JP3452111B2 - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents
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Description
する圧力発生室の一部領域に圧電振動体を設けて、圧電
振動体のたわみ振動により圧力発生室を圧縮してインク
滴を発生させるインクジェット式記録ヘッドに関する。
に、1つの記録ヘッド当たりのノズル開口数を増大させ
ることが行われているが、インクジェット式記録ヘッド
は、ノズル開口や圧力発生室等のインクという液体を扱
う関係上、ノズル開口や流路を均一かつ高い精度で形成
することが要求される。そしてノズル開口や流路の1に
でも不具合が発生すると、印字品質が極端に低下して記
録ヘッドとしての用をなさなくなるため、ワイヤインパ
クト式記録ヘッドや熱転写型記録ヘッドに比較してその
製造の歩留まりが極端に低いという問題を抱えている。
するため、比較的ノズル開口数の少ない記録ヘッドを構
成し、これをユニットとして複数個、1枚の基板に固定
して1つの記録ヘッドを構成することも考えられるが、
隣接するユニットの壁の厚みがノズル開口の配列ピッチ
以上となるため、1つのユニットの幅分だけずらせてジ
グザグに配置する必要があり、記録ヘッドの幅がユニッ
トの幅の2倍程度に大きくなるという問題がある。本発
明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは記録ヘッドの幅の大幅な増大を招
くこと無く、複数のユニットを用いて1記録ヘッド当た
りのノズル数を増大させることができるインクジェット
式記録ヘッドをッ提供することである。
るために本発明においては、圧力発生手段によりインク
を加圧する圧力発生室を複数、配列方向に対して角度θ
で傾斜させて一列に配置するとともに、前記圧力発生室
の配列方向の端面の壁面が、前記圧力発生室の配列方向
に角度θだけ傾斜するように構成されたヘッドユニット
を、前記圧力発生室の配列方向の端面の対向する前記圧
力発生室のピッチが前記ヘッドユニット自体の前記圧力
発生室のピッチと同一となるように前記傾斜に沿ってず
らせて複数、基板に固定するようにした。
室の配列方向に直交する線に対して傾斜しているため、
外壁に沿って平行にずらせると、対向するヘッドユニッ
トの圧力発生室の配列方向の距離が変化するから、対向
する圧力発生室の間隔を圧力発生室の配列方向への移動
を伴いながら変更できる。このためヘッドユニットの幅
方向への移動量が少なくなり、記録ヘッドとしての幅の
増大を可及的に小さくして複数のヘッドユニットを複数
並べることができる。
した実施例に基づいて説明する。図1は、本発明の記録
ヘッドの一実施例を、また図2は、記録ヘッドを構成す
るヘッドユニットの一実施例を示すものであって、図中
符号1は、スペーサで、深さ150μm程度の圧力発生
室2、3を構成するの適した厚みを持つジルコニア(Z
rO2)などのセラミックス板からなる基板に、図3、
図4に示したようにノズル開口4、5の配列方向に対し
てその長手方向の軸線が鋭角θとなるように配列されて
いる。
3bに接する外壁1a、1bは、圧力発生室2、3の軸
線に、また他方向(図中、左右)の外壁1c、1dはノ
ズル開口4、5の配列線A−A,B−Bにほぼ平行とな
るように構成されている。そして外壁1a,1bは、そ
の厚みW1、W2が可及的に薄く構成されている。
向が配列線A−A,B−Bに対して鋭角θとなるように
傾斜させて配列することにより、直角に配列した圧力発
生室3’に比較して、長く構成することが可能となり、
特に高密度化により幅を小さくせねばならない場合にあ
っても、圧力発生室としての容積を確保することが可能
となる。
板で、スペーサ1と一体に焼成したときに十分な接合力
を発揮するとともに、後述する圧電振動体7、8‥‥の
歪みにより弾性変形する材料、この実施例ではスペーサ
と同一の、厚さ10μmのジルコニアの薄板で構成され
ている。
で、振動板6の表面に形成されている駆動電極9、10
の表面に、圧電材料のグリーンシートを焼結して作り付
けられている。
に貼着される蓋板で、この実施例では厚さ150μmの
ジルコニアの薄板からなり、ノズルプレート28のノズ
ル開口‥‥4、5と圧力発生室2、3とを接続する通孔
13、14と、後述するリザーバ15、16と圧力発生
室2、3とを接続する通孔17、18を穿設して構成さ
れている。
流路を構成するに適した例えば150μmのステンレス
鋼などの耐蝕性を備えた板材に、リザーバ15、16と
なる通孔と、圧力発生室2、3とノズル開口4、5とを
結ぶ通孔20、21を穿設して構成されている。
れたインク供給口22、23と連通して外部のインクタ
ンクからインクの供給を受けて通孔17、18を介して
圧力発生室2、3にインクを供給するものである。
ラミック材料で構成される部材1、6、12は、焼成に
