JP3245936B2 - インクジェットヘッド、及びその駆動方法 - Google Patents
インクジェットヘッド、及びその駆動方法Info
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- JP3245936B2 JP3245936B2 JP6239392A JP6239392A JP3245936B2 JP 3245936 B2 JP3245936 B2 JP 3245936B2 JP 6239392 A JP6239392 A JP 6239392A JP 6239392 A JP6239392 A JP 6239392A JP 3245936 B2 JP3245936 B2 JP 3245936B2
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は印字データの入力を受け
た時点で、インク滴を飛翔させ、このインク滴により記
録用紙にドットを形成させるオンデマンド方式のインク
ジェットヘッドに関する。
た時点で、インク滴を飛翔させ、このインク滴により記
録用紙にドットを形成させるオンデマンド方式のインク
ジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】ノズルを備えたインク室を設け、圧電素
子で構成された圧力発生部材の変位によってインク室の
インク圧力を高め、ノズルからインク滴として吐出する
タイプのインクジェットヘッドにおいて、インク滴を吐
出する瞬間にインク室内に発生するインク圧力が1気圧
程度と大きいため、インク室を囲むインク室壁の剛性は
吐出特性に極めて重要である。すなわち、剛性が高いと
充分にインク室のインク圧力が高まり、インク滴の吐出
速度、吐出体積ともに大きくなる。一方、インク室を囲
むインク室壁の剛性が前記インク室壁より低いと、イン
ク圧力が前記圧力より低く、よってインク滴の吐出速
度、吐出体積も小さくなるといった特性がある。そのた
め、従来の構成のインク室においては、最端部のインク
室でインク室壁が厚く剛性が大きいため、そのインク室
のみインク滴の吐出速度、吐出体積が大きくなる現象が
起こる。しかし、印字品質においては一部のインク滴の
み吐出速度、吐出体積が大きいことは欠点として作用
し、記録媒体上に形成されるドット径が大きい、印字濃
度が高いという現象となって現れ、印字に縞状のむらが
生じる問題があった。
子で構成された圧力発生部材の変位によってインク室の
インク圧力を高め、ノズルからインク滴として吐出する
タイプのインクジェットヘッドにおいて、インク滴を吐
出する瞬間にインク室内に発生するインク圧力が1気圧
程度と大きいため、インク室を囲むインク室壁の剛性は
吐出特性に極めて重要である。すなわち、剛性が高いと
充分にインク室のインク圧力が高まり、インク滴の吐出
速度、吐出体積ともに大きくなる。一方、インク室を囲
むインク室壁の剛性が前記インク室壁より低いと、イン
ク圧力が前記圧力より低く、よってインク滴の吐出速
度、吐出体積も小さくなるといった特性がある。そのた
め、従来の構成のインク室においては、最端部のインク
室でインク室壁が厚く剛性が大きいため、そのインク室
のみインク滴の吐出速度、吐出体積が大きくなる現象が
起こる。しかし、印字品質においては一部のインク滴の
み吐出速度、吐出体積が大きいことは欠点として作用
し、記録媒体上に形成されるドット径が大きい、印字濃
度が高いという現象となって現れ、印字に縞状のむらが
生じる問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】記録ヘッドの小型化、
高密度化を図るほど、インク室は小さくなる。よって、
インク室壁の肉厚も薄くなり、インク室最端部の肉厚の
剛性とそれ以外のインク室の肉厚の剛性との差が大きく
なってくる。そのために、全てのインク室において、イ
ンク室壁の剛性を均一にすることは、極めて重要とな
る。そこで、本発明の目的は、印字吐出に使用される全
てのインク室において、インク室壁の剛性を均一にする
ことによって、インク滴の吐出速度、吐出体積のバラつ
きをなくし、縞状のムラがない良好な印字を行えるヘッ
ドを実現することにある。
高密度化を図るほど、インク室は小さくなる。よって、
