JP2007152665A - Liquid jetting head, and liquid jetting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置に関し、特に、ノズル開口に通じる圧力室を形成する圧力室形成基板と、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段を備え、圧力発生源を作動して圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでこの圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出させる液体噴射ヘッド、及び、これを備える液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head such as an ink jet recording head, and a liquid ejecting apparatus, and in particular, a pressure chamber forming substrate that forms a pressure chamber that communicates with a nozzle opening, and a pressure that can cause pressure fluctuations in liquid in the pressure chamber. A liquid ejecting head including a generating unit and operating a pressure generating source to cause a pressure fluctuation in the liquid in the pressure chamber to discharge the liquid in the pressure chamber as droplets from the nozzle opening, and a liquid ejecting apparatus including the same About.
液体噴射装置は、液体を液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)を備え、この記録ヘッドのノズル開口から液体状のインクをインク滴として記録紙等の吐出対象物に対して吐出・着弾させてドットを形成することで記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体噴射装置が応用されている。 The liquid ejecting apparatus is an apparatus that includes a liquid ejecting head capable of ejecting liquid as droplets and ejects various liquids from the liquid ejecting head. As a typical example of this liquid ejecting apparatus, for example, an ink jet recording head (hereinafter simply referred to as a recording head) as a liquid ejecting head is provided, and recording paper is used as ink droplets from a nozzle opening of the recording head. Examples thereof include an image recording apparatus such as an ink jet printer that performs recording by forming dots by ejecting and landing on an ejection target such as the above. In recent years, liquid ejecting apparatuses have been applied not only to this image recording apparatus but also to various manufacturing apparatuses such as a manufacturing apparatus for color filters such as liquid crystal displays.
上記インクジェット式プリンタ(以下、単にプリンタという)では、記録ヘッドを主走査方向に、記録媒体(吐出対象物)としての記録紙を副走査方向にそれぞれ移動させ、これらの移動に連動してインク滴を吐出させる。このインク滴の吐出は、複数の吐出パルスを一連に含む駆動信号の中から吐出パルスを選択的に圧力発生手段(例えば、圧電振動子)に供給してこれを駆動することにより、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を制御することで行われる。そして、この種のプリンタには、圧力発生手段に供給する吐出パルスの数に応じて、記録紙に形成するドットの大きさを変えることにより、多階調記録を行うように構成されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In the ink jet printer (hereinafter simply referred to as a printer), the recording head is moved in the main scanning direction, and the recording paper as the recording medium (ejection target) is moved in the sub-scanning direction. To discharge. The ink droplets are ejected by selectively supplying ejection pulses from a drive signal including a plurality of ejection pulses to a pressure generating means (for example, a piezoelectric vibrator) and driving it. This is done by causing pressure fluctuations in the ink and controlling the pressure fluctuations. Some printers of this type are configured to perform multi-gradation recording by changing the size of dots formed on the recording paper according to the number of ejection pulses supplied to the pressure generating means. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1のプリンタでは、所定間隔で発生される吐出パルスを一記録周期(一吐出周期)内に複数含ませて一連の駆動信号を構成する。そして、大ドットを形成する場合は記録周期内の3つの吐出パルスを圧力発生手段に供給する。また、中ドットを形成する場合は2つの吐出パルスを圧力発生手段に供給する。さらに、小ドットを形成する場合は1つの吐出パルスを圧力発生手段に供給する。これにより、「大ドット」、「中ドット」、「小ドット」、「非記録」の4階調での記録を行う。
ところが、上記特許文献1の構成では、大ドットや中ドットを記録する場合のように、複数の吐出パルスを用いて連続的にインク滴を吐出して1つの画素領域にドットを形成する際には、記録ヘッドの主走査方向に複数のインク滴(ドット要素)を着弾させるため、ドット要素eの集合体として形成された画素は、図12に示す大ドットLのように、主走査方向に長く副走査方向に短い横長な形状となる。このため、特許文献1の構成では、副走査方向に隣り合う画素間に隙間Gが生じ、この隙間によって記録画像上にざらつきや白筋が発生したりする等、記録画像の画質の低下を招く虞があった。
However, in the configuration of the above-mentioned
隙間Gを小さくするためには記録紙などの記録媒体の送り量を小さくすることも考えられるが、これでは記録時間が長くなるので採用できない。また、副走査方向のノズル開口のピッチを小さく設定して複数のノズルから噴射を拡げることも考えられる。しかしながら、これでは隣り合う圧力室を仕切る隔壁の厚みが不足してしまい、クロストークという新たな問題が発生する。 In order to reduce the gap G, it is conceivable to reduce the feeding amount of a recording medium such as recording paper, but this cannot be adopted because the recording time becomes longer. It is also conceivable to increase the ejection from a plurality of nozzles by setting the pitch of nozzle openings in the sub-scanning direction to be small. However, in this case, the thickness of the partition wall that partitions adjacent pressure chambers is insufficient, and a new problem of crosstalk occurs.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、第1には、クロストークの問題を生じることなく液滴の噴射範囲を広げることができる液体噴射装置等を提供することにあり、第2には、副走査方向に隣り合う画素間の隙間に起因する白筋の発生を抑制し、記録品質を向上させることが可能な液体噴射ヘッド、及び、これを備える液体噴射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a first object thereof is to provide a liquid ejecting apparatus and the like that can expand the droplet ejection range without causing the problem of crosstalk. Second, a liquid ejecting head capable of suppressing the occurrence of white streaks due to a gap between adjacent pixels in the sub-scanning direction and improving the recording quality, and a liquid including the same It is in providing an injection device.
