JP4035940B2 - Inkjet head, inkjet printer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のチャンネルを並列したインクジェットヘッドと、斯様なインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタとに関する。
【0002】
【従来の技術】
複数のチャンネルを並列したインクジェットヘッドでは、各チャンネルで圧電素子や発熱素子の作用により圧力変化を発生させて該チャンネル毎に設けたノズルからインクを吐出する。
【0003】
例えば、せん断モードで動作するインクジェットヘッドは、セラミックの一種であるPZTに平行な溝部を掘削して複数のチャンネルを成形したアクチュエータと呼ぶセラミック部材を備え、チャンネルを互いに隔てる隔壁部分に圧電性セラミックを配置して、圧電性セラミックのせん断変形によって発生した圧力変化によりチャンネル内のインクを加圧してノズルから吐出する。
【0004】
斯様なインクジェットヘッドでは、マニホールドを設けてインクを各チャンネルに分配し、各チャンネルからのインクの吐出の有無を制御して画像を形成する。
【0005】
インクジェットプリンタ本体からは、各チャンネルの圧電性セラミックをせん断変形させるべく駆動信号が供給される。前述のマニホールドとしては樹脂を成形した部材を、アクチュエータに直接接着することが多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
斯様なインクジェットヘッドでは、インクジェットヘッド自体及びチャンネル中や共通インク室中のインクが駆動中に加熱されることが知られている。下記の3点が加熱に関する主な要因である。
(1)アクチュエータ自身における発熱であって、サーマル方式では発熱素子の発熱により、また、ピエゾ方式(せん断モードで動作する)では圧電性セラミックのせん断変形時のエネルギーロスによる発熱により加熱される。
(2)駆動信号を各チャンネルへ選択的に供給する駆動用ICで発した熱が駆動信号用の導体を伝導して加熱される。
(3)配線抵抗による発熱により加熱される。
【0007】
インクの粘度は温度条件に応じて変化するから、インクが加熱されると、加熱前後で加圧条件が不変でも、吐出一回あたりのインク滴の体積が増大し、結果的に記録された画像の濃度が高くなってしまうことがある。著しくインクの粘度が低下した場合には、ノズル孔からノズル内に巻き込まれた空気が気泡となってチャンネル内に滞留し、加圧しても気泡が圧縮されるだけで、インクの噴出が不能となる事態に陥る。
【0008】
また、圧電性セラミックのせん断変形の特性は温度条件に応じて変化するから、アクチュエータが加熱すると、吐出一回に対応する駆動信号が不変でも、加圧条件が変化して、吐出一回あたりのインク滴の体積が変動し結果的に記録された画像の濃度が不安定になることがある。
【0009】
そこで、本発明は、アクチュエータやインクが加熱されても、吐出一回あたりのインク滴の体積を安定させて、画像濃度を安定させるインクジェットヘッド及びインクジェットプリンタの提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は請求項1に記載のインクジェットヘッドによって解決できる。即ち、請求項1に記載のインクジェットヘッドは、
インクへ与える圧力変化を発生させる印字チャンネルを並列したアクチュエータ部と、
前記アクチュエータに固定して各印字チャンネルへのインクを分配する共通インク室を形成するマニホールド部を備え、
各チャンネルで圧力変化を発生させて各チャンネルに対応するノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記共通インク室の室外側で前記マニホールドと前記アクチュエータとを接着している接着剤により固定された温度検知部を備え、
前記温度検知部は、前記マニホールドに設けられた突起と前記アクチュエータの隙間に配置されていることを特徴とする。
本発明の課題は請求項2に記載のインクジェットヘッドによって解決できる。即ち、請求項2に記載のインクジェットヘッドは、
インクへ与える圧力変化を発生させる印字チャンネルを並列したアクチュエータ部と、
前記アクチュエータに固定して各印字チャンネルへのインクを分配する共通インク室を形成するマニホールド部とを備え、
各チャンネルで圧力変化を発生させて各チャンネルに対応するノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記共通インク室の室外側で前記マニホールドと前記アクチュエータとを接着している接着剤により固定された温度検知部を備え、
前記マニホールドには、前記共通インク室の室外側に前記共通インク室を囲むように設けられ前記マニホールドと前記アクチュエータとの接触面から前記マニホールドの該接触面以外の面まで連通する溝部が形成され、
前記温度検知部は、前記溝部に配置され、前記溝部に注入した接着剤により前記アクチュエータと前記マニホールドと前記温度検知部が接着されていることを特徴とする。
【0012】
また、本発明の課題は請求項7に記載のインクジェットプリンタによって解決できる。即ち、請求項7に記載のインクジェットプリンタは、
インクへ与える圧力変化を発生させる印字チャンネルを並列したアクチュエータ部と、前記アクチュエータに固定して各印字チャンネルへのインクを分配する共通インク室を形成するマニホールド部を備え、各チャンネルで圧力変化を発生させて各チャンネルに対応するノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドと、
各チャンネルに供給する駆動信号を発生させる駆動信号発生部とを備えるインクジェットプリンタにおいて、
前記共通インク室の室外側で前記マニホールドと前記アクチュエータとを接着している接着剤により固定された温度検知部と、
前記温度検知部の検知結果を前記駆動信号に反映するフィードバック部とを備え、
前記温度検知部は、前記マニホールドに設けられた突起と前記アクチュエータの隙間に配置されていることを特徴とする。
また、本発明の課題は請求項8に記載のインクジェットプリンタによって解決できる。即ち、請求項8に記載のインクジェットプリンタは、
インクへ与える圧力変化を発生させる印字チャンネルを並列したアクチュエータ部と、前記アクチュエータに固定して各印字チャンネルへのインクを分配する共通インク室を形成するマニホールド部を備え、各チャンネルで圧力変化を発生させて各チャンネルに対応するノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドと、
各チャンネルに供給する駆動信号を発生させる駆動信号発生部とを備えるインクジェットプリンタにおいて、
