JPH07329294A - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定した高品質のカラー印刷を行うことので
きる安価かつ小型化が可能なインクジェットプリントヘ
ッドを提供することを目的とする。 【構成】 複数色の単色圧力室１４が所定の順序で配列
された圧力室ブロック２８を形成し、該圧力室ブロック
２８がライン状に複数個配列され多色圧力室を形成して
いる。この多色圧力室が含む各単色圧力室１４には前記
圧力室ブロックの配列方向と平行に配置されたインク色
毎の共通インク流路３０からインク挟路４０、ブリッジ
流路４２、垂直流路４３から成るインク供給路を介して
所定色のインクが供給されるので、一ラインのカラー印
刷を一列のプリントヘッドの一回の走査で行うことが可
能になり、インクジェットプリントヘッドの小型化を行
うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、ファクシミ
リ、プロッタ等に用いられるインクジェットプリントヘ
ッド、特に複数色のインクを用いてカラー印刷を行うイ
ンクジェットプリントヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ヘッドを記録媒体に接触させ
ることなく、インクをノズル孔から吐出して記録媒体に
付着させて印刷を行うインクジェットプリントヘッドが
知られている。このインクジェットプリントヘッドのイ
ンクの吐出方法には様々なものがあるが、例えば、電圧
印加によって振動する圧電素子の振動を利用して、イン
クを一時的に貯蔵している圧力室の容積を変化させてイ
ンクを吐出するタイプのものがある。このインクジェッ
トプリントヘッドは、主として圧力室を含むヘッド基板
と振動板及び圧電素子とから構成されている。そして、
前記ヘッド基板にはインクの流路として、インクタンク
からインクを供給する共通インク流路と、該共通インク
流路に連通し圧力室を含む個別インク供給路とが形成さ
れている。また、前記圧力室には先端部にインクを吐出
するインク孔を有するノズル流路が連通されている。

【０００３】このような構成を有するインクジェットプ
リントヘッドは単一のインクタンクから供給される単色
のインクによって印刷を行う単色印刷用である。

【０００４】一方、上述したインクジェットプリントヘ
ッドをライン型ヘッドに適応し、複数色のカラー印刷を
行うことができる。つまり、上述したインクジェットプ
リントヘッドを各色毎、例えばイエロー（Ｙ）、マゼン
ダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）用のプリントヘッドを準備し、
図７（ａ）に示すように組み合わせてカラー用プリント
ヘッドを形成することができた。また、シリアル型プリ
ントヘッドの場合も同様に、図７（ｂ）に示すように単
色のプリントヘッドを組み合わせてカラー用プリントヘ
ッドを形成することができた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示すよ
うな多層型カラー用のインクジェットプリントヘッド
は、各色毎に独立したインクジェットプリントヘッドを
準備する必要があり、カラー用プリントヘッドが大型化
してしまうという問題があった。プリントヘッドを小型
化するためには各流路の微細化が考えられるが、流路の
微細化はインクの流動抵抗を大きくし、インク吐出が不
安定になり印字品質の低下を招いていた。

【０００６】さらに、このようなプリントヘッドは主走
査方向に駆動して第１色目のインクの吐出を行った後、
副走査方向にプリントヘッドを動かし第２色目、続いて
第３色目というように１ラインの印刷を行うのに３回の
走査が必要であり、ヘッドの高精度な駆動制御が要求さ
れると共に、各色の単色インクジェットプリントヘッド
の組み合わせに精度が要求され、製造コストが上昇して
しまうという問題があった。また、前記高精度化が達成
されないと各色毎の印刷位置が不安定になりカラー印刷
時の色ずれを招き印字品質が低下するという問題があっ
た。

【０００７】本発明は上記従来の問題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、安定した高品質のカラー印刷を
行うことのできる安価なインクジェットプリントヘッド
を提供することである。また、インクジェットプリント
ヘッド及びそれを搭載する装置の大型化を招くことのな
いインクジェットプリントヘッドを提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の構成のインクジェットプリントヘッドは、駆
動素子に電圧を印加することによってヘッド基板に形成
されたノズルから所定色のインクを吐出して被印刷物に
印刷を行うインクジェットプリントヘッドにおいて、前
記ヘッド基板の一面側に複数色の単色圧力室が所定の順
序で配列された圧力室ブロックを形成し、該圧力室ブロ
ックがライン状に複数個配列された多色圧力室と、異な
る色のインクをそれぞれ収納したインクタンクに連通し
前記ヘッド基板に形成された複数本の共通インク流路で
あって、前記圧力室ブロックの配列方向と平行に配置さ
れたインク色毎の共通インク流路と、一端が所定の前記
共通インク流路に連通し他端が前記圧力室ブロックの対
応単色圧力室に接続されたインク供給路と、を含むこと
を特徴とする。