本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、ヘッド走査方向に直交する副走査方向に複数のノズル開口を列設するノズル形成基板と、ノズル開口に通じる圧力室を副走査方向に複数列設する圧力室形成基板と、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ得る圧力発生手段とを備える液体噴射ヘッドであって、
隣り合う複数のノズル開口の組をノズルセットとし、当該ノズルセットを各圧力室に1セットずつ対応させて配置し、
前記圧力発生手段を駆動することにより、駆動対象の圧力室に対応するノズルセットの各ノズル開口から同時に液滴を吐出するように構成したことを特徴とする。
The liquid ejecting head of the present invention has been proposed to achieve the above object, and a nozzle forming substrate in which a plurality of nozzle openings are arranged in a sub-scanning direction orthogonal to the head scanning direction, and a pressure leading to the nozzle openings. A liquid ejecting head comprising: a pressure chamber forming substrate in which a plurality of chambers are arranged in the sub-scanning direction; and a pressure generating means capable of causing a pressure fluctuation in the liquid in the pressure chamber,
A set of a plurality of adjacent nozzle openings is used as a nozzle set, and the nozzle set is arranged in correspondence with each pressure chamber,
By driving the pressure generating means, droplets are ejected simultaneously from the nozzle openings of the nozzle set corresponding to the pressure chamber to be driven.
この構成によれば、各圧力室に複数のノズル開口の組をノズルセットとして配置するので、隣り合う圧力室を区画する隔壁を薄くする必要がなくクロストークの問題が生じない。そして、1回の吐出動作で形成される単位ドットは、複数のドット要素から構成され、これにより液滴の噴射範囲が広がる。 According to this configuration, since a set of a plurality of nozzle openings is arranged as a nozzle set in each pressure chamber, it is not necessary to thin the partition walls that partition adjacent pressure chambers, and the problem of crosstalk does not occur. A unit dot formed by a single ejection operation is composed of a plurality of dot elements, thereby expanding the droplet ejection range.
また、この構成において、前記ノズルセットをドット形成密度に対応した規定ピッチで配設する一方、当該ノズルセットを構成する各ノズル開口を前記規定ピッチよりも小さいピッチで配列することが望ましい。
なお、ノズルセットのピッチは、当該ノズルセットの中心と、その隣のノズルセットの中心までの距離を意味する。
In this configuration, it is desirable that the nozzle sets are arranged at a specified pitch corresponding to the dot formation density, and the nozzle openings constituting the nozzle set are arranged at a pitch smaller than the specified pitch.
The pitch of the nozzle set means the distance from the center of the nozzle set to the center of the adjacent nozzle set.
また、上記構成において、前記ノズルセットを構成する各ノズル開口を、副走査方向に配列することが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that the nozzle openings constituting the nozzle set are arranged in the sub-scanning direction.
この様な構成においては、1回の吐出動作で形成される単位ドットは、副走査方向に並ぶ複数のドット要素から構成され、これにより、従来よりも副走査方向に長い形状となるので、例えば、液滴を複数回連続的に吐出して単位ドットよりも大きなドットを形成する際には、従来と比較してドット形状を副走査方向に広げることができ、ドット形状のヘッド走査方向と副走査方向のバランスを向上させることができる。つまり、ドット形状のアスペクト比をより1に近づけることができる。このため、本発明をインクジェット式プリンタなどの画像記録装置に適用した場合には、副走査方向に隣り合う画素同士の隙間を抑制することができ、その結果、記録画像におけるざらつきや白筋等の発生を抑えて画質の向上を図ることができる。また、副走査方向のドット(ドット要素を含む。以下、同様)形成密度が高まるので、所定の領域をドットで隙間無く埋める所謂ベタ記録の際には、ヘッドの走査回数、すなわち、パスを低減することが可能となり、その結果、記録速度を高めることができる。 In such a configuration, a unit dot formed by one ejection operation is composed of a plurality of dot elements arranged in the sub-scanning direction, and thus has a longer shape in the sub-scanning direction than the conventional one. When a droplet larger than a unit dot is formed by continuously discharging droplets a plurality of times, the dot shape can be expanded in the sub-scanning direction compared to the conventional case, and the dot-shaped head scanning direction and sub-scanning direction can be expanded. The balance in the scanning direction can be improved. In other words, the aspect ratio of the dot shape can be made closer to 1. For this reason, when the present invention is applied to an image recording apparatus such as an ink jet printer, a gap between adjacent pixels in the sub-scanning direction can be suppressed. As a result, roughness, white streaks, etc. in the recorded image can be suppressed. Generation can be suppressed and image quality can be improved. Further, since the formation density of dots in the sub-scanning direction (including dot elements; hereinafter the same) is increased, the number of head scans, that is, the pass, is reduced in so-called solid recording in which a predetermined area is filled with dots without gaps. As a result, the recording speed can be increased.
