JP2000135787A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】端部側に配置した有効インク室からのインク吐
出によるドット径を他の有効インク室からのインク吐出
によるドット径と略同一に揃えて印字濃度変化による印
字品質の低下を確実に防止する。 【解決手段】２枚の圧電部材２１，２２を重ねて貼り合
わせ、これに多数の溝をくし歯状に一定の間隔でかつ平
行に形成し、この溝を天板２３とオリフィスプレート２
４で塞いでインク室を形成する。そしてインク室のう
ち、両端の３つのインク室をダミーインク室２５とし、
これにインク吐出を行わないように５つのダミー吐出口
２８を設け、その他のインク室をインク吐出を行う有効
インク室２６とし、これにインク吐出口を設ける。そし
て、有効インク室のうち、端部側に配置したインク室を
駆動する時にはダミーインク室も同時に駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、加圧手段として圧電部材を使用
したインクジェットヘッドとしては図６に示す構成のも
のが知られている。このヘッドは、板厚方向で互いに対
向方向に分極した２枚の圧電部材１，２を、圧電部材１
を下、圧電部材２を上にして接着剤で貼り合わせた２層
構造で、この貼り合わせた圧電部材１，２に対して上側
から切削加工により先端が開口し、後端が上方に斜傾す
る長尺な多数の溝３をくし歯状に一定の間隔でかつ平行
に形成している。

【０００３】前記各溝３の側壁及び底面に無電解メッキ
により電極４を形成し、前記各溝３の上部を共通インク
室５を内側後方に形成した天板６で塞ぐとともに前記各
溝３の先端をオリフィスプレート７で塞ぎ、かつこのオ
リフィスプレート７の各溝３の位置にインク吐出口８を
開けている。前記共通インク室５には外部からインクを
補給するためのインク供給孔９が開けられている。そし
て、前記天板６及びオリフィスプレート７で囲まれた各
溝３でインク吐出を行うインク室を形成している。

【０００４】前記各溝３の後端から前記圧電部材２の後
部上面に前記電極４から延出した引出し電極１０を無電
解ニッケルメッキにより形成している。前記引き出し電
極１０は例えばワイヤボンディングにより接続される導
線を介してヘッド駆動部を構成するドライブＩＣ（図示
せず）に接続されている。

【０００５】このような構成のヘッドに対してあるイン
ク室の電極４に対して図７に示す駆動電圧波形を印加
し、このインク室の両隣のインク室の電極４を接地電位
にすることでこのインク室を駆動する。すなわち、時刻
ｔ１にて、このインク室の電極４に正の電圧波形を印加
すると、図８の(a) に示すように、このインク室の両側
の壁を形成する圧電部材はインク室の容積を大きくする
方向に変形する。この変形によりインク室内の圧力が低
下し、共通インク室５からこのインク室にインクが流れ
込む。なお、図中矢印は各圧電部材１，２の分極方向を
示している。

【０００６】次に、時刻ｔ２にて、このインク室の電極
４に負の電圧波形を印加すると、図８の(b) に示すよう
に、このインク室の両側の壁を形成する圧電部材はイン
ク室の容積を小さくする方向に変形する。この変形によ
りインク室内の圧力が高くなり、このインク室のインク
吐出口８からインクが吐出する。そして、時刻ｔ３に
て、印加電圧を接地電位に戻すことでこのインク室の両
側の壁は元の状態に戻る。駆動電圧波形としては、ｔ１
からｔ２までの時間を、インク室内の圧力波がインク室
内の片道を伝搬するに要する時間ＡＬに設定し、ｔ２か
らｔ３までの時間を、２ＡＬに設定するのが一般的であ
る。

【０００７】このようなヘッドにおいて、連続した複数
のインク室からインクを吐出させるには、あるインク室
のインク吐出動作を行っている時にはその両隣のインク
室からインクを吐出させることができないので、インク
室を２つ置きに駆動し、これを３回行うことで全てのイ
ンク室からインク吐出を行う３分割駆動を行うことにな
る。

