JP2009297903A - Liquid jet apparatus - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a liquid ejecting apparatus including a liquid ejecting head such as an ink jet recording head, and more particularly to a liquid ejecting apparatus in which a plurality of liquid ejecting heads are arranged at regular intervals in a relative feed direction with respect to an ejected object.
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。 For example, a liquid ejecting apparatus is an apparatus that includes a liquid ejecting head capable of ejecting liquid and ejects various liquids from the liquid ejecting head. As a typical example of this liquid ejecting apparatus, for example, an ink jet recording head (hereinafter simply referred to as a recording head) as a liquid ejecting head is provided, and liquid ink is recorded on recording paper or the like from a nozzle opening of the recording head. An image recording apparatus such as an ink jet printer that records an image or the like by ejecting and landing on a medium (a target to be ejected) to form dots can be given. In recent years, liquid ejecting apparatuses have been applied not only to this image recording apparatus but also to various manufacturing apparatuses such as a manufacturing apparatus for color filters such as liquid crystal displays.
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。 An ink jet recording apparatus (printer), which is a kind of liquid ejecting apparatus, includes an ink jet recording head (a type of liquid ejecting head, so-called serial head) that is shorter than the width of a recording medium, and reciprocates in the main scanning direction. A head moving mechanism for moving the recording medium, a recording medium (ejecting object) such as recording paper, a transport mechanism for feeding the recording medium in a direction orthogonal to the main scanning direction, and performing sub-scanning. It is configured to record an image or the like on the recording medium by sequentially repeating the conveyance (sub-scanning) of the recording medium. However, in this method, since the scanning speed of the recording head is limited, for example, when an image is recorded on the entire surface of a relatively large size recording medium such as A2, there is a problem that much time is required. was there.
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。 Therefore, in recent years, a plurality of unit heads are arranged in a second direction orthogonal to the first direction (relative feed direction) in which the recording head and the recording medium move (send) relatively, and are formed by the unit head group. There has been proposed a printer configured such that the total length of the nozzle group to be handled corresponds to the maximum recording width of the recording medium. According to this configuration, it is not necessary to scan the recording head in the second direction, and an image or the like can be recorded by a relative feeding operation in the first direction between the recording head and the recording medium. The recording time can be shortened compared to
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。 Also proposed is a printer having a configuration in which a plurality of the recording heads are arranged at regular intervals in the first direction in a posture in which the head longitudinal direction is aligned with the second direction on a frame-like head holder formed of, for example, metal. (For example, refer to Patent Document 1). According to this configuration, the recording time can be further shortened or a plurality of colors can be printed.
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。 By the way, in a printer having such a configuration, when the head holder expands or contracts due to a change in environmental temperature or the heat generated by the recording head itself, the interval between the recording heads fixed to the head holder fluctuates, and the ink is transferred onto the recording medium. As a result, the recording quality of an image or the like may be deteriorated.
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。
For this reason, in the printer disclosed in
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、振動等によりヘッドホルダに対する記録ヘッドの位置がずれる虞もあった。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。 However, even in the above configuration, it is difficult to completely prevent landing position deviation due to expansion and contraction due to temperature changes of the head holder and the head itself, and each recording head is supported so that it can be finely moved freely with respect to the head holder. Further, there is a possibility that the position of the recording head with respect to the head holder is shifted due to vibration or the like. Moreover, although glass (hard glass) or ceramic is applied to the member that connects the head bars, since both are hard and brittle materials, there is a problem that processing is difficult. Furthermore, in the case of a configuration in which a plurality of nozzle rows are arranged on one head bar in the paper transport direction, landing errors may occur due to expansion and contraction of the head bar itself in the paper transport direction. No consideration is given.
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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquid ejecting apparatus capable of reducing the landing deviation of the liquid when the head holding member expands and contracts due to a temperature change. is there.
