JP2017094699A - プリントヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents

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学琴 張
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

【課題】本発明は、プリント速度が速いプリントヘッド及びインクジェットプリンタを提供することを目的とする。【解決手段】本発明のプリントヘッドは、プリント媒体をプリントし、且つインクジェットユニット及び駆動ユニットを備え、インクジェットユニットは、複数のインク供給溝及び複数の噴射孔を備え、複数の噴射孔は、１つのアレイを形成し、各インク供給溝は、複数の噴射孔中の１つの噴射孔と連通し、且つインクを１つの或いは複数の噴射孔に選択的に供給し、駆動ユニットは、インクを複数のインク供給溝中の１つ或いは複数のインク供給溝に選択的に供給し、インク供給溝内のインクは、噴射孔を通過して噴射され、プリント過程において、プリントヘッドは、プリント媒体に対して移動せず、複数の噴射孔から形成されたアレイの大きさは、プリント媒体の大きさに等しい。【選択図】図２

Description

本発明は、制御回路に関し、特にインクジェットプリンタ及び該インクジェットプリン
タのプリントヘッドに関するものである。
現在のプリンタは、基本的にレーザプリンタとインクジェットプリンタとに分けられる。レーザプリンタは、帯電する円柱ローラーにレーザビームを放射して、円柱ローラーは帯電したインクを吸収する。これにより、予め設定された画像が形成され、該画像はプリント媒体にプリントされる。次いで、プリント媒体の加熱によって、画像はプリント媒体上に固化される。
インクジェットプリンタは、プリントヘッドを備え、該プリントヘッドは、インクを直接にプリント媒体に噴射して、プリント媒体に予め設定された画像を形成する。プリントヘッドは、予め設定された経路に沿って往復移動して、画像及び文字をプリント媒体にプリントする。プリント媒体の移動方向は、プリントヘッドの移動方向に垂直している。インクジェットプリンタは、レーザプリンタに比べて、構造が簡単で、コストも低い。しかし、プリント速度が遅いので使用に不便である。
以上の問題点に鑑みて、本発明は、プリント速度が速いプリントヘッド及びインクジェ
ットプリンタを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明のプリントヘッドは、プリント媒体をプリントし
、且つインクジェットユニット及び駆動ユニットを備え、インクジェットユニットは、複
数のインク供給溝及び複数の噴射孔を備え、複数の噴射孔は、１つのアレイを形成し、各
インク供給溝は、複数の噴射孔中の１つの噴射孔と連通し、且つインクを１つの或いは複
数の噴射孔に選択的に供給し、駆動ユニットは、インクを複数のインク供給溝中の１つ或
いは複数のインク供給溝に選択的に供給し、インク供給溝内のインクは、噴射孔を通過し
て噴射され、プリント過程において、プリントヘッドは、プリント媒体に対して移動せず
、複数の噴射孔から形成されたアレイの大きさは、プリント媒体の大きさに等しい。
上記の課題を解決するために、本発明のインクジェットプリンタは、上述に記載のプリ
ントヘッドを備える。
本発明のプリントヘッド及びインクジェットプリンタは、プリントする際、プリント媒
体がプリント媒体に対して移動せず静止状態でプリントするので、プリントヘッドは移動
する必要がない。従って、プリント速度を向上させることができる。