【０００８】図９に示すように、このヘッドを、例え
ば、インク室が４８個形成したシリアルタイプのヘッド
ＨＤとして矢印で示す方向に移動させると共に記録媒体
Ｐを矢印で示す方向に搬送し、この記録媒体Ｐに対して
全てのインク室からインク吐出を行う、いわゆる、ベタ
印字を行った場合、端部の３つのインク室からのインク
吐出量が内側のインク室からのインク吐出量と異なって
しまうという現象が生じる。

【０００９】すなわち、図１０の(a) に示すように、端
部のインク室からのインク吐出量が他のインク室からの
インク吐出量よりも多くなってドット径が大きくなった
り、逆に、図１０の(b) に示すように、端部のインク室
からのインク吐出量が他のインク室からのインク吐出量
よりも少なくなってドット径が小さくなったりする。こ
れは、ヘッドの端部の３つのインク室が駆動する時には
それよりも端側には駆動するインク室が存在しないた
め、インク室内の圧力変動の状態が他のインク室の圧力
変動と異なってしまい、インク吐出速度が変化するため
である。

【００１０】このため、ベタ印字した場合に端や印字ラ
インと次の印字ラインとの継ぎ目において印字濃度が変
化し、特に継ぎ目において濃度ムラが目立って印字品質
を低下させるという問題があった。

【００１１】この問題は、図１１に示すように、複数の
ヘッドユニット１１を基板１２の両面にライン方向に交
互にずらして配置したラインタイプのインクジェットヘ
ッドについても同様に生じ、この場合も各ユニットの端
のインク室から吐出するインクの吐出速度が変化し、ヘ
ッドとヘッドの継ぎ目のドット径が変化して印字品質を
低下させるという問題があった。

【００１２】一方、特開平４−１７５１６７号公報に
は、端のインク室では片側の壁しか駆動されないことか
ら端のインク室の駆動力が小さくなってドットサイズの
不揃いが生じるため、端のインク室の隣にダミー溝を形
成し、端のインク室においても両側の壁が駆動できるよ
うにしてドットサイズの不揃いを解消したものが開示さ
れている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来にお
いては、ヘッドの端部のインク室が駆動する時にはそれ
よりも端側には駆動するインク室が存在しないため、イ
ンク吐出速度が変化し、ベタ印字した場合に端や印字ラ
インと次の印字ラインとの継ぎ目において印字濃度が変
化し印字品質を低下させるという問題があった。しか
し、特開平４−１７５１６７号公報のように、単に端の
インク室の隣にダミー溝を設けるというのみでは端のイ
ンク室のインク吐出速度の変化を充分に解消することは
できず、印字品質の低下を充分に防止できない問題があ
った。

【００１４】そこで、請求項１乃至４記載の発明は、印
字動作を行う複数の有効インク室のうちの端部側のイン
ク室からのインク吐出によるドット径を他の有効インク
室からのインク吐出によるドット径と略同一に揃えるこ
とができ、印字濃度変化による印字品質の低下を確実に
防止でき、特にベタ印字において印字品質を向上できる
インクジェットプリンタを提供する。請求項４記載の発
明は、さらに、ヘッドの製造が容易にできるインクジェ
ットプリンタを提供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
加圧手段を設けたインク室を壁を隔てて複数配置したイ
ンクジェットヘッドにおいて、各インク室を複数の有効
インク室と複数のダミーインク室とで構成し、各有効イ
ンク室は先端にインク吐出を行うインク吐出口を設け、
各ダミーインク室はインク吐出を行わないダミー吐出口
を設け、各ダミーインク室をヘッドの端部に配置し、こ
の各ダミーインク室の加圧手段を各有効インク室のうち
の端部側に配置した有効インク室の加圧手段と同時に駆
動するものである。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載のイ
ンクジェットヘッドにおいて、複数のダミーインク室は
複数のダミー吐出口を設けたものである。請求項３記載
の発明は、請求項１又は２記載のインクジェットヘッド
において、複数のダミーインク室のダミー吐出口の径は
複数の有効インク室のインク吐出口の径以下に設定した
ことにある。請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれか１記載のインクジェットヘッドにおいて、複数
のダミーインク室は複数の有効インク室と同一構成にし
たことにある。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。なお、この実施の形態ではヘッドとして
インク室の両側の壁を圧電部材により構成したシェアモ
ードタイプのヘッドを使用した場合について述べる。