この構成において、前記ノズルセットを構成する各ノズル開口を、前記規定ピッチの1/2のピッチで配列する構成を採用することができる。 In this configuration, it is possible to employ a configuration in which the nozzle openings constituting the nozzle set are arranged at a pitch that is ½ of the specified pitch.
この構成によれば、副走査方向のドット形成密度が、見かけ上、従来の2倍になるので、吐出対象物の所定の領域をドットで隙間無く埋める際には、ヘッドの走査回数を半分にすることが可能となり、その結果、吐出動作速度をより高めることができる。 According to this configuration, the dot formation density in the sub-scanning direction is apparently twice that of the prior art. Therefore, when the predetermined area of the ejection target is filled with the dots without gaps, the number of head scans is halved. As a result, the discharge operation speed can be further increased.
さらに、前記ノズルセットを構成する各ノズル開口を、前記規定ピッチの1/2よりも小さいピッチで配列する構成を採用することができる。
また、前記ノズルセットを構成する各ノズル開口を、ヘッド走査方向のドット形成密度に対応したピッチよりも小さいピッチで列設する構成を採用することが望ましい。
Furthermore, the structure which arrange | positions each nozzle opening which comprises the said nozzle set with a pitch smaller than 1/2 of the said regular pitch is employable.
Further, it is desirable to employ a configuration in which the nozzle openings constituting the nozzle set are arranged at a pitch smaller than the pitch corresponding to the dot formation density in the head scanning direction.
これらの構成によれば、各ドットを構成するドット要素が副走査方向に接近するので、白筋の発生を効果的に抑制することができる。これにより、ベタ記録時に必要なドット量を低減することが可能となり、その結果、パスを少なく抑えて記録速度を向上させることができる。 According to these configurations, since the dot elements constituting each dot approach in the sub-scanning direction, the occurrence of white stripes can be effectively suppressed. As a result, it is possible to reduce the amount of dots required for solid recording, and as a result, it is possible to improve the recording speed with fewer passes.
また、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。 According to another aspect of the invention, a liquid ejecting apparatus includes the liquid ejecting head having any one of the above configurations.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、図1に示すインクジェット式プリンタ(以下、プリンタと略記する)を例示する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the following, an ink jet printer (hereinafter abbreviated as a printer) shown in FIG. 1 will be exemplified as the liquid ejecting apparatus of the invention.
プリンタ1は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド2が取り付けられると共に、インクカートリッジ3が着脱可能に取り付けられるキャリッジ4と、記録ヘッド2の下方に配設されたプラテン5と、記録ヘッド2が搭載されたキャリッジ4を記録紙6(吐出対象物)の紙幅方向に移動させるキャリッジ移動機構7と、紙幅方向に直交する方向である紙送り方向に記録紙6を搬送する紙送り機構8等を備えて概略構成されている。ここで、紙幅方向とは、主走査方向(ヘッド走査方向)であり、紙送り方向とは、副走査方向(すなわち、ヘッド走査方向に直交する方向)である。なお、インクカートリッジ3としては、キャリッジ4に装着するタイプでも、或いはプリンタ1の筐体側に装着してインク供給チューブを介して記録ヘッド2に供給するタイプでもよい。