本発明に係るインクジェットプリンタの斜視図である。 図１に示したインクジェットプリンタのプリントヘッドの斜視図である。 図２に示したプリントヘッドの一部分の斜視図である。 図３に示したプリントヘッドの作業原理図である。 図４に示したプリントヘッドの次のステップを示す作業原理図である。 図５に示したプリントヘッドの次のステップを示す作業原理図である。 本発明の第二実施形態に係るインクジェットプリンタのプリントヘッドの斜視図である。 図７に示したプリントヘッドの作業原理図である。 図８に示したプリントヘッドの次のステップを示す作業原理図である。 図９に示したプリントヘッドの次のステップを示す作業原理図である。 図１０に示したプリントヘッドの次のステップを示す作業原理図である。 本発明に係るインクジェットプリンタのプリントヘッドが外部のコンピュータに接続された際の状態を示す図である。 本発明に係るプリントヘッドの斜視図である。 本発明に係るインクジェットプリンタの４つのプリントヘッドの斜視図である。
以下、図面に基づいて、本発明に係るプリントヘッド及びインクジェットプリンタにつ
いて詳細に説明する。
図１に示したように、本発明の第一実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、ケー
ス５及び該ケース５内に収容されているプリントヘッド１０を備える。プリントヘッド１
０は、パターン或いは文字を、ケース５内に収容されているプリント媒体（図示せず）に
プリントする。例えば、コピー用紙にパターン或いは文字をプリントする。インクジェッ
トプリンタ１は、さらに送り部材（図示せず）を備え、この送り部材は、プリント媒体を
プリントヘッド１０の下方に移動させる。これにより、プリントヘッド１０は、プリント
媒体にパターン或いは文字をプリントできる。インクジェットプリンタ１は、ケース５に
設置されたディスプレイ６及び操作ボタン７を備え、ディスプレイ６及び操作ボタン７に
よってインクジェットプリンタ１を操作する。
図２を併せて参照すると、インクジェットプリンタ１は矩形を呈する。インクジェット
プリンタ１の大きさは、インクジェットプリンタ１によってプリントされるプリント媒体
の大きさに等しい。例えば、Ａ４サイズのコピー用紙は、そのサイズが２１０ｍｍ×２９
７ｍｍであるので、該Ａ４サイズの用紙のサイズに対応して、プリントヘッド１０の幅は
２１０ｍｍであり、プリントヘッド１０の長さは２９７ｍｍである。プリントヘッド１０
は、複数の噴射孔１０２を備え、複数の噴射孔１０２は、１つのアレイを形成する。アレ
イの大きさは、プリント媒体の大きさに等しい。複数の噴射孔１０２は、プリントヘッド
１０の底面に設置されている。また、コネクタ１０４は、プリントヘッド１０の頂面に設
置されており、外部の電源（図示せず）と電気的に接続される。プリントヘッド１０内部
のインクは、複数の噴射孔１０２を通過した後プリント媒体に噴射される。これにより、
プリント媒体に文字及び画像がプリントされる。
図３を参照すると、プリントヘッド１０は、圧電駆動ユニット１０３及びインクジェッ
トユニット１０５を備える。インクジェットユニット１０５は、圧電駆動ユニット１０３
の下方に設置されている。圧電駆動ユニット１０３は、複数の圧電ユニット１０３０を備
え、各圧電ユニット１０３０は、１つの噴射孔１０２に対応している。各圧電ユニット１
０３０は、上部電極１０３１、下部電極１０３２、上部電極１０３１と下部電極１０３２
との間に設置されている圧電材料１０３３、及び振動器１０３４を備える。振動器１０３
４は、金属板によって製造され、且つ下部電極１０３２の底面に固定されている。上部電
極１０３１は、電源の負極端と電気的に接続され、下部電極１０３２は、電源の正極端と
電気的に接続されている。インクジェットユニット１０５には、噴射孔１０２と連通して
いる複数のインク収容溝１０５１及び複数のインク供給溝１０５２が形成されており、複
数のインク収容溝１０５１は、複数のインク供給溝１０５２を介して噴射孔１０２と連通
している。
図４に示したように、圧電ユニット１０３０に電圧を印加した際、圧電材料１０３３が
収縮して、振動器１０３４がインクジェットユニット１０５の壁に引っ張る力を印加する
ので、インク供給溝１０５２内のインク及び噴射孔１０２内のインクは押圧されず、イン
クは噴射孔１０２内に溜まったまま噴射されない。これにより、インクは対応する噴射孔
