DE69417347T2

DE69417347T2 - RECORDING HEAD BY INK JET

Info

Publication number: DE69417347T2
Application number: DE69417347T
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Abe; Kazuo Koshino
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-06-03
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2014-06-01
Also published as: JP3418986B2; EP0653304A4; EP0653304B1; DE69417347D1; EP0653304A1; WO1994029110A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf vom Abruf-Typ zum Ausstoßen von Tintentröpfchen abhängig von einem Drucksignal zur Bildung eines Tintenbildes auf einem Aufzeichnungsmedium wie Aufzeichnungspapier. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung von Düsen und eine Form einer Tintenkammer zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens.The present invention relates to an on-demand type ink jet recording head for ejecting ink droplets in response to a printing signal to form an ink image on a recording medium such as recording paper. More particularly, the present invention relates to an arrangement of nozzles and a shape of an ink chamber for ejecting an ink droplet.

In jüngster Zeit besteht ein Bedarf an Aufzeichnungsvorrichtungen vom Tintenstrahltyp, die zur Ausgabe eines Bildes imstande sind, das mit hoher Dichte aufgezeichnet wurde. JP-A-60-147348 offenbart einen derartigen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der eine höhere Aufzeichnungsdichte erreichen kann als die lineare Anordnungsdichte der Düsen. Bei dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der in dieser Veröffentlichung beschrieben ist, ist der Aufzeichnungskopf mit den linear, in einer einzigen geraden Linie angeordneten Düsen in bezug auf die Hauptabtastrichtung zur Erhöhung der Aufzeichnungsdichte schräg angeordnet. Die Konstruktion dieses Aufzeichnungskopfes ist jedoch mit Problemen verbunden, wie mit der Entstehung unterschiedlicher Abstände bei der Aufzeichnung von Pixeln, die durch Maßfehler oder dergleichen verursacht werden, wie Maßfehler, die bei der Befestigung des Kopfes am Schlitten auftreten. Dadurch werden die Druckqualitäten stark beeinflußt.Recently, there is a demand for ink jet type recording devices capable of outputting an image recorded at high density. JP-A-60-147348 discloses such an ink jet recording head which can achieve a higher recording density than the linear arrangement density of the nozzles. In the ink jet recording head described in this publication, the recording head with the nozzles linearly arranged in a single straight line is arranged obliquely with respect to the main scanning direction to increase the recording density. However, the construction of this recording head involves problems such as generation of different pitches in recording pixels caused by dimensional errors or the like such as dimensional errors occurring when the head is mounted on the carriage. This greatly affects the printing qualities.

Im Gegensatz dazu sind gemäß dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der in JP-A-4-312859 beschrieben ist, wie in Fig. 12 dargestellt, die Düsen auf einer Mehrzahl schräggestellter Linien zickzackförmig angeordnet, und daher konnte die Druckqualität unabhängig von der Genauigkeit im Montagemaß verbessert werden.In contrast, according to the ink jet recording head described in JP-A-4-312859, as shown in Fig. 12, the nozzles are arranged on a plurality of slanted lines in a zigzag shape, and therefore the printing quality could be improved regardless of the accuracy in the mounting dimension.

Zum Erreichen einer Aufzeichnung hoher Dichte mit dem in JP-A-4-312859 beschriebenen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, müssen die Abstände zwischen den entsprechenden Düsen verkleinert werden, das heißt, der Winkel α sollte klein sein. Diese Winkeleinstellung ist jedoch wesentlich eingeschränkt, um das Auftreten einer Kreuzkopplung oder dergleichen zu vermeiden, die durch Interferenz unter den Tintenkammern an den Biegeteilen der schräggestellten geraden Linien verursacht wird. Da dieser Aufzeichnungskopf so konstruiert ist, daß er eine Mehrzahl von Biegeteilen aufweist, unterscheiden sich auch die Permeanztiefen der Tinte zwischen dem aufgezeichneten Bild am Biegeteil und dem aufgezeichneten Bild am peripheren Teil. Dadurch entsteht, wie in Fig. 13 dargestellt, eine Mehrzahl von Schwankungen in dem gesamten aufgezeichneten Bild.In order to achieve high density recording with the ink jet recording head described in JP-A-4-312859, the distances between the respective nozzles must be reduced, that is, the angle α should be small. However, this angle setting is substantially restricted in order to avoid the occurrence of crosstalk or the like caused by interference among the ink chambers at the bending portions of the inclined straight lines. Since this recording head is constructed to have a plurality of bending portions, the permeance depths of the ink also differ between the recorded image at the bending portion and the recorded image at the peripheral portion. This causes a plurality of fluctuations in the entire recorded image as shown in Fig. 13.

