インクジェット記録ヘッド
【課題】回収処理能力を高くできる、マルチノズルに対応したインク回収装置を有するコンティニュアス方式のインクジェット記録ヘッドを提供する。
【解決手段】この記録ヘッドは連続的に液滴を吐出する吐出ノズル１−３と、該吐出ノズルから吐出された画像形成に使用しない非使用液滴を回収する回収口４−５，４−６と、吐出された液滴の飛翔方向を偏向して非使用液滴を前記回収口へ着弾させ、液滴のうち画像形成に使用する液滴のみを被記録媒体へ着弾させるための帯電電極２−２および偏向電極３−２，３−３を備える。偏向電極３−２，３−３は、非使用液滴を回収口４−５と回収口４−６に振り分けながら着弾させられるように、非使用液滴の飛翔方向を変えられる。
【解決手段】この記録ヘッドは連続的に液滴を吐出する吐出ノズル１−３と、該吐出ノズルから吐出された画像形成に使用しない非使用液滴を回収する回収口４−５，４−６と、吐出された液滴の飛翔方向を偏向して非使用液滴を前記回収口へ着弾させ、液滴のうち画像形成に使用する液滴のみを被記録媒体へ着弾させるための帯電電極２−２および偏向電極３−２，３−３を備える。偏向電極３−２，３−３は、非使用液滴を回収口４−５と回収口４−６に振り分けながら着弾させられるように、非使用液滴の飛翔方向を変えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続式インクジェット記録ヘッドに関し、特に、記録（画像形成）に用いない液滴（以下、非使用液滴と呼ぶ。）を回収するためのインク回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ等に採用される記録方式のうち、吐出口（ノズル）からインク滴を吐出させて被記録媒体に文字や画像等を形成するインクジェット記録方式は、低騒音のノンインパクト記録方式で高密度かつ高速の記録動作が可能であるため、近年では広く採用されている。
【０００３】
一般的なインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドと、これを搭載するキャリッジを移動させる手段と、被記録媒体を搬送する手段と、これらを制御するための制御手段とを備えている。このように、キャリッジを移動させながら記録動作を行うものをシリアルスキャン型という。一方、インクジェット記録ヘッドを移動させずに被記録媒体の搬送のみで記録動作を行うものをライン型という。ライン型のインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドは、被記録媒体の幅方向（搬送方向に対して直交する方向）の全域にわたって配列された多数のノズルを有する。
【０００４】
インクジェット記録ヘッドは、ノズルからインク滴を吐出させるために、ノズル内のインクに与える吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生手段を有する。エネルギー発生手段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換素子を用いたもの、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いたもの、あるいは電波やレーザ等の電磁波を機械的振動または熱に変換する電磁波機械変換素子、電磁波熱変換素子を用いたもの等がある。その中でも、熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式は、エネルギー発生手段を高密度に配列させることができるため高解像度の記録を行うことが可能である。特に、電気熱変換素子をエネルギー発生手段として用いたインクジェット記録ヘッドは、電気機械変換素子を用いたものよりも小型化が容易であり、更には、最近の半導体製造分野において進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術を応用してその長所を十分に活用することにより、高密度実装化が容易でかつ製造コストを低くできるという利点がある。
【０００５】
一方で他の技術としては、一般に「コンティニュアス式」インクジェット方式と呼ばれる印刷方式がある。この方式では、加圧源と励振手段により連続的なインク液滴を形成しながら記録媒体へ向けて飛翔させる。この連続したインク液滴の飛翔中に、記録に用いない非印字液滴を帯電手段により電荷を与え、偏向手段により形成された電界により電荷を帯びた非印字液滴を回収口に向けて偏向させる。このようにして画像形成を行う。
【０００６】
コンティニュアス方式の記録ヘッドをマルチノズル化した形態の前記インク回収技術が特許文献１にて提案されている。この従来技術の回収装置としては、複数の吐出ノズルにそれぞれ対応した回収口が回収流路下流側で合流し、共通の真空ポンプにて非印字液滴を真空吸引することで回収する構成である。特に、上記の回収口は複数の吐出ノズルからの非印字液滴を同時に回収するために、非印字液滴が偏向されて着弾する位置に多孔質部材で形成され、非印字液滴を均一圧力で吸引できるように、回収流路先端部を複数の微細孔としている。つまり、全ての吐出ノズル分の回収口（ガター）を１つの吸引ポンプにて均一な圧力で吸引可能な構成にするため、回収口を構成する複数の孔のサイズを微細にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述のようなマルチノズル化に対応したインク回収装置においては、回収口が、回収流路の最上流部に構成された複数の微細な孔が近接配置された領域であるため、液体などが通過するときに生じる流抵抗が大きくなり、回収流量に制約が生じてしまう。
【０００９】
特に、偏向手段により一方向に偏向された非印字液滴は、前記回収口内の一箇所に集中的に着弾するため、回収口表面に液溜まりが形成される。そのため、突発的な衝撃などにより前記液溜まりが下部の被記録媒体に落下し、記録媒体を汚してしまう問題点が発生してしまう。また、回収口が微細な孔構成であるため、回収処理能力（回収流量）が上げられず、結果、印刷装置自体の印刷速度をより速く出来ない。
【００１０】
本発明の目的は、上記背景技術の課題に鑑み、回収処理能力を高くできる、マルチノズルに対応したインク回収装置を有するコンティニュアス方式のインクジェット記録ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、連続的に液滴を吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルから吐出された画像形成に使用しない非使用液滴を回収する回収口と、吐出ノズル吐出された液滴の飛翔方向を偏向して非使用液滴を回収口へ着弾させ、吐出ノズルから吐出された画像形成に使用する液滴のみを被記録媒体へ着弾させる偏向手段とを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、
偏向手段は、非使用液滴を回収口内の複数の位置に振り分けながら着弾させられるように、前記非使用液滴の飛翔方向または偏向量を変えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンティニュアス型インクジェット記録ヘッドの回収装置において、非印字液滴を回収口の複数の位置に着弾させられるので、回収口表面に溜まる回収液滴の液溜まりが下部の記録媒体に落下し、記録媒体を汚してしまう問題点を解消することができる。また、回収口が微細な孔構成であっても、回収口全体として通過できる非印字液滴（回収インク）量を多くすることできるので、回収装置としての回収能力（回収流量）を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一の実施例における記録ヘッド全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施例における記録ヘッドの吐出ノズルを示す平面図である。
【図３】本発明の第一の実施例における記録ヘッドの帯電電極ユニットを示す平面図である。
【図４】本発明の第一の実施例における記録ヘッドの偏向電極ユニットを示す平面図である。