【００１８】ヘッドの基本的な構成は前述した図６と同
様で、図２に示すように、２枚の圧電部材２１，２２を
貼り合わせた２層構造で、この貼り合わせた圧電部材２
１，２２に対してダイサー等で多数の溝をくし歯状に一
定の間隔でかつ平行に形成し、各溝の側壁及び底面に電
極を形成し、各溝の上部を共通インク室を設けた天板２
３で塞ぐとともに各溝の先端をオリフィスプレート２４
で塞いで多数のインク室を構成している。

【００１９】そして、前記各インク室のうち、両端部の
３つのインク室をダミーインク室２５1 、２５2 、２５
3 、２５4 、２５5 、２５6 とし、その内側の複数のイ
ンク室を有効インク室２６1 、２６2 、２６3 、…、２
６n-2 、２６n-1 、２６n とし、前記各有効インク室２
６の先端のオリフィスプレート２４には１個のインク吐
出口２７を設け、前記各ダミーインク室２５の先端のオ
リフィスプレート２４には５つのダミー吐出口２８を設
けている。

【００２０】前記ダミー吐出口２８は径が前記インク吐
出口２７の径と等しいかそれよりも小さい径に設定され
ている。前記各ダミーインク室２５は前記各有効インク
室２６と同様に共通インク室に連通している。

【００２１】前記各有効インク室２６及び各ダミーイン
ク室２５は同一の構成で、図１に示すように、例えば、
溝の深さＡが４００μｍ、溝の幅が８０μｍ、溝の共通
インク室２８までの長さＢが１ｍｍとなっている。ま
た、前記インク吐出口２７はインク室内に向かって孔径
が大きくなるテーパ状に形成され、オリフィスプレート
２４の外面側の径が３０μｍとなっている。また、各イ
ンク室２５，２６を隔てる壁の幅は８０μｍとなってい
る。

【００２２】このような構成のヘッドにおいて全ての有
効インク室２６を駆動する場合、図３に示すように、時
間ＡＬだけ正電圧を印加したのち、時間２ＡＬだけ負電
圧を印加する駆動電圧波形を使用して３分割駆動する。
すなわち、先ず、最初の駆動時には有効インク室２６1
，…，２６n-2 の電極に駆動電圧波形を印加し、他の
有効インク室の電極は接地電位にする。また、このと
き、ダミーインク室２５1，２５4 の電極に対しても同
様の駆動電圧波形を印加し、他のダミーインク室の電極
は接地電位にする。

【００２３】次の駆動時には有効インク室２６2 ，…，
２６n-1 の電極に駆動電圧波形を印加し、他の有効イン
ク室の電極は接地電位にする。また、このとき、ダミー
インク室２５2 ，２５5 の電極に対しても同様の駆動電
圧波形を印加し、他のダミーインク室の電極は接地電位
にする。このときには各インク室２５，２６は図４の
(a) 、(b) に示すようにインク室の容積を一旦大きくし
た後、容積を小さくする変形動作を行った後、(c) に示
すように元の状態に戻る。

【００２４】さらに、次の駆動時には有効インク室２６
3 ，…，２６n の電極に駆動電圧波形を印加し、他の有
効インク室の電極は接地電位にする。また、このとき、
ダミーインク室２５3 ，２５6 の電極に対しても同様の
駆動電圧波形を印加し、他のダミーインク室の電極は接
地電位にする。このときには各インク室２５，２６は図
４の(d) 、(e) に示すようにインク室の容積を一旦大き
くした後、容積を小さくする変形動作を行う。