Ferner betrifft das Dokument EP-A-0430064 nach dem Stand der Technik einen Tintenstrahldrucker, einen Thermotransferdrucker, und offenbart hauptsächlich einen Drucker mit mindestens zwei Druckdokumenten, die in die Druckrichtung ausgerichtet sind. Dieser Drucker enthält ein Drucksteuermittel für den Empfang von Druckdaten zur Durchführung eines Druckvorgangs an einer gegenwärtigen Druckposition durch das andere der Druckelemente abhängig davon, daß (a) die Druckdaten den Druckvorgang an der gegenwärtigen Druckposition spezifizieren, (b) die Druckvorgänge an einer vorangehenden Druckposition unmittelbar vor der gegenwärtigen Druckposition durch eines der Druckelemente ausgeführt wurden, (c) die vorbestimmte Zeitperiode des anderen der Druckelemente verstrichen ist, und (d) die Druckdaten nicht die Druckvorgänge an vorbestimmten Druckpositionen unmittelbar nach der gegenwärtigen Druckposition spezifizieren. Das Drucksteuermittel ist zur Durchführung eines Hochgeschwindigkeitsdruckmodus imstande, indem jedes der Druckelemente einen Punkt nur an jeder N-Druckposition druckt. In einem besonderen Ausführungsbeispiel sind die Punkt druckelemente in einem doppelten diamantförmigen Muster angeordnet, das weitere Verzögerungen aufgrund der Neigung der Spalten erfordert.Furthermore, prior art document EP-A-0430064 relates to an ink jet printer, a thermal transfer printer, and mainly discloses a printer having at least two print documents aligned in the printing direction. This printer includes a print control means for receiving print data for performing a print operation at a current print position by the other of the print elements depending on (a) the print data specifying the print operation at the current print position, (b) the print operations at a previous print position immediately before the current print position have been performed by one of the print elements, (c) the predetermined time period of the other of the print elements has elapsed, and (d) the print data not specifying the print operations at predetermined print positions immediately after the current print position. The print control means is capable of performing a high speed print mode in which each of the print elements prints a dot only at every N print positions. In a particular embodiment, the dots are printing elements arranged in a double diamond-shaped pattern, which requires further delays due to the inclination of the columns.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu schaffen, der eine hohe Aufzeichnungsdichte und hohe Druckqualität erreichen kann, und hochintegriert ist.It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head which can achieve high recording density and high print quality, and is highly integrated.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf laut Definition in Anspruch 1 bereit. Bevorzugte Ausführungsbeispiele dieses Tintenstrahlaufzeichnungskopfes sind in den untergeordneten Ansprüchen beschrieben.To achieve this object, the present invention provides an ink jet recording head as defined in claim 1. Preferred embodiments of this ink jet recording head are described in the subordinate claims.

In dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der vorliegenden Erfindung sind Düsen zum Ausstoßen von Tintentröpfchen im wesentlichen entlang einer V-förmigen Linie angeordnet, die sich zu der Hauptabtastrichtung des Aufzeichnungskopfes hin öffnet.In the ink jet recording head according to the present invention, nozzles for ejecting ink droplets are arranged substantially along a V-shaped line opening toward the main scanning direction of the recording head.

Ebenso sind in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der vorliegenden Erfindung die Düsen im wesentlichen entlang Kombinationslinien von geneigten Liniensegmenten, die zu der Hauptabtastrichtung hin geöffnet sind, angeordnet und von den Düsen, die entlang den geneigten, einander gegenüberliegenden Liniensegmenten angeordnet sind, sind jene Düsen, die entlang mindestens einem geneigten Liniensegment angeordnet sind, entlang der Hauptabtastrichtung verschoben.Also, in the ink jet recording head according to the present invention, the nozzles are arranged substantially along combination lines of inclined line segments opened to the main scanning direction, and of the nozzles arranged along the inclined line segments facing each other, those nozzles arranged along at least one inclined line segment are shifted along the main scanning direction.

Ferner sind in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß der vorliegenden Erfindung die Düsen im wesentlichen entlang Kombinationslinien von geneigten Liniensegmenten angeordnet, die zu der Hauptabtastrichtung hin geöffnet sind, und ein Teil der Düsen, die entlang der geneigten Liniensegmente angeordnet sind, sind entlang der Hauptabtastrichtung verschoben.Further, in the ink jet recording head according to the present invention, the nozzles are arranged substantially along combination lines of inclined line segments opened to the main scanning direction, and a part of the nozzles arranged along the inclined Line segments are shifted along the main scanning direction.

Die Erfindung wird durch die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, von welchen:The invention will be better understood from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 ein erläuterndes Diagramm in bezug auf eine Düsenanordnung und eine Tintenkammeranordnung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung ist,Fig. 1 is an explanatory diagram relating to a nozzle arrangement and an ink chamber arrangement of an ink jet recording head according to the present invention,

Fig. 2 schematisch einen Druckzustand eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt,Fig. 2 schematically shows a printing state of a first embodiment of the present invention,

Fig. 3 ein vergrößertes Diagramm zur Darstellung eines Teils von Düsen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist,Fig. 3 is an enlarged diagram showing a part of nozzles according to the first embodiment of the present invention,

Fig. 4 eine Graphik ist, welche Positionsverschiebungen bei Pixeln gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,Fig. 4 is a graph showing positional shifts in pixels according to the first embodiment of the present invention,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht zur Erklärung eines Montagezustandes des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung ist,Fig. 5 is a perspective view for explaining an assembly state of the ink jet recording head according to the present invention,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Transportmechanismus des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,Fig. 6 is a perspective view showing a transport mechanism of the ink jet recording head according to the present invention,

Fig. 7 schematisch ein Druckmuster des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt,Fig. 7 schematically shows a printing pattern of the first embodiment of the present invention,

Fig. 8 schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,Fig. 8 schematically shows an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention,

Fig. 9 schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,Fig. 9 schematically illustrates an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention,

Fig. 10 schematisch einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,Fig. 10 schematically shows an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention,

Fig. 11 ein erläuterndes Diagramm des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung ist,Fig. 11 is an explanatory diagram of the ink jet recording head according to the present invention,

Fig. 12 ein erläuterndes Diagramm zur Erklärung der herkömmlichen Düsenanordnung und der herkömmlichen Tintenkammeranordnung ist, undFig. 12 is an explanatory diagram for explaining the conventional nozzle arrangement and the conventional ink chamber arrangement, and

Fig. 13 ein erläuterndes Diagramm zur Erklärung des herkömmlichen Druckzustandes ist.Fig. 13 is an explanatory diagram for explaining the conventional printing condition.

Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, welche die besten Ausführungsbeispiele zur Ausführung der Erfindung zeigen.The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which show the best modes for carrying out the invention.

Fig. 1 ist ein erläuterndes Diagramm der Düsenanordnung und einer Tintenkammeranordnung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist der Aufzeichnungskopf gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit Düsen 190 bis 197 zum Ausstoßen eines Tintentröpfchens und mit Tintenkammern 170 bis 177, die mit diesen Düsen in Verbindung stehen, versehen. Obwohl dies in dieser Figur teilweise nicht dargestellt ist, ist der Aufzeichnungskopf mit 32 Düsen entlang einer Linie, d. h., insgesamt 64 Düsen, versehen, die jeweils mit einer Tintenkammer in Verbindung stehen. In dieser Figur sind die Düsen mit konstantem Abstand derart angeordnet, daß diese Düsen entlang Liniensegmenten L1 und L2 positioniert sind, die geraden Linien entsprechen, welche in entgegengesetzte Richtungen in bezug auf die x-Achse, das heißt, die Hauptabtastrichtung (Bewegungsrichtung des an einem Schlitten befestigten Aufzeichnungskopfes), geneigt sind. Dieses Liniensegment ist in einem Winkel α derart geneigt, daß der Abstand P1 jeder Düse entlang der Unterabtastrichtung 1/360 Inch beträgt und das Liniensegment L1 und das Liniensegment L2 im wesentlichen eine V-Form bilden.Fig. 1 is an explanatory diagram of the nozzle arrangement and an ink chamber arrangement of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention. In Fig. 1, the recording head according to this embodiment is provided with nozzles 190 to 197 for ejecting an ink droplet and ink chambers 170 to 177 communicating with these nozzles. Although not shown in part in this figure, the recording head is provided with 32 nozzles along a line, that is, a total of 64 nozzles, each communicating with an ink chamber. In this figure, the nozzles are arranged at a constant pitch such that these nozzles are arranged along line segments L1 and L2 corresponding to straight lines inclined in opposite directions with respect to the x-axis, that is, the main scanning direction (moving direction of the recording head mounted on a carriage). This line segment is inclined at an angle α such that the pitch P1 of each nozzle along the sub-scanning direction is 1/360 inch and the line segment L1 and the line segment L2 form a substantially V-shape.

Die Tintenkammern sind außerhalb des V-förmigen Bereichs angeordnet, der durch die Liniensegmente L1 und L2 gebildet wird. Eine Breite "d4" der entsprechenden Tintenkammern wird so breit gebildet, daß eine ausreichende Tintenausstoßmenge erhalten werden kann, d. h., 450 Mikrometer, und ihre Tiefe wird so tief gebildet, daß eine ausreichend Tintenfließfähigkeit gesichert ist, d. h., 150 Mikrometer.The ink chambers are arranged outside the V-shaped area formed by the line segments L1 and L2. A width "d4" of the respective ink chambers is made wide enough to obtain a sufficient amount of ink ejection, i.e., 450 micrometers, and their depth is made deep enough to ensure a sufficient amount of ink flowability, i.e., 150 micrometers.

Als Druckausübungsmittel zum Ausüben von Druck auf die Tintenkammern, die in der zuvor beschriebenen Weise konstruiert sind, kann ein Druckausübungsmittel verwendet werden, in dem ein piezoelektrisches Element an eine vibrierende Platte laminiert ist, welche die Wand der Tintenkammer bildet, oder ein piezoelektrisches Element auf eine vibrierende Platte gedruckt ist und das erhaltene Objekt gesintert ist.As the pressure applying means for applying pressure to the ink chambers constructed as described above, there may be used a pressure applying means in which a piezoelectric element is laminated to a vibrating plate forming the wall of the ink chamber, or a piezoelectric element is printed on a vibrating plate and the resulting object is sintered.

Die Maße der gesamten Düse gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind b = d1 · 24 = 13,55 mm und h = p1 · 47 = 3,32 mm.The dimensions of the entire nozzle according to this embodiment are b = d1 · 24 = 13.55 mm and h = p1 · 47 = 3.32 mm.