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、第1の線膨張係数αの第1支持部材と、前記第1の線膨張係数αよりも大きい第2の線膨張係数βの第2支持部材とを間に介して前記ヘッド保持部材に取り付けられ、
前記第1支持部材は、前記相対送り方向において前記第1固定部に対して前記第2支持部材よりも遠い側に配置されたことを特徴とする。
A liquid ejecting apparatus of the present invention has been proposed to achieve the above object, and a liquid ejecting head capable of ejecting liquid from a plurality of nozzle openings toward a liquid ejecting target;
A head holding member for holding the liquid jet head;
A liquid ejecting apparatus comprising:
The head holding member is fixed to the apparatus main body side with first fixing portions on both sides in a direction orthogonal to a relative feed direction between the jetting object and the liquid jet head during a liquid jetting operation,
The liquid ejecting head includes the first support member having a first linear expansion coefficient α and the second support member having a second linear expansion coefficient β larger than the first linear expansion coefficient α. Attached to the head holding member,
The first support member is disposed on a side farther than the second support member with respect to the first fixed portion in the relative feeding direction.
上記構成によれば、第1支持部材と、これよりも線膨張係数が大きい第2支持部材とを間に介して液体噴射ヘッドをヘッド保持部材に取り付け、第1支持部材を相対送り方向において第1固定部に対して第2支持部材よりも遠い側に配置することにより、温度変化ΔTが生じて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縮した場合、第1支持部材と第2支持部材の高さ方向(ヘッド保持部材の上面に対して垂直な方向の寸法)の変位量の差により液体噴射ヘッドがノズル形成面を第1固定部側に向けるようにヘッド保持部材に対して傾く。これにより、液体噴射ヘッドのノズル開口から噴射された液体が噴射対象物に対し斜めに飛翔し、着弾面に対する着弾位置を温度変化前の本来の望ましい着弾位置に近づけることができ、温度の変化前と変化後とで噴射対象物上における液体の着弾位置ずれが低減される。 According to the above configuration, the liquid ejecting head is attached to the head holding member via the first support member and the second support member having a larger linear expansion coefficient than the first support member, and the first support member is moved in the relative feed direction. When the head holding member expands and contracts in the relative feed direction with the first fixed portion as a base point by arranging the first fixed portion on the side farther than the second support member, the first support member and Due to the difference in displacement in the height direction of the second support member (the dimension in the direction perpendicular to the upper surface of the head holding member), the liquid ejecting head is arranged on the head holding member so that the nozzle forming surface faces the first fixed portion side. Lean against. As a result, the liquid ejected from the nozzle opening of the liquid ejecting head flies obliquely with respect to the ejected object, and the landing position on the landing surface can be brought close to the original desired landing position before the temperature change. And after the change, the deviation of the landing position of the liquid on the injection target is reduced.
また、上記構成において、前記第1固定部に対して前記相対送り方向においてより遠い位置に配置された液体噴射ヘッドほど前記第1支持部材と前記第2支持部材の間隔を狭める一方、前記第1固定部に対して前記相対送り方向においてより近い位置に配置された液体噴射ヘッドほど前記第1支持部材と前記第2支持部材の間隔を広げる構成を採用することが望ましい。 In the above configuration, the liquid ejecting head disposed at a position farther in the relative feed direction than the first fixed portion narrows the interval between the first support member and the second support member, while the first It is desirable to employ a configuration in which the liquid ejecting head disposed closer to the fixed portion in the relative feed direction increases the distance between the first support member and the second support member.
上記構成によれば、支持部材の材料の組み合わせを液体噴射ヘッド毎に変えることなく、ヘッド保持部材に対する液体噴射ヘッドの配置位置に応じて当該液体噴射ヘッドの傾き量を変えることができる。このため、支持部材の材料の管理が容易となり、コストも抑えることができる。 According to the above configuration, the tilt amount of the liquid ejecting head can be changed according to the arrangement position of the liquid ejecting head with respect to the head holding member without changing the combination of the materials of the support member for each liquid ejecting head. For this reason, management of the material of a support member becomes easy and it can also suppress cost.
