(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のノズルを有する吐出ヘッドを走査させながら各ノズルから吐出される液滴のドットを所望の位置にほぼ着弾させ、ドットの径や形状を均一にし、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】ヘッドユニット４は、主走査方向に開口する第１吸気口５７，５８と、ノズルに対し主走査方向と直交する両側の位置において記録用紙７１に向って開口する一対の排気口５１，５２とを有する。ヘッドユニット４が主走査方向に走査することによって、吸気口５７または５８から導入した空気は、排気口５１または５２からノズルの外側の位置においてエアカーテンを形成して排出される。このエアカーテンによって、ヘッドユニット４と記録用紙７１との間から主走査方向と直交する方向に拡広する気流を抑え、ノズルから吐出するインク滴が曲がることを防止する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドが主走査方向に走査しながら、前記複数のノズルから記録媒体に向って液滴を吐出する画像形成装置であって、
主走査方向に開口し、吐出ヘッドが主走査方向に走査することによって吐出ヘッド内に吸気する吸気手段と、
前記複数のノズルに対し前記主走査方向と直交する両側の位置に形成され、前記記録媒体に向って開口する一対の排気手段であり、前記吸気手段によって吸気された気体を前記記録媒体に向って排気する一対の排気手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記吸気手段によって前記吐出ヘッド内に吸気された気体を一対の排気手段に案内する案内手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記吸気手段は、主走査方向一方に開口し、前記吐出ヘッドが主走査方向一方に走査することによって液滴吐出装置内に吸気する第１吸気口と、主走査方向他方に開口し、前記吐出ヘッドが主走査方向他方に走査することによって前記吐出ヘッド内に吸気する第２吸気口とを有し、
前記一対の排気手段の各々は、前記第１吸気口で吸気した気体を排出する第１排気口と前記第２吸気口で吸気した気体を排出する第２排気口とを有し、
前記案内手段は、前記第１吸気口で吸気した気体を一対の前記第１排気口に案内する第１案内部材と、前記第２吸気口で吸気した気体を一対の前記第２排気口に案内する第２案内部材とを有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノズルを有する吐出ヘッドを走査させながら、複数のノズルから記録媒体に向ってインク等の液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出ヘッド８１を主走査方向に走査させながら、記録用紙８２に向って複数のノズルからインク滴を吐出し、記録用紙８２に画像を形成するインクジェットプリンタが実用に供されている。インクジェットプリンタにおいて、吐出ヘッドを走査させると、吐出ヘッド８１の走査方向一端から吐出ヘッド８１と記録紙８２との間に相対的に空気が入り、この空気が主走査方向一方に流れる。吐出ヘッド８１と記録紙８２との間において主走査方向と直交する両側（すなわち記録紙の搬送方向両側）が開放されているので、その後、前記空気は、抵抗の少ない搬送方向両側に逃げてゆく（図６（ａ）はその状態を説明する平面図である）。その結果吐出ヘッド８１と記録紙８２との間では、搬送方向両側及びその近傍において、主走査方向一方に流れつつ搬送方向両側に拡広する気流Ａが形成される。
【０００３】
また、一般に、ノズルから吐出されたインク滴は、主液滴８３ｂの後にその主液滴よりも重量の小さいサテライト滴８３ａを付随させることが知られている。主液滴８３ｂは、重量が大きいため、上記の気流Ａにあまり影響されず、ほぼノズルから真っ直ぐに飛翔する。それに対し搬送方向両側のノズルから吐出されたサテライト滴８３ａは、気流Ａが拡広する方向に曲がって飛翔する。したがって、図６（ｂ）に示すように、搬送方向中間部のノズルから吐出されたサテライト滴８３ａは、曲がって飛翔しないから、主液滴８３ｂの主走査方向横の記録用紙８２上に着弾するが、上記のように搬送方向両側に拡広する気流Ａに乗ったサテライト滴８３ａは、主液滴８３ｂに対して斜めにずれた位置に着弾する。その結果、搬送方向中央付近と両側とでは、サテライト滴８３ａと主液滴８３ｂとが着弾する相対位置が異なるため、それら全体として形成されるドットが所望の着弾位置からずれたり、ドットの径が異なったり、ドットの形状が異なってしまい、画質不良を生じる。
