JP2009297902A - 液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】温度変化によるヘッド保持部材の伸縮時の液体の着弾ずれを軽減することが可能な液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ヘッドホルダ25が第1方向Xの両側でフレーム部材34に第1固定部で固定され、マウント部材30とヘッドホルダとは、止着部材によって固定され、各記録ヘッド3a〜3dとマウント部材とは、止着部材によってそれぞれ固定されている。即ち、各記録ヘッドは、マウント部材を介在させた状態でヘッドホルダに取り付けられている。記録ヘッドとマウント部材との固定部分を第2固定部、マウント部材とヘッドホルダとの固定部分を第3固定部とすると、第2固定部は、第3固定部に対して第1方向Xにおける第1固定部側に配置されている。
【選択図】図4
【解決手段】ヘッドホルダ25が第1方向Xの両側でフレーム部材34に第1固定部で固定され、マウント部材30とヘッドホルダとは、止着部材によって固定され、各記録ヘッド3a〜3dとマウント部材とは、止着部材によってそれぞれ固定されている。即ち、各記録ヘッドは、マウント部材を介在させた状態でヘッドホルダに取り付けられている。記録ヘッドとマウント部材との固定部分を第2固定部、マウント部材とヘッドホルダとの固定部分を第3固定部とすると、第2固定部は、第3固定部に対して第1方向Xにおける第1固定部側に配置されている。
【選択図】図4
Description
本発明は、例えば、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に関し、特に、液体噴射ヘッドを噴射対象物に対する相対送り方向に一定間隔て複数配設した液体噴射装置に関する。
例えば、液体噴射装置は、液体を噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)を備え、この記録ヘッドのノズル開口から液体状のインクを記録紙等の記録媒体(噴射対象物)に対して噴射・着弾させてドットを形成することで画像等の記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体噴射装置が応用されている。
液体噴射装置の一種であるインクジェット式記録装置(プリンタ)は、記録媒体の幅よりも短尺なインクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッドの一種。所謂シリアルヘッド)と、この記録ヘッドを主走査方向に往復移動させるヘッド移動機構と、記録紙等の記録媒体(噴射対象物)を主走査方向に直交する方向に送り出して副走査を行う搬送機構等を備え、記録ヘッドの主走査でのインクの噴射と記録媒体の搬送(副走査)とを順次繰り返すことにより、記録媒体への画像等の記録を行うように構成されている。しかしながら、この方式では、記録ヘッドの走査速度に限界があるため、例えば、A2等の比較的大きなサイズの記録媒体の全面に画像を記録するような場合には、それだけ多くの時間を要するという問題があった。
このため、近年では、記録ヘッドと記録媒体とが相対的に移動する(送られる)第1方向(相対送り方向)と直交する第2方向に単位ヘッドを複数配列し、この単位ヘッド群によって形成されるノズル群の全長が記録媒体の最大記録幅に対応するように構成したプリンタが提案されている。この構成によれば、記録ヘッドの第2方向の走査が不要となり、記録ヘッドと記録媒体の第1方向における相対的な送り動作で画像等の記録を行うことができるので、シリアルヘッドを用いる構成と比較して記録時間を短縮化することができる。
そして、例えば金属等で形成された枠状のヘッドホルダに、ヘッド長手方向を第2方向に揃えた姿勢で上記記録ヘッドを第1方向に一定間隔で複数配設した構成のプリンタも提案されている(例えば、特許文献1参照)。この構成によれば、記録時間のさらなる短縮化或いは複数色の印刷に対応することができる。
ところで、このような構成のプリンタでは、環境温度の変化や記録ヘッド自体の発熱によりヘッドホルダが伸縮すると、ヘッドホルダに固定されている各記録ヘッド相互の間隔が変動し、記録媒体上においてインクが本来の着弾位置からずれてしまい、その結果、画像等の記録品質が低下する虞があった。
このため、特許文献1に開示されているプリンタでは、記録ヘッド(ヘッドバー)の長手方向両端部を、それぞれ微動ガイド手段によってヘッドホルダに対して自由に微動できるように支持し、各記録ヘッドの用紙搬送方向における相互間を線膨張係数の小さい材料で形成された連結部材で連結することにより、ヘッドホルダの熱膨張に対応できるように構成している。
しかしながら、上記構成でもヘッドホルダやヘッド自体の温度変化による伸縮による着弾位置ずれを完全に防止することが難しく、また、各記録ヘッドはヘッドホルダに対して自由に微動できるように支持されているので、がたつき等によりヘッドホルダに対する記録ヘッドの位置精度が低下する虞もあった。また、ヘッドバー間を連結する部材にガラス(硬質ガラス)又はセラミックが適用されているが、いずれも硬くて脆い素材であるため、加工が難しいという問題がある。さらに、1つのヘッドバーにノズル列が用紙搬送方向に複数列配置されている構成の場合、ヘッドバー自体の用紙搬送方向への伸び縮みによる着弾誤差が生じることがあるが、これに対しては何ら考慮されていない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度変化によるヘッド保持部材の伸縮時の液体の着弾ずれを軽減することが可能な液体噴射装置を提供することにある。
