JP4265072B2 - ラインインクジェットヘッドおよびそれを用いた印刷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラインプリンタのインクジェットヘッドとして使用されるラインインクジェットヘッドに関するものである。更に詳しくは、同一構造のインクジェットヘッドユニットを複数配列することにより構成されるオンデマンド型のラインインクジェットヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のラインインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置は、例えば、特公平３−５８９１７号公報に開示されている。この公報に開示されているインクジェット装置では、複数のインク吐出口を有するインクジェットヘッドユニットを、インクノズルの配列方向（印刷ライン方向）に複数個直列に配置した構造のラインインクジェットヘッドを備えている。
【０００３】
この構造のラインインクジェットヘッドは、図１３に示すように、インクジェットヘッドユニット１０（ｎ）（ｎ＝１、２、３・・・）（図においてインクジェットヘッドユニット１０（１）、１０（２）のみを示してある。）を一列に並べて位置を合わせて接着されている。このようにして印刷ライン方向に沿って一列に配列された各インクノズル１１（ｍ）（ｍ＝１、２、３・・・）のピッチｐはいずれのノズル間においても同一とする必要がある。ここで、隣接配置したインクジェットヘッドユニット１０（１）および１０（２）における最も端に位置するインクノズル１１（１２８）および１１（１）の間も同一ピッチｐとする必要がある。
【０００４】
このためには、インクジェットヘッドユニットの両端に位置しているインクノズル１１（１）、１１（１２８）が連通しているインク室の隔壁、すなわち、インクジェットヘッドユニットの両端壁１２（１）、１２（１２８）の厚さを、それ以外のインクノズルが連通しているインク室の隔壁の厚さの１／２とする必要がある。
【０００５】
このように隔壁の厚さを変えると、両端の壁の剛性が内側に位置している隔壁の剛性よりも低くなってしまうので、両端のインク室に連通しているインクノズルのインク吐出特性が、内側のインクノズルのものとは異なってしまう。インク吐出特性が異なると、印刷品位が低下する場合もあり、好ましくない。
【０００６】
また、インクジェットヘッドユニットの端面を貼り合わせて一列に配列しているので、端面を精度良く仕上げる必要があり、その分、ラインインクジェットヘッドの製造が困難になってしまうので好ましくない。
【０００７】
そこで、特開平８−１２７１３７号公報に開示されているように、各インクジェットヘッドユニットのインクノズル列を千鳥状に配列すれば、上記の弊害を解消可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各インクジェットヘッドユニットのインクノズル列を千鳥状に配置する場合、各インクジェットヘッドユニット相互間の位置合わせが困難であるという問題がある。各インクジェットヘッドユニット相互間の位置合わせ精度が悪いと、印刷品位が低下するので好ましくない。しかし、従来においては、各インクジェットヘッドユニットの位置合わせを精度良く、しかも簡単に行う方法については何ら提案されていない。
【０００９】
また、千鳥配列の場合には、千鳥配列した各インクジェットヘッドユニット相互間において、それぞれのインクノズルから吐出されるインク液滴が印刷媒体上における同一ライン上に当たるように、駆動タイミングを調整する必要がある。従って、複数のインクジェットヘッドユニットを千鳥配列することによりラインインクジェットヘッドを構成した場合には、単列のラインインクジェットヘッドの場合に比べて、その駆動タイミングを調整するための回路構成が複雑化するという問題点がある。
【００１０】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、千鳥配列した各インクジェットヘッドユニットの位置合わせを精度良く、しかも簡単に行うことのできるラインインクジェットヘッドを提案することにある。
【００１１】
また、本発明の課題は、千鳥配列した各インクジェットヘッドユニットの駆動タイミングを、駆動回路構成を複雑化することなく調整可能なラインインクジェットヘッドを提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、列状に複数個のインクノズルが形成されたインクジェットヘッドユニットが、インクノズルの配列方向に沿って、複数配列された構成のラインインクジェットヘッドにおいて、前記インクジェットヘッドユニットが千鳥状に取り付けられる基板と、前記インクジェットヘッドユニットにインクを供給する共通インク供給路とを有し、前記基板は、同一の面に第１および第２のヘッドユニット取付け面を有し、前記第１のヘッドユニット取付け面は前記基板の表面に一定の間隔で形成され、前記第２のヘッドユニット取付け面は、前記第１のヘッドユニット取付け面の間に位置している前記基板の表面部分を一定の距離だけ突出させた突出部の表面に形成され、前記インクジェットヘッドユニットは、前記インクノズルに連通するインク圧力室と、静電気力を利用して当該インク圧力室の容積を変動させる静電駆動機構とを備え、前記インク圧力室の容積変動により前記インクノズルからインク液滴を吐出させる静電駆動式のものであって、前記インクジェットヘッドユニットは、積層接着された第１、第２および第３の基板を有し、前記第１の基板には前記共通インク供給路に連通している共通インク室が形成され、前記第１および第２の基板の間には前記インクノズルおよび前記インク圧力室が形成され、前記第２の基板および第３の基板の間には前記静電駆動機構が形成されており、前記第１の基板の前記第２の基板が積層接着されている表面とは反対側の表面、あるいは、前記第３の基板の前記第２の基板が積層接着されている表面とは反対側の表面が、前記取付け基準面とされていることを特徴としている。