より一体に、また金属等で構成される部材19はセラミ
ックとの接合に適した接合方法で接合され、ヘッドユニ
ット27に纏められている。
置決め用の孔30、31が設けられている。これにより
焼成によりヘッドユニット全体が収縮したとしてもヘッ
ドユニットとしての基準位置を割り出すことが可能とな
る。
おいてはヘッドユニットの固定基板を兼ねており、2組
みのノズル開口4、5、及び4’、5’が、各組みで一
定の距離Lを持ち、かつ相互でΔLだけ走査方向にずら
せて設けられている。
ユニット40、41を固定する場合には、図5に示した
ように各ヘッドユニット40、41同士が重畳せず、か
つユニット40、41の対向面近傍でのノズル開口の紙
送り方向のピッチがP0と一定になる値に選択され、ま
た各組みの境界におけるノズル開口4−1、5−1、及
びノズル開口4’−1、5’−1とのピッチが他の領域
のノズル開口のピッチと同一となるように選択されてい
る。
図6、図7に示したように第1のヘッドユニット40
と、第2のヘッドユニット41とを、その境界領域にお
いて第1のヘッドユニット40に対向する最下端のノズ
ル開口と、第2のヘッドユニット41に対向するノズル
開口との間隔P1が、各組みのノズル開口4、5及び
4’、5’のピッチP0に一致するように相互間でΔL
ずらせたり、また必要に応じてギャップΔGを設けてノ
ズルプレート28に固定する。
ヘッドユニット40、41の下外壁1b、及び上外壁1
aがそれぞれ配列線A−A,B−Bに対して角度θで傾
斜しているため、走査方向にユニット幅よりも小さなズ
レ量ΔLで境界でのピッチP1をピッチP0に一致させる
ことができる。なお、図中符号42〜45はインクタン
クからリザーバ15、16にインクを供給するインク供
給管を示す。
のヘッドユニット40と第2のヘッドユニット41と
に、これらの間隔ΔLに相当するドット数分だけ、印字
タイミングをずれらせて印字信号を印加することにより
同一直線上にノズル開口が形成されている記録ヘッドと
同様に印刷動作を行わせることができる。
ドユニットを用いて記録ヘッドを構成する場合に例を採
って説明したが、前述の如く構成したヘッドユニット5
0、50、50‥‥を図8に示したように一列に3個以
上のものを列状に配置したり、また複数列配置するよう
にすることものできる。
30個で構成すると、一列を構成する各ヘッドユニット
間でのズレΔL(図5)により1列のヘッドユニット列
の上端と下端との間にΔL’のズレが生じ、これに伴っ
て三角形状のデッドスペースが生じる。
両側に、一側側では中心線Cから下方に、また他側側で
は中心線Cから上方に延び、かつ、そのノズル開口5
1、52がヘッドユニット50により形成されるノズル
開口53の記録ヘッド移動方向の線上に位置するように
ヘッドユニット54、55を前述と同様の形態で配列す
る。
れた2列のノズル開口列の2列づつからそれぞれ異なる
インク、例えばシアン、マゼンタ、イエロを吐出させ、
また左右に分割され、一列分の半部の2列づつのノズル
開口列から黒インクを吐出させることにより、1回のキ
ャリッジの走査により広い領域にカラー印刷を行うこと
ができる。
ノズル開口列の列数に変化を来すこと無く、デッドスペ
ースを有効に利用して、記録ヘッドの拡幅を招くこと無
く多数個のヘッドユニットを列状に配列することができ
る。なお、このように1つのノズル開口列が幅方向に2
つに分割して形成されたものであっても、印字タイミン
グを調整することにより、連続して形成されたノズル開
口列の印字位置に合わせてドットを形成できることは明
らかである。
タユニットの一方の面、つまり振動板6が固定されてい
る面の反対側の面を開放構造とし、流路形成基板12に
より封止して、アクチュエータユニットと流路ユニット
との合体物を1つのユニットとして、ノズル形成基板に
所定の形態で配置して記録ヘッドを構成しているが、図
9、10に示したようにスペーサ1の一方の面を、圧電
振動子7、8を備えた振動板6により封止し、また他方
の面をインク供給口61、62、及びノズル連通孔6
3、64を有する蓋部材60により封止してアクチュエ
ータユニット65を構成し、これを固定基板を兼ねる共
通の流路ユニット85に固定するようにしても同様の作
用を奏することは明らかである。
方向に複数段、この実施例においては2段に、各アクチ
ュエータユニット65、65’に連通する2列のノズル
開口列70、71、70’、71’の組を、紙幅方向に
複数組、この実施例では3組を形成するとともに、各組
の紙送り方向に並ぶノズル開口列70、71とノズル開
口列70’、71’との関係を前述の図5において説明
したように、上下のノズル開口列が対向する境界領域に
おいてノズル開口列70、71の内の最下端に位置する
ノズル開口と、ノズル開口列70’、71’の内の最上
端に位置するノズル開口との間隔が、各組のノズル開口
列のノズル開口のピッチに一致するように相互間でずら