本発明の液体噴射装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体の噴射対象物に向けて複数のノズル開口から液体を噴射可能な液体噴射ヘッドと、
当該液体噴射ヘッドを保持するヘッド保持部材と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記ヘッド保持部材は、液体噴射動作時における前記噴射対象物と前記液体噴射ヘッドとの相対送り方向に直交する方向における両側の第1固定部で装置本体側に固定され、
前記液体噴射ヘッドは、マウント部材を間に介して前記ヘッド保持部材に取り付けられ、
前記液体噴射ヘッドと前記マウント部材との固定部である第2固定部は、前記マウント部材と前記ヘッド保持部材との固定部である第3固定部よりも前記相対送り方向において前記第1固定部側に配置されたことを特徴とする。
当該液体噴射ヘッドを保持するヘッド保持部材と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記ヘッド保持部材は、液体噴射動作時における前記噴射対象物と前記液体噴射ヘッドとの相対送り方向に直交する方向における両側の第1固定部で装置本体側に固定され、
前記液体噴射ヘッドは、マウント部材を間に介して前記ヘッド保持部材に取り付けられ、
前記液体噴射ヘッドと前記マウント部材との固定部である第2固定部は、前記マウント部材と前記ヘッド保持部材との固定部である第3固定部よりも前記相対送り方向において前記第1固定部側に配置されたことを特徴とする。
また、上記構成において、前記第1固定部から前記第3固定部までの前記相対送り方向における距離をL1、前記第3固定部から前記第2固定部までの前記相対送り方向における距離をL2、前記ヘッド保持部材の線膨張係数をα、及び、前記マウント部材の線膨張係数をβとしたときに、以下の式(1)が成立することが望ましい。
α×L1=β×L2 …(1)
α×L1=β×L2 …(1)
上記構成によれば、ヘッド保持部材が相対送り方向に直交する方向の両側の第1固定部で装置本体側に固定され、液体噴射ヘッドがマウント部材を間に介してヘッド保持部材に取り付けられ、液体噴射ヘッドとマウント部材との固定部である第2固定部は、マウント部材とヘッド保持部材との固定部である第3固定部よりも相対送り方向において第1固定部側に配置されたので、環境温度の変化や液体噴射ヘッドの発熱等によりヘッド保持部材が第1固定部を基点として相対送り方向に伸張又は収縮した場合、マウント部材が第3固定部を基点としてヘッド保持部材の変位方向とは反対側に伸張又は収縮する。これにより、温度の変化前と変化後とでヘッド保持部材の伸縮による液体噴射ヘッドの位置ずれを低減することができる。その結果、噴射対象物に対する液体の着弾位置のずれを防止することが可能となる。
また、ヘッド保持部材および装置本体間、ヘッド保持部材およびマウント部材間、マウント部材および液体噴射ヘッド間はそれぞれ固定されるため、部材間でガタつきが生じ難く、これにより、ヘッド保持部材に対する液体噴射ヘッドの位置決めが高い精度で確保される。
また、ヘッド保持部材および装置本体間、ヘッド保持部材およびマウント部材間、マウント部材および液体噴射ヘッド間はそれぞれ固定されるため、部材間でガタつきが生じ難く、これにより、ヘッド保持部材に対する液体噴射ヘッドの位置決めが高い精度で確保される。
上記構成において、前記第1固定部を、前記ヘッド保持部材に前記相対送り方向に一定間隔で配設されている複数の液体噴射ヘッドの中間に対応する位置に設けた構成とすることが望ましい。
この構成によれば、第1固定部を中心として対称に配置されている液体噴射ヘッドのマウント部材等の部品を共通化することができ、部品点数を削減することが可能となる。
上記構成において、前記第2固定部の前記相対送り方向における位置を、前記液体噴射ヘッドの何れかのノズル群の前記相対送り方向の位置に合わせた構成を採用することが望ましい。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。なお、本実施形態では、液体噴射装置の一形態である画像記録装置、詳しくは、ノズル開口群を等間隔で噴射対象物(又は記録媒体)となる記録紙の最大記録幅に相当する長さに配置した長尺な液体噴射ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)を搭載したインクジェット式プリンタ(以下、プリンタという)を例に挙げて説明する。