The
キャリッジ4は、主走査方向に架設されたガイドロッド9に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構7の作動により、ガイドロッド9に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ4の主走査方向の位置は、リニアエンコーダ10によって検出され、検出信号が位置情報としてプリンタコントローラ12(図4参照)に送信される。これにより、プリンタコントローラ12はこのリニアエンコーダ10からの位置情報に基づいてキャリッジ4(記録ヘッド2)の走査位置を認識しながら、記録ヘッド2による記録動作(吐出動作)等を制御することができる。
The
また、記録ヘッド2の移動範囲内であってプラテン5よりも外側には、記録ヘッド2の走査起点となるホームポジションが設定してある。このホームポジションには、キャッピング機構13が設けられている。このキャッピング機構13は、キャップ部材14によって記録ヘッド2のノズル面を封止し、ノズル開口15(図2参照)からのインク溶媒の蒸発を防止する。また、このキャッピング機構13は、封止状態のノズル面に負圧を与えてノズル開口15からインクを強制的に吸引排出するクリーニング動作に用いられる。
In addition, a home position serving as a scanning start point of the
図2は、上記記録ヘッド2の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド2は、ヘッドケース16と、このヘッドケース16内に収納されるアクチュエータユニット17と、ヘッドケース16の底面(先端面)に接合される流路ユニット18等を備えている。上記ヘッドケース16は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部にはアクチュエータユニット17を収納するための収納空部19が形成されている。アクチュエータユニット17は、櫛歯状に切り分けられた複数の圧電振動子20(本発明における圧力発生手段の一種)と、この圧電振動子20が接合される固定板21とを備えている。また、アクチュエータユニット17の各圧電振動子20には、フレキシブルケーブル22が接続されており、駆動信号発生回路24(図4参照)からの駆動信号がこのフレキシブルケーブル22を通じて供給されるようになっている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part for explaining the configuration of the
本実施形態における圧電振動子20は、電界方向に直交する方向に変位する所謂縦振動モードの圧電振動子であり、駆動信号が供給されると圧電体及び電極の積層方向とは直交する方向に変位(伸縮)する。また、各圧電振動子20は、流路ユニット18の圧力室26の形成ピッチと同じピッチで切り分けられており、1つの圧力室26(図6参照)に対して1つずつ対応するように構成されている。
The
図3は、本実施形態における流路ユニット18の構成を説明する分解斜視図である。この流路ユニット18は、圧力室形成基板27の一方の面にノズルプレート28(ノズル形成基板の一種)を、圧力室形成基板27の他方の面に振動板29を、それぞれ接合して一体化することにより作製されており、図2に示すように、リザーバ30から、インク供給口31、圧力室26、ノズル連通口32、及びノズル開口15に至るまでの一連のインク流路を形成する。
FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating the configuration of the
上記ノズルプレート28は、副走査方向に複数のノズル開口15を列状に穿設した金属製の薄いプレートである。本実施形態では、このノズルプレート28をステンレス製の板材によって構成し、ノズル開口15の列(ノズル列)を複数設けている。そして、1つのノズル列は、360個のノズル開口15によって構成され、隣り合う複数のノズル開口15の組、例えば、副走査方向に隣り合う2つのノズル開口15の組をノズルセット33とし、各ノズルセット33は圧力室26(圧力室形成基板27の空部38)にそれぞれ1対1に対応して副走査方向に180dpiで配置されている。したがって、本実施形態においては、1つの圧力室26に対して、1セットのノズルセット33、すなわち、2つのノズル開口15の組を配置するように構成されている。この点の詳細については後述する。
The
ノズルプレート28と振動板29との間に配置される圧力室形成基板27は、インク流路となる部分、具体的には、リザーバ30となる開口部36、インク供給口31となる溝部37、及び、圧力室26となる空部(圧力室空部)38が区画形成された板状の部材であり、本実施形態においては、結晶性を有する基材であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。上記の空部38は、主走査方向に細長い凹部であり、一端が溝部37を介して開口部36と連通すると共に、他端はノズル連通口32を通じてノズルプレート28のノズル開口15に連通するように構成されている。そして、この空部38は、圧力室形成基板27において副走査方向に複数列設されている。
