JP2002103604A - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

インクジェットプリントヘッド

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JP2002103604A
JP2002103604A JP2000297948A JP2000297948A JP2002103604A JP 2002103604 A JP2002103604 A JP 2002103604A JP 2000297948 A JP2000297948 A JP 2000297948A JP 2000297948 A JP2000297948 A JP 2000297948A JP 2002103604 A JP2002103604 A JP 2002103604A
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JP
Japan
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nozzle
integer
nozzles
print head
ink jet
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Pending
Application number
JP2000297948A
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English (en)
Inventor
Norimasa Kondo
徳政 近藤
Shigenori Suematsu
成規 末松
Yasuo Takano
泰夫 高野
Keiji Watanabe
啓司 渡辺
Yoshitaka Akiyama
佳孝 秋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14459Matrix arrangement of the pressure chambers

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、共通インク路を有するノズル間の
相互干渉を解消することを課題とする。 【解決手段】 上記課題を達成するために、ノズルをマ
トリックス配列したインクジェットヘッドにおいて、印
字方向にほぼ垂直に配列された複数のノズル列を同一の
インク供給通路で構成し、前記ノズル列の各オリフィス
穴位置に隣接するノズルに対し、δ=h/(n×m)
印字方向にずらすよう配列した(h:2以上の整数、
n:ドット密度、m:5以上の任意の整数で印字の時分
割数を規定する)。また、各ノズルの印加タイミングを
ノズルのズレ分を補償しながら、隣り合うノズルを外す
ように順次印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドロップオンデマ
ンド方式のインクジェットプリンタに関し、詳細にはイ
ンクジェットプリントヘッドの時分割駆動方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】共通インク路を要するインクジェットヘ
ッドの問題としては、従来より近接ノズル間の相互干渉
が提示されていた。その対策方法として、特定のノズル
を任意の時間だけずらして隣接するノズルが同時に駆動
されることを防ぐ、いわゆるノズルの時分割駆動が提案
されている。しかし、この場合でも駆動周波数が高くな
ると相互干渉が十分ではないことが実験でわかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明におい
ては、上記の問題を鑑み、共通インク路を有するノズル
間の相互干渉を解消することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は、ノズルをマトリックス配列したインクジェ
ットヘッドにおいて、印刷方向にほぼ垂直に配列された
複数のノズル列を同一のインク供給通路で構成し、前記
ノズル列の各オリフィス穴位置に隣接するノズルに対
し、ずらし量δ=h/(n×m)だけ印刷方向にずらす
よう配列した。ここで、hは2以上の整数、nはドット
密度、mは5以上の任意の整数である。ここで、各ノズ
ルの印加タイミングはノズルのズレ分を補償しながら、
隣り合うノズルを外すように順次電圧を印加するとよ
い。
【0005】また、上記構成において、m=5の場合は
ノズル列のオリフィス穴印字方向位置ずらし量がノズル
番号#(1+5×k+p)、#(4+5×k+p)、#(2+5×
k+p)、#(5+5×k+p)、#(3+5×k+p)の順に
ずらし量δ=(1/(5×n)+q/n)であるか、ノ
ズル番号#(1+5×k+p)、#(3+5×k+p)、#
(5+5×k+p)、#(2+5×k+p)、#(4+5×k+
p)の順にずらし量δ=(1/(5×n)+q/n)で
あるとよい。ただし、ノズル番号は1以上の整数、k=0
以上の整数、p・qは任意の整数である。
【0006】
【発明の実施の形態】図1は、本発明になるプリントヘ
ッドの構造図である。
【0007】図において、プリントヘッド1はインクを