【００１３】
本発明のラインインクジェットヘッドでは、ヘッドユニット取り付け基板に形成されているヘッドユニット取り付け面に、各インクジェットヘッドユニットに形成されている取り付け基準面を重ね合わせて接合するという簡単な作業により、千鳥配列のインクジェットヘッドユニットの位置合わせを精度良く行うことができる。
【００１９】
上記構成のラインインクジェットヘッドにおいて、千鳥配列されているインクジェットヘッドユニットの駆動タイミングを調整するための回路構成が複雑化することを回避するためには、千鳥状に配列されているインクノズルの間隔を、印刷画像の基本解像度の正の整数倍とすることが望ましい。
【００２０】
本発明の印刷装置は、上記構成のラインインクジェットヘッドと、印刷媒体を搬送する搬送機構と、前記ラインインクジェットヘッドにインクを供給するインク供給機構とからなり、前記ラインインクジェットヘッドは、前記搬送機構により搬送される印刷媒体の印刷範囲を包含するように配置されていることを特徴としている。
【００２１】
本発明の印刷装置では、印刷媒体を搬送しながら、前述のラインインクジェットヘッドにより印刷媒体に印刷を行うので、製造が簡単で、駆動回路が複雑化することなく、高速印刷の印刷装置を実現することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したラインインクジェットヘッドの実施例を説明する。
【００２３】
（第１の実施例）
図１は本発明を適用したラインインクジェットヘッドを示す概略正面図である。本例のラインインクジェットヘッド１は、一定の厚さのヘッドユニット取り付け基板２と、このヘッドユニット取り付け基板２の両側に形成されている平行に延びる平坦なヘッドユニット取り付け面３、４と、各ヘッドユニット取り付け面３、４に取り付けた合計５個のインクジェットヘッドユニット５（５（１）〜５（５））を有している。
【００２４】
本例では、一方のヘッドユニット取り付け面３に２個のインクジェットヘッドユニット５（２）、５（４）が取り付けられ、他方のヘッドユニット取り付け面４には３個のインクジェットヘッドユニット５（１）、５（３）、５（５）が取り付けられている。各ユニットは接着剤等によって基板２に取り付け固定されている。各インクジェットヘッドユニット５（１）〜５（５）は同一構造であり、全体として偏平な直方体形状をしており、その横長の長方形輪郭をしたインクノズル面（前面）５ａには、その幅方向に複数個のインクノズル５１が一列に配列されている。各インクジェットヘッドユニット５（１）ないし５（５）の裏面５ｂは、インクノズル面５ａに直交していると共にインクノズル５１の配列方向に平行な平面であり、当該裏面５ｂが取り付け基準面とされている。
【００２５】
各インクジェットヘッドユニット５（１）〜５（５）は、ヘッドユニット取り付け面３、４において、一定の間隔で、その取り付け基準面である裏面５ｂが各面３、４に積層接着された状態となるように、交互に千鳥状に配置されている。従って、ユニット取付け基板２の厚さ（面３、４間の距離）が一定となるように当該基板２を精度良く製造し、各インクジェットヘッドユニットにおける取付け基準面である裏面５ｂからインクノズル５１までの距離が一定となるように各インクジェットヘッドユニットを精度良く製造しておけば、各インクジェットヘッドユニット５（１）ないし５（５）を両面３、４に接着固定するのみで、千鳥配列されている各インクジェットヘッドユニット５（１）ないし５（５）が精度良く位置合わせされた状態になる。
【００２６】
次に、本例では、千鳥状に隣接するインクジェットヘッド５（３）と５（４）におけるインクノズル配列方向（印刷ライン方向）の配置関係は、インクジェットヘッドユニット５（３）の端に位置しているインクノズル５１（３ｂ）と、インクジェットヘッドユニット５（４）の端に位置しているインクノズル５１（４ｂ）のノズルピッチが、各インクジェットヘッドユニットにおけるノズルピッチｐと等しくなるように決定されている。同様に、他の千鳥状に隣接するインクジェットヘッド間の配置関係も同様に決定されている。この結果、インクノズルの配列方向（印刷ライン方向）に沿って見た場合におけるノズルピッチはいずれの位置においても同一のピッチｐとなっている。
【００２７】
また、ヘッドユニット取り付け面３に取り付けられているインクジェットヘッドユニット５（２）、５（４）の各インクノズルの中心線Ｌ１と、他方のヘッドユニット取り付け面４に取り付けられているインクジェットヘッドユニット５（１）、５（３）、５（５）の各インクノズルの中心線Ｌ２との間の距離ｔは、ノズルピッチｐの整数倍となっている。
【００２８】
一方、ヘッドユニット取り付け基板２の内部には、共通インク供給路２１が形成されており、この共通インク供給路２１の端に形成されているインク供給口２２にはインクチューブ２３が接続されている。不図示のインクタンクから、インクチューブ２３および共通インク供給路２１を介して、各インクジェットヘッドユニット５（１）ないし５（５）にインクが供給される。
【００２９】
図２（ａ）、（ｂ）には、インクジェットヘッドユニット５（５（１）ないし５（５））の概略構成を示してある。本例のインクジェットヘッドユニット５は、静電気力を利用して振動板を振動させることによりインクノズルに連通したインク室の容積を変化させてインク液滴の吐出を行う静電駆動式のものである。勿論、圧電素子等を利用してノズルに連通したインク室の容積を変化させてインク液滴の吐出を行う形式のものを採用することもできる。更に、ヒータ等を利用してノズルに連通したインク室のインクをガス化させて容積を変化させてインク液滴の吐出を行う形式のものを採用してもよい。
