JP6274221B2 - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
特許文献１のインクジェットヘッドは、図８に示すように、記録媒体の記録面に対向するノズル形成面上において、記録媒体の搬送方向に直交する主走査方向に平行な第一の方向と記録媒体の搬送方向である副走査方向に対して幾分傾斜した第二の方向とに並ぶようにマトリクス状に複数のノズル孔が形成されている。
このインクジェットヘッドでは、第二の方向に並んだノズル孔ｎ１〜ｎ７（ノズル列Ｎｌ１とする）は、主走査方向についてドットピッチＰ０で配置されており、当該ノズル列Ｎｌ１の副走査方向の最も下流側のノズル孔ｎ７と、隣接するノズル列Ｎｌ２の副走査方向の最も上流側のノズル孔ｎ８もまた主走査方向についてドットピッチＰ０と等しいピッチＰ２で配置されている。さらに、他のノズル列Ｎｌ２，Ｎｌ３，Ｎｌ４，…も各ノズル孔が同様の配置となっている。
図示は省略するが、上記各ノズル孔が形成されたノズルプレートには、インクを供給する流路や吐出するための駆動機構が個別に併設されている。そして、上述のように第一と第二の方向にノズル孔を分散させて配置することにより、ドットピッチの狭小化を図りつつも個々の流路等の配置の容易化を実現している。
このインクジェットヘッドでは、第二の方向に並んだノズル孔ｎ１〜ｎ７（ノズル列Ｎｌ１とする）は、主走査方向についてドットピッチＰ０で配置されており、当該ノズル列Ｎｌ１の副走査方向の最も下流側のノズル孔ｎ７と、隣接するノズル列Ｎｌ２の副走査方向の最も上流側のノズル孔ｎ８もまた主走査方向についてドットピッチＰ０と等しいピッチＰ２で配置されている。さらに、他のノズル列Ｎｌ２，Ｎｌ３，Ｎｌ４，…も各ノズル孔が同様の配置となっている。
図示は省略するが、上記各ノズル孔が形成されたノズルプレートには、インクを供給する流路や吐出するための駆動機構が個別に併設されている。そして、上述のように第一と第二の方向にノズル孔を分散させて配置することにより、ドットピッチの狭小化を図りつつも個々の流路等の配置の容易化を実現している。
しかしながら、上記インクジェットヘッドは、装置の機体の取り付け誤差等により、図のＡ１又はＡ２の方向への傾きが生じると、ノズル孔ｎ７とｎ８のピッチＰ２が他のノズル孔のピッチに比べて大きく変動を生じやすく、形成画像においてノズル孔ｎ７とｎ８の間を通過する線上に沿って濃淡が生じるという問題があった。
これは、ノズル孔ｎ７とノズル孔ｎ８の副走査方向におけるピッチＰ４が隣接する他のノズル孔ｎ１〜ｎ７の間の副走査方向におけるピッチＰ３よりも大きいことが原因となっている。
これは、ノズル孔ｎ７とノズル孔ｎ８の副走査方向におけるピッチＰ４が隣接する他のノズル孔ｎ１〜ｎ７の間の副走査方向におけるピッチＰ３よりも大きいことが原因となっている。
これを解決するために、特許文献２のインクジェットヘッドでは、図９に示すように、ノズル孔ｎ７とノズル孔ｎ８との間に、主走査方向についてピッチＰ５、副走査方向にピッチＰ６となるようにノズル孔ｎ４を配置している（Ｐ５＝Ｐ２（図８におけるノズル孔ｎ７とノズル孔ｎ８の主走査方向におけるピッチＰ２）、Ｐ６＝Ｐ４／２）。
これにより、隣接するドットを形成するノズル孔ｎ７とｎ４及びノズル孔ｎ４とｎ８の間の副走査方向のピッチＰ６をピッチＰ４の二分の一とすることができ、インクジェットヘッドの取り付け誤差の影響を半減させることを可能としている。
これにより、隣接するドットを形成するノズル孔ｎ７とｎ４及びノズル孔ｎ４とｎ８の間の副走査方向のピッチＰ６をピッチＰ４の二分の一とすることができ、インクジェットヘッドの取り付け誤差の影響を半減させることを可能としている。
上記のように、特許文献１のインクジェットヘッドは、ノズルピッチの縮小化とヘッド内のインク吐出をおこなうための各構成の配置容易化を実現し、特許文献２はこれらに加えて、インクジェットヘッドの取り付け誤差による画質の低減防止を実現している。
しかしながら、これら従来のインクジェットヘッドは、インク吐出による共振の発生の影響については考慮されてはいなかった。即ち、インクジェットヘッドのノズル周辺では、インク吐出による振動周波数がその構造に基づく共振周波数に近くなると共振を発生する。この共振が発生するとその周囲のノズル孔では、通常に比べて吐出速度に遅速を生じ、画質に影響を生じるという問題がある。かかる共振の影響は、吐出を行ったノズル孔に近いほど顕著となっていた。
しかしながら、これら従来のインクジェットヘッドは、インク吐出による共振の発生の影響については考慮されてはいなかった。即ち、インクジェットヘッドのノズル周辺では、インク吐出による振動周波数がその構造に基づく共振周波数に近くなると共振を発生する。この共振が発生するとその周囲のノズル孔では、通常に比べて吐出速度に遅速を生じ、画質に影響を生じるという問題がある。かかる共振の影響は、吐出を行ったノズル孔に近いほど顕著となっていた。
特許文献１及び２のインクジェットヘッドは、大部分のノズル孔が、形成するドットが隣接するノズル孔同士が第二の方向に沿って隣接する配置となっている。形成するドットが隣接する二つのノズル孔は同時期に吐出を行う場合が多いので、これらの配置が隣接する場合、共振の影響が避けられないという問題が生じていた。
本発明は、インクジェットヘッドの取り付け誤差の影響を低減しつつ、吐出による共振の影響を低減することをその目的とする。
本発明は、記録媒体の記録面に対向するノズル形成面上において、前記記録媒体の搬送方向に直交する主走査方向に平行な第一の方向と前記記録媒体の搬送方向に平行な副走査方向とに２次元状に配置された複数のノズル孔を備え、前記主走査方向について隣接するドットを形成する二つのノズル孔が前記副走査方向に隣接しないように分散させて配置すると共に、前記主走査方向に隣接するドットを形成する二つのノズル孔が、前記２次元状に配置された複数のノズル孔の前記副走査方向における一端部と他端部とに分離されないように配置したことを特徴とする。