【０００４】
なお、主液滴８３ｂも微小化されたり、吐出速度が遅い場合には、気流Ａの影響を受けることがある。この場合、画質不良への影響がさらに大きくなる。
【０００５】
また、ノズルからインク滴を吐出させた際、上記のように主液滴８３ｂとサテライト滴８３ａだけでなく、それらよりもさらに微細なミストと呼ばれるインク粒子を形成することが知られている。これは、ノズルからインクが突出して主液滴８３ｂとサテライト滴８３ａとに分裂する際に、吐出ヘッドと記録紙との間の気流が影響して発生するものと考えられる。そして、そのミストが、吐出ヘッドの移動にともなう気流により飛散する。
【０００６】
インクのミスト及びサテライト滴が広範囲に飛散することを防ぐために、従来の技術の吐出ヘッドでは、その主走査方向前方に記録紙に向って空気を排気可能な排出口が形成されている。この排出口から空気を排出することによって、ノズルの主走査方向前方にエアカーテンが形成される。このエアカーテンによって、吐出ヘッドを走査させたときに発生する吐出ヘッドと記録紙との間の気流が遮られ、インクのミスト及びサテライト滴が広範囲に飛散することを防いでいる。（例えば特許文献１参照）
【特許文献１】特開平２００２−２７３８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来の技術の吐出ヘッドでは、吐出ヘッドと記録紙との間が主走査方向及び搬送方向に開放されている。この構成によればエアカーテンが形成され、吐出ヘッドの前方が遮風される。しかし、そのために搬送方向両側から吐出ヘッドと記録紙との間に空気がし、エアカーテンの後方に渦流が発生してしまう。この渦流が吐出ヘッドと記録紙との間の気流を乱してしまい、液滴が記録紙の不所望な位置に着弾する。このように従来の技術の吐出ヘッドは、インクのミスト及びサテライト滴の広範囲の飛散を防止することは可能であるが、ドットを所望の位置に正確に着弾させたり、ドットの径や形状を均一にすることが困難である。
【０００８】
本発明の目的は、各ノズルから吐出される液滴のドットを所望の位置にほぼ着弾させ、ドットの径や形状を均一にし、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置では、液滴を吐出する複数のノズルを有する吐出ヘッドが主走査方向に走査しながら、前記複数のノズルから記録媒体に向って液滴を吐出する画像形成装置であって、主走査方向に開口し、吐出ヘッドが主走査方向に走査することによって吐出ヘッド内に吸気する吸気手段と、前記複数のノズルに対し前記主走査方向と直交する両側の位置に形成され、前記記録媒体に向って開口する一対の排気手段であり、前記吸気手段によって吸気された気体を前記記録媒体に向って排気する一対の排気手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、吐出ヘッドを主走査方向に走査させると、一対の吸気手段から気体が吸気され、吸気された気体を一対の排気手段から記録媒体に向って排気する。この一対の排気手段は、複数のノズルの主走査方向と直交する両側の位置に形成されているので、一対の排気手段から気体を排気することにより、複数のノズルの主走査方向と直交する両側に記録媒体に向って流れる気体の層、即ちエアカーテンを形成することができる。これによって、吐出ヘッドを走査させたとき、吐出ヘッドと記録媒体との間において、従来の、主走査方向と直交する両側に拡広する気流を抑えることができ、ノズルから吐出される液滴を主走査方向と直交する方向に曲げることなく記録媒体に着弾させ、ドットの径や形状の均一化を図ることができる。
【００１１】
また本発明では、吐出ヘッドと記録媒体との間の主走査方向と直交する両側が遮風されることによって、吐出ヘッドと記録媒体との間から上記のように主走査方向と直交する両側に拡広して排出される気体の量を低減することができる、逆に言えば、吐出ヘッドと記録媒体との間に入り込む気体の量を低減することができる。これによってノズルから液滴が突出する際に、ノズルに対する気流の影響を抑制でき、これに伴って液滴のミストの発生を抑制することができる。これによって液滴のミストに起因する不具合を低減することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記吸気手段によって前記吐出ヘッド内に吸気された気体を一対の排気手段に案内する案内手段をさらに有することが好ましい。
【００１３】