せて形成したノズルプレート72を形成する。
るリザーバ形成基板73にはそれぞれの組のアクチュエ
ータユニット65、65’に対応させてインクを供給す
るリザーバ74、74’、ノズル連通孔75、76、7
5’、76’を、またリザーバ形成基板73の他方を封
止する蓋部材77には同様にノズル連通孔78、79、
78’、79’、及びインク供給口80、81、8
0’、81’を形成しておき、これらを積層して流路ユ
ニット85を構成する。
5、76、75’、76’及びインク供給口80、8
1、80’、81’に合わせてアクチュエータユニット
65、65’を位置合わせし、各リザーバ74、74’
に連通するインク供給口86、86’が穿設され、また
各流路ユニット65、65’の外形形状に合わせて窓8
7が形成されたホルダ88を介して一体に固定すること
により記録ヘッドを構成することができる。なお、図中
符号89、90、89’、90’は、リザーバ74、7
4’にコンプライアンスを付与するために薄肉部を形成
するために、リザーバ74、74’に対向する位置に形
成された凹部を示す。
口列を2列備えたヘッドユニットに例を採って説明した
が、1列、また3列以上のノズル開口列を備えたヘッド
ユニットにも同様に適用できることは明らかである。
段としてたわみ振動する圧電振動子を用いたものに例を
採って説明したが、圧力発生手段にはいろいろなものを
使用することができる。
室2を封止する振動板6を、下面の少なくとも圧力発生
室2に対向する領域全体に共通電極100が形成された
一枚構造の圧電振動層101により構成するとともに、
その上面の各圧力発生室2に対向する領域に個別電極1
02を離散的に形成する。そして、共通電極100とイ
ンク滴を吐出させるべき圧力発生室2に対向する圧電振
動層101の個別電極に選択的に駆動信号を印加してた
わみ変位させる構造として構成することもできる。
を焼成して構成された薄板を用いたり、また共通の電極
100となる金属板等の導電材料の表面に圧電材料をス
パッタリングしたり、水熱法により作り付ける等の圧電
材料を製膜するのに適した手法を用いることにより簡単
に形成することができる。
金属等の導電性と弾性を有する薄板を用いて共通の電極
103を構成するとともに、この共通の電極103の圧
力発生室2側に、それぞれの圧力発生室2に対応させて
圧電振動子104と個別電極105を設けたり、必要に
応じて共通の電極103の表面に弾性変形可能な材料、
例えばジルコニアの薄板を積層して構成することもでき
る。
1を封止する振動板6の圧力発生室2側の面、もしくは
圧力発生室2を区画する他の部材の圧力発生室側にジュ
ール熱発生素子107を設けて、必要に応じてジュール
熱発生素子107にインク保護層108を形成して、駆
動信号によりジュール熱発生素子107を発熱させて圧
力発生室内のインクを気化させて加圧するものとして構
成することもできる。
動板6に当接するように縦振動モードの圧電振動子11
0、110を基台111に固定して配置することによ
り、圧電振動子110、110の直線変位で圧力発生室
2、3を膨張、収縮させこともできる。
は、圧力発生手段によりインクを加圧する圧力発生室を
複数、配列方向に対して角度θで傾斜させて一列に配置
するとともに、圧力発生室の配列方向の端面の壁面が、
圧力発生室の配列方向に角度θだけ傾斜するように構成
されたヘッドユニットを、圧力発生室の配列方向の端面
の対向する圧力発生室のピッチがヘッドユニット自体の
圧力発生室のピッチと同一となるように傾斜に沿ってず
らせて複数、基板に固定するようにしたので、外壁に沿
って平行にずらせることにより対向するヘッドユニット
の圧力発生室の配列方向の距離を圧力発生室の配列方向
への移動を伴いながら変更できて、記録ヘッドの幅を可
及的に小さく保ちつつ複数のヘッドユニットを複数並べ
ることができる。また、圧力発生室がノズル開口の配列
線の直交方向に対して傾斜しているため、その長手方向
の長さをノズル開口の配列線に直角に構成する場合に比
較して長く形成できて、容積を減らすこと無く高密度配
列に対応することができる。
例を、圧力発生室近傍での断面構造でもって示す図であ
る。
ある。
ートの一実施例を示す正面図である。
ッドを構成したときの各ユニットの位置関係を示す正面
図である。
例を示す斜視図である。
ユニットの形態と、ノズル開口の配列の他の実施例を示
す図である。
他の実施例を示す組立斜視図である。
ッドの実施例を、圧力発生室近傍での断面構造でもって
示す図である。
ドを構成する際に適した流路ユニットの実施例を示す分
解斜視図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 圧力発生手段によりインクを加圧する圧
力発生室を複数、配列方向に対して角度θで傾斜させて
一列に配置するとともに、前記圧力発生室の配列方向の
端面の壁面が、前記圧力発生室の配列方向に角度θだけ
傾斜するように構成されたヘッドユニットを、前記圧力