【００３０】
インクジェットヘッドユニット５に静電気を利用した形式を適用することにより、インクジェットヘッドユニット５の消費電力及び発熱を抑制することが可能となる。消費電力、発熱に対する課題が殆どない静電気による駆動方式のインクジェットヘッドユニット５は、ヘッド当たりの駆動ノズル数が多くなる本発明のラインインクジェットヘッドの構成に好適である。
【００３１】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本例のインクジェットヘッドユニット５は、シリコン製のキャビティープレート５３を挟み、上側にシリコン製の上プレート５２、下側にガラス基板５４がそれぞれ積層された３層構造となっている。
【００３２】
インクノズル面（前面）５ａには、複数個のインクノズル５１が紙面と直交する方向に一列に形成されており、各インクノズル５１はインク圧力室５５に連通している。各インク圧力室５５は細いインク供給口５６を経由して共通インク室５７に連通している。共通インク室５７は、ガラス基板５４を貫通して延びるインク供給口５８を介して、ヘッドユニット取り付け基板２の共通インク供給路２１に連通している。
【００３３】
各インク圧力室５５の底壁は面に垂直な方向に弾性変位可能な振動板５９であり、各振動板５９に対向させて、ガラス基板５４の表面には個別電極６０が形成されている。キャビティプレート５３には共通電極６１が形成されており、この共通電極６１と個別電極６０の間には、ヘッドドライバ６２によって、駆動電圧パルス信号が印加される。電圧印加によって、僅かのギャップで対向している振動板５９と個別電極６０の間には静電気力（吸引力）が発生する。この静電気力により、振動板５９は撓んで（弾性変位し）、印加電圧を解除すると、振動板５９は弾性復元する。このような静電気力と弾性復元力によってインク圧力室５５の容積が変動して、インクノズル５１からはインク液滴６３が記録紙６４に向けて吐出される。
【００３４】
本実施例において、ラインインクジェットヘッド１は後述する印刷装置等に取り付けられ、印刷媒体である記録紙６４を搬送し、記録紙６４の搬送速度に同期して、ヘッドドライバ６２から、駆動電圧パルス信号を印加することにより、記録紙６４に画像が印刷される。ここで、印刷媒体としては、記録紙６４の他に記録シートやシール、ラベル、タグ、チケットでもよい。本発明によるラインインクジェットヘッド１によれば、印刷される結果の利用目的により印刷媒体を適時選択することが可能である。
【００３５】
図３は本発明の実施例における印刷装置１５０の制御回路の概略ブロック図である。また、３５は本発明のラインインクジェットヘッドの制御回路の概略ブロック図である。制御回路３０はマイクロコンピュータにより構成されており、制御の中心をなす中央演算処理装置ＣＰＵの演算によって各種の処理が実現される。すなわち、不揮発性メモリ等からなるリードオンリメモリＲＯＭには、各種の制御プログラムが格納されており、ここから呼び出されたプログラムを、ランダムアクセスメモリＲＡＭの一部を作業領域として利用して、実行して、各種の制御動作を実現する。これらの各部分は内部バス３１を介して相互に接続されており、演算結果等は、入出力ポートＩ／Ｏを介してモータドライバやその他の周辺機器に出力される。また、上位コンピュータ３２に接続され、印刷画像データがラスタービットイメージデータの形態で供給される。
【００３６】
ラインインクジェットヘッド３５はインクジェットヘッドユニット５（１）〜５（５）と各インクジェットヘッドユニット５（１）〜５（５）に対応するヘッドドライバー３４からなり、各インクジェットヘッドユニット５（１）〜５（５）に１つづつ配線接続されたヘッドドライバー３４から適時、駆動電圧パルスを印加されてインクノズルからインク液滴を吐出する。
【００３７】
ラスタービットイメージデータは、ゲートアレイから構成されたラスターデータ変換部３３において変換されて、ラインインクジェットヘッド３５のインクジェットヘッドユニット５（１）〜５（５）の配列とそのインクノズルの配列に対応した別のラスターデータに変換され、ヘッドドライバ３４およびラインインクジェットヘッド３５を構成する各インクジェットヘッドユニット５（１）〜５（５）に供給される。
【００３８】
ここで、ラスタービットイメージは、データが記録紙６４の搬送方向とは垂直な方向（データ走査方向）に配列されたデータ構造となっている。データ処理単位である８ビットデータがデータ走査走査方向に沿ってそのＭＳＢからＬＳＢに向けて配列されている。従って、データ処理単位である各バイトデータを、ラスターデータ変換部３３にてラインインクジェットヘッド３５の各インクジェットヘッドユニット５（１）〜（５）、に対応したデータ変換を行ない別のラスターデータへ変換している。
【００３９】
本例では図１を参照して説明したように、千鳥状に二列に配列されているインクノズルの中心線Ｌ１、Ｌ２間の距離ｔをノズルピッチｐの整数倍としてある。従って、特殊な遅延回路を必要とせず、データ変換操作に必要なメモリーも少なくてよく、簡単なハーッドウエアによるデータ変換操作によって、ラスタービットイメージデータを、ラインインクジェットヘッド３５の各インクジェットヘッドユニット５（１）〜（５）のインクノズルを駆動するためのラスタデータに変換することができる。 このように構成した本例のラインインクジェットヘッド１においては、各インクジェットヘッドユニット５（１）ないし５（５）がヘッドユニット取り付け基板２を挟み、千鳥状に二列となるように配置されている。