上記インクジェットヘッドにかかる発明は、前記複数のノズル孔は、前記第一の方向と前記副走査方向に対して傾斜した第二の方向とに沿って並んだ配置でノズル孔が形成された複数のノズル形成エリアに分割して配置されており、前記複数のノズル形成エリアを前記副走査方向に沿って並べて配置し、前記主走査方向について隣接するドットを形成する二つのノズル孔が同一の前記ノズル形成エリア内にならないように分散させて配置すると共に、前記主走査方向に隣接するドットを形成する二つのノズル孔が、前記複数のノズル形成エリアを含む領域全体における前記副走査方向における一端部と他端部とに分離されないように配置しても良い。
上記インクジェットヘッドにかかる発明は、形成するドットの前記主走査方向の並び順に従って前記ノズル孔を順番に前記複数のノズル形成エリアに割り振ると共に、前記複数のノズル形成エリアの前記副走査方向の並び順を入れ替えて、前記主走査方向に隣接するドットを形成する二つのノズル孔が、前記複数のノズル形成エリアを含む領域全体における前記副走査方向の一端部と他端部とに分離されないように配置しても良い。
また、上記インクジェットヘッドにかかる発明は、各々の前記ノズル形成エリアにおいて、前記第二の方向に沿って並んだ複数のノズル孔からなる列の一端部から順番に前記ノズル孔が割り振られる構成としても良い。
また、上記インクジェットヘッドにかかる発明は、前記第二の方向に沿って並んだ複数のノズル孔からなる列の一端部から順番に前記ノズル孔が割り振られているノズル形成エリアと、前記第二の方向に沿って並んだ複数のノズル孔からなる列の一端部から順番に前記ノズル孔が割り振られているノズル形成エリアを前記主走査方向に沿った軸周りに反転した配置となるノズル形成エリアとが混在する構成としても良い。
また、上記インクジェットヘッドにかかる発明は、前記複数のノズル孔に個別に連通する複数の圧力室が形成された圧力室基板と、前記複数の圧力室の内壁の一部を構成する振動板と、前記振動板における前記複数の圧力室の内壁となる部分の外側に設けられ、前記複数の圧力室の内部圧力を個別に変化させる複数の圧電素子とを備える構成としても良い。
また、上記インクジェットヘッドにかかる発明は、主走査方向のノズルピッチを主走査方向のドットピッチの整数倍とし、副走査方向のノズルピッチを副走査方向のドットピッチの整数倍としても良い。
また、本発明は、インクジェット記録装置であって、前記記録媒体を搬送するための搬送機構と、上述したインクジェットヘッドとを備えることを特徴とする。
本発明は、インクジェットヘッドにおいて、主走査方向について隣接するドットを形成する二つのノズル孔を副走査方向に隣接しないように分散させて配置したので、インク吐出による共振の影響を低減することができる。
さらに、隣接するドットを形成する二つのノズル孔が、２次元状に配置された複数のノズル孔の前記副走査方向における一端部と他端部とに分離しない配置としたので、インクジェットヘッドの取付誤差による隣接するドット間の距離変動の影響を低減することができる。
従って、インクジェットヘッドの取付誤差による傾きの影響を抑えつつ、インク吐出による共振の影響を低減可能なインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供する事が可能となる。
さらに、隣接するドットを形成する二つのノズル孔が、２次元状に配置された複数のノズル孔の前記副走査方向における一端部と他端部とに分離しない配置としたので、インクジェットヘッドの取付誤差による隣接するドット間の距離変動の影響を低減することができる。
従って、インクジェットヘッドの取付誤差による傾きの影響を抑えつつ、インク吐出による共振の影響を低減可能なインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供する事が可能となる。
［実施形態の概略］
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
図１に示す通り、インクジェット記録装置２０は記録媒体Ｋを支持するプラテン６０を有している。プラテン６０の前後には記録媒体Ｋを搬送するための搬送機構としての搬送ローラ８が設けられている。搬送ローラ８が駆動されると、記録媒体Ｋがプラテン６０に支持された状態で後方から前方に搬送される。
下記では、記録媒体Ｋの搬送方向を「副走査方向Ｙ」とし、記録媒体Ｋの記録面に平行であって搬送方向に直交する方向を「主走査方向Ｘ」というものとする。副走査方向Ｙ、主走査方向Ｘはいずれも水平となっている。
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
図１に示す通り、インクジェット記録装置２０は記録媒体Ｋを支持するプラテン６０を有している。プラテン６０の前後には記録媒体Ｋを搬送するための搬送機構としての搬送ローラ８が設けられている。搬送ローラ８が駆動されると、記録媒体Ｋがプラテン６０に支持された状態で後方から前方に搬送される。
下記では、記録媒体Ｋの搬送方向を「副走査方向Ｙ」とし、記録媒体Ｋの記録面に平行であって搬送方向に直交する方向を「主走査方向Ｘ」というものとする。副走査方向Ｙ、主走査方向Ｘはいずれも水平となっている。
プラテン６０の上方には、副走査方向Ｙの上流側から下流側にかけてラインヘッド１０，１２，１４，１６が設けられている。各ラインヘッド１０，１２，１４，１６はＸ方向に延在しており、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各プロセスカラーのインクを記録媒体Ｋに向けて吐出するようになっている。
ラインヘッド１０を下方から見ると、図２に示すとおり、８つのインクジェットヘッド１００が主走査方向Ｘに沿って千鳥状に配列されている。
インクジェットヘッド１００は、略直方体状の筐体（図示略）を備え、当該筐体の底部には記録媒体Ｋの記録面と平行に対向するようにノズル基板１が設けられている。筐体の左右の側部にはフランジ１０１が一体に形成されている。インクジェットヘッド１００はこのフランジ１０１によりラインヘッド１０の支持体１１に固定されている。