保有するリザーバ15とノズルを構成するジェットパッ
ク11とからなる。ジェットパックは金属の薄板を積層
して構成されており、12がオリフィスプレートであ
る。このオリフィスプレート12にあけられた穴はオリ
フィス穴13である。オリフィス穴13はオリフィスプ
レート12上にマトリックス状に配置されている。16
は1列分のノズル列を示す。印刷時のプリントヘッド送
り方向と該ノズル列16とはほぼ垂直に位置している。
図2は、図1のノズル列16のインク流路を模式的に描
いたものである。
【0008】図において、21a、21b、21c…は
インク噴射ノズルであり、各ノズルはオリフィス13
と、オリフィス13に連通されたインク加圧室となるチ
ャンバ22と、チャンバ22に流れ込むインク量を規制
するリストリクタ23とで構成されている。また、リス
トリクタ23は共通インク流路であるマニホールド25
に連通している。
【0009】以上の構成により、オリフィス13からイ
ンクを噴射する時、図示しない駆動手段によりチャンバ
22内の容積を変化させることにより、インクは共通イ
ンク流路のマニホールド25を通って各ノズルのリスト
リクタ23からチャンバ22に流れ、オリフィス13よ
り吐出する。図3(1)及び(2)は、1列のノズル列に
ついて、ノズルの時分割数をm=5(5分割)にした場
合のオリフィス穴配列を示した図である。
【0010】図3(1)において、オリフィス穴を下か
ら順に、#1、#2、#3、#4、…と呼称を付ける
と、5ブロックのオリフィス穴列が出来る。すなわち、
(#1、#6、#11…)と(#4、#9、#14…)
と(#2、#7、#12…)と(#5、#10、#15
…)と(#3、#8、#13…)の5つである。各オリ
フィス列間のずれ量は、ξ=1/(5×n)である。こ
こで、n=ドット密度である。ドット密度が仮に300
dpi(ドット/インチ)とすれば、オリフィス列間の
ずれ量はξ=16.9μmとなる。
【0011】図3(2)は、図3(1)のオリフィス列
のブロック順位が違うパターンである。すなわち、(#
1、#6、#11…)の次に(#3、#8、#13…)
が並び、次に(#5、#10、#15…)、(#2、#
7、#12…)、最後に(#4、#9、#14…)のオ
リフィス穴列が配置されたものである。
【0012】図5(1)は、図3(1)に対応したイン
ク噴射のタイミングチャートである。オリフィス穴列
(#1、#6、#11…)の圧電素子に印加した後、Δ
t時間遅れてオリフィス穴列(#4、#9、#14…)
の圧電素子を印加する。以下、順次オリフィス穴列(#
2、#7、#12…)と(#5、#10、#15…)と
(#3、#8、#13…)を各々Δt時間ずつ遅らせて
印加する。ここで、Δt=ξ/Vである。ξは前述の各
オリフィス列間のずれ量、Vはプリントヘッドの印刷時
の速度を示す。プリントヘッド速度Vが16ips(イ
ンチ/秒)とすれば、Δt=41.7μsecとなる。
【0013】同様に、図6は図3(2)のノズル配列に
対応したインク噴射のタイミングチャートである。図4
は、1列のノズル列について、ノズルの時分割数をm=
6(6分割)にした場合のオリフィス穴配列の一例を示
した図である。
【0014】図3と同様に、オリフィス穴を下から順
に、#1、#2、#3、#4、…と呼称を付けると、6
ブロックのオリフィス穴列が出来る。すなわち、(#
1、#7、#13…)と(#4、#10、#16…)と
(#2、#8、#14…)と(#6、#12、#18
…)と(#3、#9、#15…)と(#5、#11、#
17…)である。これらのオリフィス穴列を各オリフィ
ス列間のずれ量ξ=1/(6×n)で配置する。ここ
で、n=ドット密度である。ドット密度が仮に300d
piすれば、オリフィス列間のずれ量ξ=14.1μm
となる。
【0015】なお、時分割数がm=6の場合には、オリ
フィス列の配列が全部で6通りある。以下、表1に5分
割、6分割の全組み合わせを示す。
【0016】
【表1】
【0017】図4に対応するオリフィス配列のインク噴
射のタイミングチャートが図7である。以下同様、オリ
フィス列(#1、#7、#13…)の圧電素子に印加し
た後、Δt時間遅れてオリフィス列(#4、#10、#
16…)の圧電素子を印加する。以下、順次オリフィス
列(#2、#8、#14…)と(#6、#12、#18
…)と(#3、#9、#15…)と(#5、#11、#
17…)を各々Δt時間遅らせて印加する。プリントヘ
ッド速度Vが16ipsとすれば、Δt=34.7μse
cとなる。
【0018】また、ブロック分けされたオリフィス穴列
は印刷方向に対して同一位置になくても良い。すなわ
ち、ドット密度nに対し、1/n、あるいは1/nの整
数倍の位置をずらす分には、当初の時分割駆動の機能を
損なわずにオリフィス穴列を配置することが出来る。ド
ット密度が仮に300dpi(ドット/インチ)とすれ
ば、ずらし量は84.7μmあるいは84.7μmの整
数倍を採ることは可能となる。
【0019】以上の時分割の効果を確認するために、一
列のノズル数が32個で1個のインク供給口から3列の
マニホールドにインク流路が分岐されるインクジェット
ヘッドを用いて相互干渉の実験を行った。表2がその結
果である。