本発明に従えば、吸気手段によって吸気された気体を、案内手段によって一対の排気手段に案内することができる。これによって一対の排気手段から排気される気体の流量を増加させることができ、エアカーテンによる遮風効果を向上させることができる。
【００１４】
上記発明においては、前記吸気手段は、主走査方向一方に開口し、前記吐出ヘッドが主走査方向一方に走査することによって液滴吐出装置内に吸気する第１吸気口と、主走査方向他方に開口し、前記吐出ヘッドが主走査方向他方に走査することによって前記吐出ヘッド内に吸気する第２吸気口とを有し、前記一対の排気手段の各々は、前記第１吸気口で吸気した気体を排出する第１排気口と前記第２吸気口で吸気した気体を排出する第２排気口とを有し、前記案内手段は、前記第１吸気口で吸気した気体を一対の前記第１排気口に案内する第１案内部材と、前記第２吸気口で吸気した気体を一対の前記第２排気口に案内する第２案内部材とを有することが好ましい。
【００１５】
本発明に従えば、吐出ヘッドが主走査方向一方に走査すると、第１吸気口から液滴吐出装置内に気体が吸気され、この気体が第１案内部材によって一対の第１排出口に案内され、そして排出される。また吐出ヘッドが主走査方向他方に走査すると、第２吸気口から液滴吐出装置内に気体が吸気され、この気体が第２案内部材によって一対の第２排出口に案内され、そして排出される。このように吐出ヘッドを主走査方向一方及び他方のうちいずれの方向に走査させても、複数のノズルの主走査方向に直交する両側にエアカーテンを形成することができる。従って、主走査方向一方及び他方の双方向に走査可能な吐出ヘッドにおいても使用することができる。さらにエアカーテンを形成するためだけに駆動手段を設ける必要がなく、構成が容易である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、各ノズルから吐出される液滴のドットを所望の位置にほぼ着弾させ、ドットの径や形状を均一にし、高品質の画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明ではインクジェットヘッドからインクを吐出する方向を下方または下側とし、その反対側を上方または上側とする。
【００１８】
図１は本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタ１の要部を示す概略斜視図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１（画像形成装置）には、一対のガイドレール２，３が略平行に配設されており、そのガイドレール２，３にヘッドユニット４が主走査方向にスライド可能に支持されている。ヘッドユニット４には、インクタンク（図示せず）からの４色のインク（ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー）を夫々供給する複数のインク供給チューブ９が接続されている。ヘッドユニット４には、ノズル４９が下方に露出したインクジェットヘッド１４（図２参照）が搭載されており、その下方で主走査方向と直交する方向（以下、「搬送方向」という）に搬送される記録用紙に向けてインクジェットヘッド１４からインクが吐出される構成となっている。ヘッドユニット４は、一対のプーリー５，６に巻き掛けられたタイミングベルト７に接合されており、タイミングベルト７はガイドレール３の延在方向と略平行に配設されている。一方のプーリー５には正逆回転駆動するモータ８が設けられており、そのプーリー５が正逆回転駆動されることでタイミングベルト７が往復移動し、ヘッドユニット４がガイドレール２，３に沿って走査する。
【００１９】
図２は図１に示すインクジェットプリンタ１のヘッドユニット４の縦断面図である。図２に示すように、ヘッドユニット４は、キャリッジ１２を構成する箱状のケース内にバッファタンク１１を収容し、そのキャリッジ１２の底壁部１２ａの下側にインクジェットヘッド１４を備えている
バッファタンク１１は、インクタンク（図示せず）からインク供給チューブ９（図１参照）を介して供給される４色のインクを４つのインク室にそれぞれ一旦貯留し、インク流出口１１ａからインクジェットヘッド１４に適宜インクを供給する構成となっている。
【００２０】
キャリッジ１２を構成するケースは、ガイドレール２，３（図１参照）にスライド可能に載置される。ケースは、記録用紙７１（図５）と対向する底壁部１２ａと、その底壁部から立ち上がり主走査方向と平行な前後壁部１２ｄ及び主走査方向と直交する側壁部１２ｃとを備える。平面視において底壁部１２ａは、矩形状に形成され、外形寸法がインクジェットヘッド１４の外形寸法よりも大きく形成されている。