インク室壁の肉厚も薄くなり、インク室最端部の肉厚の
剛性とそれ以外のインク室の肉厚の剛性との差が大きく
なってくる。そのために、全てのインク室において、イ
ンク室壁の剛性を均一にすることは、極めて重要とな
る。そこで、本発明の目的は、印字吐出に使用される全
てのインク室において、インク室壁の剛性を均一にする
ことによって、インク滴の吐出速度、吐出体積のバラつ
きをなくし、縞状のムラがない良好な印字を行えるヘッ
ドを実現することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、インク滴を吐出するノズルが複数形成された
ノズル形成基板と、ノズルと連通するインク室が複数形
成されたインク室形成基板と、インク室を封止するよう
にインク室形成基板に積層された弾性板と、弾性板に当
接し駆動電圧によってインク室の容積を可変させる圧力
発生部材とを有するインクジェットヘッドであって、複
数のインク室が列設されたインク室列の両端に少なくと
も1つずつのダミーインク室が配置されており、インク
室同士の間のインク室壁と、インク室とダミーインク室
との間のインク室壁と、は剛性が実質的に同一であるこ
とを特徴とする。また、係るインクジェットヘッドにお
いて、ダミーインク室にはノズルが配置されていないこ
とを特徴とする。また、係るインクジェットヘッドにお
いて、ダミーインク室には、ノズルが配置されているこ
とを特徴とする。また、係るインクジェットヘッドにお
いて、ダミーインク室は、印字に使用するインク室と流
路抵抗が同じであることを特徴とする。また、本発明の
インクジェットヘッドの駆動方法は、インク滴を吐出す
るノズルが複数形成されたノズル形成基板と、ノズルと
連通するインク室が複数形成されたインク室形成基板
と、インク室を封止するようにインク室形成基板に積層
された弾性板と、弾性板に当接し駆動電圧によってイン
ク室の容積を可変させる圧力発生部材とを有するインク
ジェットヘッドの駆動方法であって、複数のインク室が
列設されたインク室列の両端に少なくとも1つずつのダ
ミーインク室が、インク室間の配列ピッチと同一ピッチ
で配置されており、圧力発生部材が配置されたダミーイ
ンク室から印字タイミング外でインク滴を吐出すること
を特徴とする。また、係るインクジェットヘッドにおい
て、圧力発生部材が配置されたダミーインク室の駆動を
パージと共に駆動することを特徴とする。また、係るイ
ンクジェットヘッドにおいて、印字タイミング外で吐出
するインク滴と共に気泡を排出することを特徴とする。
ヘッドは、インク滴を吐出するノズルが複数形成された
ノズル形成基板と、ノズルと連通するインク室が複数形
成されたインク室形成基板と、インク室を封止するよう
にインク室形成基板に積層された弾性板と、弾性板に当
接し駆動電圧によってインク室の容積を可変させる圧力
発生部材とを有するインクジェットヘッドであって、複
数のインク室が列設されたインク室列の両端に少なくと
も1つずつのダミーインク室が配置されており、インク
室同士の間のインク室壁と、インク室とダミーインク室
との間のインク室壁と、は剛性が実質的に同一であるこ
とを特徴とする。また、係るインクジェットヘッドにお
いて、ダミーインク室にはノズルが配置されていないこ
とを特徴とする。また、係るインクジェットヘッドにお
いて、ダミーインク室には、ノズルが配置されているこ
とを特徴とする。また、係るインクジェットヘッドにお
いて、ダミーインク室は、印字に使用するインク室と流
路抵抗が同じであることを特徴とする。また、本発明の
インクジェットヘッドの駆動方法は、インク滴を吐出す
るノズルが複数形成されたノズル形成基板と、ノズルと
連通するインク室が複数形成されたインク室形成基板
と、インク室を封止するようにインク室形成基板に積層
された弾性板と、弾性板に当接し駆動電圧によってイン
ク室の容積を可変させる圧力発生部材とを有するインク
ジェットヘッドの駆動方法であって、複数のインク室が
列設されたインク室列の両端に少なくとも1つずつのダ
ミーインク室が、インク室間の配列ピッチと同一ピッチ
で配置されており、圧力発生部材が配置されたダミーイ
ンク室から印字タイミング外でインク滴を吐出すること
を特徴とする。また、係るインクジェットヘッドにおい
て、圧力発生部材が配置されたダミーインク室の駆動を