また、前記第1固定部に対して前記相対送り方向においてより遠い位置に配置された液体噴射ヘッドほど前記第1の線膨張係数αと前記第2の線膨張係数βとの差を大きくする一方、前記第1固定部に対して前記相対送り方向においてより近い位置に配置された液体噴射ヘッドほど前記第1の線膨張係数αと前記第2の線膨張係数βとの差を小さくするように、前記第1支持部材と前記第2支持部材の材料を、第1固定部に対する液体噴射ヘッドの配置位置に応じて異ならせる構成を採用することもできる。 Further, the liquid ejecting head disposed at a position farther from the first fixed portion in the relative feed direction increases the difference between the first linear expansion coefficient α and the second linear expansion coefficient β. The difference between the first linear expansion coefficient α and the second linear expansion coefficient β is reduced as the liquid ejecting head is disposed closer to the first fixed portion in the relative feed direction. Further, it is possible to adopt a configuration in which the materials of the first support member and the second support member are made different according to the arrangement position of the liquid ejecting head with respect to the first fixed portion.
この構成は、構造上、第1支持部材と第2支持部材との間の間隔を液体噴射ヘッド毎に変更できない場合に好適である。 This configuration is suitable when the interval between the first support member and the second support member cannot be changed for each liquid ejecting head.
上記各構成において、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構成を採用することもできる。 In each of the above configurations, the configuration in which the first fixing portion is provided at a position corresponding to the middle of the plurality of liquid ejecting heads arranged on the head holding member at regular intervals in the relative feed direction is adopted. You can also.
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the present embodiment, an image recording apparatus that is one form of the liquid ejecting apparatus, and more specifically, a length corresponding to the maximum recording width of a recording sheet that becomes an ejection target (or recording medium) at equal intervals between nozzle openings. An ink jet printer (hereinafter referred to as a printer) equipped with a long liquid ejecting head (hereinafter simply referred to as a recording head) arranged in FIG.
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。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a
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(不図示)を有し、この駆動信号発生回路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。
In addition, a
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により順次引き出され、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。
The
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。
The transport unit 7 is stretched between a driving
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、従動ローラ19から延伸した軸端部に配設されたロータリーエンコーダ(不図示)によって検出されるようになっている。そして、このエンコーダの検出信号は、エンコーダパルスとして上記プリンタコントローラ9に出力される。
The driving
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。
Here, when recording is performed on only one surface of the
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。
As a configuration for improving the adhesion of the
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。
As shown in FIG. 2, the
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27a〜27d(図6参照)が第1方向Xに並べて形成されている。
A plurality of nozzle openings for ejecting ink are provided in the second direction Y on the
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。
