JP2001047622A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録ヘッドInfo
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Abstract
広がりを押さえた長尺記録ヘッドを製造歩留まり良く実
現し、高品質・高速記録が可能な、インクジェット記録
ヘッドを提供することにある 【課題を解決するための手段】 n個のノズル孔をノズ
ルピッチPoで列状に配置したリニア記録ヘッドモジュ
ールを複数列記録用紙上に配置し、走査ピツチPsの走査
線を記録するインクジェット記録ヘッドであって、該リ
ニア記録ヘッドモジュールの幅tを、(n−1)A/2
<t≦nAとし、更にリニア記録ヘッドモジュールのノ
ズル列を主走査方向に対してθ=Sin-1(Ps/Po)
傾けながら、主走査方向と垂直な方向に間隔nPsで連続
的に並べて配置する。ただし、A=Ps/Po(Po2−
Ps2)1/2とする。
Description
の記録ヘッドに関し、特に記録用紙に対する相対的な一
回の走査で、幅の広い帯状記録が可能な長尺インクジェ
ット記録ヘッドに関する。
型インクジェット記録装置では、連続記録用紙(以下連
続紙という)の連続方向(副走査方向)と交叉する横方
向(用紙幅方向)に、インクを噴射しながら記録ヘッド
を移動(主走査方向)して複数の主走査線からなる一行
分の帯状画像を記録し、その後副走査方向に記録紙を所
定量紙送りし、続いて次の行の帯状画像を主走査して記
録する。そして、この主走査と副走査を繰り返すことに
より、画像を記録する。
記録装置において記録速度を上げるためには、記録ヘッ
ドの主走査一回当たりに記録できる帯状記録の主走査線
の数を増やす必要があり、このためには多数のノズル孔
を含むノズルセルを配置した長尺記録ヘッドが使用され
る。
合、連続紙の幅方向いっぱいに、記録に必要な走査線数
分のノズル孔を有するノズルセルを配置した長尺のライ
ン記録ヘッドが使われる。
としては、多数のノズルセルをライン状に一度に形成す
る方法があるが、この方法では一般に製造の歩留まりが
悪い。また、多くのノズルセル中に一つでもインク吐出
特性のばらついているものがあると、これによる記録ド
ットが印刷品質の劣化を顕著に引き起こす可能性が高
い。
として、製造歩留まりの良い短尺の記録ヘッドモジュー
ルを並べて組み合わせる方法がある。この方法による長
尺記録ヘッドは、例えば特公平03−5992号公報に
開示されている。
ッドのモジュールを複数並べて組み合わせる方法は、製
造歩留まりを向上させることができるため、コスト低減
が可能ではあるが以下の問題点があった。
ては、記録ヘッドの副走査方向へのノズル孔の連続性を
実現するため、記録ヘッド510の幅方向に記録ヘッド
モジュール1を複数配列したサブ記録ヘッドモジュール
Sを1グループとし、これをその幅以上に離して千鳥状
に交互に配置する方式が採用されている。もちろん、記
録ヘッドモジュール1毎に個々に千鳥状配置することは
可能であるが、この場合、記録ヘッドモジュール1の記
録解像度はノズルピッチと同等、あるいはそれ以下しか
望めない。従って、印刷密度を高解像度とするために
は、図4に示すようなサブ記録ヘッドモジュールSを設
け、これを千鳥状に配置する方法が一般的である。
モジュールSの千鳥状の配列では、記録ヘッド510の
主走査方向の幅(Lj)が実装上大きくならざるを得
ず、これにより主走査方向のノズル孔の配列幅も広くな
ってしまう。よって、連続紙と記録ヘッド510との相
対移動速度の変動によっては記録ドット位置の着地位置
にバラツキが生ずるという問題が発生する。特に、高解
像度の記録ヘッド510を得るためには、記録ヘッドモ
ジュール1を多数組み合わせてサブ記録ヘッドモジュー
ルSを作る必要があり、これによってサブ記録ヘッドモ
ジュールSの幅が大きくなることから、最終的に主走査
方向の配列幅(Lj)が大きくなって主走査方向のノズ
ル孔の配列間隔も大きくなるため、記録ドットの着地位
置のバラツキは更に深刻なものとなる。
録ヘッドは、着地位置バラツキの問題の他に記録速度に