【図５】本発明の第一の実施例における記録ヘッドの回収ユニットと回収装置を示す平面図である。
【図６】本発明の第一の実施例における記録ヘッドの吐出ノズル周辺を詳細に示す断面図である。
【図７】本発明の第一の実施例における帯電電極と偏向電極へ出力される電圧制御波形図である。
【図８】本発明の第二の実施例における記録ヘッドの吐出ノズル周辺を詳細に示す断面図である。
【図９】本発明の第二の実施例における帯電電極と偏向電極へ出力される電圧制御波形図である。
【図１０】本発明の第三の実施例における記録ヘッド全体を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第三の実施例におけるＸ方向偏向ユニットを示す平面図である。
【図１２】本発明の第三の実施例におけるＸ方向偏向ユニット内の偏向ホール周辺を示す詳細斜視図である。
【図１３】本発明の第三の実施例におけるＹ方向偏向ユニットを示す平面図である。
【図１４】本発明の第三の実施例におけるＹ方向偏向ユニット内の偏向ホール周辺を示す詳細斜視図である。
【図１５】本発明の第三の実施例における回収ユニットと回収装置を示す平面図である。
【図１６】本発明の第三の実施例における回収口を詳細に示した断面図である。
【図１７】本発明の第三の実施例における記録ヘッドの吐出ノズル周辺を詳細に示す断面図である。
【図１８】本発明の第三の実施例における帯電電極とＸ方向向偏向電極とＹ方向偏向電極へ出力される電圧制御波形図である。
【図１９】本発明の第三の実施例における液滴の飛翔を具体的に示す断面斜視図である。
【図２０】本発明の第三の実施例における回収口への液滴の着弾位置を具体的に示す平面図である。
【図２１】本発明の第三の実施例の別形態における記録ヘッドの吐出ノズル周辺を詳細に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは、記録ヘッドの形態として、記録ヘッドのノズル列が記録紙幅分有し、固定された前記記録ヘッドの直下を被記録媒体としての記録紙が移動することで印刷動作を行なうライン型記録方式を例にとって説明する。
【００１５】
［第一の実施例］
図１は、本発明の一実施形態のインクジェット記録ヘッド全体を示す斜視図である。本実施例の記録ヘッドは、吐出ヘッド１と、帯電ユニット２、偏向ユニット３、さらには回収ユニット４から成る。
【００１６】
吐出ヘッド１については、インクジェットプリンター本体のインク供給装置から、インク加圧ポンプ（不図示）によりインクに圧力を与えることで、インク流入口１−１を経て、吐出ヘッド１内の共通液室（不図示）の中へインクが供給される。前記加圧時の圧力値としてはゲージ圧で数ＭＰａ程度が考えられる。前記共通液室の下部には、インクを吐出するための吐出ノズル（不図示）が配置されている。前記吐出ノズルのサイズは直径が１０μｍ程度の微細孔である。
【００１７】
図２は、前記吐出ノズルが形成されている吐出ノズルプレートを示す（図１のＺ方向から見た平面図）。この図に示される吐出ノズルプレート１−５では、隣接する吐出ノズル１−３が図１のＸ方向に対して角度θの方向に斜めに配列されることで形成された分割ノズル列１−４が、Ｘ方向にある間隔をおいて複数配列されている。また、隣接する吐出ノズル１−３の配列は、Ｘ方向の隣接ノズル間距離（Ｍ）が、プリンタ出力解像度分の距離になるような配置となっている。
【００１８】
図３は図１の帯電ユニット２を示した平面図である（図１のＺ方向からの平面図）。吐出ヘッド１の吐出ノズル１−３に対向した位置に帯電ホール２−１が配置され、さらに帯電ホール２−１の内壁には導電性材質である帯電電極２−２が形成されている。さらに各帯電電極２−２は、帯電電極配線２−４が帯電ユニット２の表面にパターニングされていて、帯電駆動回路（不図示）まで帯電電極毎に電気配線されている。本実施例では帯電駆動回路（不図示）から正電圧または負電圧を独立駆動させながら各帯電電極２−２に電圧を与える構成とする。
【００１９】
図４は図１の偏向ユニット３を示した平面図である（図１のＺ方向からの平面図）。吐出ヘッド１の分割ノズル列１−４に対向した位置に偏向スリット３−１が配置され、偏向スリット３−１の内壁には、第１の偏向電極３−２と第２の偏向電極３−３が、Ｘ方向に対向した位置に形成されている。さらに偏向ユニット３の表面にはパターニングにより、偏向電極対からはそれぞれ第１の偏向電極配線３−４と第２の偏向電極配線３−５が配線されている。本実施例では、第１の偏向電極３−２はアース側と接続され、第２の偏向電極３−３は、負電圧を与えられる構成と接続されている。
【００２０】
図５は図１の回収ユニット４の平面図と、回収ユニット４に接続される回収装置を同時に示した図である。回収ユニット４は、吐出ヘッド１の分割ノズル列１−４に対向した位置に回収スリット４−４が形成されている。さらに、回収スリット４−４の内壁で吐出液滴が偏向電極対３−２，３−３により偏向されて、回収スリット４−４の内壁に衝突する位置に、回収口４−５と回収口４−６（図６参照）が各吐出ノズル１−３に対応して形成されている。回収口４−５，４−６については、図６を参照されたい。
【００２１】
さらに、回収口下流位置にはそれぞれ回収支流路４−２が形成され、回収支流路４−２の下流位置には、複数の回収支流路４−２が合流される構成で１本の回収本流路４−３が配置されている。回収本流路４−３の下流には回収流出口４−１が構成されている。回収流出口４−１は、回収装置５の回収流路５−２により回収タンク５−１まで接続され、その途中には上記の回収口を減圧するための回収ポンプ５−３が配置されている。
【００２２】
各回収口へ飛翔された非印字液滴（回収される非使用液滴）は回収ポンプ５−３により回収支流路４−２を通過し、回収タンク５−１へ移動する。回収タンク５−１に集められた非印字液滴は、再度吐出ヘッド１へ供給され再利用される構成をとるが、その他の構成であっても構わない。
【００２３】
図１の記録ヘッド全体のＢ−Ｂ断面で、特に吐出ノズル周辺を示した拡大断面を図６に示す。吐出ヘッド１内の共通液室（不図示）には、この中へ供給されたインクに振動を与える為、ピエゾ素子などの励振動手段が配置されている（不図示）。
【００２４】
吐出ヘッド１の共通液室内に供給されたインクにインク加圧ポンプ（不図示）により数ＭＰａ程度（ゲージ圧）の圧力を与えることにより、図６に示すように各吐出ノズル１−３から連続的にインクが排出され、液柱Ｐが形成される。さらに、上記の励振手段（不図示）により共通液室内（不図示）のインク全体に振動が与えられることにより、液柱Ｐの先端部は微小な液滴Ｑが連続的に分離され、さらに一定間隔でしかも一定速度を持った連続液滴が飛翔される。液柱Ｐは帯電ホール２−１内の帯電電極２−２に近接した位置に形成されている。
【００２５】
画像形成のための印刷データに基づき、各帯電電極２−２への印加電圧を制御する。即ち、印刷に用いる印字液滴（Ｑ−１、Ｑ−５など）が液柱Ｐから分離するときは、帯電電極２−２に電圧を与えないために液柱から分離する印字液滴への帯電は行なわれない。一方で印字に使用されない非印字液滴（Ｑ−２、Ｑ−３、Ｑ−４、Ｑ−６、Ｑ−７など）が液柱Ｐから分離するとき、帯電電極２−２は正または負の電圧が印加され、液柱Ｐを形成しているインク自体に電流が流れ、液柱Ｐ表面には帯電電極２−２とは反対の極性の電荷が誘電され、非印字液滴として分離される。例えば帯電電極２−２に負の電圧を印加した場合、液柱Ｐの表面は正の電荷に誘電され、正の電荷を持った液滴が分離し、非印字液滴として飛翔する（非印字液滴Ｑ−２，Ｑ−４、Ｑ−７）。また、帯電電極２−２に正の電圧をかけた場合、液柱Ｐ全体は負の電荷を帯び、液柱Ｐから分離される液滴は負に帯電しながら非印字液滴として飛翔する（非印字液滴Ｑ−３，Ｑ−６）。
【００２６】
回収ユニット４の回収スリット４−４内には、第１の回収口４−５と第２の回収口４−６が回収支流路４−２の両側位置で、非印字液滴が図６のＸ方向と−Ｘ方向に偏向された場合にそれぞれ着弾される位置に配置されている。第１の回収口４−５と第２の回収口４−６は微細な孔形状によりそれぞれ構成されている。例えば、微細孔からなる回収口４−５，４−６は、それぞれ、ある領域に直径が１０μｍ程度の複数個の孔が近接して配置されることにより構成されている。言い換えれば、回収スリット４−４内の内壁の内周に沿った領域を２つに分割し、分割した各々の領域に複数の微細な孔を形成することで、回収口４−５，４−６が構成されている。