The pressure
上記振動板29は、例えばステンレス鋼等の金属製の支持板39の表面にPPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂フィルムを弾性薄膜部40としてラミネートした複合板材によって構成されている。この振動板29には、圧電振動子20の伸縮駆動に応じて変形して圧力室26内のインク(液体の一種)に圧力変動を生じさせ得るダイヤフラム部41が形成されている。このダイヤフラム部41は、圧電振動子20の先端面が接続される部分を島部42として残した状態でその周囲の支持板39をエッチング処理で除去して弾性薄膜部40のみとすることで構成されている。
The diaphragm 29 is made of a composite plate material in which a PPS (polyphenylene sulfide) resin film is laminated as an elastic
また、この振動板29には、圧力室形成基板27の開口部36の一方の開口面を封止し、リザーバ30の一部を区画するコンプライアンス部43が形成されている。このコンプライアンス部43は、リザーバ30(開口部36)に対応する領域の支持板39を、エッチング加工によって除去することにより、弾性薄膜部40のみとされている。そして、このコンプライアンス部43は、圧電振動子20の駆動時のリザーバ30内のインクの圧力変動を緩和するダンパーとして機能する。
In addition, a
上記流路ユニット構成部材、すなわち、振動板29、圧力室形成基板27、及びノズルプレート28には、位置決めピン(図示せず)に挿通可能な基準穴44(44a,44b,44c)が各部材の板厚方向を貫通してそれぞれ開設されている。そして、各流路ユニット構成部材は、各々の基準穴44に位置決めピンを挿通することで相対的な位置が合わされた上で接着剤等によって接合され、ノズルプレート28を下側にした姿勢でヘッドケース16に固定される。
Reference holes 44 (44a, 44b, 44c) that can be inserted into positioning pins (not shown) are formed in the flow path unit constituent members, that is, the vibration plate 29, the pressure
図4はプリンタの電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態におけるプリンタ1は、プリンタコントローラ12とプリントエンジン45とで概略構成されている。プリンタコントローラ12は、ホストコンピュータ等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インタフェース(外部I/F)46と、各種データ等を一時的に記憶するワークメモリとして利用されるRAM47と、各種データ処理のための制御プログラムやフォントデータ及びグラフィック関数等を記憶したROM48と、各部の制御を行う制御部49と、クロック信号を発生する発振回路50と、記録ヘッド2へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路24と、印刷データをドット毎に展開することで得られた吐出データや駆動信号等を記録ヘッド2に出力するための内部インタフェース(内部I/F)52とを備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing the electrical configuration of the printer. The
制御部49は、ROM48に記憶されている制御プログラムに基づいて、各部の統合的な制御を行うほか、外部装置から外部I/F46を通じて受信した印刷データを、記録ヘッド2で用いられる吐出データ(ドットパターンデータ)に変換する。具体的には、制御部49は、RAM47の受信バッファに一旦記憶された印刷データを読み出し、中間コードデータに変換してRAM47の中間バッファに記憶させる。そして、変換した中間コードデータを、フォントデータ及びグラフィック関数等を参照してドットパターンに対応した吐出データに変換し、RAM47の出力バッファに格納する。そして、記録ヘッド2の1回の主走査で記録可能な1行分の吐出データが得られたならば、制御部49は、出力バッファに格納されている1行分の吐出データを内部I/F52を通じて記録ヘッド2に出力する。
The
上記プリントエンジン45は、記録ヘッド2、キャリッジ移動機構7、紙送り機構8、及び、リニアエンコーダ10を備えている。キャリッジ移動機構7は、記録ヘッド2が取り付けられたキャリッジ4と、このキャリッジ4をタイミングベルト等を介して走行させる駆動モータ(例えば、DCモータ)等からなり、記録ヘッド2を主走査方向に移動させる。紙送り機構8は、紙送りモータ及び紙送りローラ等からなり、記録紙6を順次送り出して副走査を行う。また、リニアエンコーダ10は、キャリッジ4に搭載された記録ヘッド2の走査位置に応じたエンコーダパルスを、主走査方向における位置情報として内部I/F52を通じて制御部49に出力する。これにより制御部49は、リニアエンコーダ10側から受信したエンコーダパルスに基づいて記録ヘッド2の主走査方向の位置を把握することができる。
The