【００４０】
従って、ユニット取付け基板２の厚さ（面３、４間の距離）が一定となるように当該基板２を精度良く製造し、各インクジェットヘッドユニットにおける取付け基準面である裏面５ｂからインクノズル５１までの距離が一定となるように各インクジェットヘッドユニットを精度良く製造しておけば、各インクジェットヘッドユニット５（１）ないし５（５）を両面３、４に接着固定するのみで、千鳥配列されている各インクジェットヘッドユニット５（１）ないし５（５）を精度良く位置合わすることができる。
【００４１】
また、千鳥状に隣接配置されているインクジェットヘッドユニットのインクノズル間のノズルピッチｐを、インクジェットヘッドユニットの両端の端壁６６の厚さを、内側の各インク室の仕切り壁６７よりも薄くすることなく、他のノズルピッチｐと同一にすることができる。よって、各インクジェットヘッドユニットの両端のインクノズルのインク吐出特性を、内側のインクノズルのインク吐出特性と同一にすることができ、印刷品位を良好に保持することができる。
【００４２】
さらに、各インクジェットヘッドユニットを一列に配置する場合のように、各インクジェットヘッドユニットの両端面を精度良く加工する必要もないので、製造も容易になる。
【００４３】
さらにまた、本例では、千鳥状に二列に配列されているインクノズルの中心線Ｌ１、Ｌ２間の距離ｔをノズルピッチｐの整数倍としてある。従って、一方の側に配列されているインクジェットヘッドユニットによる印刷位置と、他方の側に配列されているインクジェットヘッドユニットによる印刷位置とを一致させるための駆動タイミングの制御を簡単に行うことができ、そのための駆動回路構成が複雑化することを抑制できる。
【００４４】
ここで、インクノズルの中心線間距離ｔを本発明のラインインクジェットを適用した印刷装置により印刷される印刷画像の基本解像度の正の整数倍としてもよく、上述の実施例と同様な作用・効果を得ることができる。。
【００４５】
ここでの印刷画像の基本解像度とは、データ走査方向に関しては、ラインインクジェットヘッド１のインクノズルのピッチに相当し、記録媒体の搬送方向においては、ラインインクジェットヘッドの同一のインクノズルから連続して吐出可能な最小の周期に印刷媒体の搬送速度を乗じた距離である。
【００４６】
本例は、データ走査方向と印刷媒体の搬送方向の基本解像度がそれぞれ１／３６０インチの印刷を行う印刷装置である。そして、奇数と偶数のインクジェットヘッドユニット５の間に、ヘッドユニット取り付け基板２に共通インク供給路２１を設けている。
【００４７】
ユニット取付け基板２は、その共通インク供給路２１の管路をインク液滴の吐出が不足することのない十分な大きさの内径φ７．５ｍｍが必要なことから、形状を安定して射出成形するために必要な寸法として、その厚みを８．５ｍｍに形成した。そして、インクジェットヘッドユニット５の厚みが０．５ｍｍあることから、この場合、前述のインクノズルの中心線間距離ｔの値を、共通インク供給路２の寸法以上で、最も小さくなる基本解像度の整数倍の値として、基本解像度の１２８倍の１６／４５インチ（約９．０３ｍｍ）となる値に設定し、駆動回路構成を簡略化した。
【００４８】
（第２の実施例）
図４ないし図６には、本発明によるラインインクジェットヘッドの別の例を示してあり、図４はその全体構成を示す斜視図あり、図５はそのＩＶ−ＩＶ線で切断した部分の概略断面図であり、図６はヘッドユニット取り付け基板を示す概略斜視図である。
【００４９】
本例のラインインクジェットヘッド１０１は、ヘッドユニット取り付け基板１０２と、このヘッド取付け基板１０２の同一の面に形成した第１および第２のヘッド取り付け面１０３、１０４と、第１のヘッド取り付け面１０３に取付けられた２個のインクジェットヘッドユニット１０５（２）、１０５（４）および第２のヘッド取付け面１０４に取付けられた２個のインクジェットヘッドユニット１０５（１）、１０５（３）とを有している。また、ヘッドユニット取り付け基板１０２の内部には、その長手方向に共通インク供給路１２１が形成されており、外部から供給されるインクが当該共通インク供給路１２１を経由して各インクジェットヘッドユニット１０５（１）ないし１０５（４）に供給されるようになっている。
【００５０】
本例のヘッドユニット取り付け基板１０２に形成されている第１および第２のヘッドユニット取り付け面１０３、１０４は次のように形成されている。第１のヘッドユニット取り付け面１０３は、細長い矩形輪郭をしているヘッドユニット取り付け基板１０２の一つの平坦な表面に一定の間隔で形成された２つの取付け面１０３（１）、１０３（２）からなっている。これに対して、第２のヘッドユニット取り付け面１０４は、第１のヘッドユニット取り付け面１０３（１）、１０３（２）の間に位置しているヘッドユニット取り付け基板１０２の表面部分を一定の距離だけ突出させることにより形成した突出部１１４（１）、１１４（２）の表面１０４（１）、１０４（２）により規定されている。第１のヘッドユニット取り付け面１０３（１）、１０３（２）は同一平面上に位置し、同様に、第２のヘッドユニット取り付け面１０４（１）、１０４（２）も同一平面上に位置している。
【００５１】
ここで、本例のインクジェットヘッドユニット１０５（１）ないし１０５（４）（以下、これらを総称してインクジェットヘッドユニット１０５と記す。）は静電駆動式のものであり、その駆動原理は図１ないし図４に開示されている第１の実施例に係るラインインクジェットヘッド１のインクジェットヘッドユニット５と同様である。しかるに、本例のインクジェットヘッドユニット１０５は、その小型化、特に前後方向の寸法を小さくするために、次のような構成となっている。