図1は本発明に係るプリンタ1の概略構成を説明する断面図、図2はプリンタ1における記録ヘッド3の周囲の平面図である。また、図3は図2におけるA−A線断面図、図4はヘッドホルダ25に対する記録ヘッド3(3a〜3d)の取付状態を説明する図である。本実施形態のプリンタ1は、搬送ユニット7による記録紙4の搬送方向(本発明における相対送り方向に相当。以下、第1方向X)に直交する方向(以下、第2方向Y)に複数の単位ヘッド11を配列して構成される記録ヘッド3(本発明の液体噴射ヘッドの一種)と、記録紙4(本発明における噴射対象物の一種)を積層状態で収納する給紙トレイ5a及び装置下部に設けられた下段給紙カセット5bからなる給紙部5と、これらの給紙部5a,5bから給紙された記録紙4を記録ヘッド3(3a〜3d)の下方を通過させて排紙トレイ10側に搬送する搬送ユニット7と、記録ヘッド3によって記録が行われ、搬送ユニット7側から排出された記録紙4を保持する排紙トレイ10とを備え、記録ヘッド3を第2方向Yに走査することなく記録紙4の記録領域の全幅にテキストや画像等を記録できるように構成されている。
また、筐体2の内部には、各部の電気的な制御を担うプリンタコントローラ9が設けられている。このプリンタコントローラ9は、駆動信号発生回路45(図6参照)を有し、この駆動信号発生回路45からの駆動信号を信号ケーブルを通じて記録ヘッド3の単位ヘッド11に出力する。さらに、図示しないが、筐体2の内部にはインクを貯留したインクカートリッジ(液体供給源の一種)が配置される。そして、エアポンプ等によるインクカートリッジ内の加圧によって、カートリッジ内に貯留されているインクがインク供給チューブを通じて記録ヘッド3の各単位ヘッド11に供給(圧送)されるように構成されている。なお、記録紙4に対して記録ヘッド3を第2方向Yに走査しながら記録を行う構成を採用することもできる。
上記給紙トレイ5aは、上下方向に移動可能に構成されており、記録紙束の上面(最上部の記録紙4の上面)が常にピックアップローラ6と一定圧で当接するように筐体2に対する上下方向の位置が制御されている。そして、記録ヘッド3による記録動作の実行タイミングに応じて、記録紙束の最上部から記録紙4がピックアップローラ6により引き出され、分離ローラ12と分離パッド13とにより一枚毎に分離されて下流側へ給送されるようになっている。記録紙4は、図示しない紙センサ間を通った後、上下一対のレジストローラ14a,14bのニップ部に突き当たる。なお、下段給紙カセット5bからの記録紙4は、複数の中間ローラ15を経由してからレジストローラ14a,14bのニップ部に到達する。これにより、記録紙4の先端姿勢が揃い、記録紙4のスキューが補正される。その後、レジストローラ14a,14bは、規定のタイミングで記録紙4を互いにニップした状態で1枚ずつ搬送ユニット7側へと給送し、記録紙4が搬送ユニット7の搬送ベルト17に到達してから所定のタイミングでニップ状態を解放する。
搬送ユニット7は、図示しない駆動モータの駆動力によって回転される駆動ローラ18と、駆動ローラ18よりも上流側に配設された従動ローラ19と、駆動ローラ18及び従動ローラ19の間に張設される無端状の搬送ベルト17と、搬送ベルト17に張力を付与するテンションローラ20と、押えローラ21とにより構成されている。テンションローラ20は、駆動ローラ18と、従動ローラ19との間に配設されて搬送ベルト17に内側から当接し、ばね等の付勢部材の付勢力により搬送ベルト17に張力を付与している。また、押えローラ21は、搬送ベルト17を挟んで従動ローラ19の直上に配設され、搬送ベルト上の記録紙4を搬送ベルト17側に押し付けて、記録紙4の搬送ベルト17に対する密着性を高める。
駆動ローラ18は、記録ヘッド3の記録動作に同期して駆動されることで搬送ベルト17を回転させ、記録紙4を記録ヘッド3の下方を通過させて下流側へと搬送するように構成されている。また、搬送ベルト17の回転量は、後述するエンコーダ46によって検出されるようになっている。そして、このエンコーダ46の検出信号は、エンコーダパルスとしてプリンタコントローラ9に出力される。
ここで、記録紙4に対し一方の面のみに記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット7から排紙トレイ10へと排紙される。一方、記録紙4の両面に記録を行う場合は、一方の面の記録が終了した後、搬送ユニット7の下流に配設されたフラッパ22により、用紙反転経路R2へ搬送される。記録紙4が用紙反転経路のUターン部Tまで到達した後、搬送方向を転換させ、記録紙4は再度レジストローラ14a,14b、搬送ベルト17へと順次送られて他方の面の記録が終了した後、搬送ユニット7から排紙トレイ10へと排紙される。
なお、搬送ベルト17に対する記録紙4の密着性を高める構成としては、図示しない帯電ローラで搬送ベルト表面を帯電させて静電気力によって記録紙4を搬送ベルト上に吸着させる方式(静電吸着方式)、又は、図示しないファン等で記録紙4と搬送ベルト17との間に負圧を生じさせることにより搬送ベルト上に記録紙4を吸着させる方式(サクション方式)など既知の技術を採用することができる。その他、筐体2の内部には、記録ヘッド3のノズル開口の目詰まり等を防止するためにメンテナンスユニット(ワイピング機構、キャッピング機構等)が設けられるが、これらは何れも既知の種々の構成を採用することができるので、その説明は省略する。