上記の駆動信号発生回路24は、複数の吐出パルス(吐出波形)を含んだ一連の駆動信号を発生する。この吐出パルスは、圧電振動子20を伸縮駆動してノズル開口15からインク滴(液滴の一種)を吐出させ得るパルスであり、図5に例示した駆動信号COMは、一記録周期T内に3つの吐出パルス(第1吐出パルスP1,第2吐出パルスP2,第3吐出パルスP3)を含んでいる。そして、駆動信号発生回路24は、この駆動信号COMを記録周期T毎に繰り返し発生する。これらの第1吐出パルスP1〜第3吐出パルスP3は、何れも同じ波形の信号によって構成されており、中間電位VMから最高電位VHまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配で電位を上昇させる膨張要素p1と、最高電位VHを所定時間保持する膨張ホールド要素p2と、最高電位VHから最低電位VLまで急勾配で電位を下降させる吐出要素p3と、最低電位VLを所定時間保持する収縮ホールド要素p4と、最低電位VLから中間電位VMまで電位を復帰させる制振要素p5とを含んで構成されている。
The drive
これらの第1吐出パルスP1〜第3吐出パルスP3を圧電振動子20に供給すると、各吐出パルスP1〜P3が供給される毎に規定量のインク滴がノズル開口15から吐出される。そして、一記録周期T内に供給する吐出パルス信号の数を変えることで、1つの画素形成領域(記録紙6における仮想上の領域)中に記録されるドットの大きさを異ならせることができる。本実施形態では、吐出データ(11)の場合には、一記録周期T内の3つの吐出パルスP1〜P3を圧電振動子20に連続的に供給することでインク滴の吐出動作を3回連続して行い、画素形成領域に大ドットを記録する。吐出データ(10)の場合には、一記録周期T内の第1吐出パルスP1と第2吐出パルスP3との計2つの吐出パルスを圧電振動子20に供給することで、インク滴の吐出動作を2回連続して行い、画素形成領域に中ドットを記録する。吐出データ(01)の場合には、一記録周期T内の第2吐出パルスP2を圧電振動子20に供給することで、画素形成領域に小ドットを記録する。なお、吐出データ(00)の場合には、吐出パルスが圧電振動子20に供給されないため、画素形成領域にはドットが形成されない。
When these first ejection pulse P1 to third ejection pulse P3 are supplied to the
このように、上記プリンタ1は、大ドット或いは中ドットを形成する場合に、複数の吐出パルスを用いて連続的にインク滴を吐出することで、記録紙6に対して主走査方向に複数のインク滴を着弾させるように構成されている。なお、本実施形態において、主走査方向の設計上の解像度(基本解像度)は、360dpiに設定されている。したがって、例えば、大ドットを形成する3つのインク滴(単位ドット)が主走査方向に360dpiで並ぶ(図8(b)参照)。
As described above, the
次に、上記のプリンタ1における記録ヘッド2の第1の実施形態について説明する。本実施形態における記録ヘッド2は、隣り合う複数のノズル開口15の組をノズルセット33とし、当該ノズルセット33を各圧力室26に1セットずつ対応させて配置し、圧電振動子20を駆動することにより、駆動対象の圧力室26に対応するノズルセット33の各ノズル開口15から同時にインク滴を吐出するように構成していることに特徴を有する。この様にすると、各圧力室26に複数のノズル開口15の組をノズルセット33として配置するので、隣り合う圧力室26を区画する隔壁(区画壁54)を薄くする必要がなくクロストークの問題が生じない。そして、1回の吐出動作で形成される単位ドットは、複数のドット要素eから構成され、これによりインク滴の噴射範囲が広がる。以下、この点について詳細に説明する。
Next, a first embodiment of the
図6は、圧力室形成基板27の要部平面図、図7は、流路ユニット18のY−Y線断面図である。図6に示すように、本実施形態では、隣り合う2つのノズル開口15によって1つのノズルセット33が構成され、このノズルセット33を構成する各ノズル開口15は、副走査方向に配列されている。各ノズルセット33は、例えば、180dpiに対応する規定ピッチAで副走査方向に配設され、ノズルセット33を構成する各ノズル開口15は、規定ピッチAよりも小さい360dpiに対応するピッチBで配列されている。すなわち、各ノズル開口15は、規定ピッチAの1/2のピッチで配列されている。そして、図7に示すように、振動板29の島部42とアクチュエータユニット17の圧電振動子20と圧力室26とは、ノズルセット33(組となったノズル開口15)に対して1対1に設けられている。
FIG. 6 is a plan view of the main part of the pressure
ノズルセット33を構成する隣り合うノズル開口15同士は、1つの圧力室26に対して1セットずつ配置されている。このノズルセット33に対応した各圧力室26同士は、図7に示すように、区画壁54によって区画されている。この様に、各圧力室26に対応して複数のノズル開口15の組となるノズルセット33を配置することで、従来の様に、1つのノズル開口15に対して1つずつ圧力室26を設ける必要が無くなる。すなわち、同じ個数のノズル開口15で構成したノズル列においては、圧力室26とノズル開口15を1対1に対応させる従来の構成と比較して、これらのノズル開口15に対応した圧力室26の数を減らすことができる。若しくは、ノズル列に関し、圧電振動子20や圧力室26の個数を増やすことなく、ノズル開口15の個数を増やすことができる。本実施形態においては、1つのノズル列が360個のノズル開口15で構成されているのに対し、これらのノズル開口15に対応した圧力室26は、その半分の180個で構成される。これにより、各圧力室26同士を区画する区画壁54を、圧力室26をノズル開口15と同じ数だけ設ける従来構成に比較して、厚くすることができる。この結果、区画壁54の剛性を従来構成の場合よりも高めることができ、隣り合う各圧力室26の吐出動作によって発生する圧力波の影響を防止することができる。このことから、クロストークを防止でき、吐出特性を安定させることができる。