In the present embodiment, the
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。
As shown in FIG. 5, the
第1の梁25a、第2の梁25bには、断面円形状の雌ネジ部35がそれぞれ開設されており、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。本実施形態においては、この第1固定部の位置は、第1方向Xにおいて第2記録ヘッド3bの第4ノズル列27dに対応する位置となっている。つまり、平面視においては、第2記録ヘッド3bの第4ノズル列27dと両側の第1固定部とは一直線上に並んでいる。
The
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嵌っている。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の挿通部分の内径の差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。
In addition, at both ends in the longitudinal direction (first direction X) of the
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、第1方向Xに沿って並べられた第1支持部材30a及び第2支持部材30bをそれぞれ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。但し、第2記録ヘッド3bについては、ヘッドホルダ25の熱膨張によるインクの着弾位置ずれが少ないことから、第2支持部材30bを用いずに第1支持部材30aのみでヘッドホルダ25に支持されている。
なお、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。
As shown in FIG. 3, the
The total length W1 in the longitudinal direction of the
図6(a)に示すように、支持部材30a,30b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のユニットホルダ24と支持部材30a,30bとは、止着部材33によってそれぞれ固定されている。本実施形態では、第1方向Xで見た場合に、第1支持部材30aの配設位置を、記録ヘッド3の第4ノズル列27dの位置に合わせている。また、第1支持部材30aと第2支持部材30bの配置に関し、第1支持部材30aは、第1方向Xにおいて第1固定部に対して第2支持部材30bよりも遠い側に配置されている。これらの第1支持部材30aと第2支持部材30bの基準温度(例えば、25℃)下における高さ等の外形寸法は揃えられている。そして、第2支持部材30bの第2の線膨張係数βが、第1支持部材30aの第1の線膨張係数αよりも大きくなるように、各支持部材30a,30bの材料が選定されている。
As shown in FIG. 6A, the
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固定部を基点として第1方向Xに伸縮した場合において、記録ヘッド3を支えている支持部材30a,30bにも同様に全体的に伸縮が生じるが、第1支持部材30aと第2支持部材30bとで線膨張係数の違いから温度変化時の伸縮量(変位量)も異なる。即ち、第1固定部に対して遠い側に配置されている第1支持部材30aの変位量よりも、第1固定部に近い側の第2支持部材30bの変位量の方が大きい。この変位量の違いにより、図6(b)に示すように、これらの支持部材30a,30bに支えられている記録ヘッド3がヘッドホルダ25に対して傾く。なお、図では、分かりやすいように、実際よりも大きく伸縮するように示している。この記録ヘッド3の傾きにより、ヘッドホルダ25が伸縮した場合においても、記録紙4に対するインクの着弾位置が変動することを抑制している。以下、図7に示す模式図を参照しながら、この点について説明する。
With this configuration, the
図7(a)は、温度上昇が生じた際の支持部材30a,30bの伸張(熱膨張)による記録ヘッド3の傾き状態を説明する模式図であり、(b)はその際の各部の寸法を説明する図である。なお、この図では、第3記録ヘッド3cの場合を例示している。
ここで、第1記録ヘッド3a、第3記録ヘッド3c、及び第4記録ヘッド4dから基準Bとしての第1固定部までの第1方向Xにおける距離を、それぞれPa,Pc,Pdとする。なお、本実施形態においては、第1方向Xにおける各記録ヘッド3の配設ピッチPが一定となっているので、Pa=Pc=P,Pd=2Pとなる(図4参照)。
FIG. 7A is a schematic diagram for explaining an inclined state of the
Here, the distances in the first direction X from the
そして、例えば、ヘッド周囲の温度が規定の温度(例えば、25℃)からΔTだけ上昇してヘッドホルダ25が第1方向Xに伸張した場合、第1支持部材30aがΔS1だけヘッドホルダ25の上面に対して垂直な方向に変位し、第2支持部材30bがΔS2ヘッドホルダ25の上面に対して垂直な方向に変位するものとする。このような第1支持部材30aと第2支持部材30bとの間の変位量の差により、図7に示すように、第2方向Yに平行な仮想回転軸Vaを中心として記録ヘッド3が、ノズル形成面26を第1固定部側に向ける方向に回転して傾く。なお、この記録ヘッド3の傾きにより、傾き前と傾き後とで各ノズル列27の位置が第1方向Xに多少変位するが、この変位量は計算上無視できるほど小さい。
For example, when the temperature around the head rises by ΔT from a specified temperature (for example, 25 ° C.) and the
ここで、規定温度における第1支持部材30aと第2支持部材30bの高さ(ヘッドホルダ25の上面に対して垂直な方向の寸法)をSとすると、上記の場合における第1支持部材30aと第2支持部材30bの変位量ΔS1,ΔS2は、それぞれ以下のように示される。
ΔS1=S×α×ΔT …(A)
ΔS2=S×β×ΔT …(B)
Here, when the height of the
ΔS1 = S × α × ΔT (A)
ΔS2 = S × β × ΔT (B)
また、第1方向Xにおける第1支持部材30aと第2支持部材30bとの間の距離をL、同じく第2支持部材30bから仮想回転軸Vaまでの距離をL0とすると、図7(b)において、三角形の相似則により以下の式(C)が成り立つ。
L0:ΔS2=(L0−L):ΔS1 …(C)
これにより、以下の式(D)が導かれる。
L0=L×ΔS2/(ΔS2−ΔS1) …(D)
上記式(D)に、式(A),(B)を代入すると、以下の式(E)が得られる。
L0=L×β/(β−α) …(E)
7B, when the distance between the
L0: ΔS2 = (L0−L): ΔS1 (C)
As a result, the following equation (D) is derived.