１０２から噴射されず、プリントもされない。振動器１０３４の引っ張る力の大きさは、
対応する噴射孔１０２から噴射されるインクジェットの大きさによって決まる。
図５を参照すると、圧電ユニット１０３０に電圧を印加しない際、圧電材料１０３３が
展開して、振動器１０３４がインクジェットユニット１０５の壁に推進力を印加するので
、インク供給溝１０５２内のインク及び噴射孔１０２内のインクは押圧されて、予め設定
された大きさのインクジェット１０２２が対応する噴射孔１０２まで流出されて、予め設
定されたプリント作業が行われる。振動器１０３４の推進力によって、噴射孔１０２から
噴射されたインクジェット１０２２の大きさは、上部電極１０３１及び下部電極１０３２
が圧電材料１０３３に印加する電源の電圧によって調整される。図６を参照すると、イン
クジェット１０２２は、噴射孔１０２から噴射されてプリント媒体にプリントされた後、
振動器１０３４は、元の位置に戻って初期状態となる。該初期状態において、振動器１０
３４は、インクジェットユニット１０５の壁に引っ張る力を印加するので、インク供給溝
１０５２内のインク及び噴射孔１０２内のインクは押圧されず、インクは噴射孔１０２内
に溜まったまま噴射されない。振動器１０３４の初期状態下では、圧電材料１０３３に電
圧は印加されない。
図７を参照すると、本発明の第二実施形態に係るインクジェットプリンタのプリントヘ
ッド１０は、加熱駆動ユニット１０７及びインクジェットユニット１０５を備え、加熱駆
動ユニット１０７は、複数の加熱抵抗１０７２を備える。各加熱抵抗１０７２は、対応す
る１つの噴射孔１０２に対向している。インクジェットユニット１０５は、インク収容溝
（図示せず）及び複数のインク供給溝１０５２を備える。インク収容溝は、この複数のイ
ンク供給溝１０５２を介して、噴射孔１０２と連通する。
図８を参照すると、加熱抵抗１０７２に電圧が印加されていない際、インクは、インク
収容溝、インク供給溝１０５２及び噴射孔１０２内部に溜まっている。図９を参照すると
、加熱抵抗１０７２に電圧が印加されて、加熱抵抗１０７２が熱量を発生した際、該熱量
がインクを加熱するので、複数の小さい気泡１０７３が発生する。図１０に示したように
、加熱を続けると、複数の小さい気泡１０７３は１つの大きい気泡１０７４に形成され、
大きい気泡１０７４はインクを押す。これにより、予め設定された大きさのインクジェッ
ト１０７５が噴射孔１０２から噴射される。図１１を参照すると、大きい気泡１０７４は
破裂して、インクジェット１０７５は噴射孔１０２から噴射されて、プリント媒体をプリ
ントする。大きい気泡１０７４によってインク供給溝１０５２及び噴射孔１０２から噴射
されたインクジェット１０７５の大きさは、加熱抵抗１０７２に印加した電流のアンペア
或いは印加された時間によって決まる。予め設定されたインクジェット１０７５が噴射さ
れて、プリント媒体へのプリントが終了すると、加熱抵抗１０７２は、インクを加熱しな
い。
図１２を参照すると、プリントヘッド１０は、複数の噴射口１０１を備え、各噴射口１
０１は、１つの噴射孔１０２に対応する。噴射口１０１は、コネクタ１０４（図２を参照
）を介して、ピクセル管理モジュール３０と電気的に接続されている。ピクセル管理モジ
ュール３０は、噴射口１０１を駆動させて、各噴射孔１０２を閉じるか、或いは各噴射孔
１０２を開ける。各噴射孔１０２は、１つのピクセルを示す。ピクセル管理モジュール３
０は、電子装置４０と双方向回線の通信によって接続されているため、電子装置４０は、
ピクセル管理モジュール３０にデータを送信することができ、ピクセル管理モジュール３
０は電子装置４０にデータを送信することができる。電子装置４０は、デスクトップ型パ
ソコン、ノートパソコン、タブレットパソコン、或いはスマートフォン等である。双方向
回線の通信は、インクジェットプリンタ１と電子装置４０との間の有線或いは無線接続に
よって実現される。
インクジェットプリンタ１がプリントする際、ピクセル管理モジュール３０は、電子装