ついても問題がある。特に、シリアル走査型のプリンタ
では深刻である。
プリンタで所定記録紙幅の記録を行う場合、特に主走査
方向のノズル孔の配列幅が大きい記録ヘッドで記録紙幅
の両端まできちんと印刷を行うためには、その配列幅分
余計に主走査することが必要になるからである。
するもので、その目的とするところは、主走査方向への
ノズル孔の配列幅広がりを押さえた長尺記録ヘッドを実
現し、高品質・高速記録が可能な、記録ヘッドを製造歩
留まりよく提供することにある。
め、本発明においては、n個のノズル孔をノズルピッチ
Poで列状に配置し、このノズル列と直角方向の幅がt
のリニア記録ヘッドモジュールを複数列配置し、記録用
紙上に走査ピツチPsの走査線を記録するインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、前記リニア記録ヘッドモジュー
ルの幅tを(n−1)A/2<t≦nAとし、かつ前記リ
ニア記録ヘッドモジュールのノズル列を記録ヘッドと記
録用紙の相対移動方向となる主走査方向に対してθ=S
in-1(Ps/Po)に傾けて配置すると共に、このリニア
記録ヘッドモジュールを前記主走査方向と垂直な方向に
間隔nPsで複数個配置した。なお、ここで、nは自然
数、A=Ps/Po(Po2−Ps2)1/2である。
明においては、ノズル孔を開口端とするインク加圧室
と、該インク加圧室にインクを導くインク流入孔と、該
インク流入孔にインクを供給するマニホールドとを備え
るノズルセルをノズルピッチPoで列状にn個配置し、
このノズルセル列を仮想的なリニア記録ヘッドモジュー
ルとして複数列配置し、記録用紙上に走査ピツチPsの
走査線を記録するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記仮想的なリニア記録ヘッドモジュールの幅tを(n
−1)A/2<t≦nAとし、かつ前記仮想的なリニア
記録ヘッドモジュールのノズル列を記録ヘッドと記録用
紙の相対移動方向となる主走査方向に対してθ=Sin
-1(Ps/Po)に傾けて配置すると共に、このリニア記録
ヘッドモジュールを前記主走査方向と垂直な方向に間隔
nsで複数個配置した。
て、好ましくは、前記ノズルピッチPoをPo=Ps/
Po{(k2+1)Ph2}1/2とする。但し、kは自然数、
Phは主走査方向への記録ドットピッチの所定値であ
る。
の時、前記記録ヘッドのモジュール幅t及び傾き角θを
Ps=Prとして決まる値に設定し、前記主走査方向と垂
直な方向に間隔nPrで複数個配置してライン状とする
とよい。
しながら説明する。
ヘッドの斜視図であり、記録紙面に対向して配置する面
を上方に向け斜視した図である。
ドモジュール1と、この複数個の記録ヘッドモジュール
1を所定の位置関係で並べて保持する枠体2とを備え
る。複数個のリニア記録ヘッドモジュール1はそれぞれ
同一構造であって、n個のノズル孔をノズルピッチPo
で列状に配置したノズル列100を備えている。
ッドモジュール1の3列分の部分拡大図であり、ノズル
孔配置面から見た平面図である。
孔10を開口とするn個のノズルセル150よりなる。
このノズルセル150は、ノズル孔10を開口端とする
インク加圧室20、このインク加圧室20にインクを導
くインク流入孔30、このインク流入孔30にインクを
供給するマニホールド40を備える。またインク加圧室
20には、インク加圧室20の体積を記録信号の印加に
応じて変化させる圧電素子等の駆動素子(図示せず)が
取り付けられている。なお、各構成要素は、例えば図面
の垂直方向に立体的に配置・構成されている。また、各
ノズルセルの構造は同一である。
クを吐出する場合、まず、図示しない駆動素子によっ
て、インク加圧室20aの体積を増加させる。これによ
り、矢印Aに沿って供給されたマニホールド40a中の
インクは、インク流入孔30aを通じてインク加圧室2
0aに流れ込む。続いて、駆動素子によりインク加圧室
20aの体積が減少する。これによりインク加圧室20
a中のインクがノズル孔10aに向かって矢印Bの方向
に流れ、ノズル孔10aからインクが吐出される。この
吐出インクは、記録ヘッドを記録用紙に対して相対的に