記録ヘッド3は、図2に示すように、ユニットホルダ24に複数の単位ヘッド11を第2方向Yに配設して構成されている。そして、複数の記録ヘッド3、本実施形態においては4つの記録ヘッド3a〜3dが、ヘッド長手方向(ユニットホルダ長手方向)を第2方向Yに揃えた姿勢で第1方向Xに一定の配置間隔(例えば、100mm)でヘッドホルダ25(本発明におけるヘッド保持部材に相当)に取り付けられている。各記録ヘッド3a〜3dは、ノズル開口に連通する圧力室や、この圧力室内のインクに圧力変動を生じさせる圧力発生手段(例えば、圧電振動子や発熱素子など)を備えており(何れも図示せず)、プリンタコントローラ9側からの駆動信号を圧力発生手段に印加して圧力発生手段を駆動することにより、ノズル開口からインク(本発明における液体の一種)を噴射して記録紙4に着弾させる記録動作(液体噴射動作)を行うように構成されている。
各単位ヘッド11のノズル形成面26には、インクを噴射するノズル開口を第2方向Yに複数列設してノズル列27(ノズル群の一種。図4参照)を構成し、このノズル列27を第1方向Xに複数形成している。1つのノズル列27は、例えば360dpiのピッチで開設された360個のノズル開口から成る。そして、各単位ヘッド11では、インクの種類毎、つまり、インクの色毎に1つのノズル列27が対応している。本実施形態においては、シアンインク(C)、マゼンタインク(M)、イエローインク(Y)、及びブラックインク(K)の4色のインクに対応して、各単位ヘッド11には合計4列のノズル列27が第1方向Xに並べて形成されている。
本実施形態においては、第1の記録ヘッド3aと第2の記録ヘッド3bとが対となり、また、第3の記録ヘッド3cと第4の記録ヘッド3dとが対となっている。対を成す2つの記録ヘッド3は、第2方向Yで見て全体としてノズル開口が360dpiで並ぶような配置間隔で単位ヘッド11が互い違いに2段の千鳥状に並ぶような配置レイアウトとなっている。なお、1つの記録ヘッド3における単位ヘッド11の個数は、プリンタ1が対応可能な記録紙4の最大サイズに応じて決定される。
図5に示すように、ヘッドホルダ25は、四方の梁25a〜25dから成る矩形枠体状の部材であり、後述するようにインバー材などの金属によって形成されている。このヘッドホルダ25の枠内は空部29となっており、この空部29内に記録ヘッド3の各単位ヘッド11が配置されるようになっている。また、ヘッドホルダ25は、第2方向Yにおける両側(第1の梁25a、第2の梁25b)でプリンタ本体、即ち、筐体2側に設けられたフレーム部材34に両持ち梁状に止着部材31によって取り付けられる。
本実施形態においては、第1の梁25a、第2の梁25bの第1方向Xの中心部分に、断面円形状の雌ネジ部35が開設されており、この雌ネジ部35に対応して形成されたフレーム部材34の挿通穴(図示せず)を通じて雌ネジ部35にネジ等の止着部材31が螺合することでヘッドホルダ25がフレーム部材34に固定される。以下、この固定部分を第1固定部という。この第1固定部の位置は、第1方向Xで見て記録ヘッド3の列の中間、即ち、第2記録ヘッド3bと第3記録ヘッド3cの中間に対応する位置となっている。
また、第1の梁25a及び第2の梁25bの長手方向(第1方向X)における両端部には、第2方向Yの内寸が雌ネジ部35の内径に揃えられる(詳しくは、僅かに大きく設定される)一方、第1方向Xの内寸が雌ネジ部35の内径よりも十分に大きく設計された長穴36がそれぞれ開設されており、この長穴36には、止着部材31が固定されることなく遊嵌されるようになっている。つまり、長穴36と止着部材31との間には、長穴36の第1方向Xの内寸と止着部材31の挿通部分の内径に応じた大きさの間隙が形成される。したがって、この間隙の範囲内において、第1固定部を基点(図4における基準B)としてヘッドホルダ25が第1方向Xの両側へ伸縮変形することが許容され、ヘッドホルダ25とフレーム部材34との間の機械的ストレスが軽減されるようになっている。
図3に示すように、ユニットホルダ24は、第2方向Yに長尺なベースプレート24aと、このベースプレート24aの長手方向両縁部からそれぞれ上方に起立した両側の側壁部24bと、各側壁部24bの上端部から側方(ベースプレート24a側とは反対側)に延びるフランジ部24cとから構成される。そして、各記録ヘッド3は、ユニットホルダ両側のフランジ部24cとヘッドホルダ25(第1の梁25a及び第2の梁25b)との間に、板状のマウント部材30を介在させた状態でヘッドホルダ25に取り付けられている。ここで、ベースプレート24aの長手方向の全長W1は、ヘッドホルダ25の空部29の第2方向Yの内寸W2よりも少しだけ小さく設計されており、この空部29内にベースプレート24aが配置されるようになっている。
図4に示すように、マウント部材30とヘッドホルダ25とは、止着部材32によって固定され、各記録ヘッド3a〜3d(ユニットホルダ24)とマウント部材30とは、止着部材33によってそれぞれ固定されている。なお、記録ヘッド3とマウント部材30との固定部分を第2固定部、マウント部材30とヘッドホルダ25との固定部分を第3固定部という。本実施形態では、第1方向Xで見た場合に、第2固定部の位置を記録ヘッド3の第2ノズル列27の位置に合わせている。なお、第2固定部の位置を記録ヘッド3の第1方向Xにおける中心部に合わせる構成としても良い。