置４０からプリンタのファイルを受信する。該プリンタのファイルは、ＷＯＲＤファイル
、ＥＸＣＥＬファイル、ＰＮＧ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）
ファイル、或いはＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇ
ｒｏｕｐ）ファイルである。この際、プリント媒体（例えば、コピー用紙）は、噴射孔１
０２を有するプリントヘッド１０の底面の下方に設置される。ピクセル管理モジュール３
０は、噴射口１０１及び圧電ユニット１０３０、或いは加熱抵抗１０７２を制御でき、噴
射孔１０２から、予め設定されたサイズのインクジェットが噴射されてプリント媒体に達
して、プリント媒体に該ファイル内容がプリントされる。
他の実施形態において、インクを噴射孔１０２から噴射させる駆動ユニットは、圧電駆
動ユニット１０３及び加熱駆動ユニット１０７に限定されず、インクが噴射孔１０２から
噴射される第一状態と、インクがインク供給溝１０５２及び噴射孔１０２内に溜まってい
る第二状態とを実現できれば、他の駆動ユニットであってもよい。
プリントする過程において、プリントヘッド１０は、用紙に対して移動しないので、プ
リントする際の騒音の発生を防止できる。また、プリントヘッド１０が文字或いは画像を
同時にプリント媒体にプリントするので、プリント速度は速くなる。例えば、従来のイン
クジェットプリントヘッドのサイズは２×２ｃｍであり、プリンタ解像度は３００ｄｐｉ
であり、この従来のインクジェットプリンタによってＡ４用紙をプリントする際、プリン
トヘッドは、Ａ４用紙に対して１５６回移動してプリントする。しかし、本発明のプリン
トヘッド１０は、用紙に対して移動せずにプリントするので、プリントヘッド１０を有す
るインクジェットプリンタ１のプリント速度は、従来のインクジェットプリンタのプリン
ト速度より１５３倍速い。
本発明のプリントヘッド１０は、複数の部材が着脱可能に接続されて構成されている。
例えば、図１３及び図１４を参照すると、プリントヘッド８０は、複数のプリントヘッド
部８２０から構成されている。例えば、プリントヘッド８０のサイズがＡ４用紙のサイズ
に等しい場合、各プリントヘッド部８２０は、Ａ８用紙のサイズに等しい。Ａ８用紙のサ
イズは、幅が５２ｍｍであり、長さが７４ｍｍであるため、プリントヘッド８０を修理或
いはメンテナンスしやすい。また、プリントヘッド１０のサイズは、実際の要求によって
決まる。例えば、Ａ４用紙サイズに対応するプリントヘッド１０を２つ接続するとＡ３用
紙サイズに対応するプリントヘッド１０になる。また、複数のプリントヘッド部８２０の
接続方法は、様々な接続方法によって接続される。例えば、はめ込むように接合して１つ
のプリントヘッド８０が形成される。
１ インクジェットプリンタ
５ ケース
６ ディスプレイ
７ 操作ボタン
１０、８０ プリントヘッド
１０１ 噴射口
１０２ 噴射孔
１０３ 圧電駆動ユニット
１０４ コネクタ
１０３０ 圧電ユニット
１０３１ 上部電極
１０３２ 下部電極
１０３３ 圧電材料
１０３４ 振動器
１０５ インクジェットユニット
１０５１ インク収容溝
１０５２ インク供給溝
１０２２、１０７５ インクジェット
１０７ 加熱駆動ユニット
１０７２ 加熱抵抗
１０７３ 小さい気泡
１０７４ 大きい気泡
３０ ピクセル管理モジュール
４０ 電子装置
８２０ プリントヘッド部

Claims (10)

  1. プリント媒体をプリントするプリントヘッドにおいて、
    前記プリントヘッドは、インクジェットユニット及び駆動ユニットを備え、
    前記インクジェットユニットは、複数のインク供給溝及び複数の噴射孔を備え、前記複
    数の噴射孔は、１つのアレイを形成し、各インク供給溝は、前記複数の噴射孔中の１つの
    前記噴射孔と連通し、且つインクを１つの噴射孔或いは前記複数の噴射孔に選択的に供給