なお、各ラインヘッド１０，１２，１４，１６はラインヘッドモジュールの一例であり、ラインヘッド１２，１４，１６もラインヘッド１０と同様の構成を有している。
インクジェットヘッド１００は、略直方体状の筐体（図示略）を備え、当該筐体の底部には記録媒体Ｋの記録面と平行に対向するようにノズル基板１が設けられている。筐体の左右の側部にはフランジ１０１が一体に形成されている。インクジェットヘッド１００はこのフランジ１０１によりラインヘッド１０の支持体１１に固定されている。
なお、各ラインヘッド１０，１２，１４，１６はラインヘッドモジュールの一例であり、ラインヘッド１２，１４，１６もラインヘッド１０と同様の構成を有している。
［ノズル孔の周囲の構造］
図３はノズル孔ｎを通過する垂直断面を示した断面図を示す。この図により、そのノズル孔ｎの周囲の構造について説明する。
インクジェットヘッド１００は、ノズル基板１、第一接着用基板２、圧力室基板３、第二接着用基板４、圧電素子５及び配線基板６が、この順で積層されて構成されている。
図３はノズル孔ｎを通過する垂直断面を示した断面図を示す。この図により、そのノズル孔ｎの周囲の構造について説明する。
インクジェットヘッド１００は、ノズル基板１、第一接着用基板２、圧力室基板３、第二接着用基板４、圧電素子５及び配線基板６が、この順で積層されて構成されている。
ノズル基板１は、インクジェットヘッド１００の最下層に位置している。また、ノズル基板１は、例えば、シリコン製の基板である。このノズル基板１の下面が記録媒体Ｋと対向するノズル形成面となっており、このノズル基板１を上下に貫通して複数のノズル孔ｎが形成されている。
第一接着用基板２は、ノズル基板１の上面に積層され、接合されている。この第一接着用基板２は、例えば、ガラス製の基板である。この第一接着用基板２には、ノズル基板１のノズル孔ｎと連通し、インク流路を構成する貫通孔２ａが形成されている。
そして、第一接着用基板２の上面には、圧力室基板３が積層され、接合されている。
そして、第一接着用基板２の上面には、圧力室基板３が積層され、接合されている。
圧力室基板３は、圧力室層３ａと振動板３ｂとから構成されている。
圧力室層３ａは、第一接着用基板２の上面に積層され、接合されている。また、圧力室層３ａは、シリコン製の基板から構成されている。この圧力室層３ａには、ノズル孔ｎから吐出されるインクに吐出圧力を付与する圧力室３ｃが、当該圧力室層３ａを貫通するように形成されている。
圧力室３ｃは、貫通孔２ａ及びノズル孔ｎの上方に設けられ、これら貫通孔２ａ及びノズル孔ｎと連通している。
振動板３ｂは、圧力室３ｃの開口を覆うように圧力室層３ａの上面に積層され、接合されている。すなわち、振動板３ｂは、圧力室３ｃの上壁部を構成している。また、振動板３ｂの表面には、例えば、酸化膜が形成されている。
そして、振動板３ｂの上面には、第二接着用基板４が積層され、接合されている。
圧力室層３ａは、第一接着用基板２の上面に積層され、接合されている。また、圧力室層３ａは、シリコン製の基板から構成されている。この圧力室層３ａには、ノズル孔ｎから吐出されるインクに吐出圧力を付与する圧力室３ｃが、当該圧力室層３ａを貫通するように形成されている。
圧力室３ｃは、貫通孔２ａ及びノズル孔ｎの上方に設けられ、これら貫通孔２ａ及びノズル孔ｎと連通している。
振動板３ｂは、圧力室３ｃの開口を覆うように圧力室層３ａの上面に積層され、接合されている。すなわち、振動板３ｂは、圧力室３ｃの上壁部を構成している。また、振動板３ｂの表面には、例えば、酸化膜が形成されている。
そして、振動板３ｂの上面には、第二接着用基板４が積層され、接合されている。
第二接着用基板４は、振動板３ｂの上面に積層されている。また、第二接着用基板４は、例えば、感光性樹脂から構成されている。この第二接着用基板４の内部には、圧電素子５を収容する空間部４ａが形成されている。この空間部４ａは、第二接着用基板４を貫通するように圧力室３ｃの上方に形成されている。
圧電素子５は、圧力室３ｃと略同一の平面視形状に形成され、振動板３ｂを挟んで圧力室３ｃと対向する位置に設けられている。この圧電素子５は、振動板３ｂを変形させるためのＰＺＴ(lead zirconium titanate)からなるアクチュエータである。また、圧電素子５の下面に設けられた電極（図示略）が振動板３ｂに接続されている。
また、第二接着用基板４には、圧力室基板３の連通孔３ｄと連通する貫通孔４ｂが、空間部４ａとは独立して形成されている。
そして、第二接着用基板４の上面には、配線基板６が積層され、接合されている。
そして、第二接着用基板４の上面には、配線基板６が積層され、接合されている。
配線基板６は、例えば、シリコン製の基板であるインターポーザ６ａを備えている。インターポーザ６ａの下面には、例えば、２層の酸化ケイ素の絶縁層６ｂ、６ｃが被覆され、上面には、同じく酸化ケイ素の絶縁層６ｄが被覆されている。そして、インターポーザ６ａの下方の２つの絶縁層６ｂ、６ｃのうち、下側に位置する絶縁層６ｃが、第二接着用基板４の上面に積層され、接合されている。
また、インターポーザ６ａには、スルーホール６ｅが積層方向に形成されており、このスルーホール６ｅには、貫通電極６ｆが挿通されている。貫通電極６ｆの下端には、水平方向に延在する下側配線６ｇの一端が接続されている。この下側配線６ｇの他端には、空間部４ａ内に露出したスタッドバンプ６ｈが設けられ、圧電素子５の上面の電極（図示略）に設けられた導電ペースト５ａと接続されている。また、下側配線６ｇは、インターポーザ６ａの下方の２つの絶縁層６ｂ、６ｃによって挟まれて保護されている。
また、インターポーザ６ａには、第二接着用基板４の貫通孔４ｂと連通するインレット６ｉが、当該インターポーザ６ａを上下方向に貫通するように形成されている。
また、インターポーザ６ａには、スルーホール６ｅが積層方向に形成されており、このスルーホール６ｅには、貫通電極６ｆが挿通されている。貫通電極６ｆの下端には、水平方向に延在する下側配線６ｇの一端が接続されている。この下側配線６ｇの他端には、空間部４ａ内に露出したスタッドバンプ６ｈが設けられ、圧電素子５の上面の電極（図示略）に設けられた導電ペースト５ａと接続されている。また、下側配線６ｇは、インターポーザ６ａの下方の２つの絶縁層６ｂ、６ｃによって挟まれて保護されている。