走査される過程で記録用紙上に飛着され、記録画像を形
成することとなる。
録ヘッドモジュールの大きさと配置に付いて示す説明図
である。
あり、n個(図3の場合は6個)のノズル孔10がピッ
チPoで配置されている。そして、幅tは下記の通り設
定する。なお、この式の導出の説明は後述する。
配列方向が主走査方向に対して角度θだけ傾けて配置さ
れている。この傾き角は、θ=Sin-1(Ps/Po)であ
る。ここで、Psは記録ヘッドの一回の主走査で印刷さ
れる走査線のピッチ(解像度)である。また、このよう
に傾けて配置されているリニア記録ヘッドモジュール1
をN個、副走査方向にnPsの間隔で並べている。
ズル孔からの吐出インクによって、ピツチPsの走査線
が記録可能である。その記録幅は、ほぼN×(n×Ps)
であり、リニア記録ヘッドモジュール1の配列数Nを増
やすことにyって、長尺記録ヘッドが実現できる。この
ように、本記録ヘッドにおいては、比較的ノズルセルの
小さな、製造歩留まりの良い小型リニア記録ヘッドモジ
ュールで長尺記録ヘッドが構成できるため、全体的に歩
留まり良く実現できる。
と同じく走査ピッチPsの記録を可能にするため、従来
の方法でリニア記録ヘッドモジュール1を並べることに
より構成した従来記録ヘッドを比較して示したものであ
る。なお、従来のリリア記録ヘッドモジュール1と、本
発明のリニア記録ヘッドモジュール1のヘッドの大きさ
及びインク吐出の特性等は全て同一である。
は、走査ピッチPsを実現するため、主走査方向に記録
ヘッドモジュール1を4個、主走査方向にずらしながら
並べた記録ヘッドサブモジュールSが編成されている。
そして、記録ヘッドの長手方向へのノズル孔の連続性を
実現するため、記録ヘッドサブモジュールSを記録ヘッ
ドの幅方向(主走査方向)に、記録ヘッドサブモジュー
ルの幅以上に離して千鳥状に交互に配置した構造となっ
ており、主走査方向のノズル孔の配列幅Ljは大きくな
っている。
ドにおいては、主走査方向のノズル孔の配列幅Lhは、
従来構成の記録ヘッドの主走査方向のノズル孔の配列幅
Ljより狭く、最大約1/2程度まで短縮可能である。
上限及び下限の導出方法について説明する。
とは鋭角θを有する相似の直角三角形であるから、t1
/T1=y/Poとなる。よって、T1=t1×Po/y
(式1)となる。一方、鋭角θを有する直角三角形Cも
三角形Bとは相似であるから、t2/T2=y/Poとな
り、T2=t2×Po/y(式2)が求められる。
の副走査方向において同位置にあるノズル孔の間の距離
はnPsであり、この距離が図3のT1+T2よりも小さ
ければ、各記録ヘッドモジュールは隣接して配置されて
いることとなるので、T1+T2≦nPs(式3)とな
る。また、(式1)及び(式2)より、T1+T2=(t
1+t2)×Po/y=t×Po/yとなるから、これを
(式3)に導入すると、t×Po/y≦nPs(式4)
が求められる。
=(Po2−Ps2)1/2である。
ッドサブモジュールSは記録ヘッドモジュール1のノズ
ル孔間の距離Poに対して、走査ピッチPsとなるよう
にPo/Ps個配列されている。また、千鳥状に隣接配
置されている別の記録ヘッドサブモジュールSとの距離
を便宜上tとすると、従来構成の記録ヘッドの全幅Lj
は2×Po/Ps×t(式5)となる。
て、その全幅Lhは(n−1)(Po 2−Ps2)1/2で
ある。この全幅Ljが本発明の構成の記録ヘッドの全幅
Lhよりも大きい場合に本発明の構成が有利となるか
ら、2×Po/Ps×t>(n−1)(Po2−Ps2)
1/2となり、最終的には下記の通りとなる。
ル1の幅tの上限及び下限は下記の通りとなる。
(n−1)A/2において、Lh=Ljとなる。
ジュールS間と隣接する記録ヘッドモジュールSとの間
の距離lを、ヘッドモジュール1の幅tと等しいとした
が、l=0の時であっても本発明の効果が得られること
に変わりはない。
主走査方向へのノズル孔の配列幅が狭い記録ヘッドが実
現可能であり、主走査の速度変動に伴うインク液滴の着
地位置バラツキの問題を軽減できる。また、特にシリア
ル走査型のプリンタへの適用では、ノズル孔の配列幅の
減少分だけ余計に走査することが不要になるため、実質
