JP4582844B2

JP4582844B2 - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP4582844B2
Application number: JP35349299A
Authority: JP
Inventors: 洋一元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2019-12-13
Also published as: JP2001162790A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録紙にインク滴を所定パターンに付着させて文字、画像を形成する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】
圧電方式を採用した従来のインクジェットヘッドは、基板の上面に、間にインク流路が形成される多数の圧電隔壁を略平行に一列状に配置するとともに、これら圧電隔壁の頂部に、前記インク流路に連通する多数の吐出孔が穿設された天板を載置した構造を有しており、記録紙を天板の吐出孔に対して相対的に移動させながら、多数の圧電隔壁を外部からの画像データに基づいて個々に選択的に屈曲させてインク流路内のインクを加圧するとともに、前記吐出孔よりインク滴を吐出させ、これを記録紙に付着させることにより所定の印画を形成するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のインクジェットヘッドを用いて、記録紙の全体または所定の領域を塗りつぶす“べた印画”を行う際、インクが付着しない空白域を完全に無くすには、図６に示す如く、インクの吐出量を多くすることにより、記録紙に形成される個々の印画ドットｄの径を大きくする必要があった。
【０００４】
しかしながら、空白域が完全に無くなるように印画ドットｄの径を大きくした場合、各々が略円形をなすように形成された印画ドットｄは、全体の約５０％に相当する部分が隣接する印画ドットｄと重なり合うこととなり、それ故、記録紙に形成される画像の濃度が上記重なり部（図中の黒塗り部分）で過度に濃くなり、画質が著しく劣化する欠点を有していた。
【０００５】
またこの場合、記録紙には多量のインクが付着されるため、インクの使用量が多くなる上に、これらのインクを乾燥させるのに長時間を要する欠点も有していた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、本発明のインクジェットヘッドは、多数の吐出孔が二列状に穿設されている天板を有し、記録紙を前記天板に沿って吐出孔の列と直交する方向に搬送しながら、インクを前記吐出孔から吐出させて印画を形成するインクジェットヘッドであって、前記多数の吐出孔は、一方の列の吐出孔から吐出されるインク滴の吐出量よりも他方の列の吐出孔から吐出されるインク滴の吐出量が少なくなるように、前記一方の列の吐出孔の径よりも前記他方の列の吐出孔の径を小さくし、前記一方の列の吐出孔に比し、前記他方の列の吐出孔が記録紙の搬送方向上流側に傾斜させて穿設されていることを特徴とするものである。
また、本発明の上記インクジェットヘッドにおいては、さらに、基板と、互いに平行または平行な角度から±１度以内の角度で前記基板の上面に配列されていることによって、間にインク流路を形成するための多数の圧電隔壁と、該圧電隔壁の両側面に設けられた電極とを有しており、前記天板は、前記多数の吐出孔が前記インク流路に連通するように、前記多数の圧電隔壁の頂部に載置されており、前記多数の圧電隔壁は、二列状に配列されており、前記一方の列の圧電隔壁が前記他方の列の圧電隔壁間に位置するように設けられていてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明のインクジェットヘッドの一形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図であり、図２（ａ），（ｂ）は図１のインクジェットヘッドの主走査方向に係る断面図であり、図３は図１のインクジェットヘッドの副走査方向に係る断面図であり、図４は図１のインクジェットヘッドに使用される天板の平面図であり、１は基板であり、２ａ，２ｂは圧電隔壁であり、３はインク流路であり、５は天板であり、６ａ，６ｂは吐出孔である。