【００２７】
図５に示すような本実施例のマルチノズル対応の回収装置では、全ての回収口を下流側の流路４−３に合流し、１個の回収ポンプ５−３により全ての回収口を負圧で吸引回収する構成としている。
【００２８】
図７は本実施例の記録ヘッドによる印字動作時の吐出ノズル１つ分の吐出液滴の飛翔方向を制御するための帯電電極と偏向電極に与える電圧の駆動制御方法を示したものである。例えば図６の連続液滴である液滴Ｑ−１が帯電電極２−２を通過する時には電圧を与えない。さらに、液滴Ｑ−１が偏向電極対３−２，３−３を通過する時、第２の偏向電極３−３には負の電圧を印加するが、液滴Ｑ−１は電荷を持たないため飛翔方向は偏向されずに印字液滴として記録紙へ飛翔される。
【００２９】
続いて、液滴Ｑ−２が液柱Ｐから分離する時、帯電電極２−２により正の電荷に帯電され第１の偏向電極３−２と第２の偏向電極３−３の間に飛翔される。第２の偏向電極３−３が負の電圧を印加されることにより発生する周囲の電界により、非印字液滴Ｑ−２は第２の回収口４−６の方向に偏向される。そして、非印字液滴Ｑ−２は第２の回収口４−６で回収装置内に回収される。
【００３０】
続いて飛翔される液滴Ｑ−３は、帯電電極２−２により負の電荷に帯電することで、偏向電極３−２，３−３の間を通過する時に−Ｘ方向に偏向され、今度は第１の回収口４−５に液滴Ｑ−３は回収される。
【００３１】
以後、図７に示す液滴Ｑ−４は第２の回収口４−６へ回収され、液滴Ｑ−５は印字液滴として記録紙へ直進し、液滴Ｑ−６は第１の回収口４−５へ回収され、液滴Ｑ−７は第２の回収口４−６へ回収されるように、帯電電極２−２と偏向電極３−２，３−３に与える電圧を制御する。
【００３２】
以上の偏向制御を行うことで、本実施例では各々の吐出ノズル１−３に対して２個設けられた回収口４−５，４−６へ非印字液滴の飛翔方向を交互に変えることができる。
【００３３】
なお、本実施例では偏向手段として帯電電極２−２と偏向電極３−２，３−３により液滴飛翔方向を偏向させる方式を用いて説明したが、その他の偏向方式であっても構わない。例えば、液滴飛翔方向と垂直方向に流す外部気流により飛翔液滴を偏向させる気流偏向方式や、吐出ノズルプレート表面の各吐出ノズル周辺に複数個のヒーターを配置し、前記複数のヒーター制御により連続液滴の飛翔方向を１滴ごと変化させるヒーター偏向方式などがある。
【００３４】
［第二の実施例］
図８は図１の記録ヘッド全体のＢ−Ｂ断面であり、本発明の第二の実施例として、特に吐出ノズル周辺を示した拡大断面図である。
【００３５】
第一の実施例（図６）に対して、本実施例における第１の回収口４−５は、回収スリット４−４の内壁の、飛翔方向であるＺ方向（図１参照）に沿った帯状領域あるいはその帯状領域の列に、複数の微細な孔を形成することで構成されている。また、第一の実施例で構成されていた第２の回収口４−６は本実施例では構成されていない。
【００３６】
図９は本実施例における帯電電極と偏向電極にあたえる電圧の駆動制御方法を示したものである。本実施例では帯電電極に印加する電圧値をＶ１とＶ２の２種類の値（Ｖ１＜Ｖ２）とした。
【００３７】
液滴Ｑ−１は帯電電極２−２による帯電はされずに、偏向電極３−２，３−３間を通過するために飛翔方向は偏向されずに記録紙に着弾する。続いて飛翔する非印字液滴Ｑ−２の場合は、帯電電極２−２がＶ１の正の電圧に印加されることにより、液滴Ｑ−２自体は負の電荷に帯電する。よって、負の電圧を印加された第２の偏向電極３−３により飛翔方向が−Ｘ方向に偏向され、液滴Ｑ−２は回収口４−６の下部で回収される。
【００３８】
さらに続いて飛翔する非印字液滴Ｑ−３の場合は、帯電電極２−２がＶ２（Ｖ２＞Ｖ１）の正の電圧に印加されることにより、偏向電極３−２，３−３により曲げられる偏向量は非印字液滴Ｑ−２の場合よりも大きくなる。このため、液滴Ｑ−３は回収口４−５の上部の位置（液滴Ｑ−２の回収位置より上）で回収される。
【００３９】
以降、液滴Ｑ−４は印字液滴として記録紙へ直進し、液滴Ｑ−５はＶ１の電荷が与えられて回収口４−５の下部に着弾し、液滴Ｑ−６は回収口４−５の上部位置に着弾する。
【００４０】
以上のように、非印字液滴の帯電量が液滴毎に変えられ、非印字液滴の偏向量が変わり、それにより回収口４−５内での着弾位置が液滴毎に変わることで、回収能力を上げることが可能となる。
【００４１】
［第三の実施例］
図１０は、本発明の第三の実施例によるインクジェット記録ヘッド全体を示す斜視図である。上述した実施例の記録ヘッドは、吐出ヘッド１と帯電ユニット２と偏向ユニット３と回収ユニット４から成っていたが、本実施例では、偏向ユニット３を、Ｘ方向偏向ユニット６とＹ方向偏向ユニット７に替えている。
【００４２】
図１１は図１０のＸ方向偏向ユニット６を示す平面図であり（図１０のＺ方向から見た平面図）、図１２は図１１のＸ方向偏向ユニットの偏向ホール６−１に配線された偏向電極を詳細に示した斜視図である。
【００４３】
Ｘ方向偏向ユニット６は吐出ヘッド１の各吐出ノズル１−３に対向する位置に偏向ホール６−１が形成されている。また、各偏向ホール６−１の内壁のＸ方向には、Ｘ方向偏向用の第１の偏向電極６−２と第２の偏向電極６−３が構成されている。そして、各偏向ホール６−１の第１の偏向電極６−２と第２の偏向電極６−３をそれぞれまとめた電気配線が第１の偏向電極配線６−４と第２の偏向電極配線６−５としてＸ方向偏向ユニット６の表面にパターニングされている。第１の偏向電極配線６−４と第２の偏向電極配線６−５はプリンタ本体の偏向制御回路（不図示）に配線されており、以下に示す偏向電極へ与える印加電圧を制御することで、非印字液滴のＸ方向への偏向が行なわれる。
【００４４】
本実施例の場合、第１の偏向電極６−２はアース側に配線接続され、第２の偏向電極６−３は可変の印加電圧回路側に配線接続されている。
【００４５】
図１３はＹ方向偏向ユニット７を示す平面図であり（図１０のＺ方向から見た平面図）、図１４は図１３のＹ方向偏向ユニットの偏向ホール７−１に配線された偏向電極を詳細に示した斜視図である。
【００４６】
Ｙ方向偏向ユニット７も上述したＸ方向偏向ユニット６と同様な構成であり、各偏向ホール７−１の内壁のＹ方向には、Ｙ方向偏向用の第１の偏向電極７−２と第２の偏向電極７−３が構成されている。また、各偏向ホール７−１の第１の偏向電極７−２と第２の偏向電極７−３をそれぞれまとめた電気配線としている第１の偏向電極配線７−４と第２の偏向電極配線７−５がＹ方向偏向ユニット７の表面にパターニングされている。第１の偏向電極配線７−４と第２の偏向電極配線７−５はプリンタ本体の偏向制御回路（不図示）に配線されており、以下に示す偏向電極へ与える印加電圧を制御することで、非印字液滴のＹ方向への偏向が行なわれる。
【００４７】
本実施例の場合、第１の偏向電極７−２は可変の印加電圧回路側に配線接続され、第２の偏向電極７−３はアース側に配線接続されている。
【００４８】
図１５は本実施例の回収ユニット４を示す平面図と、本実施例の回収ユニット４に接続される回収装置５を同時に示した図である。
【００４９】
第一の実施例（図６）に対して、本実施例における回収ユニット４は、各吐出ノズル１−３に対向した位置に、穴をなす回収ホール４−９が配置されており、回収ホール４−９の内壁には回収口４−５が形成されている。回収口４−５については、図１６および図１７を参照されたい。また回収ユニット４では、各回収ホール４−９の回収口４−５は回収支流路４−２を経て、さらにその下流側で１本の回収本流路４−３と合流され、回収本流路４−３の下流に回収流出口４−１が構成されている。回収ユニット４の回収流出口４−１には、回収装置５の回収流路５−２が配管接続されている。回収流路５−２の最下流には回収タンク５−１が設けられている。
【００５０】