【００５２】
図５を主に参照して説明すると、本例のインクジェットヘッドユニット１０５は、その前面であるインクノズル面１３２においてヘッド幅方向（図面に垂直な方向）に向けて一列に配列された複数個のインクノズル１３３を有し、各インクノズル１３３はそれぞれ、ヘッド前後方向の後ろ側に形成されているインク圧力室１３４に連通している。インク圧力室１３４もヘッド幅方向に向けて相互に隔壁（図示せず）を介して配列されている。各インク圧力室１３４はそれぞれインク供給口１３５を介して、共通インク室１３６に連通している。共通インク室１３６は各インク圧力室１３４に対してヘッド厚さ方向に積層配置されている。共通インク室１３６には、ヘッドユニット取付け基板１０２の内部に形成されている共通インク供給路１２１からインク取り入れ口１３９を経由してインクが供給される。
【００５３】
各インク圧力室１３４は静電駆動機構によって個別に容積変動して、当該容積変動に起因して発生した圧力変動を利用して、各インクノズル１３３からインク液滴１４０を吐出させることが可能となっている。
【００５４】
上記の各部分を備えたインクジェットヘッドユニット１０５は、電極ガラス基板（第３の基板）１４１と、この表面に貼り合わせたシリコン単結晶基板からなるキャビティ基板（第２の基板）１４２と、この表面に貼り合わせた同じくシリコン単結晶基板からなるノズル基板（第１の基板）１４３から構成される三層構造となっている。
【００５５】
キャビティ基板１４２とノズル基板１４３を貼り合わせることにより、これらの間に、インクノズル１３３および各インク圧力室１３４が区画形成され、各インクノズル１３３に対応する各インク圧力室１３４に連通した状態になる。また、各インク圧力室１３４の後端側の部分には複数個（本例では２個）のインク供給口１３５が開口している。ノズル基板１４３の表面に形成されている共通インク室１３６は、当該表面とヘッドユニット取付け基板１０２のヘッドユニット取付け面（１０３あるいは１０４）の間に積層接着したフィルム１４７に形成したインク取り込み口１３９を介して共通インク供給路１２１に連通している。
【００５６】
次に、各インクノズル１３３からインク液滴を吐出させるための静電駆動機構は、キャビティ基板１４２と電極ガラス基板１４１の間に形成されており、この機構は、前述した第１の実施例の場合と同様であるので、その説明は省略する。
【００５７】
本例のインクジェットヘッドユニット１０５では、共通インク室１３６がインク圧力室１３４に積層された構成となっている。従って、図２に示すインクジェットヘッドユニットのように、インク圧力室１３４と同一平面上に共通インク室１３６が形成されている場合に比べて、インクジェットヘッドユニット１０５の前後方向の長さ寸法を小さくできる。
【００５８】
また、ヘッドユニット取り付け面１０３、１０４に接着固定される取り付け基準面は、シリコン単結晶基板であるノズル基板１４３の表面１４３ａであり、従って、当該ノズル基板１４３の厚さ管理のみを精度良く行なえば、ヘッドユニット取り付け面１０３、１０４からインクノズル１３３までの距離を精度良く規定できる。よって、千鳥配列されているインクジェットヘッドユニット相互間の位置合わせを極めて簡単に、しかも精度良くできるという利点がある。
【００５９】
なお、本例では、インクジェットヘッドユニット１０１におけるノズル基板１４３の表面１４３ａを取り付け基準面としているが、逆に、電極ガラス基板１４１の表面１４１ａを取り付け基準面とすることも可能である。
【００６０】
さらに、本例のインクジェットヘッドユニット１０５では、３層の基板を積層した構成となっており、そのノズル基板１４３に、インクノズル形成用のノズル溝と共に共通インク室１３６を形成している。従って、共通インク室１３６をインク圧力室１３４に積層配置するために別個の基板等を追加して組み付ける必要がない。よって、インク圧力室に共通インク室を積層するに当たり、ヘッド厚さ方向の寸法の増加も抑制できる。よって、全体として小型のインクジェットヘッドユニットを実現できる。また、部品点数が少ないので製造も容易である。
【００６１】
さらにまた、インク供給口１３５が、ノズル基板１４３における共通インク室底壁部分に垂直（ヘッド厚さ方向）に形成されている。共通インク室がインク圧力室と同一の平面方向に配置されている場合に比べて、当該インク供給口１３５を形成しやすい。また、多数個のインク供給口１３５を自由に形成することができる。この結果、インクジェットヘッドユニットのインク吐出特性等の調整が簡単になるという利点がある。
【００６２】
次に、図７に示すように、本例の場合においても、千鳥状に隣接配置されているインクジェットヘッドユニット１０５（２）と１０５（３）の間のノズルピッチは、他のインクノズルのノズルピッチｐと同一となるように、双方のユニットの配置位置が決定されている。他の千鳥状に隣接配置されているインクジェットヘッドユニット相互間の配置関係も同様になっている。また、第１のヘッドユニット取り付け面１０３側のインクノズル中心線Ｌ１と、第２のヘッドユニット取り付け面１０４側のインクノズル中心線Ｌ２の距離ｔは、ピッチｐの整数倍とされている。
【００６３】
このように構成したラインインクジェットヘッド１０１によっても、図１ないし図４に示すラインインクジェットヘッド１と同様な作用効果を得ることができる。
【００６４】
これに加えて、本実施例のラインインクジェットヘッド１０１では、前述のラインインクジェットヘッド１よりも距離ｔを小さくできるので、ラインインクジェットヘッドをより小型化でき、且つ、印刷時のデータ処理に要するメモリのサイズも小さくすることが可能となるという効果も得られる。
【００６５】