また、第2固定部は、第3固定部に対して第1方向Xにおける第1固定部側に配置されている。この様に構成することにより、環境温度の変化や記録ヘッド自体の発熱によりヘッドホルダ25が第1固定部を基準Bとして第1方向Xに伸縮した場合においても、ヘッドホルダ25に固定されている各記録ヘッド3の相対的な配置位置が変動することを抑制している。
また、第2固定部は、第3固定部に対して第1方向Xにおける第1固定部側に配置されている。この様に構成することにより、環境温度の変化や記録ヘッド自体の発熱によりヘッドホルダ25が第1固定部を基準Bとして第1方向Xに伸縮した場合においても、ヘッドホルダ25に固定されている各記録ヘッド3の相対的な配置位置が変動することを抑制している。
ここで、基準Bとしての第1固定部から第3固定部までの第1方向Xにおける距離をL1(L1a〜L1d)、第3固定部から第2固定部までの前記第1方向Xにおける距離をL2(L2a〜L2d)とし、ヘッドホルダ25の線膨張係数をα(1/℃)、及び、マウント部材30の線膨張係数をβ(1/℃)とする。
なお、本実施形態においては、第1記録ヘッド3aと第4記録ヘッド3dとは第1固定部(基準B)に対して対称な位置に配置されており、同様に、第2記録ヘッド3bと第3記録ヘッド3cとは第1固定部に対して対称な位置に配置されているので、L1a=L1d、L2a=L2d、L1b=L1c、L2b=L2cとなる。このように構成することで、第1固定部を中心として互いに対称に配置されている記録ヘッド3同士のユニットホルダ24やマウント部材30等の部品を共通化することができ、部品点数を削減することが可能となる。また、基準Bとしての第1固定部から遠くに位置するマウント部材30ほど第1方向Xの寸法が大きくなるので、第1固定部を各記録ヘッドの中心部に配置することで、マウント部材30の大型化を最小限に抑えることができる。
なお、本実施形態においては、第1記録ヘッド3aと第4記録ヘッド3dとは第1固定部(基準B)に対して対称な位置に配置されており、同様に、第2記録ヘッド3bと第3記録ヘッド3cとは第1固定部に対して対称な位置に配置されているので、L1a=L1d、L2a=L2d、L1b=L1c、L2b=L2cとなる。このように構成することで、第1固定部を中心として互いに対称に配置されている記録ヘッド3同士のユニットホルダ24やマウント部材30等の部品を共通化することができ、部品点数を削減することが可能となる。また、基準Bとしての第1固定部から遠くに位置するマウント部材30ほど第1方向Xの寸法が大きくなるので、第1固定部を各記録ヘッドの中心部に配置することで、マウント部材30の大型化を最小限に抑えることができる。
例えば、ヘッド周囲の温度が規定の温度(例えば、25℃)からΔTだけ上昇した場合、L1とL2の変化量は、以下のようになる。
ΔL1=L1×α×ΔT …(A)(図4において基準Bより離れる方向に伸張)
ΔL2=L2×β×ΔT …(B)(図4において基準Bに近づく方向に伸張)
同様に、ヘッド周囲の温度がΔTだけ低下した場合においても、変位方向が上記とは逆になるのみで上記式(A),(B)が成り立つ。
したがって、温度変化ΔTが生じたときのヘッドホルダ25の伸縮による各記録ヘッド3の第1方向Xにおける位置ずれをマウント部材30の伸縮によって相殺するには、次式(C)が成立すればよい。
ΔL1−ΔL2=L1×α×ΔT−L2×β×ΔT=0 …(C)
すなわち、次式(D)を満たすように、各固定部の位置、ヘッドホルダ25の材質、マウント部材30の材質、及び寸法を定めることにより、記録ヘッド3の第1方向Xにおける位置ずれを抑制することができる。
α×L1=β×L2 …(D)
ΔL1=L1×α×ΔT …(A)(図4において基準Bより離れる方向に伸張)
ΔL2=L2×β×ΔT …(B)(図4において基準Bに近づく方向に伸張)
同様に、ヘッド周囲の温度がΔTだけ低下した場合においても、変位方向が上記とは逆になるのみで上記式(A),(B)が成り立つ。
したがって、温度変化ΔTが生じたときのヘッドホルダ25の伸縮による各記録ヘッド3の第1方向Xにおける位置ずれをマウント部材30の伸縮によって相殺するには、次式(C)が成立すればよい。
ΔL1−ΔL2=L1×α×ΔT−L2×β×ΔT=0 …(C)
すなわち、次式(D)を満たすように、各固定部の位置、ヘッドホルダ25の材質、マウント部材30の材質、及び寸法を定めることにより、記録ヘッド3の第1方向Xにおける位置ずれを抑制することができる。
α×L1=β×L2 …(D)
なお、本実施形態においては、ヘッド間ピッチをP(mm)とし、以下の式(E)〜(H)が成立するように各固定部の位置が定められている。
L1a−L2a=3/2P …(E)
L1b−L2b=1/2P …(F)
L1c−L2c=1/2P …(G)
L1d−L2d=3/2P …(H)
そして、例えば、ヘッド間ピッチP=100mmとすると、ヘッドホルダ25とマウント部材30の材質の組合せにより、以下の表1に示すように寸法が決まる。
L1a−L2a=3/2P …(E)
L1b−L2b=1/2P …(F)
L1c−L2c=1/2P …(G)
L1d−L2d=3/2P …(H)