Da gemäß dem Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung die Anordnung der Düsen in einer V-Form ausgebildet ist, konnten die folgenden Probleme des herkömmlichen Aufzeichnungskopfes, wie in JP-A-4-312859 beschrieben, gelöst werden. Das heißt, bei dem Aufzeichnungskopf nach dem Stand der Technik treten an mehreren Stellen Dunkel/Hell-Tintenschwankungen auf. Im Gegensatz dazu wird gemäß dem Auf zeichnungskopf der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 2 dargestellt, jene Stelle, an welcher die Druckdichte hoch wird, nur auf den Bereich der Düse 192 in dem mittleren Teil unterdrückt, und die Druckdichte um die Randdüse 190 kann gleichmäßig gebildet werden, so daß die Druckdichteschwankung auf die kleinste Stelle, das heißt, auf eine einzige Stelle über die gesamte Druckbreite "b", unterdrückt werden konnte. Selbst wenn daher ein Bitbild wie eine Graphik unter Verwendung des Aufzeichnungskopfes dieses Ausführungsbeispiels aufgezeichnet wird, kann ein Bild hoher Qualität ausgedruckt werden, ohne daß sich dessen Struktur verschlechtert.According to the recording head of the present invention, since the arrangement of nozzles is formed in a V-shape, the following problems of the conventional recording head as described in JP-A-4-312859 could be solved. That is, in the prior art recording head, dark/light ink fluctuations occur at several places. In contrast, according to the recording head of the present invention, recording head of the present invention, as shown in Fig. 2, the position where the printing density becomes high is suppressed only to the area of the nozzle 192 in the central part, and the printing density around the peripheral nozzle 190 can be made uniform, so that the printing density fluctuation could be suppressed to the smallest position, that is, to a single position over the entire printing width "b". Therefore, even when a bit image such as a graphic is recorded using the recording head of this embodiment, a high quality image can be printed out without deteriorating its structure.

In diesem Ausführungsbeispiel war die Anordnung, wie in Fig. 1 dargestellt, derart, daß von den Düsen, die entlang den einander gegenüberliegenden, geneigten Liniensegmenten L1 und L2 angeordnet sind, jene Düsen entlang dem geneigten Liniensegment L2 (das heißt, die Düsen 191, 195, 196, 197 in dieser Zeichnung) in ihrer Position in bezug auf die Position der Düse 192 entlang der Hauptabtastrichtung (das heißt, der x-Richtung, wie in dieser Zeichnung dargestellt) um einen Verschiebebetrag d2 = d1 · 2,5 = P1 · 20 verschoben wurden, und daß ferner ein Abstand "P2" zwischen der Düse 192 und der Düse 191 entlang der Unterabtastrichtung, die sich an den Randteilen des Liniensegments L1 und des Liniensegmeüts L2 befinden, gleich P1 ausgebildet wurde, d. h., gleich dem Punktabstand. Ein weiterer Abstand zwischen der Düse 194 und der Düse 191 wurde mit P1 · 3 gewählt. In Fig. 3 ist ein teilweise vergrößertes Diagramm eines solchen Biegeteils dargestellt, in dem diese Düsen in ihrer Position verschoben wurden. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Düsenanordnung entlang dem Liniensegment L2 in ihrer Position von der Düsenanordnung entlang dem Liniensegment L1 um das 2,5-fache eines Düsenabstandes entlang der "-x"-Richtung verschoben. Ferner ist die Düse 191 entlang dem Liniensegment L2 an einer Position d1/2 zwischen der Düse 193 und der Düse 194 entlang dem Liniensegment L1 angeordnet. Da, wie zuvor beschrieben wurde, diese Düsen in ihrer Position um den Verschiebebetrag d2 = d1 · 2,5 = P1 · 20 verschoben sind, kann der Mindestabstand zwischen den Düsen 191 und 194, die an der engsten Stelle einander gegenüberliegend positioniert sind, groß sein, während eine ausreichend hohe Druckdichte beibehalten wird. Ebenso kann eine ausreichende Festigkeit der Wand zwischen der Tintenkammer 171 und der Tintenkammer 174 erreicht werden. Folglich ist es möglich, nachteilige Einflüsse auf das Ausstoßen von Tinte, wie eine Kreuzkopplung, zu beseitigen.In this embodiment, as shown in Fig. 1, the arrangement was such that, of the nozzles arranged along the opposite inclined line segments L1 and L2, those nozzles along the inclined line segment L2 (i.e., the nozzles 191, 195, 196, 197 in this drawing) were shifted in position with respect to the position of the nozzle 192 along the main scanning direction (i.e., the x direction as shown in this drawing) by a shift amount d2 = d1 × 2.5 = P1 × 20, and further that a distance "P2" between the nozzle 192 and the nozzle 191 along the sub-scanning direction located at the edge portions of the line segment L1 and the line segment L2 was made equal to P1, that is, equal to the dot pitch. A further distance between the nozzle 194 and the nozzle 191 was chosen to be P1 x 3. In Fig. 3, a partially enlarged diagram of such a bent part is shown in which these nozzles have been shifted in position. As shown in the drawing, according to this embodiment, the nozzle arrangement along the line segment L2 is shifted in position from the nozzle arrangement along the line segment L1 by 2.5 times a nozzle distance along the "-x" direction. Further, the nozzle 191 is positioned along the line segment L2 at a position d1/2 between the nozzle 193 and the nozzle 194 along the line segment L1. As described above, since these nozzles are shifted in position by the shift amount d2 = d1 × 2.5 = P1 × 20, the minimum distance between the nozzles 191 and 194 positioned opposite each other at the narrowest point can be large while maintaining a sufficiently high printing density. Also, sufficient strength of the wall between the ink chamber 171 and the ink chamber 174 can be achieved. Consequently, it is possible to eliminate adverse influences on the ejection of ink such as crosstalk.