例えば、本実施例のラインインクジェットヘッド１０１を、基本解像度が１／３６０インチの印刷を行う印刷装置に適用する場合、距離ｔを基本解像度の８倍の１／４５インチ（約０．５５６ｍｍ）に設定すればよい。本実施例のインクジェットヘッド１０１では、前述のラインインクジェットヘッド１とは異なり、奇数と偶数のインクジェットヘッドユニット１０５（１）〜（４）の間に、共通インク供給路２１を設ける必要がないので、インクジェットヘッドヘッドユニット１０５の厚みの０．５ｍｍ以上の段差を各ヘッド取り付け面間に設けるのみでよい。
【００６６】
インクノズルの中心線間距離ｔを基本解像度の８倍としたことにより、駆動回路構成を簡略化できるとともに最も小さなインクジェットヘッドを提供することが可能となった。更には、実施例１に比較して、インクノズルの中心線間距離ｔが小さいことから、その分だけ印刷のスピードアップ及び記録紙６４の活用効率を向上させることができる。
【００６７】
（インクジェットヘッドユニット１０１の変形例）
図８、９には上記のインクジェットヘッドユニット１０１の変形例を示してある。まず、図８（ａ）に示すラインインクジェットヘッドのインクジェットヘッドユニット２０１は、そのインクノズル面１０２ａにプレート２０２を取り付けた構成とされている。プレート表面２０２ａは僅かに、インクノズル面１０２ａよりも前方に出ており、このプレート２０２によりインクノズル面１０２が保護される。
【００６８】
このプレート表面２０２ａは、インクノズル面１０２ａと同一面に構成しても構わない。この場合、インクノズル面１０２との段差部がないことから、インクや紙粉が溜ることがなく印字品質の低下の要素を取り除くことができる。
【００６９】
このようにプレート２０２を取り付けることにより、千鳥配列されているインクジェットヘッドユニット１０５（１）ないし１０５（４）の各インクノズル全体をキャッピング可能なキャップ２１１を簡単に配置することができる。図８（ｂ）には取り付けられたインクジェットヘッドユニット１０５（１）ないし１０５（４）に沿ったキャップの内枠形状をキャップ代として想像線により示してある。キャップ代はこの他に、短形にすることも可能である。
【００７０】
図８（ｂ）に図示されるキャップ代とするこ場合、キャップ２１１のキャップ内容積を小さくして、インクノズルからのインクの溶媒の蒸発を効果的に防止し、品質の向上を図ることが可能である。
【００７１】
また、キャップ代を短形にして、インクノズル全体をキャッピングするようにキャップ２１１を構成すれば、キャップの成形が簡単な廉価なキャップを提供することが可能となる。
なお、上記以外のインクジェットヘッドユニット２０１の構成、これを千鳥状に配列したラインインクジェットヘッドの構成は上記の図４ないし図７に示す例と同様である。
【００７２】
図９に示すインクジェットヘッドユニット３０１では、そのインクノズル２３３を、別個のノズル基板３０２に貫通孔として形成し、これをヘッドユニット前面に貼り付けた構成となっている。この場合には、インクノズルの特性管理が容易となり、また、千鳥配列されているインクノズル列全体を覆うキャップ３１１を簡単に配置することもできる。なお、上記以外のインクジェットヘッドユニット３０１の構成、これを千鳥状に配列したラインインクジェットヘッドの構成は上記の図４ないし図７に示す例と同様である。
【００７３】
（その他の実施の形態）
なお、千鳥状に隣接配置されているインクジェットヘッドユニット間の配置関係は次のようにすることもできる。図１０を参照して説明すると、一方のインクジェットヘッドユニット１０５（３）の最も端に位置するインクノズル５０１が、千鳥状に隣接配置されている他方のインクジェットヘッドユニット１０５（４）の最も端から２番目に位置しているインクノズル６０２に一致するようにする。このようにすると、インクジェットヘッドユニット１０５（３）における隣接インクノズル５０２が他方のインクジェットヘッドユニット１０５（４）の最も端に位置するインクノズ６０１に一致する。
【００７４】
従って、双方のインクジェットヘッドユニット１０５（３）、１０５（４）の最も端に位置するインクノズルを未使用ノズルとすることができる。すなわち、インクを吐出するインクノズルは、最も端から２番目に位置するインクノズルにて代用が可能となる。この結果、印刷に関与するノズルに連通する流路とその構造は、隣接する流路との間にある隔壁が同じ厚みで構成された構造となるため、インクジェットヘッドユニット１０５（３）と１０５（４）の両端のインクノズルのインク吐出特性が他のインクノズルと異なっていても、これら両端のインクノズルが印刷に関与しないので、印刷品位が低下することがない。
【００７５】
（本発明による印刷装置の実施例）
次に、図１１に本発明による印刷装置の実施例の外観斜視図を示す。また、図１２には、図１１にて示した印刷装置の主要構成部分の概略を示す。印刷装置１５０には本発明の構成のラインインクジェットヘッド１５１が搭載されている。
【００７６】
図１１において、印刷装置１５０は、記録紙６４を矢印Ａ方向に搬送し、記録紙６４の搬送速度に同期してラインインクジェットヘッド１５１からインク液滴を吐出し、これにより印刷を行う。１５８はインク供給機構１５７の収容部である。
【００７７】
インク供給機構１５７は更に、不図示のインクを収容するインクタンクと、インクをラインインクジェットヘッド１５１に送ると同時に回収するインク循環ポンプ機構（不図示）と、インクタンクとインク循環ポンプ機構およびラインインクジェットヘッド１５１の間に配管されたインクパイプ１５６とからなり、これらがインク供給機構の収容部１５８に収容されている。
【００７８】