【００２１】
インクジェットヘッド１４は、下方（記録用紙７１に向かう方向）に開口し、かつインク滴を吐出する複数のノズル４９を最下面に有する。複数のノズル４９は、主走査方向と直交する方向に列をなし、かつ主走査方向にインク色ごとに複数列配置されている。インクジェットヘッド１４としては、圧電素子の変形、静電気による振動板の変形、または加熱によりインクを沸騰させた圧力を用いるなど、各種の吐出方式を用いることができる。インクジェットヘッド１４は、キャリッジ１２の底壁部１２ａにフレーム板１３を介して接着等により固定されている。
【００２２】
このようにして構成されるヘッドユニット４は、モータ８を駆動することによって、主走査方向に走査し、また画像データ等に基づいてアクチュエータ１８を駆動することによってノズル４９からインクを吐出し、記録用紙に画像を形成する。
【００２３】
このような構成を有するヘッドユニット４は、主走査方向に走査することによって、その内方に気体、具体的には空気を吸気し、この吸気した空気を記録用紙に向かって排気することによって、高品質の画像を形成するように構成されている。このような構成について、以下、図３から図５でさらに詳細に説明する。
【００２４】
ヘッドユニット４のキャリッジ１２には、その底壁部１２ａに一対の第１及び第２排気口５１，５２が形成されている。一対の第１及び第２排気口５１，５２（一対の排気手段）は、ノズル４９の各列に対して主走査方向と直交する両外側に配置されるように、用紙の搬送方向において底壁部１２ａのインクジェットヘッド１４よりも外側に配置されている。また第１及び第２排気口５１，５２は、底壁部１２ａをその厚み方向に貫通すると共に、主走査方向において、ノズル４９の複数列の幅（列方向と直交する方向の幅）を超える長さにわたって長尺に形成されている。第１及び第２排気口５１，５２は、ノズル４９の列の一方側において、外側から内側に向って第１排気口５１及び第２排気口５２の順に配置され、他方側において、外側から内側に向って第２排気口５２及び第１排気口５１の順で配置されている。なお、第１及び第２排気口５１，５２は、ノズル４９の列を挟んで対称に配置されてもよい。
【００２５】
またキャリッジ１２の主走査方向両側壁部１２ｃには、主走査方向一方及び他方に開口する第１及び第２吸気口５７，５８（吸気手段）が、それぞれ側壁部１２ｃに、排気口５１，５２の数に対応して複数ずつ形成されている。第１及び第２吸気口５７，５８は、案内部材５５，５６によってそれぞれ第１及び第２排気口５１，５２に連通される。
【００２６】
第１案内部材５５は、一端が一方の側壁部１２ｃの第１吸気口５７に接続され、この第１吸気口５７からキャリッジ１２の前後壁部１２ｄに沿って延びるようにキャリッジ内を通り、他端が第１排気口５１に接続されている。第１案内部材５５その内部には、第１吸気口５７と第１排気口５１とを連通する第１排気流路６１が形成されている。第１案内部材５５は、ノズル４９の列方向一方側と他方側とにおいて、第１排気口５１とそれに対応する第１吸気口５７とをそれぞれ接続するように、一対配置されている。
【００２７】
第２案内部材５６も同様に、一端が他方の側壁部１２ｃの第２吸気口５８に接続され、中間部は第２吸気口５８からキャリッジ１２の前後壁部１２ｄに沿って延びるようにキャリッジ内を通り、そして他端が第２排気口５２に接続されている。第１案内部材５５の内部には、第２吸気口５８と第２排気口５２とを連通する第２排気流路６２が形成されている。第２案内部材５６は、ノズル４９の列方向一方側と他方側とにおいて、第２排気口５２とそれに対応する第２吸気口５８とをそれぞれ接続するように、一対配置されている。
【００２８】
後述するように、排気口５１，５２から排気する空気の流れを速くするには、吸気口５７，５８の開口面積を大きくし、吸気する空気量を多くすることが好ましい。このために、図４では、第１及び第２案内部材５５，５６とも平面視において吸気口５７，５８側において拡大する形状を採っている。また、両側壁部１２ｃの面積いっぱいにそれぞれ吸気口５７，５８を形成し、各吸気口５７，５８からそれぞれ２つの排気口５１，５１と５２，５２とに排気流路６１，６２をすぼめながら接続させることもできる。
【００２９】
さらに各排気流路６１，６２を形成する天井６１ｂ，６２ｂは、対応する吸気口５７，５８からキャリッジ１２の内方に進むにつれて底壁部１２ａに向かって下降するように傾斜し、さらに進むと底壁部１２ａに向かって下降するように湾曲して排気口５１，５２の主走査方向他方側の端部に連なっている。