【００２５】このような駆動を行うことで最初の駆動時
には有効インク室２６1 ，…，２６n-2 のインク吐出口
２７からインク吐出が行われ、次の駆動時には有効イン
ク室２６2 ，…，２６n-1 のインク吐出口２７からイン
ク吐出が行われ、次の駆動時には有効インク室２６3 ，
…，２６n のインク吐出口２７からインク吐出が行われ
る。

【００２６】一方、最初の駆動時においてダミーインク
室２５1 、２５4 が変形動作するが、このダミーインク
室には５つのダミー吐出口２８を設けているので、イン
ク室内に発生する圧力が各吐出口に分散され、その結果
ダミー吐出口２８からインクが吐出されることはない。
また、次の駆動時にはダミーインク室２５2 、２５5が
変形動作するが、このダミーインク室にも５つのダミー
吐出口２８を設けているので、同様にインク室内に発生
する圧力が各吐出口に分散されダミー吐出口２８からイ
ンクが吐出されることはない。さらに、次の駆動時には
ダミーインク室２５3 、２５6 が変形動作するが、この
ダミーインク室にも５つのダミー吐出口２８を設けてい
るので、同様にインク室内に発生する圧力が各吐出口に
分散されダミー吐出口２８からインクが吐出されること
はない。

【００２７】このように、有効インク室２６が駆動され
る時には同時にダミーインク室２５も駆動されるが、ダ
ミーインク室２５のダミー吐出口２８からインク吐出が
行われることはなく、従って、有効インク室２６からの
み確実にインク吐出を行わせることができる。

【００２８】しかも、有効インク室２６1 が駆動される
時には同時にダミーインク室２５1が駆動され、有効イ
ンク室２６2 が駆動される時には同時にダミーインク室
２５2 が駆動され、有効インク室２６3 が駆動される時
には同時にダミーインク室２５3 が駆動され、また、有
効インク室２６n-2 が駆動される時には同時にダミーイ
ンク室２５4 が駆動され、有効インク室２６n-1 が駆動
される時には同時にダミーインク室２５5 が駆動され、
有効インク室２６n が駆動される時には同時にダミーイ
ンク室２５6 が駆動される。

【００２９】従って、端部側に配置されている各有効イ
ンク室２６1 、２６2 、２６3 、２６n-2 、２６n-1 、
２６n が駆動される時には常にダミーインク室が駆動さ
れることになり、これにより、各有効インク室２６1 、
２６2 、２６3 、２６n-2 、２６n-1 、２６n から見る
と、その外側に配置されているインク室が駆動されるこ
とになる。

【００３０】このことは、この各有効インク室２６1 、
２６2 、２６3 、２６n-2 、２６n-1 、２６n の内側に
配置されている各有効インク室が駆動する場合と同じ条
件になる。すなわち、各有効インク室２６1 、２６2 、
２６3 、２６n-2 、２６n-1、２６n はダミーインク室
２５の動作による圧力振動の影響を受けることになり、
これにより、インク吐出速度の変化が抑制され、各有効
インク室２６1 、２６2 、２６3 、２６n-2 、２６n-1
、２６n から吐出されるインクによるドット径が他の
有効インク室から吐出されるインクによるドット径略同
一に揃えることができ、印字品質の低下を確実に防止で
きる。

【００３１】従って、このヘッドを単体で使用するよう
なシリアルタイプのヘッドにおいては、印字ラインと次
の印字ラインとの継ぎ目において印字濃度が変化するこ
とはなく、特に、ベタ印字した場合に印字品質を向上で
きる。また、このヘッドをヘッドユニットとして複数配
置してラインヘッドを構成した場合には、ヘッドユニッ
トとヘッドユニットの継ぎ目において印字濃度が変化す
ることはなく、この場合もベタ印字した場合に印字品質
を向上できる。

【００３２】また、有効インク室２６とダミーインク室
２５は同一構成の溝を使用して形成しているので、ダミ
ーインク室を形成するために特別な加工は不要であり、
従って、ヘッドの製造は容易となる。