前記共通インク室の室外側で前記マニホールドと前記アクチュエータとを接着している接着剤により固定された温度検知部と、
前記温度検知部の検知結果を前記駆動信号に反映するフィードバック部とを備え、
前記マニホールドには、前記共通インク室の室外側に前記共通インク室を囲むように設けられ前記マニホールドと前記アクチュエータとの接触面から前記マニホールドの該接触面以外の面まで連通する溝部が形成され、
前記温度検知部は、前記溝部に配置され、前記溝部に注入した接着剤により前記アクチュエータと前記マニホールドと前記温度検知部が接着されていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明のインクジェットヘッドに関する実施の形態について、図1から図3を参照しながら説明する。図1はインクジェットヘッド1の構成を示す断面図、図2はインクジェットヘッド1を3つの部分に分解した斜視図、図3はインクジェットヘッド1の斜視図である。
【0015】
図1において、アクチュエータ20は、印字用のノズルを有する印字チャンネル(以下単にチャンネルと呼ぶ)23を並列した圧電性セラミックを主体として構成される。第一マニホールド40と第二マニホールド70はアクチュエータ20に接着されてそれぞれ共通インク室41、共通インク室71を形成する樹脂部材である。
【0016】
アクチュエータ20は、長尺状の非圧電性セラミック基板上に、分極方向が相反する圧電性セラミック層を設けてなるセラミック部材でインクに与える圧力変化を与える部材である。
【0017】
アクチュエータ20にはダイヤモンドブレード等により切削加工された複数のチャンネル23が形成されている。個々のチャンネル23は、直線状の細長い溝形状に切削されて、削り残した圧電性セラミックが各チャンネル23の隔壁25(図2で後述する)となっている。チャンネル23の深さは図中で右にいくにつれて徐々に浅くなって、ついには消滅する。チャンネル23の内面の一部には金属電極(不図示)が形成されている。
【0018】
非圧電性セラミック基板として、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英の少なくとも1つから選ばれることが好ましく、チャンネル23の隔壁25をせん断変形させても分極した圧電性セラミックを確実に支持することができる。
【0019】
圧電性セラミックとして、PZT、PLZT等のセラミックで、主にPbOx、ZrOx、TiOxの混合微結晶体に、ソフト化剤又はハード化剤として知られる微量の金属酸化物、例えばNb、Zn、Mg、Sn、Ni、La、Cr等の酸化物を含むものが好ましい。
【0020】
PZTは、チタン酸ジルコン酸鉛であり、充填密度が大きく、圧電性定数が大きく、加工性が良いので好ましい。PZTは、焼成後、温度を下げると、急に結晶構造が変化して、原子がズレ、片側がプラス、反対側がマイナスという双極子の形の、細かい結晶の集まりになる。こうした自発分極は方向がランダムで、極性を互いに打ち消しあっているので、更に分極処理が必要となる。
【0021】
分極処理は、PZTの薄板を電極で挟み、シリコン油中に漬けて、10〜35kv/cm程度の高電界を掛けて、分極する。分極したPZTに分極方向に直角に電圧を掛けると、側壁が圧電滑り効果により、斜め方向に、くの宇形に、せん断変形して、インク室の容積が膨張する。
【0022】
金属電極の材料としては、金、銀、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、タンタル、チタンを用いることができ、特に、電気的特性、加工性の点から、金、アルミニウムが良く、メッキ、蒸着、スパッタで形成される。
【0023】
アクチュエータ20の図中左端には、ノズルプレート26が接着される。ノズルプレート26は各チャンネル23の位置に対応するノズル24が設けられていて、PET等のポリアルキレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、酢酸セルロース等のプラスチックスによって形成されている。
【0024】
図1はチャンネル23の長手方向を通る断面で示してあるため、チャンネル23の配列の様子が分からないので、一旦図2を用いてチャンネル23の配列について説明する。
【0025】
図2ではチャンネル23の一部が示されている。個々のチャンネル23は、直線状の細長い溝形状に切削されて、隔壁25を備えている。この隔壁25がせん断変形することでチャンネル23の圧力変化が発生する。また、複数のチャンネル23の配列方向はその長手方向Yと直行する向きに平行移動した方向であり、各チャンネル23は互いに等間隔に配列されている。
【0026】
本実施の形態では1列あたり256個のチャンネル23を形成した列を、上下2列形成しているが、煩雑になるので図1には上側の4つだけを示し、その他は同形状であるので図示省略した。また、ノズル24についても上側の4つと下側の4つだけを示し、その他は同形状であるので図示省略した。
【0027】
個々のチャンネル23は図1に示したようにノズル24に至る位置まで構成されているが、図2ではアクチュエータ20の表面に露出した部位のうちで図2の視点で見通せるものだけを示し、内部に隠蔽された部位や、下側のノズル24に対応するチャンネル23の露出した部位は省略してある。
【0028】
再び図1を用いて説明する。
アクチュエータ20の図中右端には、各チャンネル23に対応する信号線を纏めた信号線28がエポキシ系接着剤等によって接着されており、金属電極と導通する。
【0029】
各チャンネル23の隔壁25は信号線28を経てインクジェットプリンタ本体(不図示)から供給される駆動信号によりせん断変形し、応力を受けたチャンネル23内のインクがノズル24から吐出する。ノズル24から吐出したインクはチャンネル23の長手方向Y(図2参照)に向かって飛翔して紙などの記録材に着弾する。
【0030】
第一マニホールド40は、アクチュエータ20を取り付けて直方体形状の共通インク室41を形成する樹脂部材であり、第一マニホールド40は共通インク室41の6面のうちの5面を構成し、一方アクチュエータ20は共通インク室41の残りの1面を構成する。
【0031】
インク流路42は、第一マニホールド40に形成した貫通路であり、インクを共通インク室41の室内側に供給する。インク流路42はインクジェットプリンタ本体(不図示)に備えるインクタンクからインクを供給する流路であり、図1の右方、図示した範囲外にて、パイプ状の樹脂部材や可撓性のチューブ等によりインクタンク(不図示)へと接続される。
【0032】
インク流路42と共通インク室41との境界部分にはフィルター50が配置されている。フィルター50はメッシュ状の金属製部材を第一マニホールド40に溶着してあり、メッシュはノズル24の開口部直径の1/3程度の異物を確実に除去するサイズとしてある。従って、インク流路のフィルター50を配置した位置よりも上流側で混入しもしくは製造時から残留していた異物が、インクの流れに乗って共通インク室41へ侵入することを防止する。