L0 = L × ΔS2 / (ΔS2−ΔS1) (D)
Substituting the formulas (A) and (B) into the above formula (D), the following formula (E) is obtained.
L0 = L × β / (β−α) (E)
さらに、ヘッドホルダ25の上面からノズル形成面26までの距離をD、ノズル形成面26から記録紙4の記録面までの距離をPG、記録ヘッド3の傾きによる記録面上でのインクの着弾位置の第1方向Xにおける位置ずれの量(補正量)をΔXとすると、図7(b)における三角形の相似則により、以下のようになる。
L0:ΔS2=(S+D+PG):ΔX …(F)
ΔX=ΔS2×(S+D+PG)/L0 …(G)
上記式(G)に、式(B)、(E)を代入すると、以下の式(H)が得られる。
ΔX=S×ΔT×(β−α)×(S+D+PG)/L …(H)
Furthermore, the distance from the upper surface of the
L0: ΔS2 = (S + D + PG): ΔX (F)
ΔX = ΔS2 × (S + D + PG) / L0 (G)
Substituting the formulas (B) and (E) into the above formula (G), the following formula (H) is obtained.
ΔX = S × ΔT × (β−α) × (S + D + PG) / L (H)
また、ヘッドホルダ25の第1方向Xにおける線膨張係数をγ(1/℃)、基準Bとしての第1固定部から各記録ヘッド3まで(本実施形態においては第4ノズル列27dまで)の第1方向の距離をP(mm)とすると、ヘッドホルダ25の熱膨張による第3記録ヘッド3cの第4ノズル列27dの変位量Δhは、以下の式(I)のようになる。
Δh=P×γ×ΔT …(I)
Further, the linear expansion coefficient in the first direction X of the
Δh = P × γ × ΔT (I)
上記のように記録ヘッド3を傾けてインクの飛翔方向を記録紙4に対して斜めにすることにより、記録紙4の記録面上における第1方向Xのインク着弾位置ずれを相殺するためには、以下の式(J)が成り立てばよい。
ΔX=Δh …(J)
この式に、式(H),(I)を代入すると、以下の式(K)が得られる。
L=(β−α)/γ×S×(S+D+PG)/P …(K)
In order to cancel the ink landing position deviation in the first direction X on the recording surface of the
ΔX = Δh (J)
Substituting the formulas (H) and (I) into this formula yields the following formula (K).
