JP2001322270A

JP2001322270A - インクジェットプリントヘッド

Info

Publication number: JP2001322270A
Application number: JP2000143235A
Authority: JP
Inventors: Takasumi Wada; 孝澄和田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2001-11-20

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成でインク吐出方向を制御し、印字
解像度を向上させること。【解決手段】一列に配列されたインク収納室を有する
インク収容部材と、インク収容部材の側面に設けられ各
インク収容部から外部へインクを吐出するための吐出孔
を一列に有する可撓性の細長いノズルプレートと、イン
ク収容部材側面とノズルプレートとの間に介在する介在
部材とを備え、介在部材は圧電材料からなり、インク収
容部材とノズルプレートとの距離を局部的に変化させる
ための制御電極を備えたインクジェットプリントヘッ
ド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像信号に応じ
てインクを吐出するオンデマンド型のインクジェットプ
リントヘッドに関するものであり、特にインクの吐出部
であるノズルの配置密度より細かい密度の印字を実現す
るヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像信号に応じてインクを吐出し印字を
行う、所謂、インクジェットプリンタは、構造が簡単で
カラー化が容易なことから比較的速度の遅いプリンタの
印字方式として広く採用されている。しかしながらイン
クの吐出孔（ノズル）と印字画素が１対１で対応するこ
とから、高精細化にあたってはノズルの高密度化や記録
媒体との相対的な速度で対応されてきたが、加工の難し
さや印字速度の低下を招来することから、粗いノズル配
置で高精細の印字を実現する方法が求められていた。

【０００３】これに対し、ヘッド側面に圧電振動板を設
け、ヘッドを振動させてインクの噴射方向を変えるよう
にしたものや、ヘッドに設けた複数のノズルの各噴射通
路に圧電素子を設置し、噴射通路の向きを偏向させるよ
うにしたものが知られている（例えば、特開昭58-84774
号公報、特開平7-276634号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のインクジェットプリントヘッドは、容量の大
きい駆動電源を必要としたり、構造が複雑で大型化する
という問題点があった。この発明はこのような事情を考
慮してなされたもので、容量の大きい駆動電源を用意す
る必要がなく、簡単な構造で容易にノズルの噴射方向を
偏向することが可能で、インク吐出解像度を実質的に向
上させたインクジェットプリントヘッドを提供するもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、一列に配列
されたインク収納室を有するインク収容部材と、インク
収容部材の側面に設けられ各インク収容部から外部へイ
ンクを吐出するための吐出孔を一列に有する可撓性の細
長いノズルプレートと、インク収容部材側面とノズルプ
レートとの間に介在する介在部材とを備え、介在部材は
圧電材料からなり、インク収容部材とノズルプレートと
の距離を局部的に変化させるための制御電極を備えたイ
ンクジェットプリントヘッドを提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】この発明においてインク収容部材
側面とノズルプレートとの間に介在する介在部材は圧電
材料から形成されるが、この圧電材料には、例えばＰＺ
ＴやＰＭＮを用いることができる。圧電材料は、強いＤ
Ｃ電界下で分極処理を行うと自発分極が分極方向にそろ
うため、電界を除去した後も残留分極が保持される。従
って、電圧を印加することによって圧電材料が伸縮し、
その伸縮量（歪み量）は印加電圧の大きさに対応する。

【０００７】そこで、この発明では介在部材（圧電材
料）に設けた電極に電圧を印加して介在部材を局部的に
伸縮させ、インク収容部材側面とノズルプレートとの間
の距離を局部的に変化させることによりノズルプレート
の吐出孔から吐出されるインクの吐出方向を制御するよ
うにしている。

【０００８】この発明の、可撓性の細長いノズルプレー
トには、例えば厚さが５０μｍのポリイミドフィルムが
用いられる。また、ノズルプレートの吐出孔は、記録媒
体に対してインクを吐出するために形成され、その孔径
は１５〜２０μｍで、ピッチは印字密度、例えば２００
ｄｐｉに対応するように設定される。

【０００９】この発明では、インク収容部材が圧電材料
からなり、各収容室側壁に電界を選択的に印加して収容
室の容積を個別に変化させてインクを吐出させるための
印字電極を備えるようにしてもよい。

【００１０】この発明では、介在部材が、ノズルプレー
トに沿って設けられたくし歯状の細長い平板であり、制
御電極が平板の一方の面に設けられた共通電極と、他方
の面に各吐出孔に対応して設けられた複数の駆動電極と
からなってもよい。

【００１１】この発明は、制御電極に電圧を印加してノ
ズルプレートの各吐出孔からのインク吐出方向を揃える
電圧供給部をさらに備えてもよい。

【００１２】また、この発明は、単一電源からの電圧を
制御して制御電圧と印字電極に印加し、インク吐出方向
と印字の制御を行う制御部をさらに備えてもよい。

【００１３】実施例以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述す
る。これによってこの発明が限定されるものではない。