そして、例えば、ヘッド間ピッチP=100mmとすると、ヘッドホルダ25とマウント部材30の材質の組合せにより、以下の表1に示すように寸法が決まる。
上記表1の組み合わせから、ヘッドホルダ25にインバー材、マウント部材30に鉄系の材料又はアルミニウム合金を用いると、製作上現実的な寸法を採ることが可能となる。これに対し、ヘッドホルダ25に鉄を用い、マウント部材30にアルミニウム合金を用いる組合せは、各部材の寸法が大きくなる。
以上のように、上記式(D)を満たすように、各固定部の位置、ヘッドホルダ25の材質、マウント部材30の材質、及び寸法を定めることにより、温度変化ΔTが生じてヘッドホルダ25が第1固定部を基点として第1方向Xに伸縮した場合、マウント部材30が第3固定部を基点としてヘッドホルダ25の変位方向とは反対側に変位する。これにより、温度変化によってヘッドホルダ25の伸縮が生じた場合においても、ヘッド周囲の温度の変化前と変化後とで各記録ヘッド3a〜3dの第1方向Xにおける位置ずれが低減される。その結果、記録紙4に対する第1方向Xにおけるインクの着弾位置のずれを防止して、記録画像等の画質低下を抑制することが可能となる。
また、ヘッドホルダ25およびマウント部材30に関し、これらを金属材料で形成しているので、ガラスやセラミックなどの脆い材料を用いる場合と比較して加工が容易である。
また、ヘッドホルダ25およびマウント部材30に関し、これらを金属材料で形成しているので、ガラスやセラミックなどの脆い材料を用いる場合と比較して加工が容易である。
なお、記録ヘッド3自体も温度変化により伸縮変位が生じ、これにより各ノズル列27の位置が温度変化前の位置から多少ずれる場合がある。この記録ヘッド3自体の変位によるインクの着弾位置のずれについては、インクの噴射タイミング、より具体的には、圧力発生手段に駆動信号を印加するタイミングを変えることにより補正することができる。以下、この点について説明する。
図6は、プリンタ1の電気的な構成を示すブロック図である。プリンタ1は、プリンタコントローラ9と、プリントエンジン37とを備えている。プリンタコントローラ9は、図示しないホストコンピュータ等の外部装置からの印刷データ等を受信する外部インタフェース(外部I/F)38と、各種データの記憶等を行うRAM39と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したROM40と、CPU等により構成され各部の電気的制御を行う制御部41と、噴射シリアルデータ及び駆動信号等をプリントエンジン37側に送信するための内部インタフェース(内部I/F)42とを、内部バス43によって相互に接続した状態で備えている。また、プリンタコントローラ9は、クロック信号(CK)を発生する発振回路44と、記録ヘッド3へ供給するための駆動信号(COM)を発生する駆動信号発生回路45とを備えている。
なお、本実施形態において「印刷データ」は外部装置からプリンタ1に送られてきたRGBの多階調画像データを意味し、「噴射シリアルデータ」は「印刷データ」に基づいて展開されて各記録ヘッド3(単位ヘッド11)へ送られるシリアルデータを意味する。
制御部41は、ホストコンピュータ等から送信された印刷データを各記録ヘッド3の各単位ヘッド11に対応した噴射シリアルデータに展開して各記録ヘッド3に送信する。各記録ヘッド3では、受信した噴射シリアルデータに基づき各ノズル開口からインクの噴射動作が行われる。
上記の駆動信号発生回路45は、記録ヘッド3の圧力発生手段を駆動するための駆動信号COMを発生する。この駆動信号COMは、例えば図7(d)に示すように一噴射周期(一記録周期)内に配置された駆動パルスPにより構成される一連の信号である。この駆動パルスPが圧力発生手段に印加される毎にこの圧力発生手段が駆動してノズル開口からインクが噴射されるように構成されている。この駆動パルスPの印加又は非印加は、上記噴射シリアルデータに基づいて行われる。
上記プリントエンジン37は、各記録ヘッド3(3a〜3d)、搬送ユニット7、この搬送ユニット7における搬送ベルト17の回転量を検出するエンコーダ46、及び、記録ヘッド3の周囲の温度を検出する温度センサ47等の電気駆動系等から構成される。
図7は、噴射制御についてのタイミングチャートである。本実施形態におけるプリンタ1では、エンコーダ46から出力されるエンコーダパルスEP(図7(a))を基準として各記録ヘッド3の記録紙4に対する記録動作(噴射動作)が制御される。これにより、搬送ユニット7による記録紙4の搬送と各記録ヘッド3によるインクの噴射動作を同期させている。
エンコーダ46からのエンコーダパルスEPは、プリンタコントローラ9の制御部41に出力される。このエンコーダパルスEPを受信すると、制御部41はタイミングパルス生成手段として機能し、エンコーダパルスEPからタイミングパルスPTS(図7(b))を生成する。このタイミングパルスPTSは、駆動信号発生回路45が発生する駆動信号COM(図7(d))の出力タイミングを定める信号である。言い換えると、駆動信号発生回路45は、このタイミングパルスPTSを受信する毎に単位周期の駆動信号COMを出力する。また、このタイミングパルスPTSに基づいて、シリアルクロックパルスCKが生成され、このシリアルクロックパルスCKに同期したタイミングで噴射シリアルデータが記録ヘッド3に送信されるようになっている。