また、1つの圧力発生源となる圧電振動子20に対しても、複数のノズル開口15を配置しているので、製造上の都合により圧電振動子20の副走査方向の幅を小さく作成できない場合、すなわち、圧電振動子20の形成ピッチを縮めることができない場合であっても、副走査方向の圧電振動子20の個数を増やすことなく、ノズル列におけるノズル開口15の個数を増やすことができる。
One set of
In addition, since the plurality of
そして、上記構成の記録ヘッド2では、図5に示すように、フレキシブルケーブル22を通じて圧電振動子20に吐出パルスが供給されると、まず、膨張要素p1によって圧電振動子20が素子長手方向に収縮して島部42が圧力室26から離隔する方向に変位し、これにより駆動対象の圧力室セット41を構成する各圧力室26が、中間電位VMに対応する基準容積から最高電位VHに対応する膨張容積まで膨張する。この圧力室26の膨張により、各圧力室26内にはリザーバ30側からインク供給口31を通じてインクが供給される。そして、この圧力室26の膨張状態は、膨張ホールド要素p2の供給期間中に亘って維持される。
In the
その後、吐出要素p3が供給されて圧電振動子20が伸長して島部42が圧力室26に近接する方向に変位する。これにより、圧力室26は、膨張容積から最低電位VLに対応する収縮容積まで急激に収縮される。圧力室26の収縮により、内部のインクが加圧され、駆動対象の圧力室26に対応するノズルセット33の各ノズル開口15から同時にインク滴が吐出される。圧力室26の収縮状態は、収縮ホールド要素p4の供給期間に亘って維持され、この間に、インク滴の吐出によって減少した圧力室26の内の圧力は、その固有振動によって再び上昇する。この上昇タイミングにあわせて制振要素p5が供給される。この制振要素p5の供給により、圧力室26が基準容積まで膨張復帰し、圧力室26内のインクの圧力変動が吸収される。
Thereafter, the discharge element p <b> 3 is supplied, the
駆動対象の圧力室26に対応するノズルセット33の各ノズル開口15から同時に吐出された2つのインク滴は、図8(a)に示すように、副走査方向に並んだ(広がった)状態で記録紙6上にドット要素eとして着弾し、これらの2つのドット要素eによって1つの小ドットS(単位ドット)が形成される。すなわち、本実施形態における小ドットSは、360dpiで副走査方向に並ぶ2つのドット要素eによって構成される。そして、例えば、一記録周期T内の計3つの吐出パルスP1〜P3を圧電振動子20に連続的に供給することでインク滴の吐出動作を3回連続して行い、1つの画素形成領域に大ドットを記録する場合には、図8(b)に示すように、単位ドットが主走査方向に3つ並んで1つの大ドットLが形成される。同図では、ピッチ360dpiで主走査方向に3つ、180dpiで副走査方向に2つそれぞれ並べて合計6つの大ドットLを示している。
As shown in FIG. 8A, the two ink droplets simultaneously ejected from the
このように、上記のプリンタ1における記録ヘッド2は、副走査方向に隣り合う複数のノズル開口15を組とするノズルセット33に対して圧力室26を1つずつ対応させて設け、圧電振動子20を駆動することにより、駆動対象の圧力室26に対応するノズルセット33の各ノズル開口15から同時にインク滴を吐出するように構成したので、一記録周期中の複数の吐出パルスを用いて連続的にインク滴を吐出することでより大きいサイズのドットを形成する場合には、従来と比較してドット形状を副走査方向に広げることができ、ドット形状のヘッド走査方向(主走査方向)と副走査方向のバランスを向上させることができる。つまり、アスペクト比をより1に近づけることができる。このため、副走査方向に隣り合う画素同士の隙間を抑制することができ、その結果、記録画像におけるざらつきや白筋等の発生を抑えて画質の向上を図ることができる。本実施形態においては、副走査方向のドット形成密度が、見かけ上、本発明を適用しない場合と比べて2倍になるので、記録紙6の所定の領域をドットで隙間無く埋める所謂ベタ記録の際には、ヘッドの走査回数(パス)を半分にすることが可能となり、その結果、記録速度を高めることができる。
As described above, the
また、本発明は、圧電振動子20に関し、形成ピッチを変更する必要が無く、従前の構成のものをそのまま流用することができるので簡便であり、個々の圧電振動子20のサイズも従前と変わらないので、変位効率が低下することもない。
In addition, the present invention relates to the
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。 By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the description of the scope of claims.