また回収流路５−２途中には、各回収口４−５に回収された非印字液滴を負の圧力により、回収支流路４−２、回収本流路４−３を経て回収タンク５−１まで移動させるための回収ポンプ５−３が配置されている。
【００５１】
図１６は上記の回収ホール４−９と回収口４−５を詳細に示した断面斜視図である（図１５のＣ−Ｃ断面図）。
【００５２】
回収ユニット４の回収支流路４−２内部には、各吐出ノズル１−３に対向した位置に回収ホール４−９が形成されており、各吐出ノズル１−３から飛翔される液滴Ｑが回収ホール４−９内部を通過する。また回収ホール４−９の内壁には回収口４−５が構成されており、液滴が飛翔している回収ホール４−９内部（大気）と回収支流路４−２内とを連通させる構成である。
【００５３】
複数の液滴Ｑのうちの非印字液滴が偏向ユニット６，７により偏向されることで回収口４−５に向かって飛翔し、回収支流路４−２内部に回収される。
【００５４】
また本実施例での回収口４−５は、回収ホール４−９の内壁の内周方向（１周分）に沿った領域に多数の微細な孔を形成することで構成されている。そして以下に記述するように非印字液滴の飛翔方向が偏向ユニット６，７により多方向に偏向されて、非印字液滴は回収口４−５の全域にわたって回収される様になっている。回収口４−５における各々の微細孔のサイズを例えば直径が１０μｍに設計することで、各回収口４−５での回収時に発生させる吸引圧力を一定に保つことが可能となる。
【００５５】
図１７に図１０の記録ヘッド全体のＢ−Ｂ断面で、特に吐出ノズル周辺を示した拡大断面を示す。
【００５６】
吐出ノズル１−３から吐出された連続する液滴Ｑのうちの非印字液滴は、印刷データに基づいた帯電ユニット２−２に与える電圧により負の電荷に帯電され、印字液滴は帯電されない。また、帯電ユニット２−２直下にはＸ方向偏向ユニット６とＹ方向偏向ユニット７が配置され、さらにその直下には回収ユニット４が配置されており、それぞれに構成されている偏向ホール６−１、偏向ホール７−１、さらに回収ホール４−９は、吐出ノズル１−３と帯電ホール２−１と対向する位置に配置されることで、飛翔する液滴Ｑを偏向できる構成となっている。Ｘ方向偏向ユニット６の第１の偏向電極６−２と第２の偏向電極６−３への印加電圧制御により非印字液滴の飛翔方向を±Ｘ方向に変化させることが可能となる。またＹ方向偏向ユニット７の第１の偏向電極７−２と第２の偏向電極７−３への印加電圧制御により非印字液滴の飛翔方向を±Ｙ方向に変化させることが可能となる。
【００５７】
本実施例の場合、非印字液滴の偏向方向を1液滴毎に変化させることを可能とするため、Ｘ方向偏向電極の長さＴと、Ｙ方向偏向電極の長さＵをそれぞれ Ｔ＜Ｒ（Ｒ：液滴間隔）、Ｕ＜Ｒ としたが、それ以外のサイズとすることで例えば３液滴毎の偏向制御としても構わない。
【００５８】
図１８は本実施例での非印字液滴の偏向方向を変えるための、帯電電極２−２へ与える印加電圧と、Ｘ方向偏向電極６−２，６−３間へ与える印加電圧、さらにはＹ方向偏向電極７−２，７−３間へ与える印加電圧を制御した出力電圧制御図である。
【００５９】
本実施例ではＸ方向偏向電極６−２，６−３間の電圧出力波形とＹ方向偏向電極７−２，７−３間に与える電圧出力波形は位相が９０度ずれている正弦波をそれぞれ出力波形としている。また本実施例では、帯電電極２−２へ与える印加電圧波形は、非印字液滴が帯電ホール２−１を通過する時のみ、ある一定の印加電圧値を与えるような出力波形とする。
【００６０】
また図１９は図１８にて各電極（帯電電極、Ｘ方向偏向電極、Ｙ方向偏向電極）を制御した時に、飛翔方向が実際に変化させられる非印字液滴の具体的な偏向方向を表わした斜視図である。さらに図２０は前述の非印字液滴の偏向方向を具体的に示した回収ホール部（回収口４−５の部分）の平面図である。
【００６１】
図１８に示すように各電極（帯電電極、Ｘ方向偏向電極、Ｙ方向偏向電極）に与える印加電圧を制御した場合、液滴Ｑ−１は電荷が与えられずに各偏向電極対を通過するため偏向されずに印字液滴として記録紙に飛翔され、画像形成に使用される。
【００６２】
続いて液滴Ｑ−２には帯電電極２−２により負電荷が与えられ（帯電電極は正電圧が与えられる）、Ｘ方向偏向電極６−２，６−３により正電界が形成されているために＋Ｘ方向に偏向され、リング状である回収口４−５における位置Ｖ１（図２０）で回収される。続いて飛翔される液滴Ｑ−３は帯電電極２−２により負の電荷が与えられ、Ｙ方向偏向電極７−２，７−３により負電界が形成されるために−Ｙ方向に偏向され、回収口４−５における位置Ｖ２（図２０）で回収される。以降、液滴Ｑ−４は回収口４−５における位置Ｖ３に偏向され、液滴Ｑ−５は回収口４−５における位置Ｖ４に偏向されるような偏向制御が行なわれる。
【００６３】
以上の偏向制御により、多数の微細な孔が回収ホール４−９の内壁に該ホールの内周方向に沿って配置される構成である回収口４−５内で、非印字液滴が回収口４−５に着弾する位置が振り分けられながら回収される。このため、回収口４−５全体として通過できる非印字液滴（回収インク）量が多くできる。よって、回収ユニット４のインク回収能力を上げることができる。
【００６４】
また本実施例では、非印字液滴の±Ｘ方向と±Ｙ方向の偏向をそれぞれ１ユニットずつの偏向ユニット（Ｘ方向偏向ユニット６、Ｙ方向偏向ユニット７）で実施したが、それ以外の構成でも構わない。例えば図２１に示す構成のように、飛翔する液滴を＋Ｘ方向へ偏向させるための＋Ｘ方向偏向ユニット８、−Ｘ方向へ偏向させるための−Ｘ方向偏向ユニット９、さらには、＋Ｙ方向へ偏向させるための＋Ｙ方向偏向ユニット１０、−Ｙ方向へ偏向させるための−Ｙ方向偏向ユニット１１を、偏向ユニット６，７に替えて配置し、これらによって±Ｘ方向と±Ｙ方向の偏向を実施する構成であっても構わない。上記４つの偏向ユニット８，９，１０，１１では、Ｘ方向とＹ方向の偏向方向を自在に変えることが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１−３ 吐出ノズル
２ 帯電ユニット
３ 偏向ユニット
４ 回収ユニット
４−５ 回収口
４−６ 回収口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続式インクジェット記録ヘッドに関し、特に、記録（画像形成）に用いない液滴（以下、非使用液滴と呼ぶ。）を回収するためのインク回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ等に採用される記録方式のうち、吐出口（ノズル）からインク滴を吐出させて被記録媒体に文字や画像等を形成するインクジェット記録方式は、低騒音のノンインパクト記録方式で高密度かつ高速の記録動作が可能であるため、近年では広く採用されている。
【０００３】
一般的なインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドと、これを搭載するキャリッジを移動させる手段と、被記録媒体を搬送する手段と、これらを制御するための制御手段とを備えている。このように、キャリッジを移動させながら記録動作を行うものをシリアルスキャン型という。一方、インクジェット記録ヘッドを移動させずに被記録媒体の搬送のみで記録動作を行うものをライン型という。ライン型のインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドは、被記録媒体の幅方向（搬送方向に対して直交する方向）の全域にわたって配列された多数のノズルを有する。
【０００４】