印刷装置１５０は、このほかに図３にて示した制御回路部分が含まれた構成となっている。制御回路部分は、ラインインクジェットヘッド１５１、搬送機構１５５、インク供給機構１５７を駆動制御すると共に、スキャナや、ネットワーク等の上位装置とのデータの受送信を行なう。
【００７９】
図１２において、印刷装置１５０の主要部は、記録範囲を包含するように配列されたラインインクジェットヘッド１５１と、このラインインクジェットヘッド１５１による記録位置を経由させて記録紙６４を搬送する送りローラ１５４と記録紙６４を押さえる紙押さえローら１５３等を含む搬送機構１５５と、ラインインクジェットヘッド１５１にインクを供給するインクパイプ１５６等を含むインク供給機構１５７とから構成されている。
【００８０】
また、印刷装置１５０の主要部には、インクジェットヘッド１５１のインクノズルに対向する位置にインクノズル面に脱着可能な不図示のキャップ２２１およびその脱着機構とが設けられている。
【００８１】
印刷装置１５０の主要部では、記録用紙６４は搬送機構１５５の送りローラ１５４及び押さえローラ１５３により、矢印Ａ方向に搬送される。
ラインインクジェットヘッド１５１の近傍に設けられた押さえローラ１５３ａは、対向しているローラに記録紙６４を押圧してその浮き上がりを防止し、ラインインクジェットヘッド１５１のノズル面に記録紙６４が接触して印刷画像に汚れが生じないように構成されている。
【００８２】
この押さえローラ１５３ａの形状は、記録紙６４上に印刷されたインクが乾かない若しくは記録紙６４に染み込まない内に、記録紙６４と接触して印刷画像を汚すこと少なくする為に、記録紙６４との接触面積が極力小さくなるように段付きの形状としてある。
【００８３】
このように構成された印刷装置では、記録紙６４の搬送機構１５５による搬送速度に応じて、ラインインクジェットヘッド１５５から適時、インク液滴を吐出して、記録紙６４へ文字や画像を印刷する。搬送速度は、搬送機構１５５に取り付けられた不図示の検出機構により、送りローラ１５４の回転角度や速度を検出し、検出された搬送速度に対応して制御部がヘッドの駆動タイミングを制御して、ラインインクジェットヘッドよりインクを吐出させて印刷をおこなう。これにより、鮮明な印刷を高速で行なうことが可能となる。
【００８４】
印刷の際、記録紙６４を送るのみの動作にて印刷が完了するので、本発明の印刷装置の例では、極めて印刷速度を高めることが可能である。本例では、基本解像度を１／３６０として、ラインインクジェットヘッド１５１の最高駆動周波数を８ｋＨｚにて駆動を行えば、記録紙６４を約５６４ｍｍ／秒の速度にて記録し、排出することが可能である。本発明の記録装置によれば、極めて高速での印刷が可能となる。即ち、高速印刷が可能なオンデマンドプリンタや、オンデマンド発券機等を提案できる。
【００８５】
ラインインクジェットヘッド１５１へのインクの供給は、インクパイプ１５６から行われる。図中４本のインクパイプ１５６の内２本のインクパイプでは、ラインインクジェットヘッド１５１へインク供給機構１５７のインクタンクから矢印Ｂへインクが供給され、残りの２本のインク供給パイプでは、循環ポンプを経てインクタンクへインクが環流されて回収される。
【００８６】
このようにラインインクジェットヘッド１５１のインクを環流可能な供給系を構成することにより、ラインインクジェットヘッド１５１の共通インク供給路１２１の内部へ効率的にインク充填可能であり、更には、インク吐出の際に不吐出の原因となる共通インク供給路１２１の中のインク中の気泡を排出することが可能であり、これらのインク供給機構１５７におけるインク充填と気泡排出の動作においては、印刷に寄与しない無駄なインクを使用することがない。
【００８７】
キャップ２２１は、印刷装置が稼働していないときには、インクジェットヘッドユニットを覆い、稼働する信号が入力されると、記録紙６４がインクジェットヘッドへ搬送される前に、印刷に先立って行われるインクノズルから予備吐出により排出されたインク滴を受ける。
【００８８】
その後、キャップ２２１は、図１２の下方に移動して記録紙６４の搬送路から退避する。
【００８９】
また、キャップ２２１は印字していない時間が所定の時間経過し、且つ記録紙６４がない場合、制御部からの司令によりその脱着機構を作動させてインクノズル面を保護する。更にキャップ２２１は不図示のポンプユニットと管部材により接続されて、適時キャップ２２１内のインクを排出するとともに、キャップ装着時に、循環ポンプにより、ラインインクジェットヘッド１５１のノズル内にて長期の不使用により粘度が増加したインクを排出する。
【００９０】
更に、ラインインクジェットヘッド１５１のノズル面の払拭を行なうワイパー機構をキャップ２２１の近傍のノズル面に対向する位置に設けて、ノズル面に付着した紙粉等を除去する機構を設けてもよい。
【００９１】
上述のように本発明の印刷装置によれば、印刷媒体を搬送しながら、前述のラインインクジェットヘッドにより印刷媒体に印刷を行うので、記録装置の構成が簡単であり、製造が簡単で、駆動回路が複雑化することなく、印刷に要する時間が短い印刷装置を実現することができる。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のラインインクジェットヘッドにおいては、ヘッドユニット取付け基板を有し、このヘッドユニット取付け基板には各インクジェットヘッドユニットを千鳥状に配列するためのヘッドユニット取付け面が形成されている。よって、当該ヘッドユニット取付け面を精度良く形成しておけば、当該ヘッドユニット取付け面に各インクジェットヘッドユニットを接着固定するという簡単な作業により、千鳥配列されるインクジェットヘッドユニット相互の位置合わせを精度良く行う事ができる。したがって、千鳥配列されたインクジェットヘッドからなるラインインクジェットヘッドの印刷品位を良好な状態に保持できる。