【０００９】
前記基板１は、アルミナセラミックス等の電気絶縁性材料から成り、上面で圧電隔壁２ａ，２ｂ等を支持するための支持母材として機能する。
【００１０】
前記基板１は、例えばアルミナセラミックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加、混合して泥漿状に成すとともに、これを従来周知のドクターブレード法、カレンダーロール法等を採用することによってセラミックグリーンシートを得て、しかる後に、前記セラミックグリーンシートを所定形状に打ち抜いた上で、高温で焼成することによって製作される。
【００１１】
また、前記基板１の上面には、例えば７個／ｍｍのピッチで略平行（±１度以内）に配列する多数の圧電隔壁２ａ，２ｂが主走査方向にわたって二列状に取着されており、各々の列の隣り合う圧電隔壁間２ａ−２ａ，２ｂ−２ｂにはインク流路３が形成される。
【００１２】
前記圧電隔壁２ａ，２ｂは、各々がチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等を主成分とする圧電セラミックスを高さ０．５ｍｍ程度の隔壁状に加工して成り、上部領域及び下部領域は、それぞれが図２（ａ）の矢印方向に分極処理されていることから、両側面に被着される電極４を介して圧電隔壁２ａ，２ｂに所定の電力が印加されると、圧電隔壁２ａ，２ｂは、図２（ｂ）に示した如く、剪断モードで“く”の字状に屈曲、変形し、インク流路３内のインクを加圧する。
【００１３】
また、前記多数の圧電隔壁２ａ，２ｂは、一方の列の圧電隔壁２ａを他方の列の圧電隔壁間２ｂ−２ｂに位置させることによって、一方の列を構成する圧電隔壁２ａ，２ａ間のインク流路３と、他方の列を構成する圧電隔壁２ｂ，２ｂ間のインク流路３とを主走査方向に千鳥状に配列させている。
【００１４】
ここで、他方の列を構成する圧電隔壁２ｂは、記録紙Ｍの全体または所定の領域を塗りつぶす“べた印画”を行う場合に、圧電隔壁２ａの駆動によって形成される印画ドット間の空白領域を埋めるための小さなインク滴ｉを発生させるものであり、従って、“べた印画”以外の印画動作においては、他方の列の圧電隔壁２ｂは使用されず、一方の列の圧電隔壁２ａのみが使用されることとなる。
【００１５】
かかる圧電隔壁２ａ，２ｂは、まず、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする焼結体を分極処理することによって圧電セラミックスを形成し、これをエポキシ樹脂等の接着剤でもって基板１の上面に接着、固定した上、ダイシングソー等を用いて各々が所定厚みの隔壁状をなすように研削加工することにより形成される。
【００１６】
尚、前記インク流路３内のインクは、基板１の副走査方向の両側に配置される図示しないインクタンクより各インク流路３内に供給される。このようなインクとしては、例えば顔料タイプの油性インク、水性染料インク等が使用される。
【００１７】
また、前記基板１の上面には、各々の一端が対応する圧電隔壁２ａ，２ｂの側面まで導出された多数の電極４が被着されている。
【００１８】
前記多数の電極４は、アルミニウム等の金属により所定パターンに被着、形成されており、図示しないドライバーＩＣの駆動に伴って圧電隔壁２ａ，２ｂを屈曲、変形させるための所定の電力を印加する作用を為す。
【００１９】
尚、前記多数の電極４は、アルミニウム、銅等の金属を従来周知の薄膜手法、具体的には、真空蒸着法、スパッタリング法等を採用することにより基板１の上面及び圧電隔壁２ａ，２ｂの表面に所定厚みに被着させ、これをレーザー等で切断、加工することにより所定パターンに形成される。
【００２０】
そして、前記圧電隔壁２ａ，２ｂの頂部には、インク流路３に連通する多数の吐出孔６ａ，６ｂを二列状に穿設した天板５が載置されており、該天板５によってインク流路３を塞いでいる。
【００２１】
前記天板５は、下面に絶縁膜（図示せず）を被着させたモリブデン製のベース５ａ上に、ポリイミド樹脂から成るフィルム５ｂを貼着した構造を有しており、前記吐出孔６ａ，６ｂはベース５ａ及びフィルム５ｂの双方を貫通するように形成されている。