【0033】
前述の通り、各チャンネル23は次第に浅くなる部位を備えているが、当該部位は共通インク室41の室内側に露出している。従って共通インク室41に蓄えられたインクは当該部位より各チャンネル23に分配される。
【0034】
共通インク室41に蓄えられているインクは、各チャンネル23のせん断変形に応じて、各チャンネル23内に流入したり、各チャンネル23から共通インク室41に逆流したりする。
【0035】
アクチュエータ20と第一マニホールド40は接着により固定されている。以下の説明では、アクチュエータ20と第一マニホールド40とが接触する面で接着するのでこの面を接着面と呼び、接着面の縁を接着線と呼ぶ。
【0036】
接着剤注入溝60は本発明の溝部の一例であり、接着剤が充填される部位として第一マニホールド40に設けられた溝であり、第一マニホールド40の本体ブロック40aの外周に注入溝外枠部40bを所定幅で設けた際に形成される本体ブロック40aと注入溝外枠部40bとの隙間である。注入溝外枠部40bは後述するように注入溝支持部40c(図2、3参照)により支持されている。
【0037】
接着剤注入溝60は、第二マニホールド70のように、接着剤注入用針(以下ニードルとも呼ぶ)Nの挿入可能な広幅部72と挿入不可能な狭幅部73とで構成すると良い。接着剤注入溝60は図1に示した断面では広幅部、狭幅部を備えないが、他の断面には備えている。
【0038】
ニードルNのサイズにもよるが、広幅部は0.8mm〜1.5mm程度、狭幅部は0.1mm〜0.8mm程度の幅となる。斯様な広幅部、狭幅部を備え狭幅部をアクチュエータ20の近くとすると、ニードルNがアクチュエータ20の表面を傷つけることを防止できる。
【0039】
エア抜き64は注入された接着剤により押しやられる空気を接着剤注入溝60から逃がすためのエア抜きである。エア抜き64は、注入溝外枠部40bとアクチュエータ20との間隔が0.01mmから0.2mmとなるように注入溝外枠部40bを浮かして固定することで、注入溝外枠部40bとアクチュエータ20との隙間として構成される。
【0040】
斯様なエア抜き64を設けることで、接着剤注入溝60に注入された接着剤が重力により次第に流下して、ついには接着面に至るにつれて、接着剤注入溝60中の空気が押し出されて前述の接着線にて良好な接着を可能とする。
【0041】
注入量目印66は、接着剤注入溝60に設けた見切り線であり、ニードルNをリリースするタイミングを接着作業者が判断するための目安である。注入量目印66は、彫刻、塗装、樹脂形成時に設ける段差等いずれでも良く、本実施の形態では本体ブロック40a側に設けたが、注入溝外枠部40b側に設けても良い。
【0042】
サーミスタ80は本発明の温度検知部の一例であり、接着剤注入溝60の内部でアクチュエータ20と接触するように固定してある。サーミスタ80の固定は接着剤注入溝60に注入された接着剤によりなされる。
【0043】
ケーブル81はサーミスタ80とインクジェットプリンタ本体が備える制御基板(後述)とを接続し、サーミスタ80がアクチュエータ20の温度変化に応じて出力した検知信号が該制御基板に伝えられる。
【0044】
係止突起82は、接着剤注入前、及び接着剤注入作業中にサーミスタ80がはずれないように仮止めするとともに、接着後により確実にサーミスタ80を固定するための突起である。後述するように、サーミスタ80を接着剤注入溝60内部で滑らして係止突起82とアクチュエータ20との間をくぐらせて仮止めするので、アクチュエータ20と係止突起82の間隔はサーミスタ80に対するクリアランスを見込んである。本実施の形態はアクチュエータ20とサーミスタ80とが直接接触する例であるが、サーミスタ80とアクチュエータ20との間に接着剤が進入して1ミリメートル程度離れた状態で固定されても特に問題はない。
【0045】
サーミスタ80はアクチュエータ20が備えるチャンネル23の直近に配置されることが望ましい。ここでチャンネル23の直近とは、チャンネル23から最短距離で到達するアクチュエータ20の表面上の部位のことである。また本実施の形態では第一マニホールド40とアクチュエータ20を接着して形成される共通インク室41の室外側にサーミスタ80を配置してあるので、前記各チャンネルのノズルが配置されたノズル面を通る平面を第一面、前記共通インク室を通り該ノズル面と平行な面であって該ノズル面との間隔が最小の平面を第二面とするときに、サーミスタ80は該第一面と第二面に挟まれる空間内のチャンネル23の直近となる部位に配置されている。
【0046】
斯様な部位にサーミスタ80を配置すれば、確実にチャンネル23の温度を検知することが可能となり、例えば検知結果を駆動信号に反映するフィードバック系を構成する際に、正確な検知結果を得ることが可能となる。また、共通インク室41の室外側に配置されるので、共通インク室41の室内側にサーミスタ80を配置するとケーブル81の封止などが上手くいかずにインク漏れの発生する危険をも防止できる。
【0047】
アクチュエータ20の温度分布を測定すると、2〜3度(摂氏)の温度差しか発生しないので、チャンネル23の直近の位置であれば、複数のチャンネル23のいずれのチャンネルの直近であっても良い。
【0048】
また、本実施の形態では、サーミスタ80は接着剤注入溝60へ単に落とし込んである構成であるが、第一マニホールド40を構成する樹脂部に嵌入部を設けて固定しても良い。また、サーミスタ80を接着により固定する手順は、第一マニホールド40にサーミスタ80を固定してから、サーミスタ80とアクチュエータ20とを重ねて、しかる後に接着剤注入溝60に接着剤を注入する手順でも良い。
【0049】
以上説明したように、アクチュエータ20と第一マニホールド40とを接着すると、共通インク室41が形成されるので、インク流路42から供給されたインクが各チャンネル23へ分配される。また、インク流路42とノズル24以外は密閉されるから、インク漏れを防止できる。
【0050】
斯様に構成したインクジェットヘッド1は、信号線28から所望の画像に対応する駆動信号を供給するとノズル24からインクを吐出し、消費した分量のインクを共通インク室41から各チャンネル23に供給するから、連続した吐出が可能となる。
【0051】
図1に示した断面では、略上下対象の形状となっていて、第一マニホールド40の周りと第二マニホールド70の周りの構成は同様であるから、説明は省略する。
【0052】
次に図2、図3、図4を用いて、アクチュエータ20、第一マニホールド40、第二マニホールド70、サーミスタ80を接着する手順について説明する。図4は接着剤注入溝60の内部にサーミスタ80を仮止めする手順を説明する模式図である。