的な記録速度の向上が可能である。
めに記録ヘッドモジュールのノズル孔が6個、PoとPs
の比が4:1である場合について述べたが、この値は本
発明を限定するものではない。
ノズル孔nが64個であり、ノズル孔ピッチPo=6/3
00インチ、厚みtが5mmの記録ヘッドモジュールを
θを約9.594°傾け、この記録ヘッドモージュール
1を複数個並べた例であり、Ps=1/300インチで主
走査線を記録できる。すなわち、一回の主走査で300
dpiの記録が可能であり、シリアル走査型のプリンタ用
としても使用できるが、記録用紙への記録ドット密度P
rが300dpiの時には、記録用紙幅の長尺ライン記録ヘ
ッドを構成することで、高速ラインプリンタ用の記録ヘ
ッドとして好適になる。
とすることにより、主走査方向に300dpiの記録ドッ
ト密度で記録する場合、副走査方向にドットを揃えて記
録する際、図2に示すノズルセル150の駆動タイミン
グを揃えることができ、駆動タイミング回路を簡素化す
ることも可能である。なお、ここで、kは自然数、Ph
は主走査方向への記録ドットピッチの所定値で決まる値
であり、k=6、Ph=1/300インチの場合には約
0.515mmに設定する。
が、記録ヘッドモジュールの傾きθを19.47°に傾
けることにより、走査ピッチPsを2/300に対応す
るようにした記録ヘッドの例である。この記録ヘッドを
使用して、300dpiのシリアルプリンタを構成するこ
とにより、インタレス走査による印刷が可能となり、画
質の向上を達成することが可能になる。
度Prのm倍に設定したインタレス走査を行う場合に
は、記録ヘッドモジュールの傾きθをθ=Sin-1(mPr/
Po)とすることで可能になる。ただし、mは2以上の自
然数である。
を示すものである。
に、各記録ヘッドモジュール1がモジュール毎に完全に
別れておらず、例えば長尺の一枚のオリフィス210に
ノズル孔11、そしてノズル列110が形成されてい
る。更に、インク加圧室120やマニホールド140も
モジュール構成ではなく、パターニングされた長尺の板
の積層で一括形成され、この長尺積層板220がオリフ
ィス板210の下側に貼り付けられている。一方、イン
ク加圧室120の体積を記録信号に応じて変える駆動素
子は、ノズル列110毎に駆動素子モジュール300と
して構成され、長尺積層板220に並べて貼り付けられ
ている。
すると特に歩留まりが悪くなるが、ノズル孔等、他の機
能部は長尺に形成しても製造上、特に歩留まりに問題が
ない場合に好適である。
列精度が要求されるが、本例では、例えば一枚の板にエ
ッチングやプレス打ち抜き、あるいはレーザ加工やエレ
クトロフォーミング等で高精度にノズル孔を形成出来る
点で、前述した記録ヘッドモジュール1を枠体に組み入
れる構成よりも製造上有利な場合がある。
子のみをモジュール構成にしたが、この駆動素子に止ま
らず、記録ヘッドの構成要素のうち、長尺に作成すると
歩留まりが悪くなる構成要素のみをモジュール構成し、
その他を一括構成することで、歩留まりなく良好に記録
ヘッドを製造できる。
れかがモジュール化されている場合に付いて述べた。次
に説明する図9、図10の記録ヘッドは、ノズル構成要
素を長尺で歩留まり良く作成出来る場合、すなわちモジ
ュール構成としなくても歩留まりの心配がない場合の例
を示すものである。
長尺のオリフィス板210、インク加圧室120及びマ
ニホールド140を形成した長尺積層板220、そして
長尺の駆動素子集積板310を積層して、長尺記録ヘッ
ドを構成したものである。
せてみると、n個のノズル孔11を開口とするノズルセ
ル150がノズルピッチPoで列状に配置された仮想の
リニア記録ヘッドモジュール400を見出すことが出来
る。この仮想リニア記録ヘッドモジュール400に対
し、前例で述べたリニア記録ヘッドモジュールの幅t、
そして傾きθと、長手方向への複数配置方法を適用する
ことにより、主走査方向へのノズル配列幅を狭く押さえ
ることが可能で、本発明の課題を達成することが出来
る。
ールのノズル孔列が直線上に一列に形成されている場合
について述べたが、記録特性改善や製造上の改善等のた
め、直線に沿って所定の幅内に列状に配置されていえれ