発生室の配列方向の端面の対向する前記圧力発生室のピ
ッチが前記ヘッドユニット自体の前記圧力発生室のピッ
チと同一となるように前記傾斜に沿ってずらせて複数、
基板に固定してなるインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項2】 前記圧力発生手段がたわみ振動を行う圧
電振動子である請求項1のインクジェット式記録ヘッ
ド。 - 【請求項3】 前記圧力発生手段が縦振動を行う圧電振
動子である請求項1のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項4】 前記圧力発生手段が前記圧力発生室に収
容された電気抵抗体である請求項1のインクジェット式
記録ヘッド。 - 【請求項5】 前記基板にノズル開口が形成されている
請求項1のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項6】 前記圧力発生室を挟む中心線上に位置決
め用の孔が設けられている請求項1のインクジェット式
記録ヘッド。 - 【請求項7】 圧力発生手段によりインクを加圧する圧
力発生室を複数、配列方向に対して角度θで傾斜させて
一列に配置するとともに、前記圧力発生室の配列方向の
端面の壁面が、前記圧力発生室の配列方向に角度θだけ
傾斜するように構成されたヘッドユニットを、前記圧力
発生室の配列方向の端面の対向する前記圧力発生室のピ
ッチが前記ヘッドユニット自体の前記圧力発生室のピッ
チと同一となるように前記傾斜に沿ってずらせて複数、
基板に固定して形成された第1のノズル開口列と、第1
のノズル開口列の中心線を境にして、一方の側に前記中
心線から下方に、また他方の側に前記中心線から上方
に、前記第1のノズル開口列に平行となるように前記ヘ
ッドユニットを固定して第2のノズル開口列とが形成さ
れたインクジェット式記録ヘッド。
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27709596A JP3452111B2 (ja) | 1995-11-10 | 1996-09-27 | インクジェット式記録ヘッド |
DE69623827T DE69623827T2 (de) | 1995-11-10 | 1996-11-08 | Antriebseinheit |
DE69630249T DE69630249T8 (de) | 1995-11-10 | 1996-11-08 | Aufzeichnungskopf vom Tintenstrahltyp |
DE69624012T DE69624012T2 (de) | 1995-11-10 | 1996-11-08 | Aufzeichnungskopf des Tintenstrahltypes |
EP96117927A EP0773108B1 (en) | 1995-11-10 | 1996-11-08 | Ink jet type recording head |
EP99124227A EP0987111B1 (en) | 1995-11-10 | 1996-11-08 | Actuator unit |
EP99124228A EP0985536B1 (en) | 1995-11-10 | 1996-11-08 | Ink jet type recording head |
DE69610682T DE69610682T2 (de) | 1995-11-10 | 1996-11-08 | Tintenstrahlaufzeichnungskopf |
EP00113487A EP1034931B1 (en) | 1995-11-10 | 1996-11-08 | Ink jet type recording head |
US08/747,044 US5790155A (en) | 1995-11-10 | 1996-11-12 | Ink jet type recording head having head units with angled walls and angled pressure generating chambers |
HK98101304A HK1002311A1 (en) | 1995-11-10 | 1998-02-19 | Ink jet type recording head |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31722495 | 1995-11-10 | ||
JP7-317224 | 1995-11-10 | ||
JP27709596A JP3452111B2 (ja) | 1995-11-10 | 1996-09-27 | インクジェット式記録ヘッド |
Publications (2)
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