    し、
    前記駆動ユニットは、インクを前記複数のインク供給溝中の１つ或いは複数のインク供
    給溝に選択的に供給し、この際、前記インク供給溝内のインクは、前記噴射孔を通過して
    噴射され、
    プリントの過程において、前記プリントヘッドは、前記プリント媒体に対して移動せず
    、前記複数の噴射孔から形成されたアレイの大きさは、前記プリント媒体の大きさに等し
    いことを特徴とするプリントヘッド。
  2. 前記プリントヘッドは、複数の部材が着脱可能に接続されて構成されていることを特徴
    とする請求項１に記載のプリントヘッド。
  3. 前記プリントヘッドは、４つのプリントヘッド部から構成され、前記プリントヘッドの
    サイズは、Ａ４用紙のサイズに等しく、各プリントヘッド部のサイズは、Ａ８用紙のサイ
    ズに等しいことを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
  4. 前記駆動ユニットは、複数の圧電ユニットを備え、各圧電ユニットは、１つの前記噴射
    孔と対応し、各圧電ユニットは、上部電極、下部電極、前記上部電極と前記下部電極との
    間に設置された圧電材料、及び前記下部電極の底部に設置された振動器を備え、前記振動
    器は、対応する前記噴射孔と対向し、前記インクは、前記圧電材料の駆動によって、対応
    する前記インク供給溝及び前記噴射孔を通過して噴射され、或いは対応する前記インク供
    給溝及び前記噴射孔内に溜まっていることを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド
    。
  5. 前記圧電ユニットに電圧が印加された際、前記圧電材料は収縮し、前記振動器は前記イ
    ンク供給溝及び前記噴射孔に対して引っ張る力を印加するため、前記インクは前記インク
    供給溝及び前記噴射孔内に溜まり、前記圧電ユニットに電圧が印加されていない際、前記
    圧電材料は展開し、前記振動器は前記インク供給溝及び前記噴射孔に対して推進力を印加
    して、前記インクは前記インク供給溝及び前記噴射孔から噴射されることを特徴とする請
    求項４に記載のプリントヘッド。
  6. 前記噴射孔から噴射されたインクジェットの大きさは、前記圧電材料に印加された電圧
    によって決まることを特徴とする請求項５に記載のプリントヘッド。
  7. 前記駆動ユニットは、複数の加熱抵抗を備え、各加熱抵抗は、１つの前記噴射孔と対応
    し、前記各加熱抵抗は、対応する前記インク供給溝及び前記噴射孔内のインクを加熱する
    ため、前記インク内に小さい気泡が形成され、前記小さい気泡の破裂によって、前記イン
    クは前記インク供給溝及び前記噴射孔から噴射されることを特徴とする請求項１に記載の
    プリントヘッド。
  8. 前記噴射孔から噴射されたインクジェットの大きさは、前記加熱抵抗に印加された電流
    の大きさ或いは印加された時間によって決まることを特徴とする請求項７に記載のプリン
    トヘッド。
  9. 前記プリントヘッドは、ピクセル管理モジュールを備え、前記ピクセル管理モジュール
    は、外部の電子装置と電気的に接続されて、前記外部の電子装置が送信したプリントファ
    イルを受信し、且つ前記プリントファイルによって、選択的に前記噴射孔を閉じるか、或
    いは前記噴射孔を開けることを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
  10. インクジェットプリンタにおいて、
    前記インクジェットプリンタは、上述の請求項１から９のいずれか１項に記載のプリン
    トヘッドを備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。

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