インクジェット記録ヘッドは、ノズルからインク滴を吐出させるために、ノズル内のインクに与える吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生手段を有する。エネルギー発生手段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換素子を用いたもの、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いたもの、あるいは電波やレーザ等の電磁波を機械的振動または熱に変換する電磁波機械変換素子、電磁波熱変換素子を用いたもの等がある。その中でも、熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式は、エネルギー発生手段を高密度に配列させることができるため高解像度の記録を行うことが可能である。特に、電気熱変換素子をエネルギー発生手段として用いたインクジェット記録ヘッドは、電気機械変換素子を用いたものよりも小型化が容易であり、更には、最近の半導体製造分野において進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術を応用してその長所を十分に活用することにより、高密度実装化が容易でかつ製造コストを低くできるという利点がある。
【０００５】
一方で他の技術としては、一般に「コンティニュアス式」インクジェット方式と呼ばれる印刷方式がある。この方式では、加圧源と励振手段により連続的なインク液滴を形成しながら記録媒体へ向けて飛翔させる。この連続したインク液滴の飛翔中に、記録に用いない非印字液滴を帯電手段により電荷を与え、偏向手段により形成された電界により電荷を帯びた非印字液滴を回収口に向けて偏向させる。このようにして画像形成を行う。
【０００６】
コンティニュアス方式の記録ヘッドをマルチノズル化した形態の前記インク回収技術が特許文献１にて提案されている。この従来技術の回収装置としては、複数の吐出ノズルにそれぞれ対応した回収口が回収流路下流側で合流し、共通の真空ポンプにて非印字液滴を真空吸引することで回収する構成である。特に、上記の回収口は複数の吐出ノズルからの非印字液滴を同時に回収するために、非印字液滴が偏向されて着弾する位置に多孔質部材で形成され、非印字液滴を均一圧力で吸引できるように、回収流路先端部を複数の微細孔としている。つまり、全ての吐出ノズル分の回収口（ガター）を１つの吸引ポンプにて均一な圧力で吸引可能な構成にするため、回収口を構成する複数の孔のサイズを微細にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述のようなマルチノズル化に対応したインク回収装置においては、回収口が、回収流路の最上流部に構成された複数の微細な孔が近接配置された領域であるため、液体などが通過するときに生じる流抵抗が大きくなり、回収流量に制約が生じてしまう。
【０００９】
特に、偏向手段により一方向に偏向された非印字液滴は、前記回収口内の一箇所に集中的に着弾するため、回収口表面に液溜まりが形成される。そのため、突発的な衝撃などにより前記液溜まりが下部の被記録媒体に落下し、記録媒体を汚してしまう問題点が発生してしまう。また、回収口が微細な孔構成であるため、回収処理能力（回収流量）が上げられず、結果、印刷装置自体の印刷速度をより速く出来ない。
【００１０】
本発明の目的は、上記背景技術の課題に鑑み、回収処理能力を高くできる、マルチノズルに対応したインク回収装置を有するコンティニュアス方式のインクジェット記録ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、連続的に液滴を吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルから吐出された画像形成に使用しない非使用液滴を回収する回収口と、吐出ノズル吐出された液滴の飛翔方向を偏向して非使用液滴を回収口へ着弾させ、吐出ノズルから吐出された画像形成に使用する液滴のみを被記録媒体へ着弾させる偏向手段とを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、
偏向手段は、非使用液滴を回収口内の複数の位置に振り分けながら着弾させられるように、前記非使用液滴の飛翔方向または偏向量を変えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンティニュアス型インクジェット記録ヘッドの回収装置において、非印字液滴を回収口の複数の位置に着弾させられるので、回収口表面に溜まる回収液滴の液溜まりが下部の記録媒体に落下し、記録媒体を汚してしまう問題点を解消することができる。また、回収口が微細な孔構成であっても、回収口全体として通過できる非印字液滴（回収インク）量を多くすることできるので、回収装置としての回収能力（回収流量）を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一の実施例における記録ヘッド全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施例における記録ヘッドの吐出ノズルを示す平面図である。
【図３】本発明の第一の実施例における記録ヘッドの帯電電極ユニットを示す平面図である。
【図４】本発明の第一の実施例における記録ヘッドの偏向電極ユニットを示す平面図である。
【図５】本発明の第一の実施例における記録ヘッドの回収ユニットと回収装置を示す平面図である。
【図６】本発明の第一の実施例における記録ヘッドの吐出ノズル周辺を詳細に示す断面図である。
【図７】本発明の第一の実施例における帯電電極と偏向電極へ出力される電圧制御波形図である。
【図８】本発明の第二の実施例における記録ヘッドの吐出ノズル周辺を詳細に示す断面図である。
【図９】本発明の第二の実施例における帯電電極と偏向電極へ出力される電圧制御波形図である。
【図１０】本発明の第三の実施例における記録ヘッド全体を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第三の実施例におけるＸ方向偏向ユニットを示す平面図である。
【図１２】本発明の第三の実施例におけるＸ方向偏向ユニット内の偏向ホール周辺を示す詳細斜視図である。
【図１３】本発明の第三の実施例におけるＹ方向偏向ユニットを示す平面図である。
【図１４】本発明の第三の実施例におけるＹ方向偏向ユニット内の偏向ホール周辺を示す詳細斜視図である。
【図１５】本発明の第三の実施例における回収ユニットと回収装置を示す平面図である。
【図１６】本発明の第三の実施例における回収口を詳細に示した断面図である。
【図１７】本発明の第三の実施例における記録ヘッドの吐出ノズル周辺を詳細に示す断面図である。
【図１８】本発明の第三の実施例における帯電電極とＸ方向向偏向電極とＹ方向偏向電極へ出力される電圧制御波形図である。
【図１９】本発明の第三の実施例における液滴の飛翔を具体的に示す断面斜視図である。
【図２０】本発明の第三の実施例における回収口への液滴の着弾位置を具体的に示す平面図である。
【図２１】本発明の第三の実施例の別形態における記録ヘッドの吐出ノズル周辺を詳細に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは、記録ヘッドの形態として、記録ヘッドのノズル列が記録紙幅分有し、固定された前記記録ヘッドの直下を被記録媒体としての記録紙が移動することで印刷動作を行なうライン型記録方式を例にとって説明する。
【００１５】
［第一の実施例］
図１は、本発明の一実施形態のインクジェット記録ヘッド全体を示す斜視図である。本実施例の記録ヘッドは、吐出ヘッド１と、帯電ユニット２、偏向ユニット３、さらには回収ユニット４から成る。
【００１６】
吐出ヘッド１については、インクジェットプリンター本体のインク供給装置から、インク加圧ポンプ（不図示）によりインクに圧力を与えることで、インク流入口１−１を経て、吐出ヘッド１内の共通液室（不図示）の中へインクが供給される。前記加圧時の圧力値としてはゲージ圧で数ＭＰａ程度が考えられる。前記共通液室の下部には、インクを吐出するための吐出ノズル（不図示）が配置されている。前記吐出ノズルのサイズは直径が１０μｍ程度の微細孔である。
【００１７】
図２は、前記吐出ノズルが形成されている吐出ノズルプレートを示す（図１のＺ方向から見た平面図）。この図に示される吐出ノズルプレート１−５では、隣接する吐出ノズル１−３が図１のＸ方向に対して角度θの方向に斜めに配列されることで形成された分割ノズル列１−４が、Ｘ方向にある間隔をおいて複数配列されている。また、隣接する吐出ノズル１−３の配列は、Ｘ方向の隣接ノズル間距離（Ｍ）が、プリンタ出力解像度分の距離になるような配置となっている。