なお、例えば、エンコーダパルスEPの間隔が180dpiに相当する間隔であるのに対し、タイミングパルスPTSを360dpiに対応する間隔で出力する場合、制御部41は、エンコーダパルスEPの受信周波数を逓倍することでタイミングパルスPTSを生成する。例えば、図7(b)に示すように、制御部41は、エンコーダパルスEPを受信すると、その1つ前に受信したエンコーダパルスEPと今回受信したエンコーダパルスEPとの間の間隔tを1/2にすることでタイミングパルスPTSの発生周期を求め、この発生周期に従ってタイミングパルスPTSを生成する。
また、制御部41は、タイミング制御手段として機能し、温度センサ47による検出温度に応じて、タイミングパルスPTSの発生周期を変更する。本実施形態では、記録ヘッド3とマウント部材30との固定位置である第2固定部は、第1方向Xにおいて第2ノズル列27の位置に揃えられているので、この第2ノズル列27を基点として記録ヘッド3が第1方向Xの両側(解放端側)に伸縮する。そして、例えば、温度上昇により記録ヘッド3が第1方向Xに伸張した場合、基準である第2ノズル列(第2固定部)よりも第1方向Xにおいて上流側に位置するノズル列27に対してはタイミングパルスPTSの発生を遅らせることでインクの噴射タイミングを遅らせ、第2ノズル列27よりも第1方向Xにおいて下流側に位置するノズル列27に対してはタイミングパルスPTSの発生を早めることでインクの噴射タイミングを早める。これにより、第1方向Xにおけるインクの着弾位置ずれを抑制することができる。なお、本実施形態においては、第2固定部の第1方向Xにおける位置を記録ヘッド3の第2ノズル列27の第1方向Xにおける位置に合わせているので、記録ヘッド3の第2ノズル列27に対しての噴射タイミングの補正は不要となる。
駆動信号発生回路45は、制御部41からタイミングパルスPTSを受信すると、ラッチパルスLAT(図7(c))、及び駆動信号COM(図7(d))を出力する。このラッチパルスLATと駆動信号COMは、内部I/F42を通じて、各記録ヘッド3に送信される。そして、記録ヘッド3は、プリンタコントローラ9側から受信した噴射シリアルデータをラッチパルスLATに基づくタイミングでラッチし、ラッチした噴射シリアルデータの噴射又は非噴射を示す情報(即ち、1又は0)に応じてスイッチング制御を行い、圧力発生手段に対する駆動信号COMの印加又は非印加を制御する。これにより、搬送ユニット7による記録紙4の搬送に同期した状態で各ノズル開口からのインクの噴射が制御される。このようにして、記録ヘッド3自体の伸縮変位によるインクの着弾位置のずれについては、圧力発生手段に駆動信号を印加するタイミングを変えることにより低減することができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図8は、第2実施形態における構成を説明する図である。
本実施形態における構成は、ヘッドホルダ25とフレーム部材34の第1方向Xにおける固定位置、即ち、第1固定部を、第4記録ヘッド3dの第2ノズル列27xの第1方向Xにおける位置に合わせた点が上記第1の実施形態と異なる。また、ヘッドホルダ25の第1固定部とは第1方向Xにおける反対側の端部には、図示しないが、上記第1実施形態において説明したような長穴が設けられており、フレーム部材34側からの止着部材が固定されることなく遊嵌されるようになっている。即ち、第1固定部を基点としてヘッドホルダ25が第1方向Xにおいて解放端側(図8において左側)へ伸縮変形することが許容されている。さらに、本実施形態においては、第4記録ヘッド3d、そのマウント部材30、及びヘッドホルダ25の第1方向Xにおける固定位置を、第1固定部(基準B)の第1方向Xの位置に合わせている。
図8は、第2実施形態における構成を説明する図である。
本実施形態における構成は、ヘッドホルダ25とフレーム部材34の第1方向Xにおける固定位置、即ち、第1固定部を、第4記録ヘッド3dの第2ノズル列27xの第1方向Xにおける位置に合わせた点が上記第1の実施形態と異なる。また、ヘッドホルダ25の第1固定部とは第1方向Xにおける反対側の端部には、図示しないが、上記第1実施形態において説明したような長穴が設けられており、フレーム部材34側からの止着部材が固定されることなく遊嵌されるようになっている。即ち、第1固定部を基点としてヘッドホルダ25が第1方向Xにおいて解放端側(図8において左側)へ伸縮変形することが許容されている。さらに、本実施形態においては、第4記録ヘッド3d、そのマウント部材30、及びヘッドホルダ25の第1方向Xにおける固定位置を、第1固定部(基準B)の第1方向Xの位置に合わせている。
上記第1実施形態と同様に、基準Bとしての第1固定部から第3固定部までの第1方向Xにおける距離をL1(L1a〜L1c)、第3固定部から第2固定部までの前記第1方向Xにおける距離をL2(L2a〜L2c)とし、ヘッドホルダ25の線膨張係数をα(1/℃)、及び、マウント部材30の線膨張係数をβ(1/℃)として、上記式(D)を満たすように、各固定部の位置、ヘッドホルダ25の材質、マウント部材30の材質、及び寸法を定めることにより、温度変化ΔTが生じてヘッドホルダ25が第1固定部を基点として第1方向X(図8において左側)に伸縮した場合、マウント部材30が第3固定部を基点としてヘッドホルダ25の変位方向とは反対側(図8において右側)に変位する。これにより、温度変化によってヘッドホルダ25の伸縮が生じた場合においても、ヘッド周囲の温度の変化前と変化後とで各記録ヘッド3a〜3dの第1方向Xにおける位置ずれが低減される。