上記実施形態においては、ノズル開口15を、ノズルセット33の形成ピッチの1/2のピッチで配列した構成を例示したが、これには限られない。例えば、ノズルセット33の各ノズル開口15を、ノズルセット33の形成ピッチの1/2よりも小さいピッチで列設する構成や、主走査方向の基本解像度に対応するドット形成密度に基づくピッチよりも小さいピッチで配列する構成を採用することもできる。具体的には、各ノズルセット33を、上記実施形態と同様に180dpiに対応する規定ピッチAで副走査方向に配設し、ノズルセット33の各ノズル開口15を規定ピッチAの1/4(主走査方向の基本解像度に対応するドット形成密度に基づくピッチの1/2)のピッチとなる720dpiに対応するピッチCで配列することもできる(図9参照)。これらの構成によれば、上記実施形態と同様に、各ドットを構成するドット要素が副走査方向に接近するので、白筋の発生を効果的に抑制することができる。これにより、ベタ記録時に必要なドット量を低減することが可能となり、その結果、記録速度を向上させることができる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
次に、上記実施形態の変形例について説明する。上記実施形態における記録ヘッド2は、副走査方向に隣り合う2つのノズル開口15の組をノズルセット33とした構成のものを例示したが、これには限られない。例えば、副走査方向と主走査方向との両方向に、隣り合う複数のノズル開口15の組をそれぞれ配置してノズルセット33とする構成を採用することができる。具体的には、図10に示すように、規定ピッチAの基準となる中心Oを中心として、ノズル開口15を副走査方向と主走査方向とに2つずつ並べて配置し、これら4つのノズル開口15の組をノズルセット33とする構成とすることもできる。なお、ノズルセット33の副走査方向と主走査方向との各方向における各ノズル開口15を、ノズルセット33の形成ピッチ、すなわち、規定ピッチAよりも小さいピッチで配列している。例えば、ノズルセット33の各ノズル開口15を、360〜720dpiに対応したピッチで適宜設定することが望ましい。この構成によれば、上記実施形態と同様に、各ドットを構成するドット要素が副走査方向に接近するので、白筋の発生を効果的に抑制することができる。また、各ドットを構成するドット要素が副走査方向だけでなく主走査方向にも接近するので、ドット形状を走査方向にも広げることができる。これにより、図11の上欄に示すように、ドット形状を全体的に従来のドット形状(下欄)と比べてより広げることができるので、特に記録紙6の所定の領域を大ドットで隙間無く埋めるベタ記録に好適である。また、従来と比較して、同じ解像度で記録する場合においては、ドット要素が分散されるため、特に小ドット(低濃度)での記録画像におけるざらつきを抑えることができる。このことにより、基本解像度を低下させた場合においても、記録画像における白筋やざらつきの発生を抑えることができるので、記録画像の画質の低下を抑えつつ、記録の高速化を図ることが可能となる。
Next, a modification of the above embodiment will be described. The
また、以上では、液体噴射ヘッドとして、インクジェット式記録ヘッド2を例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレー、FED(面発光ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
In the above description, the ink
1…プリンタ,2…記録ヘッド,3…インクカートリッジ,4…キャリッジ,5…プラテン,6…記録紙,7…キャリッジ機構,8…紙送り機構,9…ガイドロッド,10…リニアエンコーダ,12…プリンタコントローラ,13…キャッピング機構,14…キャップ部材,15…ノズル開口,16…ヘッドケース,17…アクチュエータユニット,18…流路ユニット,19…収納空部,20…圧電振動子,21…固定板,22…フレキシブルケーブル,24…駆動信号発生回路,26…圧力室,27…圧力室形成基板,28…ノズルプレート,29…振動板,30…リザーバ,31…インク供給口,32…ノズル連通口,33…ノズルセット,36…開口部,37…溝部,38…空部,39…支持板,40…弾性薄膜部,41…ダイヤフラム部,42…島部,43…コンプライアンス部,44…基準穴,45…プリントエンジン,46…外部I/F,47…RAM,48…ROM,49…制御部,50…発振回路,52…内部I/F,54…区画壁
DESCRIPTION OF
Claims (7)
隣り合う複数のノズル開口の組をノズルセットとし、当該ノズルセットを各圧力室に1セットずつ対応させて配置し、
前記圧力発生手段を駆動することにより、駆動対象の圧力室に対応するノズルセットの各ノズル開口から同時に液滴を吐出するように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。 A nozzle forming substrate in which a plurality of nozzle openings are arranged in a sub-scanning direction orthogonal to the head scanning direction, a pressure chamber forming substrate in which a plurality of pressure chambers communicating with the nozzle openings are arranged in a sub-scanning direction, and the pressure in the liquid in the pressure chamber A liquid ejecting head comprising pressure generating means capable of causing fluctuations,
A set of a plurality of adjacent nozzle openings is used as a nozzle set, and the nozzle set is arranged in correspondence with each pressure chamber,
A liquid ejecting head, wherein the pressure generating unit is driven to simultaneously eject droplets from the nozzle openings of a nozzle set corresponding to a pressure chamber to be driven.
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JP2005349235A JP2007152665A (en) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | Liquid jetting head, and liquid jetting device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011251418A (en) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Brother Industries Ltd | Piezoelectric actuator apparatus and ink-jet printer |
JP2012096500A (en) * | 2010-11-05 | 2012-05-24 | Seiko Epson Corp | Liquid ejection head and liquid ejection apparatus |
JP2012148233A (en) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Seiko Epson Corp | Droplet ejection head and droplet ejection apparatus |
JP2014046534A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Brother Ind Ltd | Liquid discharging device |
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