【００１８】
図３は図１の帯電ユニット２を示した平面図である（図１のＺ方向からの平面図）。吐出ヘッド１の吐出ノズル１−３に対向した位置に帯電ホール２−１が配置され、さらに帯電ホール２−１の内壁には導電性材質である帯電電極２−２が形成されている。さらに各帯電電極２−２は、帯電電極配線２−４が帯電ユニット２の表面にパターニングされていて、帯電駆動回路（不図示）まで帯電電極毎に電気配線されている。本実施例では帯電駆動回路（不図示）から正電圧または負電圧を独立駆動させながら各帯電電極２−２に電圧を与える構成とする。
【００１９】
図４は図１の偏向ユニット３を示した平面図である（図１のＺ方向からの平面図）。吐出ヘッド１の分割ノズル列１−４に対向した位置に偏向スリット３−１が配置され、偏向スリット３−１の内壁には、第１の偏向電極３−２と第２の偏向電極３−３が、Ｘ方向に対向した位置に形成されている。さらに偏向ユニット３の表面にはパターニングにより、偏向電極対からはそれぞれ第１の偏向電極配線３−４と第２の偏向電極配線３−５が配線されている。本実施例では、第１の偏向電極３−２はアース側と接続され、第２の偏向電極３−３は、負電圧を与えられる構成と接続されている。
【００２０】
図５は図１の回収ユニット４の平面図と、回収ユニット４に接続される回収装置を同時に示した図である。回収ユニット４は、吐出ヘッド１の分割ノズル列１−４に対向した位置に回収スリット４−４が形成されている。さらに、回収スリット４−４の内壁で吐出液滴が偏向電極対３−２，３−３により偏向されて、回収スリット４−４の内壁に衝突する位置に、回収口４−５と回収口４−６（図６参照）が各吐出ノズル１−３に対応して形成されている。回収口４−５，４−６については、図６を参照されたい。
【００２１】
さらに、回収口下流位置にはそれぞれ回収支流路４−２が形成され、回収支流路４−２の下流位置には、複数の回収支流路４−２が合流される構成で１本の回収本流路４−３が配置されている。回収本流路４−３の下流には回収流出口４−１が構成されている。回収流出口４−１は、回収装置５の回収流路５−２により回収タンク５−１まで接続され、その途中には上記の回収口を減圧するための回収ポンプ５−３が配置されている。
【００２２】
各回収口へ飛翔された非印字液滴（回収される非使用液滴）は回収ポンプ５−３により回収支流路４−２を通過し、回収タンク５−１へ移動する。回収タンク５−１に集められた非印字液滴は、再度吐出ヘッド１へ供給され再利用される構成をとるが、その他の構成であっても構わない。
【００２３】
図１の記録ヘッド全体のＢ−Ｂ断面で、特に吐出ノズル周辺を示した拡大断面を図６に示す。吐出ヘッド１内の共通液室（不図示）には、この中へ供給されたインクに振動を与える為、ピエゾ素子などの励振動手段が配置されている（不図示）。
【００２４】
吐出ヘッド１の共通液室内に供給されたインクにインク加圧ポンプ（不図示）により数ＭＰａ程度（ゲージ圧）の圧力を与えることにより、図６に示すように各吐出ノズル１−３から連続的にインクが排出され、液柱Ｐが形成される。さらに、上記の励振手段（不図示）により共通液室内（不図示）のインク全体に振動が与えられることにより、液柱Ｐの先端部は微小な液滴Ｑが連続的に分離され、さらに一定間隔でしかも一定速度を持った連続液滴が飛翔される。液柱Ｐは帯電ホール２−１内の帯電電極２−２に近接した位置に形成されている。
【００２５】
画像形成のための印刷データに基づき、各帯電電極２−２への印加電圧を制御する。即ち、印刷に用いる印字液滴（Ｑ−１、Ｑ−５など）が液柱Ｐから分離するときは、帯電電極２−２に電圧を与えないために液柱から分離する印字液滴への帯電は行なわれない。一方で印字に使用されない非印字液滴（Ｑ−２、Ｑ−３、Ｑ−４、Ｑ−６、Ｑ−７など）が液柱Ｐから分離するとき、帯電電極２−２は正または負の電圧が印加され、液柱Ｐを形成しているインク自体に電流が流れ、液柱Ｐ表面には帯電電極２−２とは反対の極性の電荷が誘電され、非印字液滴として分離される。例えば帯電電極２−２に負の電圧を印加した場合、液柱Ｐの表面は正の電荷に誘電され、正の電荷を持った液滴が分離し、非印字液滴として飛翔する（非印字液滴Ｑ−２，Ｑ−４、Ｑ−７）。また、帯電電極２−２に正の電圧をかけた場合、液柱Ｐ全体は負の電荷を帯び、液柱Ｐから分離される液滴は負に帯電しながら非印字液滴として飛翔する（非印字液滴Ｑ−３，Ｑ−６）。
【００２６】
回収ユニット４の回収スリット４−４内には、第１の回収口４−５と第２の回収口４−６が回収支流路４−２の両側位置で、非印字液滴が図６のＸ方向と−Ｘ方向に偏向された場合にそれぞれ着弾される位置に配置されている。第１の回収口４−５と第２の回収口４−６は微細な孔形状によりそれぞれ構成されている。例えば、微細孔からなる回収口４−５，４−６は、それぞれ、ある領域に直径が１０μｍ程度の複数個の孔が近接して配置されることにより構成されている。言い換えれば、回収スリット４−４内の内壁の内周に沿った領域を２つに分割し、分割した各々の領域に複数の微細な孔を形成することで、回収口４−５，４−６が構成されている。
【００２７】
図５に示すような本実施例のマルチノズル対応の回収装置では、全ての回収口を下流側の流路４−３に合流し、１個の回収ポンプ５−３により全ての回収口を負圧で吸引回収する構成としている。
【００２８】
図７は本実施例の記録ヘッドによる印字動作時の吐出ノズル１つ分の吐出液滴の飛翔方向を制御するための帯電電極と偏向電極に与える電圧の駆動制御方法を示したものである。例えば図６の連続液滴である液滴Ｑ−１が帯電電極２−２を通過する時には電圧を与えない。さらに、液滴Ｑ−１が偏向電極対３−２，３−３を通過する時、第２の偏向電極３−３には負の電圧を印加するが、液滴Ｑ−１は電荷を持たないため飛翔方向は偏向されずに印字液滴として記録紙へ飛翔される。
【００２９】
続いて、液滴Ｑ−２が液柱Ｐから分離する時、帯電電極２−２により正の電荷に帯電され第１の偏向電極３−２と第２の偏向電極３−３の間に飛翔される。第２の偏向電極３−３が負の電圧を印加されることにより発生する周囲の電界により、非印字液滴Ｑ−２は第２の回収口４−６の方向に偏向される。そして、非印字液滴Ｑ−２は第２の回収口４−６で回収装置内に回収される。
【００３０】
続いて飛翔される液滴Ｑ−３は、帯電電極２−２により負の電荷に帯電することで、偏向電極３−２，３−３の間を通過する時に−Ｘ方向に偏向され、今度は第１の回収口４−５に液滴Ｑ−３は回収される。
【００３１】
以後、図７に示す液滴Ｑ−４は第２の回収口４−６へ回収され、液滴Ｑ−５は印字液滴として記録紙へ直進し、液滴Ｑ−６は第１の回収口４−５へ回収され、液滴Ｑ−７は第２の回収口４−６へ回収されるように、帯電電極２−２と偏向電極３−２，３−３に与える電圧を制御する。
【００３２】
以上の偏向制御を行うことで、本実施例では各々の吐出ノズル１−３に対して２個設けられた回収口４−５，４−６へ非印字液滴の飛翔方向を交互に変えることができる。
【００３３】
なお、本実施例では偏向手段として帯電電極２−２と偏向電極３−２，３−３により液滴飛翔方向を偏向させる方式を用いて説明したが、その他の偏向方式であっても構わない。例えば、液滴飛翔方向と垂直方向に流す外部気流により飛翔液滴を偏向させる気流偏向方式や、吐出ノズルプレート表面の各吐出ノズル周辺に複数個のヒーターを配置し、前記複数のヒーター制御により連続液滴の飛翔方向を１滴ごと変化させるヒーター偏向方式などがある。
【００３４】
［第二の実施例］
図８は図１の記録ヘッド全体のＢ−Ｂ断面であり、本発明の第二の実施例として、特に吐出ノズル周辺を示した拡大断面図である。
【００３５】
第一の実施例（図６）に対して、本実施例における第１の回収口４−５は、回収スリット４−４の内壁の、飛翔方向であるＺ方向（図１参照）に沿った帯状領域あるいはその帯状領域の列に、複数の微細な孔を形成することで構成されている。また、第一の実施例で構成されていた第２の回収口４−６は本実施例では構成されていない。
【００３６】
図９は本実施例における帯電電極と偏向電極にあたえる電圧の駆動制御方法を示したものである。本実施例では帯電電極に印加する電圧値をＶ１とＶ２の２種類の値（Ｖ１＜Ｖ２）とした。