【0053】
まず図中で下から順に、第二マニホールド70、アクチュエータ20、第一マニホールド40、サーミスタ80を配置してある。これらを重ね合わせることでアクチュエータ20と第一マニホールド40とについては、アクチュエータ20の垂直面A1と第一マニホールド40の垂直面Bが合わさり、アクチュエータ20の水平面C1と第一マニホールド40の水平面Dが合わさる。また、アクチュエータ20と第二マニホールド70とについては、アクチュエータ20の垂直面A2と第二マニホールド70の垂直面Eが合わさり、アクチュエータ20の水平面C2と第二マニホールド70の水平面Fが合わさり、また、サーミスタ80に関しては係止突起82をくぐらせて接着剤注入溝60内部に仮止めすると、図3に示す状態となる。
【0054】
第一マニホールド40と第二マニホールド70とにはそれぞれ誤組防止用突起43、73を設け、アクチュエータ20には天地に誤組防止用溝27a、27bが設けてあるので、アクチュエータ20の天地を逆に組み立てる問題を防止できる。
【0055】
重ね合わせる前は、アクチュエータ20で各チャンネル23の一部(前述の徐々に浅くなる部位)が露出しているが、第一マニホールド40及び第二マニホールド70と重ね合わせると共通インク室41の室内側に密閉される。
【0056】
次に、図4を用いてサーミスタ80を仮止めする手順について説明する。図4(A)と図4(B)とはともに接着剤注入溝60の内部を取り出した模式図であり、区切り線L1は、アクチュエータ20と第一マニホールド40とが接触する前述の接着線を示していて、本体ブロック40aがこの線から立ち上がる。区切り線L2は、注入溝外枠部40bからアクチュエータ20におろした垂線の足を示している。区切り線L1と区切り線L2はともにアクチュエータ20の表面上の仮想線である。
【0057】
サーミスタ80を接着剤注入溝60の内部でアクチュエータ20に接触するように置いて、矢印Zの向きに滑らせる。係止突起82は本体ブロック40aと注入溝外枠部40bとに固定されていて、サーミスタ80がくぐれるようにアクチュエータ20の表面から浮かせてある。従って、サーミスタ80が矢印Zの向きに滑ると、図4(B)に示すように、サーミスタ80は係止突起82とアクチュエータ20との間に収まる。係止突起82には切欠部83を設けてあり、サーミスタ80を係止突起82とアクチュエータ20との間に収めたまま、ケーブル81を接着剤注入溝60の外部へ引き回すことができる。
【0058】
斯様にしてサーミスタ80が接着剤注入溝60の内部に仮止めされる。
サーミスタ80の仮止めが済み、第二マニホールド70、アクチュエータ20、第一マニホールド40を重ね合わせると、次に接着剤注入溝60へ接着剤を注入する。接着剤の注入は突端から接着剤を吐出する管状のニードルNを用いて行う。
【0059】
図3で、接着剤注入溝60にニードルN(不図示)をインサートして接着剤を吐出させつつ、ニードルNを接着剤注入溝60に沿って移動させる。ニードルNから吐出された接着剤は、接着剤注入溝60の内部を徐々に流下して充満するので、接着剤により押し出された接着剤注入溝60内部の空気は、エア抜き64から逃げる。
【0060】
流下する接着剤はエア抜き64に至ると、ここから流れ出ようとするが、エア抜き64の部位においては、接着剤が注入溝外枠部40b及びアクチュエータ20を壁面として所定の接触角をなすメニスカス(不図示)を形成する。従って、接着剤はエア抜き64から無制限に流れ出ることはない。なお、エア抜き64の間隔は0.01ミリメートルから0.2ミリメートルの範囲とする。当該間隔はアクチュエータ20と注入溝外枠部40bとの最短距離による間隔であり、接着剤の物性により選択される。
【0061】
エア抜き64まで流下した接着剤は、アクチュエータ20と第一マニホールド40との接着線を封止して、アクチュエータ20と第一マニホールド40とを互いに固定する。また、サーミスタ80は仮止めされた位置で接着されるので、接着剤注入溝60の内部でチャンネル23の直近の位置に固定される。
【0062】
以上は、接着剤注入溝60における着目した断面についての説明であるが、図2、図3に示すように接着剤注入溝60は第一マニホールド40の全周にわたって構成してあり、接着剤注入溝60に沿ってニードルNを移動させて、第一マニホールド40の全周にわたって接着剤を注入する。
【0063】
本実施の形態では、接着剤の流下により接着剤注入溝60に接着剤を充満させるので、アクチュエータ20と第一マニホールド40との接着剤が固化してから図3に示す状態のインクジェットヘッド1の天地を逆転させて、アクチュエータ20と第二マニホールド70との接着作業(接着剤の注入)を行う。
【0064】
本実施の形態では、サーミスタ80をアクチュエータ20と接するように第一マニホールド40に取り付けてアクチュエータ20の温度を検知する構成としたが、第二マニホールド70にも同様にサーミスタ80を取り付けても良い。
【0065】
また、サーミスタ80を接着剤注入溝60の内部に固定したので、保護がなされるとともに気温の影響を避けることができるし、アクチュエータ20と第一マニホールド40とを接着する接着剤によりサーミスタ80を接着するので、接着剤の無駄を省くことができる。
【0066】
次に、本発明のインクジェットプリンタに関する実施の形態について、図5を用いて説明する。本実施の形態のインクジェットプリンタは、既に図1から図3で説明したインクジェットヘッド1を4つ備えたキャリッジ部(プラテン部)に加えて、電源部、制御基板、給紙部、排紙部、インク貯蔵部などを備え、インクジェットヘッド1毎にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと、異なる色のインク滴を吐出するカラーインクジェットプリンタである。電源部、キャリッジ部(プラテン部)、給紙部、排紙部、インク貯蔵部などの機械的構成は良く知られた技術を採用できるので説明は省略し、制御ブロック図によってインクジェットプリンタの構成を説明する。
【0067】
図5はインクジェットプリンタ1の制御ブロック図である。
制御基板100はインクジェットプリンタ1全体の制御を行うCPU101が実装され、キャリッジ120の備えるヘッドドライバーIC121と接続されている。ヘッドドライバーIC121は、本発明の駆動信号発生部の一例である。
【0068】
ページメモリ102は、インクジェットプリンタ1自体を周辺機器として利用するパーソナルコンピュータ等から受け取った画像データを記憶する。ページメモリ102の記憶容量は、パーソナルコンピュータ等の扱う階調画像データのビット数、ドット数、信号の転送速度、CPUの処理速度等によって決めれば良い。
【0069】
インクジェットプリンタ1は、インターフェースとして、パラレルインターフェースのSCSI(104a)とIEEE1284(104b)を備える。