【００１４】図１は、この発明のインクジェットプリン
トヘッド（以下、印字ヘッドという）を用いたプリンタ
を示す斜視図である。このプリンタは、印字ヘッド２、
用紙３に対して、矢印４で示す方向（主走査方向）に移
動し、用紙３が給紙トレイ５から矢印７の副走査方向に
給送されることにより画像形成を行う。印字ヘッド２
は、主走査方向に延びる送りシャフト８上を摺動可能に
支持されており、駆動手段（図示しない）によって駆動
される。

【００１５】図２は印字ヘッド２の要部斜視図であり、
図３はその分解斜視図である。これらの図に示すよう
に、印字ヘッド２は、ヘッド基板１０、カバープレート
１１、インクフィルタ１２、ノズルプレート１３、ヘッ
ド基板１０の側面とノズルプレート１３との間に介在す
るくし歯状の介在部材（以下、偏向用素子という）１
４、印字ヘッド２を駆動するドライバＩＣ２０、フレキ
シブル回路基板２１を備え、ノズルプレート１３の吐出
孔９から矢印２２の方向にインクが吐出されるようにな
っている。

【００１６】インクフィルタ１２は、図３に示すように
カバープレート１１の開口１１ａ〜１１ｄを介してヘッ
ド基板１０へＣ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエ
ロー）、Ｋ（ブラック）の各種のインクをそれぞれ供給
するためのフィルタ１２ａ〜１２ｄを備える。

【００１７】図４はヘッド基板１０の斜視図、図５はヘ
ッド基板１０の断面図である。図４に示すように、基板
１０には複数の溝２３が平行に形成され、溝２３の上に
カバープレート１１が設置されることにより、図５に示
すようにインク収容室２３aが形成される。

【００１８】インク収容室２３a内の両側壁にはそれぞ
れカバープレート１１側の半分に帯状の印字電極２４が
設けられている。インク収容室２３aは図４に示すよう
にインク吐出方向（矢印２２の方向）と逆方向に底面が
せり上がってインク収容室２３aの一端を封止すると共
に、１つのインク収容室２３aについて両壁面の両印字
電極２４、２４と電気的に導通する電極２５を備える。
なお、ヘッド基板１０とカバープレート１１とは圧電材
料で形成され、ヘッド基板１０は矢印３６（図５）の方
向に分極されている。

【００１９】図６はヘッド基板１０と、ノズルプレート
１３と、それらの間に介在する偏向用素子１４との取り
付け関係を示す分解斜視図である。偏向用素子１４は圧
電材料からなるくし歯状の細長い平板であり、ヘッド基
板１０のインク吐出側の側面に接着される。なお、偏向
用素子１４はヘッド基板１０の溝２３の形状に対応する
ようにくし歯が切り込まれている。

【００２０】次に、ヘッド基板１０と偏向用素子１４の
上部にカバープレート１１が接着され、次に、ノズルプ
レート１３が偏向用素子１４の側面とカバープレート１
１の端面とに吐出孔９を溝２３に対応させて接着され
る。

【００２１】図７および図８は偏向用素子１４に予め設
けられる制御電極を示し、偏向素子１４にはその表面に
図７に示す駆動電極２６が、その裏面に図８に示す共通
電極２７が、それぞれ設けられている。

【００２２】図９は印字ヘッド２のインクの吐出を制御
する制御回路のブロック図である。制御部１００は印字
データを受け、印字条件設定部１０１によって設定され
る印字条件に基づいてスイッチング回路１０２、１０３
を制御する。

【００２３】スイッチング回路１０２は直流電源１０４
から供給される電圧３０Ｖと０Ｖとを制御部１００から
の指令によって選択し、電極２５へ印加する。スイッチ
ング回路１０３は直流電源１０４から供給される電圧３
０Ｖと０Ｖとを制御部１００からの指令によって選択
し、駆動電極２６へ印加する。一方、共通電極２７には
電源１０４から電圧０Ｖが印加されている。なお、スイ
ッチング１０２、１０３は図２に示すドライバＩＣ２０
に内蔵されている。

【００２４】このような構成におけるインク吐出動作を
図１０を用いて説明する。図１０(a)は各インク収容室
２３a内のいずれの電極２４、２４にも電圧が印加され
ていない状態でインクは吐出されない。

【００２５】インクを吐出すべきインク収容室が、図１
０のようにＸである場合には、まず、インク収容室Ｘ内
の両電極２４、２４に３０Ｖの電圧が印加されると共
に、その両側のインク収容室２３a、２３a内の電極２
４、２４に０Ｖの電圧が印加される。それによって図１
０(b)に示すように、インク収容室Ｘの側壁が外側へ剪
断変形によって屈曲し、インク収容室Ｘが膨張する。

【００２６】次に、インク収容室Ｘ内の両電極２４、２
４に０Ｖの電圧が印加されると共に、その両側のインク
収容室２３a、２３a内の電極２４、２４に３０Ｖの電圧
が印加される。それによって図１０(c)に示すようにイ
ンク収容室Ｘの側壁が内側へ剪断変形によって屈曲し、
インク収容室Ｘが収縮する。この時に、インクがインク
収容室Ｘから吐出される。