【００３３】なお、ダミーインク室２５のダミー吐出口
の径を大きくし過ぎると、インクの粘度等にも依存する
がインク吐出口での液面に形成されるメニスカスが不安
定となってインク室内に気泡を巻込みやすくなり好まし
くない。

【００３４】なお、この実施の形態は、有効インク室２
６の時間ＡＬの正電圧印加により容積を一旦大きくした
後、時間２ＡＬの負電圧印加により容積を小さくしてイ
ンク室内の圧力を高めてインク吐出口２７からインク吐
出を行う場合を例として述べたが必ずしもこれに限定す
るものではなく、インク吐出口から複数のインク滴を連
続して吐出させ、この各インク滴を合成して１ドットを
形成し、合成するインク滴の数により階調を表現する、
いわゆるマルチドロップ方式のものにも適用できる。こ
のマルチドロップ方式において、１ドットを最大７ドロ
ップで形成する場合の駆動電圧波形は図５に示すように
なる。

【００３５】また、この実施の形態においてはダミーイ
ンク室に設けたダミー吐出口の数を５個としたが必ずし
もこれに限定するものでなく、１個であってもよい。

【００３６】また、この実施の形態はヘッドとしてイン
ク室の両側の壁を圧電部材により構成したシェアモード
タイプのヘッドを使用した場合について述べたが、必ず
しもこれに限定するものではなく、圧電部材の変形動作
が他のインク室に影響を与えないように圧電部材を配置
したヘッドであっても、あるいは加圧手段として圧電部
材以外のものを使用したヘッドであってもよい。

【００３７】

【発明の効果】請求項１乃至４記載の発明によれば、印
字動作を行う複数の有効インク室のうちの端部側のイン
ク室からのインク吐出によるドット径を他の有効インク
室からのインク吐出によるドット径と略同一に揃えるこ
とができ、印字濃度変化による印字品質の低下を確実に
防止でき、特にベタ印字において印字品質を向上でき
る。また、請求項４記載の発明によれば、さらに、ヘッ
ドの製造が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すヘッドの要部断面
図。

【図２】同実施の形態におけるヘッドの一部切欠した正
面図。

【図３】同実施の形態における３分割駆動を行う駆動電
圧波形図。

【図４】同実施の形態における各インク室の変形動作を
示す図。

【図５】ヘッドをマルチドロップ方式で駆動する場合の
駆動電圧波形図。

【図６】シェアモードタイプのヘッドの要部構成を示す
分解斜視図。

【図７】同ヘッドのインク室を駆動するときの駆動電圧
波形を示す図。

【図８】同ヘッドのインク室駆動を説明するための図。

【図９】従来のシリアルタイプのヘッドの課題を説明す
るための図。

【図１０】従来の課題を説明するための図。

【図１１】従来のラインタイプのヘッドの課題を説明す
るための図。

【符号の説明】

２１，２２…圧電部材 ２４…オリフィスプレート ２５…ダミーインク室 ２６…有効インク室 ２７…インク吐出口 ２８…ダミー吐出口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧手段を設けたインク室を壁を隔てて
   複数配置したインクジェットヘッドにおいて、前記各イ
   ンク室を複数の有効インク室と複数のダミーインク室と
   で構成し、前記各有効インク室は先端にインク吐出を行
   うインク吐出口を設け、前記各ダミーインク室はインク
   吐出を行わないダミー吐出口を設け、前記各ダミーイン
   ク室をヘッドの端部に配置し、この各ダミーインク室の
   加圧手段を前記各有効インク室のうちの端部側に配置し
   た有効インク室の加圧手段と同時に駆動することを特徴
   とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 複数のダミーインク室はダミー吐出口を
   複数設けた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。
3. 【請求項３】 複数のダミーインク室のダミー吐出口の
   径は複数の有効インク室のインク吐出口の径以下に設定
   したことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェ
   ットヘッド。
4. 【請求項４】 複数のダミーインク室は複数の有効イン
   ク室と同一構成にしたことを特徴とする請求項１乃至３
   のいずれか１記載のインクジェットヘッド。