【0070】
ラインメモリ103a、bは、記録紙に記録する際に主走査方向に一列に並べて記録される各画素の画像データを記憶する。ページメモリ102からのデータ信号線は16ビットで、各ラインメモリ103に8ビットずつ分岐している。ラインメモリ103a、bの画像データはケーブルを介してヘッドドライバーIC121にシリアル転送される。
【0071】
ヘッドドライバーIC121a〜dは、各色毎に1個設けられている。各色のインクジェットヘッド1Y、M、C、Kは、それぞれが256個のノズルを持ち、各ノズル列を構成するノズルは複数のラインを同時に記録できるように副走査方向に並べて配置されている。
【0072】
イエローの画像データはラインメモリ103aからヘッドドライバーIC121aへ転送される。そしてヘッドドライバーIC121aに転送された、128個のイエローの画像データは並列的に処理されて、インクジェットヘッド1Yによる記録が実行される。以下同様にマゼンタの画像データはラインメモリ103aからヘッドドライバーIC121bへ転送されインクジェットヘッド1Mで記録が実行される。シアンはラインメモリ103bからヘッドドライバーIC121cに転送されてインクジェットヘッド1Cによる記録が実行され、ブラックはラインメモリ103bからヘッドドライバーIC121dに転送されてインクジェットヘッド1Kによる記録が実行される。
【0073】
システムROM105は、温度条件に応じた波形をディジタルデータとして記憶させてある。このシステムROM105は、EPRROM等を用いて構成できる。
【0074】
CPU101は、サーミスタ80Y、M、C、Kで検出した温度条件に最適の波形データをシステムROM105から読み出して駆動波形発生回路106へ送る。駆動波形発生回路106では、最適の波形データをD/A変換によりアナログの波形に復調、増幅して駆動信号を得て、ヘッドドライバーIC121へ出力する。
【0075】
システムROM105は、各温度条件毎に印加電圧を変更した駆動信号の波形データを記憶させてある。具体的には、温度が高くなるほどにインクの粘度が低下するので、駆動信号の印可電圧(波高)を下げている。
【0076】
システムROM105と駆動波形発生回路106によって構成されるブロックが、本発明のフィードバック部の一例である。
【0077】
エンコーダ107はキャリッジ120の位置を検出する位置検出部であり、本実施の形態では光学的に検出する。
【0078】
ANDゲート108は、エンコーダ107の検出した情報を基にキャリッジ部120が一往復移動を開始して往路上で所定の位置に達した時点で、インク噴射を開始させるためのTRGIN信号を、制御回路109を経てヘッドドライバーIC121に出力する。ヘッドドライバーIC121はこのTRGIN信号を受けてインクジェットヘッド1の各ノズルに駆動信号を送出する。
【0079】
ヘッドドライバーIC121は128ビットのデータ信号線によってインクジェットヘッド1の各ノズルに設けられた圧電性セラミックからなる隔壁25に駆動信号を送出する。この駆動信号を受けて隔壁25が変形してインクを加圧して、ヘッド内のインクが噴射される。ヘッドドライバーIC121は、1チャンネルあたりそれぞれ1つずつのシフトレジスタ、ラッチ、スイッチング素子(トランジスタ)からなる駆動回路を256系統パラレルに備えている。
【0080】
各駆動回路はラインメモリ103から転送されるデータに基づいて、前述のTRGIN信号が与えられたときに、インクの吐出有無がチャンネル毎に選択的に決定される。そして、インクを吐出するチャンネルは、駆動波形発生回路106から与えられた駆動信号をシフトレジスタ、ラッチ、スイッチング素子を介して得て、他のチャンネルと同期してインクを吐出する。
【0081】
上述の如く、サーミスタ80Y、M、C、Kがアクチュエータ20の温度変化に応じて出力した検知信号の検知結果が、駆動波形発生回路106が出力する駆動信号にフィードバックされている。
【0082】
本実施の形態のインクジェットプリンタは、隔壁25をせん断変形させるので、1つのインクジェットヘッドあたりのチャンネル数を増大させて、1つのヘッドから時間あたりに吐出するインク滴数を増やすことが可能である上に、駆動用ICの駆動周波数を増大させて、1つのチャンネルから時間あたりに吐出するインク滴数を増やすことが可能である。
【0083】
斯様なインクジェットヘッドは発熱が増大する上に熱の影響を受けやすいが、本発明を適用することで、アクチュエータやインクが加熱されても、吐出一回あたりのインク滴の体積を安定させて、画像濃度を安定させることが可能となった。
【0084】
以上説明した本実施の形態では、本発明の温度検知部の一例としてサーミスタを用いる例で説明したが、熱電対などの良く知られた温度検知用の素子を採用することができる。
【0085】
また、温度条件に最適の波形データをシステムROM105から読み出す構成でなく、CPU101で温度条件に最適の波形を算出する構成であっても良い。
【0086】
【発明の効果】
請求項1に記載のインクジェットヘッドによれば、前記温度検知部の配置を加熱されたアクチュエータやインクの温度を好適に検知する位置としたので、斯様なインクジェットヘッドを採用するインクジェットプリンタにて、検知結果をフィードバックさせて吐出一回あたりのインク滴の体積を安定させて、画像濃度を安定せしめることが可能となった。
【0087】
請求項7に記載のインクジェットプリンタによれば、アクチュエータやインクが加熱されても、吐出一回あたりのインク滴の体積を安定させて、画像濃度を安定させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェットヘッドの構成を示す断面図である。
【図2】インクジェットヘッドの斜視図である。
【図3】インクジェットヘッドを3つの部分に分解した斜視図である。
【図4】接着剤注入溝の内部にサーミスタを仮止めする手順を説明する模式図である。
【図5】インクジェットプリンタの制御ブロック図である。
【符号の説明】
1 インクジェットヘッド
20 アクチュエータ
23 チャンネル
24 ノズル
40 第一マニホールド
40a 本体ブロック
40b 注入溝外枠部
41 共通インク室
60 接着剤注入溝
70 第二マニホールド
80 サーミスタ
105 システムROM
106 駆動波形発生回路
121 ヘッドドライバーIC[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet head in which a plurality of channels are arranged in parallel, and an inkjet printer including such an inkjet head.