パージと共に駆動することを特徴とする。また、係るイ
ンクジェットヘッドにおいて、印字タイミング外で吐出
するインク滴と共に気泡を排出することを特徴とする。
【0005】
【実施例】以下、本発明の詳細を実施例により図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【0006】図1は本発明の1実施例のインクジェット
ヘッドの斜視図である。圧力発生部材列150、15
1、152はその長手方向の約半分の一面を基板14に
固着されつつ、固着されない半分の先端を弾性板30に
接合されている。弾性板30の上にはインク室171が
配置されインクで満たされている。インク室形成基板3
6上にはノズル形成基板33が接合され、インク室17
1に連続してノズル34が形成されている。
ヘッドの斜視図である。圧力発生部材列150、15
1、152はその長手方向の約半分の一面を基板14に
固着されつつ、固着されない半分の先端を弾性板30に
接合されている。弾性板30の上にはインク室171が
配置されインクで満たされている。インク室形成基板3
6上にはノズル形成基板33が接合され、インク室17
1に連続してノズル34が形成されている。
【0007】図2は本発明のインクジェットヘッドの断
面図である。インク室170、171、172、17
3、174、175の両端にはダミーインク室160、
161が形成されている。圧力発生部材150、15
1、152、153、154、155がインク室17
0、171、172、173、174、175に1対1
で配置されていが、ダミーインク室160、161に対
応する圧力発生部材、ノズルは配置されていない状態で
ある。
面図である。インク室170、171、172、17
3、174、175の両端にはダミーインク室160、
161が形成されている。圧力発生部材150、15
1、152、153、154、155がインク室17
0、171、172、173、174、175に1対1
で配置されていが、ダミーインク室160、161に対
応する圧力発生部材、ノズルは配置されていない状態で
ある。
【0008】図3は図2に示したインクジェットヘッド
の吐出状態を示した図である。圧力発生部材153を駆
動することによってインク室173内の圧力を高め、イ
ンク滴50をノズル193より吐出している。この様な
状況ではインク室173内に約1気圧程度の圧力が発生
することが実験によりわかっているが、この圧力によっ
てインク室173を構成しているインク室壁183、1
84は変形し、外部にたわむことが知られている。実際
にはこのたわみ量は微小でインク室172、174内に
はほとんど圧力を生じない程度であるが、インクを吐出
するインク室173内の圧力の高まり方に影響を与える
ことがわかっている。すなわち、インク室壁183、1
84の剛性が高く、たわみ量がごく少ない場合、図10
に示すごとく、インク室173内の圧力は急上昇すると
ともに圧力の最大値P1も大きい。その結果、吐出する
インク滴の形状は柱状になり吐出速度、吐出体積は大き
くなる。それに対して、インク室壁183、184の剛
性が低く、たわみ量が大きい場合、図11に示すごと
く、インク室173内の圧力は緩やかに上昇するととも
にその最大値P2は小さくなる。すなわち、T2>T1
かつP2<P1である。その結果、吐出するインク滴の
形状は球形になり吐出速度、吐出体積は小さくなる。こ
のようにインク室壁183、184の剛性の大小はイン
クの吐出特性に大きく影響するのである。
の吐出状態を示した図である。圧力発生部材153を駆
動することによってインク室173内の圧力を高め、イ
ンク滴50をノズル193より吐出している。この様な
状況ではインク室173内に約1気圧程度の圧力が発生
することが実験によりわかっているが、この圧力によっ
てインク室173を構成しているインク室壁183、1
84は変形し、外部にたわむことが知られている。実際
にはこのたわみ量は微小でインク室172、174内に
はほとんど圧力を生じない程度であるが、インクを吐出
するインク室173内の圧力の高まり方に影響を与える
ことがわかっている。すなわち、インク室壁183、1
84の剛性が高く、たわみ量がごく少ない場合、図10
に示すごとく、インク室173内の圧力は急上昇すると