Da der Verschiebebetrag "d2" als ganzes Vielfaches des Druckabstandes P1 festgesetzt ist, wie d2 = d1 · 2,5 = P1 · 20, kann die Druckzeitsteuerung der Düsen (das heißt, der in der Zeichnung dargestellten Düsen 191, 195, 195, 197), die entlang der Hauptabtastrichtung verschoben sind, korrekt erhalten werden, indem die Referenztakte (Intervall oder Referenztakt entspricht in diesem Ausführungsbeispiel dem Abstand P1) in die Hauptabtastrichtung in einer ganzen Zahl gezählt wird (zum Beispiel ist die Düse 191 von der Düse 192 um 20 Referenztakte verschoben). Der Referenztakt in die Hauptabtastrichtung kann direkt entweder von Ausgängen von Linearkodierern, die in dieselbe Richtung angeordnet sind, oder von Impulszahlen eines Schrittmotors für den Antrieb des Aufzeichnungskopfes erhalten werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel konnten bei einer solchen Konstruktion die Pixel exakt auch mit den Düsengruppen gebildet werden, die entlang der Hauptabtastrichtung verschoben waren, ohne zusätzlich einen bestimmten Takterzeugungsmechanismus zu verwenden, wodurch höhere Druckqualitäten erreicht werden konnten.Since the shift amount "d2" is set as an integer multiple of the print pitch P1, such as d2 = d1 × 2.5 = P1 × 20, the print timing of the nozzles (i.e., the nozzles 191, 195, 195, 197 shown in the drawing) shifted along the main scanning direction can be correctly obtained by counting the reference clocks (interval or reference clock corresponds to the pitch P1 in this embodiment) in the main scanning direction in an integer (for example, the nozzle 191 is shifted from the nozzle 192 by 20 reference clocks). The reference clock in the main scanning direction can be obtained directly either from outputs of linear encoders arranged in the same direction or from pulse numbers of a stepping motor for driving the recording head. According to this embodiment, with such a construction, the pixels could be accurately formed even with the nozzle groups shifted along the main scanning direction without additionally using a specific clock generation mechanism, thereby achieving higher printing qualities.

Ferner ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Form der Tintenkammer, die nahe der Düse angeordnet ist, nicht durch eine gekrümmte Oberfläche mit einem einfachen R gestaltet, sondern durch eine gekrümmte Oberfläche mit einem kleineren R an dem Teil, der näher der Düse liegt, so daß der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Düsen verbreitert werden kann. Somit werden solch ausgezeichnete Vorzüge erreicht, daß eine Interferenz wie eine Kreuzkopplung beständiger vermieden werden kann, und eine bessere blasenabgebende Eigenschaft erreicht werden kann, da der R der gekrümmten Oberfläche nahe der Düse stufenweise verkleinert wird.Furthermore, according to this embodiment, the shape of the ink chamber located near the nozzle is not designed by a curved surface with a simple R, but by a curved surface with a smaller R at the part nearer to the nozzle, so that the distance between adjacent nozzles can be widened. Thus, such excellent advantages are achieved that interference such as crosstalk can be more stably avoided and a better bubble discharging property can be achieved since the R of the curved surface near the nozzle is gradually reduced.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Mindestabstand (d5 - 352,8 Mikrometer) länger als ein Gesamtwert (d6 = r1 + r2 = 200 Mikrometer) eines Abstandes (r1 = 100 Mikrometer) zwischen dem Mittelpunkt der Düse 191 und einem äußeren Umfang der Tintenkammer 171, und auch eines Abstandes (r1 = 100 Mikrometer) zwischen dem Mittelpunkt der Düse 194 und einem äußeren Umfang der Tintenkammer 174, und dann kann r3 breit, d. h., länger als 100 Mikrometer, sein, und somit kann die Festigkeit der Wand zwischen den Tintenkammern sehr hoch bleiben.In this embodiment, the minimum distance (d5 - 352.8 micrometers) is longer than a total value (d6 = r1 + r2 = 200 micrometers) of a distance (r1 = 100 micrometers) between the center of the nozzle 191 and an outer periphery of the ink chamber 171, and also a distance (r1 = 100 micrometers) between the center of the nozzle 194 and an outer periphery of the ink chamber 174, and then r3 can be wide, i.e., longer than 100 micrometers, and thus the strength of the wall between the ink chambers can remain very high.

Gemäß dem Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung, besteht im wesentlichen keine Gefahr, daß Druckqualitäten aufgrund von Montagefehlern und dergleichen verschlechtert werden. Der Grund dafür wird nun ausführlich beschrieben.According to the recording head of the present invention, there is substantially no fear that printing qualities are deteriorated due to mounting errors and the like. The reason for this will now be described in detail.