また、インターポーザ６ａには、第二接着用基板４の貫通孔４ｂと連通するインレット６ｉが、当該インターポーザ６ａを上下方向に貫通するように形成されている。
また、配線基板６の上面には、一端が貫通電極６ｆの上端に接続されるとともに、他端が中継基板（図示略）等を介して電装コネクタ（図示略）に接続される上側配線６ｊが配設されている。
また、配線基板６の上面の上側配線６ｊ及びインターポーザ６ａの絶縁層６ｄの上面を覆うように接着層６ｋが形成されている。接着層６ｋは、例えば、当該インクジェットヘッド１００を保持板（図示略）と接着するための感光性樹脂等から構成されている。また、接着層６ｋは、上側配線６ｊを保護する保護層を構成している。また、接着層６ｋには、インレット６ｉと連通する貫通孔６ｌが形成されている。
また、配線基板６の上面の上側配線６ｊ及びインターポーザ６ａの絶縁層６ｄの上面を覆うように接着層６ｋが形成されている。接着層６ｋは、例えば、当該インクジェットヘッド１００を保持板（図示略）と接着するための感光性樹脂等から構成されている。また、接着層６ｋは、上側配線６ｊを保護する保護層を構成している。また、接着層６ｋには、インレット６ｉと連通する貫通孔６ｌが形成されている。
インクジェットヘッド１００の連通孔３ｄ、貫通孔２ａ、４ｂ、６ｌ及びインレット６ｉは、インク流路を構成し、このインク流路を介してインク室（図示略）のインクがノズル孔ｎに供給される。
なお、上記のインク流路と、圧力室３ｃ、圧電素子５、圧電素子５の配線構造等は、複数あるノズル孔ｎごとに個別に形成されている。
なお、上記のインク流路と、圧力室３ｃ、圧電素子５、圧電素子５の配線構造等は、複数あるノズル孔ｎごとに個別に形成されている。
［ノズル孔の配置］
次に、図４〜図６に基づいてインクジェットヘッド１００のノズル基板１に形成された複数のノズル孔ｎの配置について説明する。図４はノズル基板１を上方から見た平面図である。
次に、図４〜図６に基づいてインクジェットヘッド１００のノズル基板１に形成された複数のノズル孔ｎの配置について説明する。図４はノズル基板１を上方から見た平面図である。
インクジェットヘッド１００は、主走査方向Ｘについてドットピッチｄｐｘ、副走査方向Ｙについてドットピッチｄｐｙ（制御上の設定値のため図示略）でドット形成することを可能としている。そして、ノズル基板１に形成された全ノズル孔ｎは、当該インクジェットヘッド１００のドット形成可能範囲内で主走査方向Ｘに沿ってドットピッチｄｐｘで形成される全てのドットＤに個別に対応している（図５参照）。
各ノズル孔ｎは、図４に示すように、第一の方向と第二の方向とに平行な平行四辺形状の四つのノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４内において、第一の方向と第二の方向とに沿ってマトリクス状に並んで配置されている。
上記第一の方向は主走査方向Ｘに平行であり、第二の方向は主走査方向Ｘに非平行であって副走査方向Ｙに対して幾分傾斜した方向である。
また、上記四つのノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４は、いずれも、主走査方向Ｘに沿って長尺な平行四辺形であり、向きとサイズも同一である。そして、これらのノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４は副走査方向Ｙに沿って所定の順番で配列されている。かかる順番については後述する。
上記第一の方向は主走査方向Ｘに平行であり、第二の方向は主走査方向Ｘに非平行であって副走査方向Ｙに対して幾分傾斜した方向である。
また、上記四つのノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４は、いずれも、主走査方向Ｘに沿って長尺な平行四辺形であり、向きとサイズも同一である。そして、これらのノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４は副走査方向Ｙに沿って所定の順番で配列されている。かかる順番については後述する。
ここで、各ノズル孔ｎの分散配置について、図５に基づいて説明する。図５はノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の並ぶ順番が図４と異なる比較例である。図５において、○に数字を記載したものがノズル基板１を上方から見た場合の各ノズル孔ｎの配置を示している。そして、○の中の数字は、当該ノズル孔ｎが主走査方向Ｘに沿って並ぶドットＤの中で主走査方向Ｘの上流端部（図５における右端部）から何番目のドットＤを吐出するかを示している。
なお、この図５及び後述する図６では理解を容易にするために副走査方向Ｙに対する第二の方向の傾斜角度を大きくして図示している。
なお、この図５及び後述する図６では理解を容易にするために副走査方向Ｙに対する第二の方向の傾斜角度を大きくして図示している。
主走査方向Ｘについて隣接するドットを形成する二つのノズル孔ｎ，ｎ同士を近接して配置すると、インク吐出による共振を生じた場合に他方のノズル孔ｎの吐出速度を変化させて画質低下の原因となる。このため、隣接するドットを形成する二つのノズル孔ｎ，ｎ同士は、同一のノズル形成エリアとならないように分散して配置することが望ましい。
図５の比較例では、副走査方向Ｙに順番に並んだノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４に対して、ドットの並び順に対応するノズル孔ｎを順番に割り振るように配置している。つまり、4k+1番目のドットに対応するノズル孔ｎはノズル形成エリアＮ１に配置され、4k+2番目のドットに対応するノズル孔ｎはノズル形成エリアＮ２に配置され、4k+3番目のドットに対応するノズル孔ｎはノズル形成エリアＮ３に配置され、4k+4番目のドットに対応するノズル孔ｎはノズル形成エリアＮ４に配置される（但し、k=0,1,2,3,…）。