なお、単位ヘッド11の配置レイアウトや、記録ヘッド3の配置個数などについては、上記各実施形態において例示したものには限られず、任意の構成を採用することができる。また、ヘッドホルダ25とフレーム部材34との固定位置や固定方法、或いは、ヘッドホルダ25、マウント部材30、及び記録ヘッド3間の固定方法等についても例示したものには限られない。
そして、本発明は、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材噴射記録ヘッドイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の他の液体噴射ヘッド、及び、これを備える液体噴射装置にも適用することができる。
1…プリンタ,3…記録ヘッド,4…記録紙,7…搬送ユニット,11…単位ヘッド,25…ヘッドホルダ,27…ノズル列,30…マウント部材,34…フレーム部材
Claims (4)
- 液体の噴射対象物に向けて複数のノズル開口から液体を噴射可能な液体噴射ヘッドと、
当該液体噴射ヘッドを保持するヘッド保持部材と、
を備えた液体噴射装置であって、
前記ヘッド保持部材は、液体噴射動作時における前記噴射対象物と前記液体噴射ヘッドとの相対送り方向に直交する方向における両側の第1固定部で装置本体側に固定され、
前記液体噴射ヘッドは、マウント部材を間に介して前記ヘッド保持部材に取り付けられ、
前記液体噴射ヘッドと前記マウント部材との固定部である第2固定部は、前記マウント部材と前記ヘッド保持部材との固定部である第3固定部よりも前記相対送り方向において前記第1固定部側に配置されたことを特徴とする液体噴射装置。 - 前記第1固定部から前記第3固定部までの前記相対送り方向における距離をL1、前記第3固定部から前記第2固定部までの前記相対送り方向における距離をL2、前記ヘッド保持部材の線膨張係数をα、及び、前記マウント部材の線膨張係数をβとしたときに、以下の式(1)が成立することを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。
α×L1=β×L2 …(1) - 前記第1固定部が、前記ヘッド保持部材に前記相対送り方向に一定間隔で配設されている複数の液体噴射ヘッドの中間に対応する位置に設けられたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液体噴射装置。
- 前記第2固定部の前記相対送り方向における位置が、前記液体噴射ヘッドの何れかのノズル群の前記相対送り方向の位置に揃えられたことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の液体噴射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008151281A JP2009297902A (ja) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | 液体噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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JP2008151281A Withdrawn JP2009297902A (ja) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | 液体噴射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012101540A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Oce Printing Systems Gmbh | インク式印刷機器において少なくとも1つのプリントバーを印刷位置に位置決めする装置 |
CN103536373A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-01-29 | 清华大学 | 一种基于光固化的组织器官前体组装设备及方法 |
CN105411722A (zh) * | 2016-01-05 | 2016-03-23 | 杭州捷诺飞生物科技有限公司 | 3d生物打印设备 |
WO2021241344A1 (ja) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | インクジェット記録装置 |
-
2008
- 2008-06-10 JP JP2008151281A patent/JP2009297902A/ja not_active Withdrawn
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