JP3702919B2

JP3702919B2 - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JP3702919B2
Application number: JP21509896A
Authority: JP
Inventors: 孝浩片倉
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2016-07-26
Also published as: JPH1034923A

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、ノズル開口に連通する圧力発生室の一部領域に圧電振動子を設けて、圧電振動子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。
【０００２】
【従来の技術】
高速な印刷と高密度印刷に対応するために、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悪いという問題を抱えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解消するため、比較的ノズル開口数の少ない記録ヘッドを多数個製造し、この記録ヘッド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提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消す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前記壁面の方向へ平行にずらせて紙送り方向に複数、流路ユニットに固定し、また前記流路ユニットに前記各列の複数のヘッドユニットを跨ぐようにリザーバを形成するとともに、前記ヘッドユニットの隣接領域に形成される段差領域に前記リザーバに接続するインク導入口が配置されている。
【０００５】
【作用】
ヘッドユニット同士が対向する外壁が圧力発生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ズレ量が少なくなり、小型化が可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１、及び図２は、本発明の一実施例を示すものであって、図中符号１、２は同一仕様に構成された後述するヘッドユニットで、複数個、この実施例では２個が上下関係となるように、かつ後述する間隔ΔＬずらされて３列分が主走査方向、つまり記録ヘッドの移動方向に等間隔に固定部材としても機能する後述する流路ユニット６の表面に固定されている。
【０００７】
ヘッドユニット１及びヘッドユニット２にはそれぞれ２列の独立した圧力発生室４、５が形成されていて、上下のヘッドユニット１、２の各列の圧力発生室４、４、及び５、５がそれぞれが２つのヘッドユニット１、２を跨ぐように形成された流路ユニット６のリザーバ８、９に連通されている。
【０００８】
各列Ａ，Ｂ，Ｃの上下の対向するヘッドユニット１、２の対角点には各列のユニット１、２の各リザーバ８、９にインクを供給するためのインク導入口１１、１２が形成されていて、これに連通させるインク供給管１４、１５がヘッドケース１３に設置され、同一列の圧力発生室４、５が連通するリザーバ８、９にそれぞれ独立してインクを供給することができるようになっている。
【０００９】
このように各リザーバ８、９が独立しているため、各ノズル開口列Ａ−１、Ａ−２、Ｂ−１、Ｂ−２、Ｃ−１、Ｃ−２から異なる色のインク滴を吐出させることが可能となり、例えばノズル開口列Ａ−１、Ａ−２、Ｂ−１をそれぞれ同一ピッチでかつ相互間を埋めるように配置してこれらに黒インクを、また、ノズル開口列Ｂ−２、Ｃ−１、Ｃ−２を副走査方向、つまりキャリッジの移動方向に平行な線に一致するように配置するとともに、それぞれのノズル開口列Ｂ−２、Ｃ−１、Ｃ−２のリザーバにシアン、マゼンタ、及びイエロのインクを供給することにより、高いドット密度のモノクロ画像と、カラー画像を印刷できる記録ヘッドを構成することができる。
【００１０】
また、この実施例においては各ヘッドユニット１、２のリザーバ８、９に外部のタンクからインクを供給するインク導入口１１、１２を各列Ａ，Ｂ，Ｃの２のヘッドユニット１、２の対角点に配置しているため、各列Ａ，Ｂ，Ｃの境界で形成される段差部のデッドスペースを有効に利用してインク供給管１４、１５を取付けることができる。
【００１１】
図３は、上述のヘッドユニットと流路形成ユニット６との一実施例を示すものである。なお、他方のヘッドユニット２は、ヘッドユニット１と同一構造を採るので説明を省略する。
【００１２】
先ずヘッドユニット１に付いて説明する。
図中符号２１は、スペーサで、深さ１５０μｍ程度の圧力発生室４、５を構成するのに適した厚みを持つジルコニア（ＺｒＯ2）などのセラミックス板からなる基板に、図５に示したようにノズル開口３８、３９の配列方向Ｄ，Ｅ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。
【００１３】
また両端の圧力発生室に接する外壁１ａ、１ｂは、圧力発生室４、５の長手方向の軸線に、また他方向（図中、左右）の外壁１ｃ、１ｄはノズル開口３８、３９の配列線Ｄ，Ｅ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。
【００１４】
このように圧力発生室４、５をその軸線方向が配列線に対して鋭角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４’に比較して、同一幅のヘッドユニット内に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が確保しやすくなる。