【００９３】
また、本発明のラインインクジェットヘッドでは、千鳥状に配置されているインクジェットヘッド相互間におけるインクノズル列の間隔を、印刷画像の基本解像度の正の整数倍としてある。このように間隔を設定することにより、千鳥配列されている各インクジェットヘッドユニットの駆動タイミングを調整するための回路構成が複雑化してしまうことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施例に係るラインインクジェットヘッドを示す概略正面図である。
【図２】（ａ）は図１の各インクジェットヘッドユニットの構成を示す概略断面図であり、（ｂ）はそのｂ−ｂ線で切断した部分の概略構成図である。
【図３】本発明の印刷装置の制御回路の概略ブロック図である。
【図４】本発明を適用した第２の実施例に係るラインインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図５】図４のラインインクジェットヘッドにおけるＩＶ−ＩＶ線で切断した部分の概略断面図である。
【図６】図４のラインインクジェットヘッドのヘッドユニット取り付け基板を示す斜視図である。
【図７】図４のラインインクジェットヘッドの概略説明図である。
【図８】（ａ）は図４のインクジェットヘッドユニットの変形例を示す説明図であり、（ｂ）は千鳥状に配列されたインクジェットヘッドユニットのキャップ代を示すための説明図である。
【図９】図４のインクジェットヘッドユニットの別の変形例を示す説明図である。
【図１０】図４のラインインクジェットヘッドにおける千鳥配列されているインクジェットヘッドユニットの別の配置例を示す説明図である。
【図１１】本発明の印刷装置の外観を示す斜視図である。
【図１２】本発明の印刷装置の主要構成部分を示す概略構成図である。
【図１３】従来のラインインクジェットヘッドの問題点を示すための説明図である。
【符号の説明】
１ ラインインクジェットヘッド
２ ヘッドユニット取り付け基板
２１ インク供給路
３、４ ヘッドユニット取り付け面
５、５（１）〜５（５） インクジェットヘッドユニット
５ａ インクノズル面（前面）
５ｂ インクジェットヘッドユニットの取り付け基準面（裏面）
５１ インクノズル
５１（３ｂ）、５１（４ｂ） 最も端に位置するインクノズル
ｐ ノズルピッチ
ｔ 各インクノズル列の間の距離
３０ 制御回路
５５ インク室
５９ 振動板
６６ インクジェットヘッドユニットの端壁
６７ 各インク室を仕切っている仕切り壁
１０１ ラインインクジェットヘッド
１０２ ヘッドユニット取り付け基板
１０３、１０３（１）、１０３（２） 第１のヘッドユニット取り付け面
１０４、１０４（１），１０４（２） 第２のヘッドユニット取り付け面
１０５、１０５（１）ないし１０５（４） インクジェットヘッドユニット
１２１ 共通インク供給路
１３２ インクノズル面
１３３ インクノズル
１３４ インク圧力室
１３５ インク供給口
１３６ 共通インク室
１４１ 電極ガラス基板
１４２ キャビティ基板
１４３ ノズル基板
１４３ａ 取り付け基準面
１５０ 印刷装置
１５１ ラインインクジェットヘッド
１５５ 搬送機構
１５７ インク供給機構

Claims (2)

1. 列状に複数個のインクノズルが形成されたインクジェットヘッドユニットが、インクノズルの配列方向に沿って、複数配列された構成のラインインクジェットヘッドにおいて、
   前記インクジェットヘッドユニットが千鳥状に取り付けられる基板と、前記インクジェットヘッドユニットにインクを供給する共通インク供給路とを有し、
   前記基板は、同一の面に第１および第２のヘッドユニット取付け面を有し、前記第１のヘッドユニット取付け面は前記基板の表面に一定の間隔で形成され、前記第２のヘッドユニット取付け面は、前記第１のヘッドユニット取付け面の間に位置している前記基板の表面部分を一定の距離だけ突出させた突出部の表面に形成され、
   前記第２のヘッドユニット取付け面に取り付けられた前記インクジェットヘッドユニットの最も端に位置する前記インクノズルと、前記第１のヘッドユニット取付け面に取り付けられた前記インクジェットヘッドユニットの最も端から２番目に位置している前記インクノズルとは一致しており、
   前記インクジェットヘッドユニットは、前記インクノズルに連通するインク圧力室と、静電気力を利用して当該インク圧力室の容積を変動させる静電駆動機構とを備え、前記インク圧力室の容積変動により前記インクノズルからインク液滴を吐出させる静電駆動式のものであって、
   前記インクジェットヘッドユニットは、積層接着された第１、第２および第３の基板を有し、前記第１の基板には前記共通インク供給路に連通している共通インク室が形成され、前記第１および第２の基板の間には前記インクノズルおよび前記インク圧力室が形成され、前記第２の基板および第３の基板の間には前記静電駆動機構が形成されており、
   前記第１の基板の前記第２の基板が積層接着されている表面とは反対側の表面、あるいは、前記第３の基板の前記第２の基板が積層接着されている表面とは反対側の表面が、前記取付け基準面とされていることを特徴とするラインインクジェットヘッド。
2. 請求項１のラインインクジェットヘッドと、印刷媒体を搬送する搬送機構と、前記ラインインクジェットヘッドにインクを供給するインク供給機構とからなり、前記ラインインクジェットヘッドは、前記搬送機構により搬送される印刷媒体の印刷範囲を包含するように配置されていることを特徴とする印刷装置。

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