【0020】
【表2】
【0021】結果は、単桁駆動の時の速度を1とした時
の速度比で表示した。2分割駆動はノズル番号の偶数と
奇数を交互に電圧印加するもの、4分割駆動は、例え
ば、#(1+4×k)ノズルの後に#(3+4×k)、
#(2+4×k)、#(4+4×k)の順にノズルに電
圧を印加させるものである(但し、k=任意の正の整
数)。
【0022】2分割駆動では、ノズル列が1列でも速度
低下が発生している。それに対し、4分割駆動と5分割
駆動では、駆動ノズル列が1列では速度低下がほとんど
ないが、2列のノズル列が駆動される場合には、4分割
駆動でも速度の低下が大きくなる。更に、3列が駆動さ
れると4分割駆動では速度比で50%を割るノズルが発
生するが、5分割駆動では速度変動がほとんど目立たな
いことが分かる。
【0023】以上のように、5分割の時分割駆動はノズ
ル間の相互干渉に極めて有効である事が分かった。ま
た、6分割以上の時分割駆動でも有効なことも確認され
た。
【0024】本発明の変形例としては、時分割数nが大
きく、オリフィス穴列のブロック間距離ξが印字精度か
ら考えて十分小さい場合には、隣り合うオリフィス穴列
を同じ位置(すなわちξ=0)に並べることも可能であ
る。この場合には、時分割数はmであるが、対応するオ
リフィス穴列はm/2(あるいは(m+1)/2)個と
なる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、共通インク通路により
構成されたノズルを所定の千鳥状に配列し、各ノズルの
電圧印加タイミングをノズルのズレ分を補償しながら、
隣り合うノズルを外すように順次印加することによっ
て、ノズル間の相互干渉によるインク噴出異常のない安
定した印字を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のプリントヘッドの斜視図
【図2】 インク流路を模式的に示した斜視図
【図3】 本発明の一例となるオリフィス穴の配列図
【図4】 本発明の他の例となるオリフィス穴の配列図
【図5】 図3(a)の構成における印加電圧のタイミ
ングチャート
【図6】 図3(b)の構成における印加電圧のタイミ
ングチャート
【図7】 図4の構成における印加電圧のタイミングチ
ャート
【符号の説明】
1はプリントヘッド、11はジェットパック、12はオ
リフィスプレート、13はオリフィス穴、15はリザー
バ、16はノズル列、21はノズル、22はチャンバ、
23はリストリクタ、25はマニホールドである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 啓司 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 (72)発明者 秋山 佳孝 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF40 AG15 AM17 AM19 BA03 BA14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ノズルをマトリックス配列したインクジェ
    ットヘッドにおいて、 印刷方向にほぼ垂直に配列された複数のノズル列を同一
    のインク供給通路で構成し、前記ノズル列の各オリフィ
    ス穴位置に隣接するノズルに対し、ずらし量δ=h/
    (n×m)だけ印刷方向にずらすよう配列したことを特
    徴とするインクジェットプリントヘッド。ここで、hは
    2以上の整数、nはドット密度、mは5以上の任意の整
    数である。
  2. 【請求項2】請求項1のインクジェットプリントヘッド
    において、 前記各ノズルの印加タイミングをノズルのズレ分を補償
    しながら、隣り合うノズルを外すように順次電圧を印加
    することを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2記載のインクジェ
    ットプリントヘッドにおいて、 m=5の場合、ノズル列のオリフィス穴印字方向位置ず
    らし量がノズル番号#(1+5×k+p)、#(4+5×k+
    p)、#(2+5×k+p)、#(5+5×k+p)、#(3+5
    ×k+p)の順にずらし量δ=(1/(5×n)+q/
    n)であることを特徴とするインクジェットプリントヘ
    ッド。ただし、ノズル番号は1以上の整数、kは0以上
    の整数、p・qは任意の整数である。
  4. 【請求項4】請求項1または請求項2記載のインクジェ
    ットプリントヘッドにおいて、 m=5の場合、ノズル列のオリフィス穴印字方向位置ず
    らし量がノズル番号#(1+5×k+p)、#(3+5×k+
    p)、#(5+5×k+p)、#(2+5×k+p)、#(4+
    5×k+p)の順にずらし量δ=(1/(5×n)+q/
    n)であることを特徴とするインクジェットプリントヘ
    ッド。ただし、ノズル番号は1以上の整数、k=0以上の
    整数、p・qは任意の整数である。
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