図５の比較例では、副走査方向Ｙに順番に並んだノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４に対して、ドットの並び順に対応するノズル孔ｎを順番に割り振るように配置している。つまり、4k+1番目のドットに対応するノズル孔ｎはノズル形成エリアＮ１に配置され、4k+2番目のドットに対応するノズル孔ｎはノズル形成エリアＮ２に配置され、4k+3番目のドットに対応するノズル孔ｎはノズル形成エリアＮ３に配置され、4k+4番目のドットに対応するノズル孔ｎはノズル形成エリアＮ４に配置される（但し、k=0,1,2,3,…）。
即ち、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４内で、ドットの並び順が四つ飛びとなるように第二の方向に沿って規定数（例えば、８つ）のノズル孔ｎが並び、当該規定数のノズル孔ｎからなるノズルの列が第一の方向に沿って一定の間隔で規定本数（例えば、３２本）形成されている。
各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４内で第二の方向に沿って隣接するノズル孔ｎ，ｎのノズルピッチは、主走査方向Ｘについてｎｐｘ、副走査方向Ｙについてｎｐｙとなっている。
上記主走査方向Ｘのノズルピッチｎｐｘは、ドットの並び順が四つ飛びであることから主走査方向Ｘのドットピッチｄｐｘの４倍となっている。
また、副走査方向Ｙのノズルピッチｎｐｙは任意であるが、記録媒体Ｋの搬送速度と各ノズル孔ｎのインク吐出タイミングの同期化との関係から副走査方向Ｙのドットピッチｄｐｙの整数倍とすることが望ましい。
なお、第二の方向は、副走査方向Ｙに対する傾斜角度をθとすると、θ＝tan-1(npx/npy)となる。
また、上記方法によりドットＤの並び順に対応するノズル孔ｎの割り振りを行うことにより、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の主走査方向Ｘにおける端部位置は、ノズル形成エリアＮ１から順番に主走査方向Ｘの下流側にドットピッチｄｐｘずつオフセットした配置となる。
各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４内で第二の方向に沿って隣接するノズル孔ｎ，ｎのノズルピッチは、主走査方向Ｘについてｎｐｘ、副走査方向Ｙについてｎｐｙとなっている。
上記主走査方向Ｘのノズルピッチｎｐｘは、ドットの並び順が四つ飛びであることから主走査方向Ｘのドットピッチｄｐｘの４倍となっている。
また、副走査方向Ｙのノズルピッチｎｐｙは任意であるが、記録媒体Ｋの搬送速度と各ノズル孔ｎのインク吐出タイミングの同期化との関係から副走査方向Ｙのドットピッチｄｐｙの整数倍とすることが望ましい。
なお、第二の方向は、副走査方向Ｙに対する傾斜角度をθとすると、θ＝tan-1(npx/npy)となる。
また、上記方法によりドットＤの並び順に対応するノズル孔ｎの割り振りを行うことにより、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の主走査方向Ｘにおける端部位置は、ノズル形成エリアＮ１から順番に主走査方向Ｘの下流側にドットピッチｄｐｘずつオフセットした配置となる。
ドットＤの主走査方向Ｘの並び順に従って各ノズル孔ｎを四つのノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４に順番に分配すると、ドットが隣接する二つのノズル孔ｎ，ｎがいずれも別々のノズル形成エリアに属することとなる。これにより、ノズル孔同士の隣接配置を回避することができ、ノズル孔ｎからの共振による他のノズル孔ｎへの影響を低減し、画質の低下を回避することが可能となる。
しかしながら、上記図５の例は、ドットの並び順に従ってノズル孔ｎを割り振る順番とノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の副走査方向Ｙの並び順とが一致しているので、主走査方向にドットが隣接する二つのノズル孔ｎ，ｎが四つのノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４からなる全体的なエリア内で副走査方向Ｙについて最も離れた配置となる場合が生じる。
例えば、図５における３２番目のドットのノズル孔ｎと３３番目のノズル孔ｎや６４番目のドットのノズル孔ｎと６５番目のノズル孔ｎがこれに当たる。
このように主走査方向Ｘにドットが隣接する二つのノズル孔ｎ，ｎが副走査方向Ｙに離れて配置されると、インクジェットヘッド１００をラインヘッド１０，１２，１４又は１６に取り付ける際の取り付け誤差等によりインクジェットヘッド１００に傾きを生じた場合に各ドットＤ，Ｄの主走査方向Ｘのズレ量が大きくなり、画質低下の原因となる。
例えば、図５における３２番目のドットのノズル孔ｎと３３番目のノズル孔ｎや６４番目のドットのノズル孔ｎと６５番目のノズル孔ｎがこれに当たる。
このように主走査方向Ｘにドットが隣接する二つのノズル孔ｎ，ｎが副走査方向Ｙに離れて配置されると、インクジェットヘッド１００をラインヘッド１０，１２，１４又は１６に取り付ける際の取り付け誤差等によりインクジェットヘッド１００に傾きを生じた場合に各ドットＤ，Ｄの主走査方向Ｘのズレ量が大きくなり、画質低下の原因となる。
そこで、発明の実施形態であるインクジェットヘッド１００では、ノズル基板１に形成される各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の副走査方向Ｙの並び順を入れ替えて、主走査方向について隣接するドットＤ，Ｄを形成する二つのノズル孔ｎ，ｎが、全てのノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４を含む範囲内で副走査方向Ｙにおける上流側端部と副走査方向Ｙにおける下流側端部とに分離されないように配置している。