ともに圧力の最大値P1も大きい。その結果、吐出する
インク滴の形状は柱状になり吐出速度、吐出体積は大き
くなる。それに対して、インク室壁183、184の剛
性が低く、たわみ量が大きい場合、図11に示すごと
く、インク室173内の圧力は緩やかに上昇するととも
にその最大値P2は小さくなる。すなわち、T2>T1
かつP2<P1である。その結果、吐出するインク滴の
形状は球形になり吐出速度、吐出体積は小さくなる。こ
のようにインク室壁183、184の剛性の大小はイン
クの吐出特性に大きく影響するのである。
【0009】しかし、本発明の実施例では図4のように
ダミーインク室160を設けているため、印字吐出に使
用される最端部のインク室170を形成するインク室壁
180の剛性を他のインク室壁の剛性と等しくすること
ができる。すなわち、インク室壁180はダミーインク
室160の方向にたわむため、インク室壁181と剛性
を等しくすることができた。その結果、インク室170
内で、時間に対する発生する圧力の高まり方、圧力の最
大値が他のインク室のそれと等しくなり、全てのインク
室で吐出するインク滴の形状、吐出速度、吐出体積がそ
ろう効果が得られたのである。そのため、本発明のイン
クジェットヘッドで印字を行なった場合には、印字濃
度、印字ドットサイズが均一な印字を得ることができる
ようになったのである。
ダミーインク室160を設けているため、印字吐出に使
用される最端部のインク室170を形成するインク室壁
180の剛性を他のインク室壁の剛性と等しくすること
ができる。すなわち、インク室壁180はダミーインク
室160の方向にたわむため、インク室壁181と剛性
を等しくすることができた。その結果、インク室170
内で、時間に対する発生する圧力の高まり方、圧力の最
大値が他のインク室のそれと等しくなり、全てのインク
室で吐出するインク滴の形状、吐出速度、吐出体積がそ
ろう効果が得られたのである。そのため、本発明のイン
クジェットヘッドで印字を行なった場合には、印字濃
度、印字ドットサイズが均一な印字を得ることができる
ようになったのである。
【0010】第2の実施例は、図5に示したようにダミ
ーインク室160、161につながるダミーノズル20
0、201を設けたものである。図6は図5のZーZ断
面に加えてダミーノズル200、201等を付加した図
である。一般的に本発明のインクジェットヘッドは矢印
61の方向を垂直上方に向けて使用する。その場合、イ
ンク導入路52から気泡210が混入しても、ダミーノ
ズル200、201からインクをパージする事によって
ダミーインク室160、161から効率良く気泡211
等を回収することができる利点がある。また、図6に示
したようにダミーインク室160、161の形状をイン
ク室170、171、172、173、174、175
と等しくすることによってインクに対する流路抵抗をそ
ろえ、適量のパージで充分に気泡211等を排出できる
利点がある。ただし、流路抵抗が最適値であればダミー
インク室160、161の形状は別の形状であってもよ
い。
ーインク室160、161につながるダミーノズル20
0、201を設けたものである。図6は図5のZーZ断
面に加えてダミーノズル200、201等を付加した図
である。一般的に本発明のインクジェットヘッドは矢印
61の方向を垂直上方に向けて使用する。その場合、イ
ンク導入路52から気泡210が混入しても、ダミーノ
ズル200、201からインクをパージする事によって
ダミーインク室160、161から効率良く気泡211
等を回収することができる利点がある。また、図6に示
したようにダミーインク室160、161の形状をイン
ク室170、171、172、173、174、175
と等しくすることによってインクに対する流路抵抗をそ
ろえ、適量のパージで充分に気泡211等を排出できる
利点がある。ただし、流路抵抗が最適値であればダミー
インク室160、161の形状は別の形状であってもよ
い。
【0011】さらに、図7に示したようにダミー圧力発
生部材140、141を設けた第3の実施例も可能であ
る。この場合、印字タイミングとは異なる任意タイミン
グでダミー圧力発生部材140、141を駆動して、ダ
ミーインク室161にたまった気泡212をインク滴5
0と一緒に排出することができ、パージと合わせて更に