Da der Druckabstand P1 in diesem Ausführungsbeispiel mit 1/360 Inch ( = 70,6 Mikrometer) gewählt wird, liegt der Durchmesser eines einzigen Pixels auf dem Aufzeichnungsmedium 1 vorzugsweise im Bereich von 100 bis 120 Mikrometern, unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das Aufzeichnungsmedium vollständig bedeckt werden kann. In bezug auf ein solches Pixelmaß könnten die Verschiebungen in der Position der Pixel von 20 bis 30 Mikrömetern sichtbar sein, was zu einer Verschlechterung der Druckqualitäten führt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Positionsverschiebung der Düse 195 um einen Winkel A ausgedrückt als Δx = hxπxθ/- 180 entlang der x-Richtung und Δy = d3xπxθ/180 (h = P1 · 47 = 3,32 mm, d3 = d1 · 2,5 = 1,41 mm). Die tatsächliche Positi onsverschiebung in bezug auf den Winkel θ ist in Fig. 4 dargestellt. Allgemein gesagt, beträgt der Winkel θ etwa 0,1 Grad unter Einbeziehung des Spiels verschiedener Komponenten und der Teilepräzision oder dergleichen, und die Positionsverschiebungen betragen nur Δx = 6 Mikrometer und Δy = 2,5 Mikrometer. Daher ist es möglichen, diesen Winkel anzulegen, während ausreichende Druckqualitäten erhalten bleiben.Since the printing pitch P1 is set to 1/360 inch (= 70.6 micrometers) in this embodiment, the diameter of a single pixel on the recording medium 1 is preferably in the range of 100 to 120 micrometers, taking into account that the recording medium can be completely covered. With respect to such a pixel size, the shifts in the position of the pixels of 20 to 30 micrometers could be visible, resulting in deterioration of the printing qualities. According to this embodiment, the positional shift of the nozzle 195 by an angle A is expressed as Δx = hxπxθ/- 180 along the x-direction and Δy = d3xπxθ/180 (h = P1 × 47 = 3.32 mm, d3 = d1 × 2.5 = 1.41 mm). The actual position The positional shift with respect to the angle θ is shown in Fig. 4. Generally speaking, the angle θ is about 0.1 degree taking into account the clearance of various components and part precision or the like, and the positional shifts are only Δx = 6 micrometers and Δy = 2.5 micrometers. Therefore, it is possible to apply this angle while maintaining sufficient printing qualities.

Der Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung kann einfach an einer solchen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung befestigt werden, die dem Benutzer einen einfachen Austausch des Aufzeichnungskopfes ermöglicht, ohne der Montagegenauigkeit des Schlittens aus den obengenannten Gründen Beachtung schenken zu müssen.The recording head of the present invention can be easily mounted on such an ink jet recording apparatus, which allows the user to easily replace the recording head without having to pay attention to the mounting accuracy of the carriage for the reasons mentioned above.