図６は各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の副走査方向Ｙの並び順を入れ替えたノズル孔ｎの配置を示すノズル基板１の平面図である。図６において、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の内側に記載した数字は、ノズル孔ｎの配置と当該ノズル孔ｎが主走査方向Ｘの上流側から何番目のドットＤを吐出するかを示している。
図６は各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の副走査方向Ｙの並び順を入れ替えたノズル孔ｎの配置を示すノズル基板１の平面図である。図６において、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の内側に記載した数字は、ノズル孔ｎの配置と当該ノズル孔ｎが主走査方向Ｘの上流側から何番目のドットＤを吐出するかを示している。
インクジェットヘッド１００のノズル基板１にはノズル形成エリアが副走査方向Ｙの上流側から順にＮ１，Ｎ４，Ｎ２，Ｎ３の順番で並んでいる。
この順番とした場合、全ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４を含む領域の中で副走査方向Ｙの最も下流側の端部には32k+31番目のドットに対応するノズル孔ｎが並び、副走査方向Ｙの最も上流側の端部には32k+1番目のドットに対応するノズル孔ｎが並ぶ（但し、k=0,1,2,3,…）。
従って、複数のノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４を含む領域全体における副走査方向の一端部のノズル孔ｎと他端部のノズル孔ｎは、いずれも形成するドットＤが主走査方向に隣接しない配置となる。
この順番とした場合、全ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４を含む領域の中で副走査方向Ｙの最も下流側の端部には32k+31番目のドットに対応するノズル孔ｎが並び、副走査方向Ｙの最も上流側の端部には32k+1番目のドットに対応するノズル孔ｎが並ぶ（但し、k=0,1,2,3,…）。
従って、複数のノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４を含む領域全体における副走査方向の一端部のノズル孔ｎと他端部のノズル孔ｎは、いずれも形成するドットＤが主走査方向に隣接しない配置となる。
なお、ノズル形成エリアの副走査方向Ｙの並び順はＮ１，Ｎ４，Ｎ２，Ｎ３の順番に限られず、副走査方向Ｙの最も下流側のノズル形成エリアと最も上流側のノズル形成エリアとが、前述したドットの並び順に対応するノズル孔ｎを割り振る順番と一致しないのであれば、他の順番でもよい。
即ち、副走査方向Ｙの最も下流側のノズル形成エリアと最も上流側のノズル形成エリアとがＮ１−Ｎ２、Ｎ２−Ｎ３、Ｎ３−Ｎ４又はＮ４−Ｎ１のいずれにもならないようにすれば良い。
即ち、副走査方向Ｙの最も下流側のノズル形成エリアと最も上流側のノズル形成エリアとがＮ１−Ｎ２、Ｎ２−Ｎ３、Ｎ３−Ｎ４又はＮ４−Ｎ１のいずれにもならないようにすれば良い。
［インクジェット記録装置の画像形成］
上記構成のインクジェット記録装置２０による画像形成の際には、搬送ローラ８の駆動によりプラテン６０に沿って記録媒体Ｋが搬送される。
そして、各ラインヘッド１０，１２，１４，１６の各インクジェットヘッド１００では、形成する画像に対応するノズル孔ｎの圧電素子５を駆動させてインクを吐出し、ドットＤを形成する。
この時、インクジェットヘッド１００では、記録媒体Ｋが副走査方向Ｙにおけるドットピッチｄｐｙ分の搬送が行われる周期で同期的に形成画像に応じた各ノズル孔ｎからインクの吐出が行われる。
上記構成のインクジェット記録装置２０による画像形成の際には、搬送ローラ８の駆動によりプラテン６０に沿って記録媒体Ｋが搬送される。
そして、各ラインヘッド１０，１２，１４，１６の各インクジェットヘッド１００では、形成する画像に対応するノズル孔ｎの圧電素子５を駆動させてインクを吐出し、ドットＤを形成する。
この時、インクジェットヘッド１００では、記録媒体Ｋが副走査方向Ｙにおけるドットピッチｄｐｙ分の搬送が行われる周期で同期的に形成画像に応じた各ノズル孔ｎからインクの吐出が行われる。
［発明の実施形態の技術的効果］
このように、インクジェット記録装置２０は、ノズル基板１において、主走査方向Ｘについて隣接するドットＤ，Ｄを形成する二つのノズル孔ｎ，ｎが同一のノズル形成エリアＮ１，Ｎ２，Ｎ３又はＮ４内にならないように分散させて配置するインクジェットヘッド１００を備えているので、ノズル孔ｎにおいてインク吐出による共振を生じた場合でも、吐出を行う他のノズル孔ｎへの影響を低減し、高い画質を維持することが可能である。
このように、インクジェット記録装置２０は、ノズル基板１において、主走査方向Ｘについて隣接するドットＤ，Ｄを形成する二つのノズル孔ｎ，ｎが同一のノズル形成エリアＮ１，Ｎ２，Ｎ３又はＮ４内にならないように分散させて配置するインクジェットヘッド１００を備えているので、ノズル孔ｎにおいてインク吐出による共振を生じた場合でも、吐出を行う他のノズル孔ｎへの影響を低減し、高い画質を維持することが可能である。
さらに、インクジェットヘッド１００は、ノズル基板１上において、ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の副走査方向Ｙの並び順を入れ替えて、主走査方向Ｘに隣接するドットＤ，Ｄを形成する二つのノズル孔ｎ，ｎが、ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４からなる全体領域の副走査方向の一端部と他端部とに分離されないように配置したので、インクジェットヘッド１００の取付誤差による隣接するドット間の距離変動の影響を低減し、高い画質を維持することが可能となる。