【００３７】
液滴Ｑ−１は帯電電極２−２による帯電はされずに、偏向電極３−２，３−３間を通過するために飛翔方向は偏向されずに記録紙に着弾する。続いて飛翔する非印字液滴Ｑ−２の場合は、帯電電極２−２がＶ１の正の電圧に印加されることにより、液滴Ｑ−２自体は負の電荷に帯電する。よって、負の電圧を印加された第２の偏向電極３−３により飛翔方向が−Ｘ方向に偏向され、液滴Ｑ−２は回収口４−６の下部で回収される。
【００３８】
さらに続いて飛翔する非印字液滴Ｑ−３の場合は、帯電電極２−２がＶ２（Ｖ２＞Ｖ１）の正の電圧に印加されることにより、偏向電極３−２，３−３により曲げられる偏向量は非印字液滴Ｑ−２の場合よりも大きくなる。このため、液滴Ｑ−３は回収口４−５の上部の位置（液滴Ｑ−２の回収位置より上）で回収される。
【００３９】
以降、液滴Ｑ−４は印字液滴として記録紙へ直進し、液滴Ｑ−５はＶ１の電荷が与えられて回収口４−５の下部に着弾し、液滴Ｑ−６は回収口４−５の上部位置に着弾する。
【００４０】
以上のように、非印字液滴の帯電量が液滴毎に変えられ、非印字液滴の偏向量が変わり、それにより回収口４−５内での着弾位置が液滴毎に変わることで、回収能力を上げることが可能となる。
【００４１】
［第三の実施例］
図１０は、本発明の第三の実施例によるインクジェット記録ヘッド全体を示す斜視図である。上述した実施例の記録ヘッドは、吐出ヘッド１と帯電ユニット２と偏向ユニット３と回収ユニット４から成っていたが、本実施例では、偏向ユニット３を、Ｘ方向偏向ユニット６とＹ方向偏向ユニット７に替えている。
【００４２】
図１１は図１０のＸ方向偏向ユニット６を示す平面図であり（図１０のＺ方向から見た平面図）、図１２は図１１のＸ方向偏向ユニットの偏向ホール６−１に配線された偏向電極を詳細に示した斜視図である。
【００４３】
Ｘ方向偏向ユニット６は吐出ヘッド１の各吐出ノズル１−３に対向する位置に偏向ホール６−１が形成されている。また、各偏向ホール６−１の内壁のＸ方向には、Ｘ方向偏向用の第１の偏向電極６−２と第２の偏向電極６−３が構成されている。そして、各偏向ホール６−１の第１の偏向電極６−２と第２の偏向電極６−３をそれぞれまとめた電気配線が第１の偏向電極配線６−４と第２の偏向電極配線６−５としてＸ方向偏向ユニット６の表面にパターニングされている。第１の偏向電極配線６−４と第２の偏向電極配線６−５はプリンタ本体の偏向制御回路（不図示）に配線されており、以下に示す偏向電極へ与える印加電圧を制御することで、非印字液滴のＸ方向への偏向が行なわれる。
【００４４】
本実施例の場合、第１の偏向電極６−２はアース側に配線接続され、第２の偏向電極６−３は可変の印加電圧回路側に配線接続されている。
【００４５】
図１３はＹ方向偏向ユニット７を示す平面図であり（図１０のＺ方向から見た平面図）、図１４は図１３のＹ方向偏向ユニットの偏向ホール７−１に配線された偏向電極を詳細に示した斜視図である。
【００４６】
Ｙ方向偏向ユニット７も上述したＸ方向偏向ユニット６と同様な構成であり、各偏向ホール７−１の内壁のＹ方向には、Ｙ方向偏向用の第１の偏向電極７−２と第２の偏向電極７−３が構成されている。また、各偏向ホール７−１の第１の偏向電極７−２と第２の偏向電極７−３をそれぞれまとめた電気配線としている第１の偏向電極配線７−４と第２の偏向電極配線７−５がＹ方向偏向ユニット７の表面にパターニングされている。第１の偏向電極配線７−４と第２の偏向電極配線７−５はプリンタ本体の偏向制御回路（不図示）に配線されており、以下に示す偏向電極へ与える印加電圧を制御することで、非印字液滴のＹ方向への偏向が行なわれる。
【００４７】
本実施例の場合、第１の偏向電極７−２は可変の印加電圧回路側に配線接続され、第２の偏向電極７−３はアース側に配線接続されている。
【００４８】
図１５は本実施例の回収ユニット４を示す平面図と、本実施例の回収ユニット４に接続される回収装置５を同時に示した図である。
【００４９】
第一の実施例（図６）に対して、本実施例における回収ユニット４は、各吐出ノズル１−３に対向した位置に、穴をなす回収ホール４−９が配置されており、回収ホール４−９の内壁には回収口４−５が形成されている。回収口４−５については、図１６および図１７を参照されたい。また回収ユニット４では、各回収ホール４−９の回収口４−５は回収支流路４−２を経て、さらにその下流側で１本の回収本流路４−３と合流され、回収本流路４−３の下流に回収流出口４−１が構成されている。回収ユニット４の回収流出口４−１には、回収装置５の回収流路５−２が配管接続されている。回収流路５−２の最下流には回収タンク５−１が設けられている。
【００５０】
また回収流路５−２途中には、各回収口４−５に回収された非印字液滴を負の圧力により、回収支流路４−２、回収本流路４−３を経て回収タンク５−１まで移動させるための回収ポンプ５−３が配置されている。
【００５１】
図１６は上記の回収ホール４−９と回収口４−５を詳細に示した断面斜視図である（図１５のＣ−Ｃ断面図）。
【００５２】
回収ユニット４の回収支流路４−２内部には、各吐出ノズル１−３に対向した位置に回収ホール４−９が形成されており、各吐出ノズル１−３から飛翔される液滴Ｑが回収ホール４−９内部を通過する。また回収ホール４−９の内壁には回収口４−５が構成されており、液滴が飛翔している回収ホール４−９内部（大気）と回収支流路４−２内とを連通させる構成である。
【００５３】
複数の液滴Ｑのうちの非印字液滴が偏向ユニット６，７により偏向されることで回収口４−５に向かって飛翔し、回収支流路４−２内部に回収される。
【００５４】
また本実施例での回収口４−５は、回収ホール４−９の内壁の内周方向（１周分）に沿った領域に多数の微細な孔を形成することで構成されている。そして以下に記述するように非印字液滴の飛翔方向が偏向ユニット６，７により多方向に偏向されて、非印字液滴は回収口４−５の全域にわたって回収される様になっている。回収口４−５における各々の微細孔のサイズを例えば直径が１０μｍに設計することで、各回収口４−５での回収時に発生させる吸引圧力を一定に保つことが可能となる。
【００５５】
図１７に図１０の記録ヘッド全体のＢ−Ｂ断面で、特に吐出ノズル周辺を示した拡大断面を示す。
【００５６】
吐出ノズル１−３から吐出された連続する液滴Ｑのうちの非印字液滴は、印刷データに基づいた帯電ユニット２−２に与える電圧により負の電荷に帯電され、印字液滴は帯電されない。また、帯電ユニット２−２直下にはＸ方向偏向ユニット６とＹ方向偏向ユニット７が配置され、さらにその直下には回収ユニット４が配置されており、それぞれに構成されている偏向ホール６−１、偏向ホール７−１、さらに回収ホール４−９は、吐出ノズル１−３と帯電ホール２−１と対向する位置に配置されることで、飛翔する液滴Ｑを偏向できる構成となっている。Ｘ方向偏向ユニット６の第１の偏向電極６−２と第２の偏向電極６−３への印加電圧制御により非印字液滴の飛翔方向を±Ｘ方向に変化させることが可能となる。またＹ方向偏向ユニット７の第１の偏向電極７−２と第２の偏向電極７−３への印加電圧制御により非印字液滴の飛翔方向を±Ｙ方向に変化させることが可能となる。
【００５７】
本実施例の場合、非印字液滴の偏向方向を1液滴毎に変化させることを可能とするため、Ｘ方向偏向電極の長さＴと、Ｙ方向偏向電極の長さＵをそれぞれ Ｔ＜Ｒ（Ｒ：液滴間隔）、Ｕ＜Ｒ としたが、それ以外のサイズとすることで例えば３液滴毎の偏向制御としても構わない。
【００５８】
図１８は本実施例での非印字液滴の偏向方向を変えるための、帯電電極２−２へ与える印加電圧と、Ｘ方向偏向電極６−２，６−３間へ与える印加電圧、さらにはＹ方向偏向電極７−２，７−３間へ与える印加電圧を制御した出力電圧制御図である。
【００５９】
本実施例ではＸ方向偏向電極６−２，６−３間の電圧出力波形とＹ方向偏向電極７−２，７−３間に与える電圧出力波形は位相が９０度ずれている正弦波をそれぞれ出力波形としている。また本実施例では、帯電電極２−２へ与える印加電圧波形は、非印字液滴が帯電ホール２−１を通過する時のみ、ある一定の印加電圧値を与えるような出力波形とする。