【００２２】
前記吐出孔６ａ，６ｂは、一方の列Ａを構成する吐出孔６ａが一方の圧電隔壁２ａ，２ａ間のインク流路３に、また、他方の列Ｂを構成する吐出孔６ｂが他方の圧電隔壁２ｂ，２ｂ間のインク流路３にそれぞれが連通しており、圧電隔壁２ａ，２ｂの屈曲、変形によりインク流路３内のインクが加圧されると、これらの吐出孔６ａ，６ｂより所定量のインクが吐出される。
【００２３】
また、前記吐出孔６ａ，６ｂは、一方の列Ａの吐出孔６ａより吐出されるインク滴ｉの吐出量よりも、他方の列Ｂの吐出孔６ｂより吐出されるインク滴ｉの吐出量が少なくなるように、吐出孔６ｂの径が吐出孔６ａの径よりも小さく、具体的には、吐出孔６ａの径φ_１を４０μｍ〜６０μｍとした場合、吐出孔６ｂの径φ_２はφ_１の４０％〜５０％に相当する１６μｍ〜３０μｍの範囲内に設定される。
【００２４】
このように、吐出孔６ｂからのインク吐出量を吐出孔６ａからのインク吐出量よりも少なく制御することにより、“べた印画”を行う場合、一方の列Ａの吐出孔６ａからのインク滴ｉにより形成した印画ドットｄ_１，ｄ_１間の空白域を、他方の列Ｂの吐出孔６ｂからの小さなインク滴ｉにより形成される小さな印画ドットｄ_２で良好に埋めることができ、図５に示した如き印画ドットパターンが得られるようになる。例えば、吐出孔６ａからのインク滴ｉにより形成される印画ドットｄ_１の径が４０μｍ〜５０μｍの場合、吐出孔６ｂからのインク滴ｉにより形成される印画ドットｄ_２の径は１６μｍ〜３０μｍに設定される。
【００２５】
この場合、略円形をなすように形成された印画ドットｄ_１，ｄ_２が隣接する印画ドットｄ_１，ｄ_２と重なり合う部分（図中の黒塗り部分）を全体の２０％以下に抑えることができるため、適正な濃度をもった“べた印画”が得られ、画質を向上させることが可能となる。
【００２６】
またこの場合、記録紙に“べた印画”を形成するにあたって記録紙に付着するインクの量は少なくなることから、インクの使用量が節約され、インクを比較的短時間で乾燥させることもできる。
【００２７】
更に、前記天板５の吐出孔６ａ，６ｂのうち、他方の列Ｂの吐出孔６ｂは一方の列Ａの吐出孔６ａに比し記録紙Ｍの搬送方向上流側に傾斜させて穿設されており、これによって吐出孔６ｂより吐出されるインク滴ｉは、記録紙Ｍの搬送方向と逆行する方向に吐出されることから、インク滴ｉが記録紙Ｍに対して着弾する際の相対速度は速く、従って、インク吐出量が少量となることに起因して吐出孔６ｂからの吐出速度が遅くなっても、インク滴ｉを記録紙Ｍの所定位置に正確に着弾させて良好な印画を形成することが可能となる。尚、吐出孔６ａが天板５の上面に対して直角に設けられている場合、天板５の上面に対する吐出孔６ｂの傾斜角θは例えば４５°〜８９°に設定される。
【００２８】
尚、前記天板５は、モリブデン製のベース５ａに吐出孔６ａ，６ｂに対応する貫通孔を従来周知のエッチング等によって径８０μｍ〜１１０μｍ程度に穿設し、次に前記ベース５ａの上面にポリイミド樹脂製のフィルム５ｂを接着剤により貼着した上で、該フィルム５ｂにレーザー加工等によって吐出孔６ａ，６ｂを形成することにより製作され、得られた天板５を吐出孔６ａ，６ｂが対応するインク流路３上に配置されるように位置合わせし、天板５をエポキシ樹脂等の接着剤を介して多数の圧電隔壁２ａ，２ｂの頂部に載置させることにより、天板５が圧電隔壁２ａ，２ｂ上に接着、固定される。
【００２９】
また、吐出孔６ａで構成される一方の列Ａと、吐出孔６ｂで構成される他方の列Ｂとの間隔Ｗは、記録紙Ｍの搬送速度、圧電隔壁２ｂ，２ｂの駆動タイミング等に応じて適宜決定され、例えば圧電隔壁２ｂ，２ｂを同時に駆動する場合、間隔Ｗは印画ライン間の間隔の１／２に設定される。
【００３０】
かくして、上述したインクジェットヘッドは、記録紙Ｍを天板５の上面に沿って吐出孔６ａ，６ｂの列と直交する方向に搬送しながら、多数の圧電隔壁２ａ，２ｂをドライバーＩＣ等の駆動に伴って個々に選択的に屈曲、変形させて、インク流路３内のインクを加圧するとともに、該加圧したインクの一部を天板５の吐出孔６ａ，６ｂより外部に吐出させ、該吐出したインク滴ｉを記録紙Ｍに所定パターンに付着させることにより、記録紙Ｍに所定の印画が形成される。