また、インクジェットヘッド１００では、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４に対してドットＤの主走査方向Ｘの並び順に従ってノズル孔ｎが割り振られると共に、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４において、第二の方向に沿った複数の列となるように順番にノズル孔ｎが並んだ状態で形成されるので、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の副走査方向Ｙの端部に形成されるノズル孔ｎが主走査方向における何番目のドットであるかを容易に特定することができ、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の副走査方向Ｙの適正な並び順を容易に決定することが可能である。
［ノズル形成エリアの他の例］
上記実施形態では、ノズル形成エリアを全て同じ向きとしたがこれに限られない。図７にノズル形成エリアの他の例を示す。この図７の場合も、ノズル形成エリアの内側に記載した数字は、ノズル孔ｎの配置と当該ノズル孔ｎが主走査方向Ｘの上流側から何番目のドットＤを吐出するかを示している。
図７の例では、図６のノズル形成エリアＮ３とＮ４の向きを変えたノズル形成エリアＮＡ３，ＮＡ４を混在させている。
即ち、これらノズル形成エリアＮＡ３，ＮＡ４は、ノズル形成エリアＮ３，Ｎ４の外形及び各ノズル孔ｎの配置を主走査方向Ｘに沿った軸周りに反転させた構成となっている。このようにノズル孔ｎの配置を反転させた場合でも、各ノズル孔ｎの副走査方向Ｙの配置は変わらないので、主走査方向ＸにおけるドットＤの順番とノズル孔ｎとの対応関係は維持される。
そして、これらノズル形成エリアを副走査方向Ｙについて上流側からＮ１，Ｎ２，ＮＡ４，ＮＡ３の順番で配置することにより、図６の例と同様に、ドットＤ，Ｄが隣接するノズル孔ｎ，ｎが隣接する配置となることを回避すると共に、ドットＤ，Ｄが隣接するノズル孔ｎ，ｎがノズル形成エリアＮ１，Ｎ２，ＮＡ４，ＮＡ３全体における副走査方向Ｙの下流側端部と上流側端部とに離れた配置となることを回避することができる。
上記実施形態では、ノズル形成エリアを全て同じ向きとしたがこれに限られない。図７にノズル形成エリアの他の例を示す。この図７の場合も、ノズル形成エリアの内側に記載した数字は、ノズル孔ｎの配置と当該ノズル孔ｎが主走査方向Ｘの上流側から何番目のドットＤを吐出するかを示している。
図７の例では、図６のノズル形成エリアＮ３とＮ４の向きを変えたノズル形成エリアＮＡ３，ＮＡ４を混在させている。
即ち、これらノズル形成エリアＮＡ３，ＮＡ４は、ノズル形成エリアＮ３，Ｎ４の外形及び各ノズル孔ｎの配置を主走査方向Ｘに沿った軸周りに反転させた構成となっている。このようにノズル孔ｎの配置を反転させた場合でも、各ノズル孔ｎの副走査方向Ｙの配置は変わらないので、主走査方向ＸにおけるドットＤの順番とノズル孔ｎとの対応関係は維持される。
そして、これらノズル形成エリアを副走査方向Ｙについて上流側からＮ１，Ｎ２，ＮＡ４，ＮＡ３の順番で配置することにより、図６の例と同様に、ドットＤ，Ｄが隣接するノズル孔ｎ，ｎが隣接する配置となることを回避すると共に、ドットＤ，Ｄが隣接するノズル孔ｎ，ｎがノズル形成エリアＮ１，Ｎ２，ＮＡ４，ＮＡ３全体における副走査方向Ｙの下流側端部と上流側端部とに離れた配置となることを回避することができる。
［その他］
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記インクジェットヘッド１００において、ノズル基板１に形成されるノズル孔ｎからなるノズル形成エリアを四つ設ける場合を例示したが、その個数は増減可能である。但し、ノズル形成エリアの数は３以上が望ましく、４以上がさらに望ましい。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記インクジェットヘッド１００において、ノズル基板１に形成されるノズル孔ｎからなるノズル形成エリアを四つ設ける場合を例示したが、その個数は増減可能である。但し、ノズル形成エリアの数は３以上が望ましく、４以上がさらに望ましい。
また、複数のノズル孔は、第一の方向と第二の方向とに沿って並んだ配置でノズル孔が形成された複数のノズル形成エリアに分割され、主走査方向について隣接するドットを形成する二つのノズル孔が同一のノズル形成エリア内にならないように分散させて副走査方向に隣接しないように配置した、より好ましい例を示したが、これに限定されるものではない。
複数のノズル孔は、第一の方向と副走査方向とに２次元状に配置され、主走査方向について隣接するドットを形成する二つのノズル孔が副走査方向に隣接しないように分散させて配置すると共に、２次元状に配置された全ノズル孔が配置された領域内において、隣接するドットを形成する二つのノズル孔が副走査方向における一端部と他端部とに分離されないように配置されていればよい。これらの条件を満たす範囲内で、例えば、上記実施形態において主走査方向に延在する複数のノズル列を入れ替えて主走査方向について隣接するドットを形成する二つのノズル孔を同一のエリア内に配置させてもよいし、全体を１つのノズル形成エリアとしてもよい。
また、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の内側に形成するノズル孔ｎの数は、８×３２個とする場合を例示したが、その個体数に限定するものではない。ノズル孔ｎの個体数は、インクジェットヘッド１００に要求されるドット密度に応じて増減させても良い。
複数のノズル孔は、第一の方向と副走査方向とに２次元状に配置され、主走査方向について隣接するドットを形成する二つのノズル孔が副走査方向に隣接しないように分散させて配置すると共に、２次元状に配置された全ノズル孔が配置された領域内において、隣接するドットを形成する二つのノズル孔が副走査方向における一端部と他端部とに分離されないように配置されていればよい。これらの条件を満たす範囲内で、例えば、上記実施形態において主走査方向に延在する複数のノズル列を入れ替えて主走査方向について隣接するドットを形成する二つのノズル孔を同一のエリア内に配置させてもよいし、全体を１つのノズル形成エリアとしてもよい。