L = (β−α) / γ × S × (S + D + PG) / P (K)
同様に、ヘッド周囲の温度がΔTだけ低下した場合、ヘッドホルダ25、各支持部材30a,30bの変位方向が上記とは逆になるが、この場合も上記式(K)が成り立つ。
つまり、上記式(K)を満たすように、ヘッドホルダ25の材料、支持部材30a,30bの材料、寸法、及び配置間隔を定めることにより、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。
Similarly, when the temperature around the head is decreased by ΔT, the displacement direction of the
In other words, the ink landing position deviation in the first direction X is suppressed by determining the material of the
以下の表1は、上記(K)に基づいて選定された各支持部材30a,30bとヘッドホルダ25の材料の組み合わせの例及び各部の代表的な寸法例を示したものである。なお、表1において上2段は、上記実施形態における第1記録ヘッド3a及び第3記録ヘッド3cの場合(P=100(mm))を示し、下2段は、同じく第4記録ヘッド3dの場合(P=200(mm))を示している。
Table 1 below shows examples of combinations of materials of the
上記表1の組み合わせから、ヘッドホルダ25に鉄系合金、第1支持部材30aにインバー材(63.5重量%Fe−36.5重量%Ni合金等)、第2支持部材30bにアルミニウム合金の材料をそれぞれ用いると、製作上現実的な寸法を採ることが可能となる。本実施形態においては、第1固定部に対して第1方向Xにおいてより遠い位置に配置された記録ヘッド3(3d)ほど、記録紙4の記録面上におけるインクの着弾位置ずれが大きくなるので、第1支持部材30aと第2支持部材30bの間隔Lを狭めることで記録ヘッド3の傾きを大きくし、これにより補正量(ΔX)を大きくしている。これに対し、第1固定部に対して第1方向Xにおいてより近い位置に配置された記録ヘッド3(3a,3c)ほど、記録面上におけるインクの着弾位置ずれは小さくなるので、第1支持部材30aと第2支持部材30bの間隔Lを広げることにより、補正量を小さくしている。このような構成により、支持部材30a,30bの材料の組み合わせを記録ヘッド毎に変えることなく、支持部材30a,30bの間隔Lを変えるのみで記録ヘッド3の傾き量(補正量)を変えることができる。このため、支持部材30a,30bの材料の管理が容易となり、コストも抑えることができる。また、ヘッドホルダ25および支持部材30a,30b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。
From the combinations shown in Table 1, the
なお、第1固定部に対する記録ヘッド3の第1方向Xにおける配置位置に応じて第1支持部材30aと第2支持部材30bの間隔を変える構成には限られず、例えば、記録ヘッドの配置位置に応じて第1支持部材30aと第2支持部材30bの材料の組み合わせを変えるようにしてもよい。即ち、第1固定部に対して第1方向Xにおいてより遠い位置に配置された記録ヘッド3(3d)ほど、第1の線膨張係数αと第2の線膨張係数βとの差を大きくする一方、第1固定部に対して第1方向Xにおいてより近い位置に配置された記録ヘッド3(3a,3c)ほど第1の線膨張係数αと第2の線膨張係数βとの差を小さくするように、第1支持部材30aと第2支持部材30bの材料の組み合わせを選定してもよい。この構成では、記録ヘッド3等の構造上、第1支持部材30aと第2支持部材30bとの間の間隔を変更できない場合に好適である。
Note that the configuration is not limited to the configuration in which the interval between the
以上のように、第1支持部材30aと、これよりも線膨張係数が大きい第2支持部材30bとを間に介して記録ヘッド3をヘッドホルダ25に取り付け、第1支持部材30aを第1方向Xにおいて第1固定部に対して第2支持部材30bよりも遠い側に配置することにより、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、支持部材30a,30bの高さ方向の変位量の差により各記録ヘッド3が仮想回転軸Vaを中心として回転してヘッドホルダ25に対して傾く。これにより、各記録ヘッド3のノズル開口から噴射されたインクも記録紙4の記録面に対し斜めに飛翔し、記録面に対する着弾位置を温度変化前の本来の着弾位置に近づけることができる。即ち、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、温度の変化前と変化後とで記録紙4の記録面上における第1方向Xにおけるインクの着弾位置ずれが低減される。その結果、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、支持部材30a,30bとヘッドホルダ25とが、止着部材32によって固定され、各記録ヘッド3a〜3dのユニットホルダ24と支持部材30a,30bとが、止着部材33によってそれぞれ固定されているので、部材間でガタつきが生じ難く、これにより、ヘッドホルダ25に対する記録ヘッド3の位置決めが高い精度で確保される。
As described above, the
The
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。
Note that the
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、記録ヘッド3a〜3dの列の中間(第2記録ヘッド3bと第3記録ヘッド3cとの間)に対応する位置に合わせた点が上記第1の実施形態と異なる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration in the second embodiment.