充分な気泡排出をすることができる利点がある。
生部材140、141を設けた第3の実施例も可能であ
る。この場合、印字タイミングとは異なる任意タイミン
グでダミー圧力発生部材140、141を駆動して、ダ
ミーインク室161にたまった気泡212をインク滴5
0と一緒に排出することができ、パージと合わせて更に
充分な気泡排出をすることができる利点がある。
【0012】本発明のインクジェットヘッドの製造工程
では、図8に示したようにノズル形成基板33とインク
室形成基板230を積層したものと、弾性板30とイン
ク室形成基板231を積層したものを、図9に示したよ
うに圧着冶具134で支持して圧力Pで熱融着すること
によって接合する工程がある。このとき、その融着面の
シール性はインク漏れを防ぎ充分にインクに圧力を伝え
るという意味で非常に重要である。本発明の実施例で
は、ダミーインク室160、161があるのでインク室
壁180、186の融着面に圧力が集中して確実に融着
することになる。このため、吐出に使用される最端部の
インク室170、175であっても確実にシールされる
利点が生まれたのである。
では、図8に示したようにノズル形成基板33とインク
室形成基板230を積層したものと、弾性板30とイン
ク室形成基板231を積層したものを、図9に示したよ
うに圧着冶具134で支持して圧力Pで熱融着すること
によって接合する工程がある。このとき、その融着面の
シール性はインク漏れを防ぎ充分にインクに圧力を伝え
るという意味で非常に重要である。本発明の実施例で
は、ダミーインク室160、161があるのでインク室
壁180、186の融着面に圧力が集中して確実に融着
することになる。このため、吐出に使用される最端部の
インク室170、175であっても確実にシールされる
利点が生まれたのである。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルが複数形成
されたノズル形成基板と、ノズルと連通するインク室が
複数形成されたインク室形成基板と、インク室を封止す
るようにインク室形成基板に積層された弾性板と、弾性
板に当接し駆動電圧によってインク室の容積を可変させ
る圧力発生部材とを有するインクジェットヘッドであっ
て、複数のインク室が列設されたインク室列の両端に少
なくとも1つずつのダミーインク室が配置されており、
インク室同士の間のインク室壁と、インク室とダミーイ
ンク室との間のインク室壁と、は剛性が実質的に同一で
あることにより、印字に使用されるインク室列中で最端
部のインク室と、中央部のインク室とで、弾性部材の変
位によりインクを介して圧力を受けるインク室壁の剛性
に関する条件を同一にすることで、すべてのインク室に
おいて、インク室内のインクに与える圧力を同等にする
ことができるため、ノズルから吐出するインク滴の飛翔
形状、吐出速度、吐出体積を均一化することができる。
従って、印字濃度、印字ドットサイズが均一な優れた画
質を記録できるインクジェットヘッドを提供できるとい
う効果を有する。
ェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルが複数形成
されたノズル形成基板と、ノズルと連通するインク室が
複数形成されたインク室形成基板と、インク室を封止す
るようにインク室形成基板に積層された弾性板と、弾性
板に当接し駆動電圧によってインク室の容積を可変させ
る圧力発生部材とを有するインクジェットヘッドであっ
て、複数のインク室が列設されたインク室列の両端に少
なくとも1つずつのダミーインク室が配置されており、
インク室同士の間のインク室壁と、インク室とダミーイ
ンク室との間のインク室壁と、は剛性が実質的に同一で
あることにより、印字に使用されるインク室列中で最端
部のインク室と、中央部のインク室とで、弾性部材の変
位によりインクを介して圧力を受けるインク室壁の剛性
に関する条件を同一にすることで、すべてのインク室に
おいて、インク室内のインクに与える圧力を同等にする
ことができるため、ノズルから吐出するインク滴の飛翔
形状、吐出速度、吐出体積を均一化することができる。
従って、印字濃度、印字ドットサイズが均一な優れた画
質を記録できるインクジェットヘッドを提供できるとい
う効果を有する。
