓３１１，前記一対の電極３１２ａ，３１２ｂ及び前記リード線トラック３１３ａ，３１３ｂとを有する非導電性の荷電偏向電極基板を備えている。
【００２２】
基板配置固定手段４は、図１の実施例に示すように、記録ヘッドモジュール１のノズル孔面から所定の間隔をおいて設置されたレール４１１，４１２と、これらのレールに噛み合ってスライドするスライド部４２１〜４２４、スライド距離を所定量に設定するスライド突き当て部４３を備える。
【００２３】
スライド部４２１〜４２４は荷電偏向基板３に取り付けられており、このスライド部４２１〜４２４がレール４１１，４１２上をスライドすることで荷電偏向基板３が矢印Cの方向に、記録ヘッドモジュール１のノズル孔面から所定の間隔をおいて平行に移動出来るようになっている。そして荷電偏向基板３のスライドで、絶縁シート３１上の各インク粒子通過窓３１１と、各記録ヘッドモジュール１のノズル孔１１の位置関係が図３のように、記録ヘッドモジュール１の配置方向への夫々の中心同士がほぼ一致した位置関係になる時に、荷電偏向基板３の基準面が突き当て部４３に突き当たる。この位置で荷電偏向基板３の位置が固定されるようになっており、ノズル孔１１と荷電偏向電極３１２ａと荷電偏向電極３１２ｂとの位置関係を精度良く保持できるようになっている。
【００２４】
また荷電偏向基板３をスライドさせることで、記録紙５や記録ヘッドモジュール１の設置領域から荷電偏向基板３を退避させることが可能になり、清掃も容易になる。また、清掃済みや新しい荷電偏向基板３と交換することも容易になりプリンタの信頼性を向上させることができる。
【００２５】
そして、各記録ヘッドモジュール１からのインク粒子を荷電偏向制御するための、各記録ヘッドモジュール毎に調整された荷電偏向制御用信号電圧が、フラットケーブル６の各リード線そして絶縁シート３１上のリード線トラック６を介して各荷電偏向電極３１２に供給される。これら電極とノズル孔１１の間に形成される電界で該ノズル孔から吐出したインク粒子が荷電される。同時に、荷電偏向電極３１２ａと３１２ｂ間で形成される電界で所定量偏向され、記録用紙の所定位置に着弾し、所望の記録パターンを高精度で形成する。
【００２６】
以上の実施例における荷電偏向電極板３１はいわゆるフレキシブルプリント配線板を活用したものであるが、本発明実施にあたってはこれに限定するものではなく板状の樹脂基板、ガラス・樹脂基板やセラミック基板をベースにしても実施可能であり、フレキブルシートに比べて平面に保持しやすい。
【００２７】
図４はこのような板状絶縁基板を用いて実現した荷電偏向電極基板の図３に対比した構成図である。
【００２８】
板状絶縁基板３３の両面に荷電偏向電極銅薄膜３１２ａ，３１２ａ'がある。これらの両面の薄膜を繋ぐように、別の銅メッキ薄膜３１４ａが覆っている。もう一方の荷電偏向電極銅薄膜３１２ｂ，３１２ｂ'についても同様に、別の銅メッキ薄膜３１４ｂが、両面の電極薄膜３１２ｂと３１２ｂ'を繋ぐように覆っている。このような構造は、例えば次に示す製造プロセスで形成することができる。
【００２９】
板状絶縁基板３３の両面にアンカー効果等で銅箔を貼り付ける。この銅箔を貼り付けた基板３３に、インク粒子通過窓３１１を、打ち抜き又はレーザ加工法で形成する。次に、無電界銅メッキによりインク粒子通過窓３１１の側面の絶縁部に銅皮膜（３１２ａ，３１２ａ'及び３１２ｂ，３１２ｂ'）を形成する。続いて電気メッキでこの皮膜と銅箔上に２０μｍ程度のメッキ膜（３１４ａ，３１４ｂ）を形成する。そして、基板両面にフォトレジストを用いたエッチングで荷電偏向電極部３１２，３１４やリード線トラック３１３を形成する。銅面を腐食から守るため金メッキを施したり、樹脂でコーティングする。
【００３０】
以上によりインク粒子通過窓３１１の側面にも導電層を形成でき、ノズル孔１１から吐出するインク粒子に偏向電界を有効に作用させることができるようになる。
【００３１】
図５は、基板配置固定手段４の他の実施例を説明する図である。荷電偏向電極基板３の端面に、この基板がレール４１，４２に沿ってスライドする距離を微調整可能なスライド距離微調整アクチュエータ４４のアーム４５の端面が当たるようになっている。また荷電偏向電極基板３の一部に位置合わせ用マーク４７が形成されている。このマークを位置マーク読み取りセンサ４６で読み取る。この読み取りにより、荷電偏向電極基板３が所定の位置にあるかどうかを基板位置制御回路４８で判定し、所定位置からずれている場合は、スライド距離微調整アクチュエータ４４を駆動制御し、アーム４５の長さを矢印Ｄのように調整する。この調整制御により荷電偏向電極基板３のスライド距離が調整され、荷電偏向電極基板３が所定位置になるように制御され固定される。本実施例により、精度良く荷電偏向電極基板３の位置を設定でき、ノズル孔１１と荷電偏向電極３１２ａと荷電偏向電極３１２ｂとの位置関係を精度良く保持できるようになり、高品位の印刷が可能になる。
【００３２】
以上の実施例においては、
以上の実施例によれば、多数のノズル列に対して高集積で荷電偏向電極を提供でき、該電極からのリード線取り出しもスマート化できて、主走査方向への荷電偏向装置の配置幅を狭く押さえることができるので、高集積で記録ヘッドが配置可能である。また、荷電偏向電極設置の薄型化が可能で、ノズル孔から記録用紙までのインク粒子飛翔距離を短縮でき、ノズル孔との位置関係も精度良く保持できるので、高品位な画像を高信頼に記録可能で、偏向型オンデマンド方式の長尺記録ヘッド用に好適な荷電偏向電極装置を提供することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、多数のノズル列に対して荷電偏向電極設置の薄型化が可能で、ノズル孔から記録用紙までのインク粒子飛翔距離を短縮でき、高品位な画像を記録できる、偏向型オンデマンド方式の長尺記録ヘッド用に好適な荷電偏向電極装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるインクジェットプリンタ用荷電偏向装置とこれを適用したライン型プリンタの要部構成を示す分解斜視図である。
【図２】その絶縁シートの部分を拡大して示す上面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の他の実施例を図３に対比して示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例によるインクジェットプリンタ用荷電偏向装置とこれを適用したライン型プリンタの要部構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１…記録ヘッドモジュール、２…記録ヘッドモジュールマウンタ、３…荷電偏向電極基板、４…基板配置固定手段、５…記録用紙、６…フラットケーブル、１１…ノズル孔、３１…絶縁性シート、３２…シート保持枠体、４３…突き当て部、４４…スライド距離微調整アクチュエータ、４５…アーム、４６…位置マーク読み取りセンサ、４７…位置合わせ用マーク、４８…基板位置制御回路、３１１…インク粒子通過窓、３１２…荷電偏向電極、３１３…リード線トラック、４１１，４１２…レール、４２１〜４２４…スライド部、Ａ…記録用紙送り方向、Ｃ…荷電偏向基板スライド方向、Ｄ…アーム長調整方向。
【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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