ば、本発明の課題を達成することが可能である。
ンクジェット記録方式を用いて説明したが、インクジェ
ット記録方式にとどまらず、感熱記録方式やワイヤドッ
ト記録方式など記録セルを多数並べて記録する他の記録
方式の記録ヘッドにも適用できる。
孔の配列幅が狭い長尺の記録ヘッドを製造歩留まり良く
実現可能であり、主走査の速度変動に伴うインク粒子着
地位置バラツキの問題を軽減でき、高画質の記録が可能
になる。また、シリアル走査型のプリンタに適用した場
合には、ノズル孔の配列幅の減少分だけ余計に走査する
ことが不要になるため、実質的な記録速度の向上も可能
である。
ドの斜視図。
ための概念図。
成比較図。
ッドの斜視図。
ッドの斜視図。
0a、11はノズル孔、20はインク加圧室、30はイ
ンク流入孔、40、140はマニホールド、100はノ
ズル列、110はオリフィス孔、120はインク加圧
室、130はインク流入孔、150はノズルセル、21
0はオリフィス板、220は長尺積層板、300は駆動
素子モジュール、310は駆動素子集積板である。ま
た、A、Bはインク流方向を示す。
Claims (4)
- 【請求項1】n個のノズル孔をノズルピッチPoで列状
に配置し、このノズル列と直角方向の幅がtのリニア記
録ヘッドモジュールを複数列配置し、記録用紙上に走査
ピツチPsの走査線を記録するインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、 前記リニア記録ヘッドモジュールの幅tを(n−1)A/
2<t≦nAとし、かつ前記リニア記録ヘッドモジュー
ルのノズル列を記録ヘッドと記録用紙の相対移動方向と
なる主走査方向に対してθ=Sin-1(Ps/Po)に傾け
て配置すると共に、このリニア記録ヘッドモジュールを
前記主走査方向と垂直な方向に間隔nPsで複数個配置
することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。但
し、nは自然数、A=Ps/Po(Po2−Ps2)1/2と
する。 - 【請求項2】ノズル孔を開口端とするインク加圧室と、
該インク加圧室にインクを導くインク流入孔と、該イン
ク流入孔にインクを供給するマニホールドとを備えるノ
ズルセルをノズルピッチPoで列状にn個配置し、この
ノズルセル列を仮想的なリニア記録ヘッドモジュールと
して複数列配置し、記録用紙上に走査ピツチPsの走査
線を記録するインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記仮想的なリニア記録ヘッドモジュールの幅tを(n
−1)A/2<t≦nAとし、かつ前記仮想的なリニア
記録ヘッドモジュールのノズル列を記録ヘッドと記録用
紙の相対移動方向となる主走査方向に対してθ=Sin
-1(Ps/Po)に傾けて配置すると共に、このリニア記録
ヘッドモジュールを前記主走査方向と垂直な方向に間隔
nPsで複数個配置することを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッド。但し、nは自然数、A=Ps/Po(P
o2−Ps2)1/2とする。 - 【請求項3】請求項1または2記載のインクジェット記
録ヘッドにおいて、 前記ノズルピッチPoをPo=Ps/Po{(k2+1)
Ph2}1/2とすることを特徴とするインクジェット記録
ヘッド。但し、kは自然数、Phは主走査方向への記録
ドットピッチの所定値である。 - 【請求項4】請求項1または2記載のインクジェット記
録ヘッドにおいて、 記録用紙への記録ドット密度がPrの時、前記記録ヘッ
ドのモジュール幅t及び傾き角θをPs=Prとして決ま
る値に設定し、前記主走査方向と垂直な方向に間隔nP
rで複数個配置してライン状とすることを特徴とするイ
ンクジェット記録ヘッド。
Priority Applications (2)
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Publication Number | Publication Date |
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