【００３１】
尚、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００３２】
例えば、上述の形態では、基板１をアルミナセラミックス等の電気絶縁性材料により形成するようにしたが、これに代えて、基板１を圧電セラミックスにより圧電隔壁２ａ，２ｂと一体的に形成するようにしても構わない。
【００３３】
また、上述の形態では、インク吐出量の制御を、吐出孔６ａ，６ｂの径を可変させることによってのみ行うようにしたが、このような制御に加えて、圧電隔壁２ａ，２ｂへの印加電力、またはパルス波形を可変させるようにすれば、インク滴ｉの吐出量を細かく制御することができ、より品質の高い印画を形成することができるようになる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のインクジェットヘッドによれば、略円形をなすように形成された印画ドットが隣接する印画ドットと重なり合う面積を小さくすることができるため、適正な濃度をもった“べた印画”が得られ、画質を向上させることが可能となる。
【００３５】
また、本発明のインクジェットヘッドによれば、記録紙に“べた印画”を形成するにあたって記録紙に付着するインクの量は少なくなることから、インクの使用量が節約され、インクを比較的短時間で乾燥させることもできる。
【００３６】
更に、本発明のインクジェットヘッドによれば、他方の列の吐出孔を一方の列の吐出孔に比し記録紙の搬送方向上流側に傾斜させて穿設しておくことにより、該傾斜する吐出孔からのインク滴は、記録紙の搬送方向と逆行する方向に吐出されるため、インク滴が記録紙に対して着弾する際の相対速度は速く、インク量が少量となることに起因して、他方の列の吐出孔からのインク滴の吐出速度が遅くなってもインク滴を記録紙の所定位置に正確に着弾させて良好な印画を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットの一形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は図１のインクジェットヘッドの主走査方向に係る断面図である。
【図３】図１のインクジェットヘッドの副走査方向に係る断面図である。
【図４】図１のインクジェットヘッドに使用される天板の平面図である。
【図５】図１のインクジェットヘッドを用いて“べた印画”を行った場合の印画ドットパターンを示す図である。
【図６】従来のインクジェットヘッドを用いて“べた印画”を行った場合の印画ドットパターンを示す図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２ａ，２ｂ・・・圧電隔壁、３・・・インク流路、５・・・天板、６ａ，６ｂ・・・吐出孔

Claims

多数の吐出孔が二列状に穿設されている天板を有し、記録紙を前記天板に沿って吐出孔の列と直交する方向に搬送しながら、インクを前記吐出孔から吐出させて印画を形成するインクジェットヘッドであって、
前記多数の吐出孔は、一方の列の吐出孔から吐出されるインク滴の吐出量よりも他方の列の吐出孔から吐出されるインク滴の吐出量が少なくなるように、前記一方の列の吐出孔の径よりも前記他方の列の吐出孔の径を小さくし、前記一方の列の吐出孔に比し、前記他方の列の吐出孔が記録紙の搬送方向上流側に傾斜させて穿設されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
基板と、互いに平行または平行な角度から±１度以内の角度で前記基板の上面に配列されていることによって、間にインク流路を形成するための多数の圧電隔壁と、該圧電隔壁の両側面に設けられた電極とを有しており、
前記天板は、前記多数の吐出孔が前記インク流路に連通するように、前記多数の圧電隔壁の頂部に載置されており、
前記多数の圧電隔壁は、二列状に配列されており、前記一方の列の圧電隔壁が前記他方の列の圧電隔壁間に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。