[0002]
[Prior art]
In an inkjet head in which a plurality of channels are arranged in parallel, a pressure change is generated in each channel by the action of a piezoelectric element or a heating element, and ink is ejected from nozzles provided for each channel.
[0003]
For example, an inkjet head that operates in a shear mode includes a ceramic member called an actuator in which a plurality of channels are formed by excavating grooves parallel to PZT, which is a kind of ceramic, and piezoelectric ceramic is used for partition walls that separate the channels from each other. The ink in the channel is pressurized by the pressure change generated by the shear deformation of the piezoelectric ceramic and ejected from the nozzle.
[0004]
In such an ink jet head, a manifold is provided to distribute ink to each channel, and an image is formed by controlling whether ink is discharged from each channel.
[0005]
A drive signal is supplied from the main body of the ink jet printer to shear the piezoelectric ceramic of each channel. As the above-mentioned manifold, a resin molded member is often directly bonded to the actuator.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such an ink jet head, it is known that ink in the ink jet head itself, the channel, and the common ink chamber is heated during driving. The following three points are the main factors related to heating.
(1) Heat generated by the actuator itself, which is heated by heat generated by the heat generating element in the thermal method, and by heat generated by energy loss during shear deformation of the piezoelectric ceramic in the piezo method (operating in the shear mode).
(2) Heat generated by the driving IC that selectively supplies the driving signal to each channel is conducted through the driving signal conductor and heated.
(3) Heated by heat generated by wiring resistance.
[0007]
Since the viscosity of the ink changes according to the temperature condition, when the ink is heated, the volume of the ink droplet per discharge increases even if the pressurization condition is unchanged before and after the heating, resulting in a recorded image. The concentration of may increase. When the viscosity of the ink is remarkably reduced, the air entrained in the nozzle from the nozzle hole becomes bubbles and stays in the channel, and even if pressurized, the bubbles are only compressed and the ink cannot be ejected. Fall into a situation.
[0008]
In addition, since the shear deformation characteristics of the piezoelectric ceramic change according to the temperature condition, when the actuator is heated, even if the drive signal corresponding to one discharge is unchanged, the pressurization condition changes and the discharge per discharge The volume of ink droplets may fluctuate, resulting in unstable recorded image density.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink jet head and an ink jet printer that stabilize the image density by stabilizing the volume of ink droplets per discharge even when an actuator or ink is heated.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The problems of the present invention can be solved by the ink jet head described in claim 1. That is, the inkjet head according to claim 1
An actuator unit in which print channels for generating pressure changes applied to ink are arranged in parallel;
A manifold section that forms a common ink chamber that is fixed to the actuator and distributes ink to each print channel;
In an inkjet head that discharges ink from nozzles corresponding to each channel by generating a pressure change in each channel,
A temperature detector fixed by an adhesive that bonds the manifold and the actuator to the outside of the common ink chamber;,
The temperature detector is disposed in a gap between the protrusion provided on the manifold and the actuator.It is characterized by that.
The problems of the present invention can be solved by the ink jet head described in claim 2. That is, the ink jet head according to claim 2
An actuator unit in which print channels for generating pressure changes applied to ink are arranged in parallel;
A manifold portion that forms a common ink chamber that is fixed to the actuator and distributes ink to each print channel;
In an inkjet head that discharges ink from nozzles corresponding to each channel by generating a pressure change in each channel,
A temperature detector fixed by an adhesive that bonds the manifold and the actuator to the outside of the common ink chamber;
The manifold is formed outside the common ink chamber so as to surround the common ink chamber, and is formed with a groove portion that communicates from a contact surface between the manifold and the actuator to a surface other than the contact surface of the manifold.
The temperature detection unit is disposed in the groove, and the actuator, the manifold, and the temperature detection unit are bonded to each other by an adhesive injected into the groove.
[0012]
The subject of the present invention is the claim.7Can be solved by the ink jet printer described in 1. above. That is, the claim7The inkjet printer described in
An actuator unit with parallel print channels that generate pressure changes to the ink, and a manifold unit that forms a common ink chamber that is fixed to the actuator and distributes ink to each print channel. An inkjet head that ejects ink from nozzles corresponding to each channel;
In an inkjet printer comprising a drive signal generator for generating a drive signal to be supplied to each channel,
A temperature detection unit fixed by an adhesive bonding the manifold and the actuator outside the common ink chamber;
A feedback unit that reflects the detection result of the temperature detection unit in the drive signal.,
The temperature detector is disposed in a gap between the protrusion provided on the manifold and the actuator.It is characterized by that.