Der Aufzeichnungskopf kann einfach befestigt werden, selbst wenn eine solche Aufzeichnungsvorrichtung eine Aufzeichnungsvorrichtung ist, die durch einen derartig einfachen Haltemechanismus mit einem Arm 360 und einem Stift 361 versehen ist, wie in Fig. 5 dargestellt. In dieser Aufzeichnungsvorrichtung wird der Aufzeichnungskopf 9 relativ entlang der Hauptabtastrichtung (x-Richtung in dieser Figur) in bezug auf das Aufzeichnungsmedium transportiert, während Tintentröpfchen 50 aus der Düse 190 usw. ausgestoßen werden, wodurch Pixel auf dem Aufzeichnungsmedium 1 gebildet werden. Sobald die zuvor beschriebene Pixelbildung entlang der Hauptabtastrichtung beendet ist, wird das Aufzeichnungsmedium 1 entlang der Unterabtastrichtung (y-Richtung in dieser Figur) senkrecht zu der Hauptabtastrichtung transportiert. Anschließend wird der Aufzeichnungsvorgang fortgesetzt, indem ein derartiger Prozeß ausgeführt wird, daß Pixel an einem leeren Teil des Aufzeichnungsmediums 1 entlang der Hauptabtastrichtung (x-Richtung in dieser Figur) gebildet werden. Diese Beförderung des Aufzeichnungskopfes wird durch Antreiben eines Riemens 6 mittels einer Riemenscheibe 5 durch einen Schrittmotor 10 ausgeführt, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Selbst wenn Fehler in einem Zufuhrmaß entlang der Hauptabtastrichtung aufgrund einer Exzentrizität der Riemenschiebe S auftreten, oder Vibrationen oder ein Ausdehnen oder Zusammenziehen des Riemens 6 durch äußere Einflüsse verursacht werden, werden unter Verwendung des Aufzeichnungskopfes dieses Ausführungsbeispiels ausgeglichene und kontinuierliche Muster ausgedruckt, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Daher ist das Drucken unter Verwendung des Aufzeichnungskopfes dieses Ausführungsbeispiels vorteilhaft, da es im wesentlichen keine sichtbare Störung in den vertikalen Linien oder dergleichen gibt, wodurch ein Druck hoher Qualität geliefert wird.The recording head can be easily mounted even if such a recording apparatus is a recording apparatus provided with such a simple support mechanism having an arm 360 and a pin 361 as shown in Fig. 5. In this recording apparatus, the recording head 9 is relatively transported along the main scanning direction (x direction in this figure) with respect to the recording medium while ink droplets 50 are ejected from the nozzle 190, etc., thereby forming pixels on the recording medium 1. Once the pixel formation along the main scanning direction described above is completed, the recording medium 1 is transported along the sub-scanning direction (y direction in this figure) perpendicular to the main scanning direction. Thereafter, the recording operation is continued by performing such a process that pixels are formed at a blank part of the recording medium 1 along the main scanning direction (x direction in this figure). This transport of the recording head is carried out by driving a belt 6 by means of a pulley 5 by a stepping motor 10, as shown in Fig. 6. Even if errors occur in a feed amount along the main scanning direction due to eccentricity of the belt pulley S, or vibrations or expansion or contraction of the belt 6 are caused by external influences, balanced and continuous patterns are printed out using the recording head of this embodiment as shown in Fig. 7. Therefore, printing using the recording head of this embodiment is advantageous because there is substantially no visible disturbance in the vertical lines or the like, thereby providing high quality printing.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Düsen (eine Düse 192 in dieser Figur), die entlang der geneigten linie L1 positioniert ist, in ihrer Position entlang der Hauptabtastrichtung (x-Richtung in dieser Figur) verschoben ist. Auf diese Weise ist die Düse 192 im Vergleich zu der Düse 191, die anschließend Tinte ausstößt, stark um einen Betrag (d7 - d1 · 3) verschoben. Somit wird ein Tintentröpfchen aus der Düse 193 in der früheren Phase auf das Aufzeichnungsmedium ausgestoßen und dann getrocknet, wodurch in der früheren Phase Pixel gebildet werden. Selbst wenn daher die Tintentröpfchen, die von der nächsten Düse 191 ausgestoßen werden, auf dem Bild überlappen, das durch die Tintentröpfchen gebildet wird, die von der Düse 192 ausgestoßen werden, konnte, da das durch die Düse 192 gebildete Bild getrocknet ist, verhindert werden, daß sich die Tintentröpfchen teilweise vereinigen, wodurch eine Schwankung der Tintendichte an dem mittleren gedruckten Teil noch stärker unterdrückt werden konnte. Während in diesem Ausführungsbeispiel nur die Düse 192 in ihrer Position verschoben ist, kann die Wirkung in bezug auf die Schwankung der Tintendichte noch weiter verbessert werden, wenn eine Mehrzahl von Düsen in ihrer Position verschoben wird.Fig. 8 shows another embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that a part of the nozzles (a nozzle 192 in this figure) positioned along the inclined line L1 is shifted in position along the main scanning direction (x direction in this figure). In this way, the nozzle 192 is largely shifted by an amount (d7 - d1 x 3) compared with the nozzle 191 which subsequently ejects ink. Thus, an ink droplet is ejected from the nozzle 193 onto the recording medium in the earlier stage and then dried, thereby forming pixels in the earlier stage. Therefore, even if the ink droplets ejected from the next nozzle 191 overlap on the image formed by the ink droplets ejected from the nozzle 192, since the image formed by the nozzle 192 is dried, the ink droplets could be prevented from partially merging, whereby fluctuation in ink density at the central printed part could be suppressed even more. While only the nozzle 192 is shifted in position in this embodiment, the effect on the fluctuation in ink density can be further improved if a plurality of nozzles are shifted in position.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Düsen so angeordnet, daß sie entlang einer Mehrzahl von Liniensegmenten L1, L2, L3 und L4 positioniert sind. Zum Beispiel sind verschiedene Farben den entsprechenden Liniensegmenten in derartiger Weise zugeordnet, daß eine schwarze Farbe dem Liniensegment L1 zugeordnet ist, eine rote Farbe dem Liniensegment L2 zugeordnet ist, eine blaue Farbe dem Liniensegment L3 zugeordnet ist und eine gelbe Farbe dem Liniensegment L4 zugeordnet ist. Die Liniensegmente L1 und L4 sind von den Liniensegmenten L2 bzw. L3 entlang der Hauptabtastrichtung (x-Richtung) getrennt, so daß ein großer Abstand zwischen den Düsen 190 und 191 gebildet ist und ein weiterer großer Abstand zwischen den Düsen 192 und 193 ausgebildet ist. Daher wird verhindert, daß andere verschiedene Farben in die Düsen 190, 191, 192, 193 fließen und Farbmischungen und schmutzige Farben erzeugen.Fig. 9 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the nozzles are arranged to be positioned along a plurality of line segments L1, L2, L3 and L4. For example, different colors are assigned to the respective line segments in such a manner that a black color is assigned to the line segment L1, a red color is assigned to the line segment L2, a blue color is assigned to the line segment L3 and a yellow color is assigned to the line segment L4. The line segments L1 and L4 are separated from the line segments L2 and L3, respectively, along the main scanning direction (x direction) so that a large distance is formed between the nozzles 190 and 191 and another large distance is formed between the nozzles 192 and 193. Therefore, other different colors are prevented from flowing into the nozzles 190, 191, 192, 193 and producing color mixtures and dirty colors.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Aufzeichnungskopf ist in Rautenform ausgebildet, wobei zwei Sätze V-förmiger Düsenanordnungen kombiniert sind. Gemäß dieser Düsenanordnung wird nach der Ausführung des verdünnten Druckvorgangs durch einen Satz der V-förmigen Düsenanordnung in die Hauptabtastrichtung während des Aufzeichnungsvorganges, der Druckvorgang des anderen Satzes der V-förmigen Düsenanordnung ausgeführt, so daß ein Pixel zwischen den Pixeln eingefügt wird, die verdünnt gedruckt wurden. Folglich ist es möglich, Probleme, wie ein Verlaufen der Tinte, zu lösen.Fig. 10 shows another embodiment of the present invention. The recording head is formed in a diamond shape in which two sets of V-shaped nozzle arrays are combined. According to this nozzle arrangement, after the thinned printing is carried out by one set of the V-shaped nozzle array in the main scanning direction during the recording operation, the printing of the other set of the V-shaped nozzle array is carried out so that a pixel is inserted between the pixels which have been thinned printed. Consequently, it is possible to solve problems such as ink bleeding.