【００２７】再びすべての電極２４に印加される電圧が
除去されると、図１０(d)に示すように、インク収容室
Ｘを含むすべてのインク収容室２３aは初期状態に戻
る。

【００２８】次に、インク吐出方向の制御動作を図１１
を用いて説明する。図１１(a)は、図１０(b)においてイ
ンク収容室Ｘが膨張したときに、インク収容室Ｘの一方
の側壁（図１１(a)では右側の側壁）に対向する駆動電
極２６（図７）に３０Ｖが印加され、その他の電極２６
には０Ｖが印加された状態を示す。

【００２９】この時、偏向用素子１４は電圧３０Ｖが印
加された部分が収縮し、吐出孔９の向きが偏向するの
で、この状態が図１０(c)の状態まで維持されることに
より、インク収容室Ｘからインクが図１１(a)の矢印２
８に示すように偏向して吐出される。

【００３０】また、逆に、インク収容室Ｘの他方の側壁
（左側の壁）に対向する駆動電極２６に３０Ｖが印加さ
れ、他の電極に０Ｖが印加されると、インク収容室Ｘか
らインクが図１１(b)の矢印３０に示すように逆方向に
偏向して吐出される。そして、いずれの駆動電極２６に
も０Ｖの電圧が印加される場合には、図１１(b)に示す
ようにインクの吐出方向は偏向されず、矢印２９に示す
方向に吐出される。なお、吐出方向の偏向角の大きさは
印加する電圧の大きさによって制御可能である。

【００３１】このようにして、インクの吐出動作および
吐出方向の制御が行われる。従って、１つのインク吐出
孔に対するドット印字位置が複数箇所に拡大されるの
で、印字解像度を増大させることができる。

【００３２】また、ノズルプレート１３に形成する吐出
孔９の加工精度等により、インクの吐出方向がばらつく
場合には、予め適当な電圧をバイアス電圧として対応す
る各電極２６に印加する電圧調整部をスイッチング回路
１０３に設けることができる。

【００３３】図１２は、前記実施例の変形例を示す要部
断面図である。つまり、前記実施例においては、偏向用
素子１４として、くし歯状の細長い圧電材料板に電極２
６、２７を設けたものを用いたが、この変形例では、そ
の代わりに、複数の方形状圧電材料板１４aと電極２６
a、２７aとを積層したものを用いている。この変形例に
おいても偏向用素子は前記実施例と同じように作動す
る。

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、インク収容室の側面
とノズルプレートとの間に圧電材料からなる介在部材を
介在させるだけでインク吐出方向が偏向可能となるの
で、きわめて簡単な構成でインク吐出解像度を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るインクジェットプリンタを示す
斜視図である。

【図２】この発明のインクジェットプリントヘッドの要
部を示す斜視図である。

【図３】図２の分解斜視図である。

【図４】図３の要部を示す斜視図である。

【図５】図４の断面図である。

【図６】実施例の要部分解斜視図である。

【図７】実施例の要部を示す斜視図である。

【図８】実施例の要部を示す斜視図である。

【図９】実施例の制御回路を示すブロック図である。

【図１０】実施例のインク吐出動作を示す説明図であ
る。

【図１１】実施例のインク吐出方向の偏向動作を示す説
明図である。

【図１２】この発明の変形例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

２印字ヘッド１０ヘッド基板１１カバープレート１２インクフィルタ１３ノズルプレート１４介在部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一列に配列されたインク収納室を有する
インク収容部材と、インク収容部材の側面に設けられ各
インク収容部から外部へインクを吐出するための吐出孔
を一列に有する可撓性の細長いノズルプレートと、イン
ク収容部材側面とノズルプレートとの間に介在する介在
部材とを備え、介在部材は圧電材料からなり、インク収
容部材とノズルプレートとの距離を局部的に変化させる
ための制御電極を備えたインクジェットプリントヘッ
ド。
【請求項２】インク収容部材が圧電材料からなり、各
収容室側壁に電界を選択的に印加して収容室の容積を個
別に変化させてインクを吐出させるための印字電極を備
える請求項１記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３】介在部材がノズルプレートに沿って設け
られたくし歯状の細長い平板であり、制御電極が前記平
板の一方の面に設けられた共通電極と、他方の面に各吐
出孔に対応して設けられた複数の駆動電極とからなる請
求項１記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項４】制御電極に電圧を印加してノズルプレー
トの各吐出孔からのインク吐出方向を揃える電圧供給部
をさらに備える請求項１〜３のいずれか１つに記載のイ
ンクジェットプリントヘッド。
【請求項５】単一電源からの電圧を制御電極と印字電
極に印加し、インク吐出方向と印字の制御を行う制御部
をさらに備える請求項２に記載のインクジェットプリン
トヘッド。