【００６０】
また図１９は図１８にて各電極（帯電電極、Ｘ方向偏向電極、Ｙ方向偏向電極）を制御した時に、飛翔方向が実際に変化させられる非印字液滴の具体的な偏向方向を表わした斜視図である。さらに図２０は前述の非印字液滴の偏向方向を具体的に示した回収ホール部（回収口４−５の部分）の平面図である。
【００６１】
図１８に示すように各電極（帯電電極、Ｘ方向偏向電極、Ｙ方向偏向電極）に与える印加電圧を制御した場合、液滴Ｑ−１は電荷が与えられずに各偏向電極対を通過するため偏向されずに印字液滴として記録紙に飛翔され、画像形成に使用される。
【００６２】
続いて液滴Ｑ−２には帯電電極２−２により負電荷が与えられ（帯電電極は正電圧が与えられる）、Ｘ方向偏向電極６−２，６−３により正電界が形成されているために＋Ｘ方向に偏向され、リング状である回収口４−５における位置Ｖ１（図２０）で回収される。続いて飛翔される液滴Ｑ−３は帯電電極２−２により負の電荷が与えられ、Ｙ方向偏向電極７−２，７−３により負電界が形成されるために−Ｙ方向に偏向され、回収口４−５における位置Ｖ２（図２０）で回収される。以降、液滴Ｑ−４は回収口４−５における位置Ｖ３に偏向され、液滴Ｑ−５は回収口４−５における位置Ｖ４に偏向されるような偏向制御が行なわれる。
【００６３】
以上の偏向制御により、多数の微細な孔が回収ホール４−９の内壁に該ホールの内周方向に沿って配置される構成である回収口４−５内で、非印字液滴が回収口４−５に着弾する位置が振り分けられながら回収される。このため、回収口４−５全体として通過できる非印字液滴（回収インク）量が多くできる。よって、回収ユニット４のインク回収能力を上げることができる。
【００６４】
また本実施例では、非印字液滴の±Ｘ方向と±Ｙ方向の偏向をそれぞれ１ユニットずつの偏向ユニット（Ｘ方向偏向ユニット６、Ｙ方向偏向ユニット７）で実施したが、それ以外の構成でも構わない。例えば図２１に示す構成のように、飛翔する液滴を＋Ｘ方向へ偏向させるための＋Ｘ方向偏向ユニット８、−Ｘ方向へ偏向させるための−Ｘ方向偏向ユニット９、さらには、＋Ｙ方向へ偏向させるための＋Ｙ方向偏向ユニット１０、−Ｙ方向へ偏向させるための−Ｙ方向偏向ユニット１１を、偏向ユニット６，７に替えて配置し、これらによって±Ｘ方向と±Ｙ方向の偏向を実施する構成であっても構わない。上記４つの偏向ユニット８，９，１０，１１では、Ｘ方向とＹ方向の偏向方向を自在に変えることが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１−３ 吐出ノズル
２ 帯電ユニット
３ 偏向ユニット
４ 回収ユニット
４−５ 回収口
４−６ 回収口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に液滴を吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルから吐出された画像形成に使用しない非使用液滴を回収する回収口と、前記吐出ノズルから吐出された液滴の飛翔方向を偏向して前記非使用液滴を前記回収口へ着弾させ、前記吐出ノズルから吐出された画像形成に使用する液滴のみを被記録媒体へ着弾させる偏向手段とを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記偏向手段は、前記非使用液滴を前記回収口内の複数の位置に振り分けながら着弾させられるように、前記非使用液滴の飛翔方向または偏向量を変えられることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記偏向手段は、飛翔する前記非使用液滴に電荷を与えるための帯電電極と、該帯電電極を通過して飛翔する前記非使用液滴に電界を与えて該非使用液滴の飛翔方向を変えるための複数の偏向電極と、を含み、
前記複数の偏向電極を制御すること、または前記帯電電極を制御することにより、前記非使用液滴の飛翔方向が変えられることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記偏向手段は、飛翔する前記非使用液滴に電荷を与えるための帯電電極と、該帯電電極を通過して飛翔する前記非使用液滴に電界を与えて該非使用液滴の飛翔方向を変えるための複数の偏向電極と、を含み、
前記帯電電極を制御することにより、前記非使用液滴の偏向量が変えられることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記非使用液滴の飛翔方向と偏向量は、前記帯電電極と前記複数の偏向電極の両方を制御することにより変えられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記回収口は、飛翔する前記液滴が通過できるスリット又はホールの内壁の内周方向に沿った領域に多数の孔が形成されてなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記回収口は、飛翔する前記液滴が通過できるスリット又はホールの内壁の前記液滴の飛翔方向に沿った帯状領域に多数の孔が形成されてなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１】
連続的に液滴を吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルから吐出された画像形成に使用しない非使用液滴を回収する回収口と、前記吐出ノズルから吐出された液滴の飛翔方向を偏向して前記非使用液滴を前記回収口へ着弾させ、前記吐出ノズルから吐出された画像形成に使用する液滴のみを被記録媒体へ着弾させる偏向手段とを備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記偏向手段は、前記非使用液滴を前記回収口内の複数の位置に振り分けながら着弾させられるように、前記非使用液滴の飛翔方向または偏向量を変えられることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記偏向手段は、飛翔する前記非使用液滴に電荷を与えるための帯電電極と、該帯電電極を通過して飛翔する前記非使用液滴に電界を与えて該非使用液滴の飛翔方向を変えるための複数の偏向電極と、を含み、
前記複数の偏向電極を制御すること、または前記帯電電極を制御することにより、前記非使用液滴の飛翔方向が変えられることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記偏向手段は、飛翔する前記非使用液滴に電荷を与えるための帯電電極と、該帯電電極を通過して飛翔する前記非使用液滴に電界を与えて該非使用液滴の飛翔方向を変えるための複数の偏向電極と、を含み、
前記帯電電極を制御することにより、前記非使用液滴の偏向量が変えられることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記非使用液滴の飛翔方向と偏向量は、前記帯電電極と前記複数の偏向電極の両方を制御することにより変えられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記回収口は、飛翔する前記液滴が通過できるスリット又はホールの内壁の内周方向に沿った領域に多数の孔が形成されてなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記回収口は、飛翔する前記液滴が通過できるスリット又はホールの内壁の前記液滴の飛翔方向に沿った帯状領域に多数の孔が形成されてなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−１６１７２３（Ｐ２０１１−１６１７２３Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５３１（Ｐ２０１０−２５５３１）
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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