In the configuration of the present embodiment, the fixing position of the
そして、基準Bとしての第1固定部から各記録ヘッド3a〜3dの第2支持部材30b若しくは第4ノズル列27dまでの第1方向Xの距離をPa〜Pdとし、ヘッドホルダ25の第1方向Xにおける線膨張係数をγ(1/℃)、及び、支持部材30a,30bの線膨張係数をそれぞれα,β(1/℃)として、上記式(K)を満たすように、ヘッドホルダ25の材料、支持部材30a,30bの材料、寸法、及び配置間隔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固定部を基準Bとして第1方向Xの両側に伸縮した場合、同じく伸縮する支持部材30a,30bの変位量差により各記録ヘッド3がノズル形成面26を第1固定部側に向けるようにして傾く。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記録紙4の記録面上における着弾位置ずれが低減される。
The distance in the first direction X from the first fixed portion as the reference B to the
図9は、本発明の第3実施形態の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4ノズル列27dの第1方向Xにおける位置に合わせた点が上記各実施形態と異なる。また、第4記録ヘッド3dについては、ヘッドホルダ25の熱膨張によるインクの着弾位置ずれが少ないことから、第2支持部材30bを用いずに第1支持部材30aのみでヘッドホルダ25に支持し、ヘッドの傾きによるインク着弾位置の補正を行わないように構成されている。さらに、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9において左側)へ伸縮変形することが許容されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the third embodiment of the present invention.
In the configuration of the present embodiment, the fixing position of the
上記各実施形態と同様に、基準Bとしての第1固定部から各記録ヘッド3a〜3cまでの第1方向Xの距離をPa〜Pcとし、ヘッドホルダ25の第1方向Xにおける線膨張係数をγ(1/℃)、及び、支持部材30a,30bの線膨張係数をそれぞれα,β(1/℃)として、上記式(K)を満たすように、ヘッドホルダ25の材料、支持部材30a,30bの材料、寸法、及び配置間隔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固定部を基準Bとして第1方向X(図8において左側)に伸縮した場合、同じく伸縮する支持部材30a,30bの変位量差により各記録ヘッド3がノズル形成面26を第1固定部側に向けるようにして傾く。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記録紙4の記録面上における着弾位置ずれが低減される。
As in the above embodiments, the distance in the first direction X from the first fixed portion as the reference B to each of the recording heads 3a to 3c is Pa to Pc, and the linear expansion coefficient of the
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、支持部材30a,30b、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。
The arrangement layout of the unit heads 11 and the number of the recording heads 3 are not limited to those exemplified in the above embodiments, and any configuration can be adopted. Further, the fixing position and fixing method between the
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。 The present invention also relates to an electrode material ejection recording head iochip used for forming electrodes such as a color material ejection head, an organic EL (Electro Luminescence) display, and an FED (Surface Emitting Display) used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display. The present invention can also be applied to other liquid jet heads such as bioorganic jet heads used for manufacturing (biochemical elements) and liquid jet apparatuses including the same.
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,30a…第1支持部材,30b…第2支持部材,34…フレーム部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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、第1の線膨張係数αの第1支持部材と、前記第1の線膨張係数αよりも大きい第2の線膨張係数βの第2支持部材とを間に介して前記ヘッド保持部材に取り付けられ、
前記第1支持部材は、前記相対送り方向において前記第1固定部に対して前記第2支持部材よりも遠い側に配置されたことを特徴とする液体噴射装置。 A liquid ejecting head capable of ejecting liquid from a plurality of nozzle openings toward a liquid ejecting target;
A head holding member for holding the liquid jet head;
A liquid ejecting apparatus comprising:
The head holding member is fixed to the apparatus main body side with first fixing portions on both sides in a direction orthogonal to a relative feed direction between the jetting object and the liquid jet head during a liquid jetting operation,
The liquid ejecting head includes the first support member having a first linear expansion coefficient α and the second support member having a second linear expansion coefficient β larger than the first linear expansion coefficient α. Attached to the head holding member,
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the first support member is disposed on a side farther than the second support member with respect to the first fixed portion in the relative feed direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008151282A JP2009297903A (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Liquid jet apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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2008
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