また、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の内側に形成するノズル孔ｎの数は、８×３２個とする場合を例示したが、その個体数に限定するものではない。ノズル孔ｎの個体数は、インクジェットヘッド１００に要求されるドット密度に応じて増減させても良い。
各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４は、副走査方向Ｙについて密接するように配置する場合（一方と他方のエリアの境界に位置する二つのノズル孔ｎの副走査方向Ｙにおけるノズルピッチが同一エリア内で隣接する二つのノズルの副走査方向Ｙにおけるノズルピッチｎｐｙと等しい配置）を例示したがこれに限定するものではない。例えは、各ノズル形成エリアＮ１〜Ｎ４の間にノズルピッチｎｐｙの整数倍で隙間を設けても良い。
また、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に利用することができる。
１ ノズル基板
２ 第一接着用基板
３ 圧力室基板
３ｂ 振動板
３ｃ 圧力室
５ 圧電素子
６ 配線基板
２０ インクジェット記録装置
１０，１２，１４，１６ ラインヘッド
１１ 支持体
１００ インクジェットヘッド
Ｄ ドット
ｎ ノズル孔
ｎｐｘ ノズルピッチ
ｎｐｙ ノズルピッチ
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，ＮＡ３，ＮＡ４ ノズル形成エリア
Ｋ 記録媒体
Ｘ 主走査方向
Ｙ 副走査方向
２ 第一接着用基板
３ 圧力室基板
３ｂ 振動板
３ｃ 圧力室
５ 圧電素子
６ 配線基板
２０ インクジェット記録装置
１０，１２，１４，１６ ラインヘッド
１１ 支持体
１００ インクジェットヘッド
Ｄ ドット
ｎ ノズル孔
ｎｐｘ ノズルピッチ
ｎｐｙ ノズルピッチ
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，ＮＡ３，ＮＡ４ ノズル形成エリア
Ｋ 記録媒体
Ｘ 主走査方向
Ｙ 副走査方向
Claims (8)
- 記録媒体の記録面に対向するノズル形成面上において、前記記録媒体の搬送方向に直交する主走査方向に平行な第一の方向と前記記録媒体の搬送方向に平行な副走査方向とに２次元状に配置された複数のノズル孔を備え、
前記主走査方向について隣接するドットを形成する二つのノズル孔が前記副走査方向に隣接しないように分散させて配置すると共に、
前記主走査方向に隣接するドットを形成する二つのノズル孔が、前記２次元状に配置された複数のノズル孔の前記副走査方向における一端部と他端部とに分離されないように配置したことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記複数のノズル孔は、前記第一の方向と前記副走査方向に対して傾斜した第二の方向とに沿って並んだ配置でノズル孔が形成された複数のノズル形成エリアに分割して配置されており、
前記複数のノズル形成エリアを前記副走査方向に沿って並べて配置し、
前記主走査方向について隣接するドットを形成する二つのノズル孔が同一の前記ノズル形成エリア内にならないように分散させて配置すると共に、前記主走査方向に隣接するドットを形成する二つのノズル孔が、前記複数のノズル形成エリアを含む領域全体における前記副走査方向における一端部と他端部とに分離されないように配置したことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。 - 形成するドットの前記主走査方向の並び順に従って前記ノズル孔を順番に前記複数のノズル形成エリアに割り振ると共に、
前記複数のノズル形成エリアの前記副走査方向の並び順を入れ替えて、前記主走査方向に隣接するドットを形成する二つのノズル孔が、前記複数のノズル形成エリアを含む領域全体における前記副走査方向の一端部と他端部とに分離されないように配置したことを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。 - 各々の前記ノズル形成エリアにおいて、
前記第二の方向に沿って並んだ複数のノズル孔からなる列の一端部から順番に前記ノズル孔が割り振られていることを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド。 - 前記第二の方向に沿って並んだ複数のノズル孔からなる列の一端部から順番に前記ノズル孔が割り振られているノズル形成エリアと、
前記第二の方向に沿って並んだ複数のノズル孔からなる列の一端部から順番に前記ノズル孔が割り振られているノズル形成エリアを前記主走査方向に沿った軸周りに反転した配置となるノズル形成エリアとが混在することを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド。 - 前記複数のノズル孔に個別に連通する複数の圧力室が形成された圧力室基板と、
前記複数の圧力室の内壁の一部を構成する振動板と、
前記振動板における前記複数の圧力室の内壁となる部分の外側に設けられ、前記複数の圧力室の内部圧力を個別に変化させる複数の圧電素子とを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。 - 主走査方向のノズルピッチを主走査方向のドットピッチの整数倍とし、副走査方向のノズルピッチを副走査方向のドットピッチの整数倍としたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記記録媒体を搬送するための搬送機構と、
請求項１から７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドとを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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