【００３０】
第１及び第２吸気口５７，５８には、ゴミや異物の侵入を阻止するためにルーバ６３またはフィルタが配設されている。
【００３１】
ヘッドユニット４を主走査方向一方Ａ１（以下単に「一方Ａ１」という場合がある）に走査させると、その一方Ａ１に向く一対の第１吸気口５７から吸気された空気は、一対の第１排気口５１から記録用紙７１に向って下方に排気される。排気された空気は、ノズル４９の列方向両外側に空気の層、つまりエアカーテンを形成する。また、ヘッドユニット４を一方Ａ１と逆の主走査方向他方Ｂ１（以下、単に「他方Ｂ１」という）に走査させると、空気は他方の吸気口５８が吸気されて第２排気口５２から記録用紙７１に向って下方に排気され、第一排気口５１と同様に、エアカーテンを形成する。一方及び他方Ａ１，Ｂ１のいずれの方向に走査させても、キャリッジ１２の走査にともない、従来と同様に、ヘッドユニット４と記録紙７１との間に気流が流れ込むが、従来のように主走査方向と直交する両側に拡広する気流が発生するのを、エアカーテンによって抑えることができる。
【００３２】
したがって、インク滴（主液滴とサテライト滴とを含む）は、従来のように主走査方向と直交する両側に拡広する気流よって曲げられることなく、記録紙７１の所望位置に着弾させることができる。特にサテライト滴は、従来の構成ではノズル４９の列の両端寄りのものから吐出された場合、両側に拡広する気流よって、主液滴よりも外側へ着弾していたが、ノズル４９の列のどの位置から吐出したものでも、主液滴とサテライト滴とが相対的にほぼ同位置に着弾する。これによってノズル４９から吐出されたインク滴によって形成されるドットの径や形状の均一化を図ることができる。
【００３３】
また、インクジェットヘッド１４の搬送方向両側にエアカーテンを形成することで、ヘッドユニット４と記録紙７１との間から主走査方向と直交する両側に拡広して排出される空気の量が低減され、逆に言えばその間に入り込む空気の量が低減される。これによってノズル４９から液滴が突出して主液滴とサテライト滴とに分裂する際に、インクに対する気流の影響が低減され、インクのミストの発生を抑制することができる。インクのミストの発生を抑制することで、そのミストで画像形成装置内が汚染したり電気的障害が発生したりするのを低減することができる。
【００３４】
なお、一対の排気口５１，５２から排出する空気は、記録用紙に対して直交する方向だけでなく、主走査方向またはそれと直交する方向に対して一方に傾斜するようにしてもよい。
【００３５】
また本実施の形態では、キャリッジの走査を利用して吸気及び排気を行っているが、必ずしもこのような構成に限定されない。例えば一対の排気手段を排気ファンで構成してもよく、また一対の吸気手段を吸気ファンで構成し、強制的に吸排気させてもよい。
【００３６】
また、前述した実施形態は本発明を、液体としてインクを用いたものに適用したものであるが、液晶表示装置のカラーフィルタの製造に際して着色液を塗布する装置など、インク以外の液体を用いる画像形成装置に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、各ノズルから吐出される液滴のドット径を均一にすることができるので、ノズルから液滴を吐出させる吐出ヘッドを備える画像形成装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェットプリンタの要部を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェットプリンタのヘッドユニットの縦断面図である。
【図３】一対のガイドレールにスライド可能に支持されているヘッドユニットを拡大して示す斜視図である。
【図４】ヘッドユニットの底面図である。
【図５】ヘッドユニットの側面図である。
【図６】（ａ）は、従来装置において吐出ヘッドと記録紙との間の空気の流れを示す平面図であり、（ｂ）は、主液滴とサテライト液滴との着弾位置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  インクジェットプリンタ
４  ヘッドユニット
１４  インクジェットヘッド
５１  第１排気口
５２  第２排気口
５５  第１案内部材
５６  第２案内部材
５７  第１吸気口
５８  第２吸気口
【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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