【図1】本発明のインクジェットヘッドの斜視図。
【図2】本発明の第1の実施例であるインクジェットヘ
ッドの断面図。
ッドの断面図。
【図3】本発明の第1の実施例であるインクジェットヘ
ッドのインク吐出図。
ッドのインク吐出図。
【図4】本発明の第1の実施例であるインクジェットヘ
ッドのインク吐出図。
ッドのインク吐出図。
【図5】本発明の第2の実施例であるインクジェットヘ
ッドの断面図。
ッドの断面図。
【図6】本発明の第2の実施例のインク室の断面図。
【図7】本発明の第3の実施例の気泡排出時の断面図。
【図8】本発明のインク室形成基板の接合図。
【図9】本発明のインク室形成基板の接合図。
【図10】従来の問題を説明する説明図である。
【図11】従来の問題を説明する説明図である。
30 .... 弾性板 33 .... ノズル形成基板 34 .... ノズル 36 .... キャビティ形成基板 50 .... インク滴 61 .... 矢印 134 .... 圧着冶具 140 .... ダミー圧力発生部材 141 .... ダミー圧力発生部材 150 .... 圧力発生部材 151 .... 圧力発生部材 152 .... 圧力発生部材 153 .... 圧力発生部材 154 .... 圧力発生部材 155 .... 圧力発生部材 160 .... ダミーインク室 161 .... ダミーインク室 170 .... インク室 171 .... インク室 172 .... インク室 173 .... インク室 174 .... インク室 175 .... インク室 180 .... インク室壁 181 .... インク室壁 183 .... インク室壁 184 .... インク室壁 193 .... ノズル 200 .... ダミーノズル 201 .... ダミーノズル 210 .... 気泡 211 .... 気泡 230 .... インク室形成基板 231 .... インク室形成基板 240 .... 融着面 246 .... 融着面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055
Claims (7)
- 【請求項1】 インク滴を吐出するノズルが複数形成さ
れたノズル形成基板と、前記ノズルと連通するインク室
が複数形成されたインク室形成基板と、前記インク室を
封止するように前記インク室形成基板に積層された弾性
板と、前記弾性板に当接し駆動電圧によって前記インク
室の容積を可変させる圧力発生部材とを有するインクジ
ェットヘッドであって、 前記複数のインク室が列設されたインク室列の両端に少
なくとも1つずつのダミーインク室が配置されており、 前記インク室同士の間のインク室壁と、前記インク室と
ダミーインク室との間のインク室壁と、は剛性が実質的
に同一であることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項2】 前記ダミーインク室にはノズルが配置さ
れていないことを特徴とする請求項1記載のインクジェ
ットヘッド。 - 【請求項3】 前記ダミーインク室には、ノズルが配置
されていることを特徴とする請求項1記載のインクジェ
ットヘッド。 - 【請求項4】 前記ダミーインク室は、印字に使用する
インク室と流路抵抗が同じであることを特徴とする請求
項1乃至3のいずれかに記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項5】 請求項3に記載されたインクジェットヘ
ッドの駆動方法であって、前記複数のインク室が列設さ
れたインク室列の両端に少なくとも1つずつのダミーイ
ンク室が、インク室間の配列ピッチと同一ピッチで配置
されており、圧力発生部材が配置されたダミーインク室
から印字タイミング外でインク滴を吐出することを特徴
とするインクジェットヘッドの駆動方法。 - 【請求項6】 前記圧力発生部材が配置された前記ダミ
ーインク室の駆動をパージと共に駆動することを特徴と
する請求項5記載のインクジェットヘッドの駆動方法。 - 【請求項7】 前記印字タイミング外で吐出するインク
滴と共に気泡を排出することを特徴とする請求項5記載
のインクジェットヘッドの駆動方法。
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