Als Konstruktion eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zur Ausführung des zuvor erklärten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise, wie in Fig. 11 dargestellt, ein geschichteter Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendet. Gemäß diesem Aufzeichnungskopf können geschichtete Strömungswegöffnungen in einem Strömungsweg von einer Tintenkammer 17 zu einer Düse 2 leicht fortschreitend verschoben werden. Da die Position der Düse 2 weiter nach außen von der Tintenkammer als der Randteil der Tintenkammer 17 verschoben sein kann, kann daher die Stelle der Tintenkammer im Vergleich zu jener der Düse gesenkt werden. Wenn eine derartige Konstruktion in der Düsenanordnung mit einem solchen Biegeteil verwendet wird, wie in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt wurde, können die Abstände zwischen benachbarten Tintenkammern ausreichend groß gestaltet werden. Somit kann eine Kreuzkoppelung in ausreichendem Maß verhindert werden, und auch die Abstände zwischen den Düsen können verkürzt werden. Es ist daher möglich, die Düsen mit hoher Dichte anzuordnen. In Fig. 11 ist die Konstruktion derart, daß die Tinte von einer gemeinsamen Tintenkammer 11 zu der Tintenkammer 17 geleitet wird und dann über den Strömungsweg von der Düse 2 ausgestoßen wird, indem vibrierende Platten 19, die auf die Tintenkammer 17 geschichtet sind, durch ein piezoelektrisches Element 20 unter Druck gesetzt werden.As a construction of an ink jet recording head for carrying out the above-explained ink jet recording head according to the present invention, a laminated ink jet recording head is preferably used as shown in Fig. 11. According to this recording head, laminated Flow path openings in a flow path from an ink chamber 17 to a nozzle 2 can be slightly progressively shifted. Therefore, since the position of the nozzle 2 can be shifted further outward from the ink chamber than the peripheral part of the ink chamber 17, the location of the ink chamber can be lowered as compared with that of the nozzle. When such a construction is used in the nozzle arrangement having such a bending part as explained in the embodiment of the present invention, the intervals between adjacent ink chambers can be made sufficiently large. Thus, cross-talk can be sufficiently prevented, and also the intervals between the nozzles can be shortened. It is therefore possible to arrange the nozzles at high density. In Fig. 11, the construction is such that the ink is guided from a common ink chamber 11 to the ink chamber 17 and then ejected through the flow path from the nozzle 2 by pressurizing vibrating plates 19 laminated on the ink chamber 17 by a piezoelectric element 20.

Wie zuvor beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen hochintegrierten Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu schaffen, der ein Bild mit hoher Aufzeichnungsdichte drucken und Druckschwankungen unterdrücken kann, während Druckqualitäten nicht nachteilig durch Montagefehler beeinflußt werden.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a highly integrated ink jet recording head which can print an image with a high recording density and suppress printing fluctuations while printing qualities are not adversely affected by mounting errors.

APPLICATION IN INDUSTRY

Wie zuvor beschrieben, ist der Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in Aufzeichnungsvorrichtungen, wie einem Drucker, einem Faksimile- und einem Kopiergerät geeignet.As described above, the ink-jet recording head of the present invention is suitable for use in recording devices such as a printer, a facsimile machine and a copying machine.

Claims

1. Ink jet recording head with a plurality of nozzles (190-197) for ejecting ink droplets, wherein

the plurality of nozzles (190-197) are arranged in such a manner that the nozzles are arranged on straight lines (L1, L2) at intervals which are inclined together in opposite directions with respect to a main scanning direction (x) corresponding to a transport direction of the recording head, and nozzle arrays are formed in a substantially V-like shape, wherein:

at least one nozzle arrangement on one of the inclined straight lines (L2) along the main scanning direction (x) is positionally shifted with respect to the other nozzle arrangement,

characterized in that

a shift amount (d2) between the one nozzle array and the other nozzle array along the main scanning direction is set as an integer times as large as the printing pitch (P1) of each nozzle along a sub-scanning direction (y) perpendicular to the main scanning direction (x).

2. An ink jet recording head according to claim 1, wherein the shift amount (d2) along the main scanning direction (x) is set in such a manner that each of the Nozzles (190, 192, 193, 194) of the other nozzle arrangement are arranged between the nozzles (191, 195, 196, 197) of one nozzle arrangement.

3. An ink jet recording head according to claim 1 or 2, wherein the shift amount (d2) along the main scanning direction is 2.5 times or equal to an interval (d1) between the nozzles (190-197) in the main scanning direction.

4. An ink jet recording head according to any one of claims 1 to 3, wherein one of said nozzles (2) is provided at a position separated by a space from an edge portion of an ink chamber (17) on the inclined straight line on a bending portion side thereof.

5. An ink jet recording head according to any one of claims 1 to 4, wherein ink chambers (170-177) in communication with the nozzles (190-197) are formed by such a multi-stepped curved surface near the nozzles (190-197) that a diameter of the curved surface near the nozzles (190-197) is made smaller.

6. An ink jet recording head according to any one of claims 1 to 5, wherein the nozzle arrays are arranged in a diamond shape.

7. An ink jet recording head according to any one of claims 1 to 6, wherein the ink jet recording head is of a layered type so that the positions between the ink chambers (170-177) and the nozzles (190-197) are variable.

8. An ink jet recording head according to any one of claims 1 to 7, wherein the ink chambers (170-177) are arranged perpendicular to each of the straight lines (L1, L2).