【００１５】
符号２２は、振動板で、スペーサ２１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、後述する圧電振動子２３、２４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２１と同一の、厚さ１０μｍのジルコニアの薄板で構成されている。
【００１６】
２３、２４はそれぞれ前述の圧電振動子で、振動板２２の表面に形成されている共通の電極２５、２６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、また表面に個別電極２７、２８が形成されている。
【００１７】
次に流路形成ユニット６について説明する。
図中符号３０は、スペーサ２１の他面を封止する蓋板で、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３のノズル開口３８、３９と圧力発生室４、５とを接続する通孔３１、３２と、リザーバ８、９と圧力発生室４、５とを接続してインク滴吐出に必要な流路抵抗を確保するインク供給口３３、３４を穿設して構成されている。
【００１８】
３５は、インク供給流路形成基板で、インク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８、９となる通孔と、圧力発生室４、５とノズル開口とを結ぶ通孔３６、３７を穿設して構成されている。
【００１９】
リザーバ８、９は、図４に示したように蓋板３０にΔＬだけずらせて固定される各ヘッドユニット１、２の圧力発生室４、５の位置に合わせて上部領域８ａ，９ａと下部領域８ｂ、９ｂとの分けられ相互にΔＬだけずれる１つの通孔として形成され、それぞれ下端、または上端にインク導入口１１、１２が設けられている。
【００２０】
３は、前述のノズルプレートで、２組みのノズル開口３８、３９は、図６に示したように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。このズレ量ΔＬは、それぞれ２つのヘッドユニット１、２を固定する場合には各ヘッドユニット同士が重畳せず、かつユニット１、２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ている。
【００２１】
すなわち、各列Ａ，Ｂ，Ｃにおいて第１のヘッドユニット１と第２のヘッドユニット２とを、その境界領域において第１のヘッドユニット１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２の上端のノズル開口との間隔Ｐ１が、各列Ａ，Ｂ，Ｃの上下のヘッドユニット１、２のノズル開口ピッチ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を設けて流路ユニット６に固定される。
【００２２】
この場合、上下に配置される第１、第２のヘッドユニット１、２の下外壁１ｂ、及び上外壁１ａがそれぞれ配列線Ｄ、Ｅに対して角度θで傾斜しているため、主走査方向にヘッドユニット１、２の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。
【００２３】
このように構成された記録ヘッドは、各列における第１のヘッドユニット１と第２のヘッドユニット２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。また列間では各列Ａ、Ｂ，Ｃの間隔のドット数に応じた分だけ印字信号のタイミングをずらせることにより各列のドットを重ねて印刷することができる。
【００２４】
なお、上述の実施例においては３列の場合に例を採って説明したが、４列以上であっても同様に構成できることは明らかである。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、ヘッドユニットの幅方向へのズレ量が小さくなり、また少ないインク導入口からインクを供給できて、ヘッドを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す組立て斜視図である。
【図２】振動板及びインク供給管を取り外して圧力発生室と中心としたインク流路の構造を示す図である。
【図３】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を、圧力発生室近傍での断面構造でもって示す図である。
【図４】インク流路形成基板の一実施例を示す正面図である。
【図５】ヘッドユニットの圧力発生室の配列形態を示す図である。
【図６】同一列をなす２つのヘッドユニットの位置関係を示す図である。
【符号の説明】
１、２ヘッドユニット
３ノズルプレート
４、５圧力発生室
８、９リザーバ
１１、１２インク導入口
１４、１５インク供給管
２３、２４圧電振動子
３５インク流路形成基板
３８、３９ノズル開口

Claims

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前記壁面の方向へ平行にずらせて紙送り方向に複数、流路ユニットに固定し、また前記流路ユニットに前記各列の複数のヘッドユニットを跨ぐようにリザーバを形成するとともに、前記ヘッドユニットの隣接領域に形成される段差領域に前記リザーバに接続するインク導入口が配置されているインクジェット式記録ヘッド。
前記ヘッドユニットが、記録ヘッドの移動方向に列状に複数配置されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。