The problem of the present invention can be solved by the ink jet printer according to the eighth aspect. That is, the inkjet printer according to
An actuator unit with parallel print channels that generate pressure changes to the ink, and a manifold unit that forms a common ink chamber that is fixed to the actuator and distributes ink to each print channel. An inkjet head that ejects ink from nozzles corresponding to each channel;
In an inkjet printer comprising a drive signal generator for generating a drive signal to be supplied to each channel,
A temperature detection unit fixed by an adhesive bonding the manifold and the actuator outside the common ink chamber;
A feedback unit that reflects the detection result of the temperature detection unit in the drive signal;
The manifold is formed outside the common ink chamber so as to surround the common ink chamber, and is formed with a groove portion that communicates from a contact surface between the manifold and the actuator to a surface other than the contact surface of the manifold.
The temperature detection unit is disposed in the groove, and the actuator, the manifold, and the temperature detection unit are bonded to each other by an adhesive injected into the groove.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment relating to an ink jet head of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the inkjet head 1, FIG. 2 is a perspective view of the inkjet head 1 disassembled into three parts, and FIG. 3 is a perspective view of the inkjet head 1.
[0015]
In FIG. 1, the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The non-piezoelectric ceramic substrate is preferably selected from at least one of alumina, aluminum nitride, zirconia, silicon, silicon nitride, silicon carbide, and quartz, and is polarized even when the
[0019]
As a piezoelectric ceramic, a ceramic such as PZT, PLZT, etc., mainly a mixed microcrystal of PbOx, ZrOx, TiOx, a trace amount of metal oxide known as a softening agent or a hardening agent, such as Nb, Zn, Mg, Those containing oxides such as Sn, Ni, La, and Cr are preferable.
[0020]
PZT is lead zirconate titanate, which is preferable because it has a high packing density, a large piezoelectric constant, and good workability. When the temperature is lowered after firing, the crystal structure suddenly changes, and PZT becomes a collection of fine crystals in the form of dipoles in which atoms are displaced, one side is positive, and the other side is negative. Such spontaneous polarization is random in direction and cancels polarities with each other, so further polarization processing is required.
[0021]
In the polarization treatment, a PZT thin plate is sandwiched between electrodes, immersed in silicon oil, and polarized by applying a high electric field of about 10 to 35 kv / cm. When a voltage is applied to the polarized PZT at a right angle to the polarization direction, the side wall is sheared and deformed in an oblique direction into a square shape by the piezoelectric sliding effect, and the volume of the ink chamber expands.
[0022]
Gold, silver, aluminum, palladium, nickel, tantalum, and titanium can be used as the material of the metal electrode, and gold and aluminum are particularly preferable from the viewpoint of electrical characteristics and workability. It is formed.
[0023]
A
[0024]
Since FIG. 1 is shown in a cross section passing through the longitudinal direction of the
[0025]
In FIG. 2, a part of the
[0026]
In this embodiment, the upper and lower rows are formed in a row in which 256
[0027]
As shown in FIG. 1, each
[0028]
A description will be given with reference to FIG. 1 again.
At the right end of the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
A
[0033]
As described above, each
[0034]
The ink stored in the
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
Like the
[0038]
Depending on the size of the needle N, the wide portion has a width of about 0.8 mm to 1.5 mm, and the narrow portion has a width of about 0.1 mm to 0.8 mm. When such a wide part and a narrow part are provided and the narrow part is located near the
[0039]
The
[0040]
By providing such an
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The locking
[0045]
It is desirable that the
[0046]
If the
[0047]
When the temperature distribution of the
[0048]
In the present embodiment, the
[0049]
As described above, when the
[0050]
The ink jet head 1 configured as described above ejects ink from the
[0051]
In the cross section shown in FIG. 1, the shape is a substantially vertical shape, and the configuration around the
[0052]
Next, a procedure for bonding the
[0053]
First, in the drawing, the
[0054]
The
[0055]
Before the overlapping, a part of each channel 23 (the above-mentioned gradually shallowing portion) is exposed by the
[0056]
Next, a procedure for temporarily fixing the
[0057]
The
[0058]
In this way, the
When the
[0059]
In FIG. 3, the needle N is moved along the
[0060]
The flowing down adhesive reaches the
[0061]
The adhesive flowing down to the
[0062]
The above is an explanation of the cross section of interest in the
[0063]
In the present embodiment, the
[0064]
In the present embodiment, the
[0065]
Further, since the
[0066]
Next, an embodiment relating to the ink jet printer of the present invention will be described with reference to FIG. The ink jet printer according to the present embodiment includes a power supply unit, a control board, a paper feed unit, a paper discharge unit, a carriage unit (platen unit) including the four ink jet heads 1 described with reference to FIGS. This is a color inkjet printer that includes an ink storage unit and ejects ink droplets of different colors such as yellow, magenta, cyan, and black for each inkjet head 1. Well-known techniques can be used for the mechanical configuration of the power supply unit, carriage unit (platen unit), paper supply unit, paper discharge unit, ink storage unit, etc. explain.
[0067]
FIG. 5 is a control block diagram of the inkjet printer 1.
The control board 100 is mounted with a
[0068]
The
[0069]
The inkjet printer 1 includes a parallel interface SCSI (104a) and IEEE1284 (104b) as interfaces.
[0070]
The
[0071]
One
[0072]
The yellow image data is transferred from the
[0073]
The
[0074]
The
[0075]
The
[0076]
A block configured by the
[0077]
The
[0078]
The AND
[0079]
The head driver IC 121 sends a drive signal to the
[0080]
Based on the data transferred from the line memory 103, each drive circuit selectively determines whether or not ink is ejected for each channel when the TRGIN signal is given. The channel for ejecting ink obtains the drive signal supplied from the drive
[0081]
As described above, the detection result of the detection signal output from the
[0082]
In the ink jet printer of the present embodiment, the
[0083]
Such an ink jet head increases heat generation and is easily affected by heat. By applying the present invention, the volume of ink droplets per discharge can be stabilized even when the actuator or ink is heated. The image density can be stabilized.
[0084]
In the present embodiment described above, an example in which a thermistor is used as an example of the temperature detection unit of the present invention has been described. However, a well-known temperature detection element such as a thermocouple can be used.
[0085]
Further, instead of the configuration in which the waveform data optimal for the temperature condition is read from the
[0086]
【The invention's effect】
According to the ink jet head of claim 1, since the temperature detection unit is disposed at a position that suitably detects the temperature of the heated actuator or ink, in an ink jet printer that employs such an ink jet head, It is possible to stabilize the image density by feeding back the detection result and stabilizing the volume of the ink droplet per discharge.
[0087]
Claim7According to the ink jet printer described in (1), it is possible to stabilize the image density by stabilizing the volume of ink droplets per discharge even when the actuator or ink is heated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an inkjet head.
FIG. 2 is a perspective view of an inkjet head.
FIG. 3 is an exploded perspective view of an inkjet head divided into three parts.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a procedure for temporarily fixing a thermistor inside an adhesive injection groove.
FIG. 5 is a control block diagram of the ink jet printer.
[Explanation of symbols]
1 Inkjet head
20 Actuator
23 channels
24 nozzles
40 First manifold
40a body block
40b Outer groove outer frame
41 Common ink chamber
60 Adhesive injection groove
70 Second manifold
80 thermistor
105 System ROM
106 Drive waveform generation circuit
121 Head Driver IC
Claims (12)
前記アクチュエータに固定して各印字チャンネルへのインクを分配する共通インク室を形成するマニホールド部を備え、
各チャンネルで圧力変化を発生させて各チャンネルに対応するノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記共通インク室の室外側で前記マニホールドと前記アクチュエータとを接着している接着剤により固定された温度検知部を備え、
前記温度検知部は、前記マニホールドに設けられた突起と前記アクチュエータの隙間に配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。An actuator unit in which print channels for generating pressure changes applied to ink are arranged in parallel;
A manifold section that forms a common ink chamber that is fixed to the actuator and distributes ink to each print channel;
In an inkjet head that discharges ink from nozzles corresponding to each channel by generating a pressure change in each channel,
A temperature detector fixed by an adhesive that bonds the manifold and the actuator to the outside of the common ink chamber ;
The temperature detection unit, an ink jet head is characterized that you have been placed in the gap of the protrusions and the actuator provided in the manifold.
前記アクチュエータに固定して各印字チャンネルへのインクを分配する共通インク室を形成するマニホールド部とを備え、
各チャンネルで圧力変化を発生させて各チャンネルに対応するノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記共通インク室の室外側で前記マニホールドと前記アクチュエータとを接着している接着剤により固定された温度検知部を備え、
前記マニホールドには、前記共通インク室の室外側に前記共通インク室を囲むように設けられ前記マニホールドと前記アクチュエータとの接触面から前記マニホールドの該接触面以外の面まで連通する溝部が形成され、
前記温度検知部は、前記溝部に配置され、前記溝部に注入した接着剤により前記アクチュエータと前記マニホールドと前記温度検知部が接着されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 An actuator unit in which print channels for generating pressure changes applied to ink are arranged in parallel;
A manifold portion that forms a common ink chamber that is fixed to the actuator and distributes ink to each print channel;
In an inkjet head that discharges ink from nozzles corresponding to each channel by generating a pressure change in each channel,
A temperature detector fixed by an adhesive that bonds the manifold and the actuator to the outside of the common ink chamber;
The manifold is formed outside the common ink chamber so as to surround the common ink chamber, and is formed with a groove portion that communicates from a contact surface between the manifold and the actuator to a surface other than the contact surface of the manifold.
The ink jet head according to claim 1, wherein the temperature detector is disposed in the groove, and the actuator, the manifold, and the temperature detector are bonded by an adhesive injected into the groove .
各チャンネルに供給する駆動信号を発生させる駆動信号発生部とを備えるインクジェットプリンタにおいて、
前記共通インク室の室外側で前記マニホールドと前記アクチュエータとを接着している接着剤により固定された温度検知部と、
前記温度検知部の検知結果を前記駆動信号に反映するフィードバック部とを備え、
前記温度検知部は、前記マニホールドに設けられた突起と前記アクチュエータの隙間に配置されていることを特徴とするインクジェットプリンタ。 An actuator unit with parallel print channels that generate pressure changes to the ink, and a manifold unit that forms a common ink chamber that is fixed to the actuator and distributes ink to each print channel. An inkjet head that ejects ink from nozzles corresponding to each channel;
In an inkjet printer comprising a drive signal generator for generating a drive signal to be supplied to each channel,
A temperature detection unit fixed by an adhesive bonding the manifold and the actuator outside the common ink chamber;
A feedback unit that reflects the detection result of the temperature detection unit in the drive signal;
The ink jet printer , wherein the temperature detection unit is disposed in a gap between a protrusion provided on the manifold and the actuator .
各チャンネルに供給する駆動信号を発生させる駆動信号発生部とを備えるインクジェットプリンタにおいて、
前記共通インク室の室外側で前記マニホールドと前記アクチュエータとを接着している接着剤により固定された温度検知部と、
前記温度検知部の検知結果を前記駆動信号に反映するフィードバック部とを備え、
前記マニホールドには、前記共通インク室の室外側に前記共通インク室を囲むように設けられ前記マニホールドと前記アクチュエータとの接触面から前記マニホールドの該接触面以外の面まで連通する溝部が形成され、
前記温度検知部は、前記溝部に配置され、前記溝部に注入した接着剤により前記アクチュエータと前記マニホールドと前記温度検知部が接着されていることを特徴とするインクジェットプリンタ。 An actuator unit with parallel print channels that generate pressure changes to the ink, and a manifold unit that forms a common ink chamber that is fixed to the actuator and distributes ink to each print channel. An inkjet head that ejects ink from nozzles corresponding to each channel;
In an inkjet printer comprising a drive signal generator for generating a drive signal to be supplied to each channel,
A temperature detection unit fixed by an adhesive bonding the manifold and the actuator outside the common ink chamber;
A feedback unit that reflects the detection result of the temperature detection unit in the drive signal;
The manifold is formed outside the common ink chamber so as to surround the common ink chamber, and is formed with a groove portion that communicates from a contact surface between the manifold and the actuator to a surface other than the contact surface of the manifold.
The temperature sensor is disposed in the groove, and the actuator, the manifold, and the temperature detector are bonded to each other by an adhesive injected into the groove .
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