【０００９】また、第２の構成のインクジェットプリン
トヘッドは、第１の構成のインクジェットプリントヘッ
ドにおいて、所定の前記共通インク流路と対応する前記
圧力室ブロックの単色圧力室とは前記共通インク流路と
直交配置される前記インク供給路によって連通され、該
インク供給路は非連通共通インク流路を飛び越えるブリ
ッジ状に配置されていることを特徴とする。

【００１０】さらに、第３の構成のインクジェットプリ
ントヘッドは、第１の構成または第２の構成のインクジ
ェットプリントヘッドにおいて、前記多色圧力室を有す
る前記ヘッド基板を揺動させながら被印刷物に印刷を行
うことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明における第１の構成のインクジェットプ
リントヘッドによれば、複数色の単色圧力室が所定の順
序で配列された圧力室ブロックがライン上に複数個配列
され、多色圧力室を形成している。この多色圧力室が含
む各単色圧力室には前記圧力室ブロックの配列方向と平
行に延設されたインク色毎の共通インク流路からインク
供給路を介して所定色のインクが供給される。従って、
一ラインのカラー印刷を一列のプリントヘッドの一回の
走査で行うことが可能になり、インクジェットプリント
ヘッドの小型化を行うことができる。

【００１２】また、第２の構成のインクジェットプリン
トヘッドによれば、所定の共通インク流路と対応する単
色圧力室とは前記共通インク流路と直交配置されるイン
ク供給路によって連通され、このインク供給路が非連通
共通インク流路を飛び越えるブリッジ状に配置されてい
るので、所定の供給インク流路から対応する単色圧力室
にインクを省スペースで効率のよい流路配置によって供
給することができる。

【００１３】さらに、第３の構成のインクジェットプリ
ントヘッドによれば、多色圧力室を有するヘッド基板を
揺動させながら被印刷物に印刷を行うので、印字密度の
高いカラー印刷を行うことができる。

【００１４】

【実施例】本発明の好適な実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１５】第１実施例 図１は、カラー用のインクジェットプリントヘッド１０
の分解斜視図である。ヘッド基板１２の上面には、従来
と同様に、それぞれ単色圧力室１４や個別インク流路を
含む複数のオープンチャネル状のインク流路１６が形成
され、前記ヘッド基板１２の各単色圧力室１４の上面に
は、振動板１８を介して圧電素子２０が載置されてい
る。さらに、前記圧電素子２０の上面には、該圧電素子
２０を駆動する図示しない駆動回路に接続されたフレキ
シブルケーブル２２が接続されている。また、前記ヘッ
ド基板１２にはインクタンク（不図示）からのインクを
受け入れるインク導入管１２ａが形成され、ヘッド基板
１２の下面側に形成されたオープンチャネル状の共通イ
ンク流路（不図示）にインクを供給している。そして、
ヘッド基板１２の下面には、前記共通インク流路を封止
する封止板２４が配置されている。また、インク導入管
１２ａには共通インク流路にごみ等の異物が混入するこ
とを防止するためにストレーナー２６が配置されてい
る。

【００１６】本第１実施例の特徴的事項は、複数色の単
色圧力室が所定の順序で配列された圧力室ブロックを形
成し、さらに、該圧力室ブロックがライン状に複数個配
列され多色圧力室を形成し、該多色圧力室にインク色毎
の共通インク流路から所定色のインクをインク供給路を
介して供給するところである。

【００１７】図２は、図１に示したカラー用のインクジ
ェットプリントヘッド１０のヘッド基板１２の部分拡大
図である。

【００１８】図２（ａ）に示すように、ヘッド基板１２
の一面側には、圧力室として単色圧力室１４Ｙ，１４
Ｍ，１４Ｃを一つのグループとした圧力室ブロック２８
が形成され、複数個の前記圧力室ブロック２８が主走査
方向に配列され多色圧力室を形成している。なお、本第
１実施例は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）の３色を用い、単色圧力室１４がＹ，Ｍ，Ｃの順
に配列されたカラー用インクジェットプリントヘッドの
例を用いて説明する。

【００１９】また、ヘッド基板１２の他面側には図２
（ａ）及び、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である図２
（ｂ）に示すように、圧力室ブロック２８の配列方向と
平行に共通インク流路３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃが延設さ
れている。該共通インク流路３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃの
一部には、圧力室ブロック２８側に開口したインク供給
口３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃが形成され、導入路３４Ｙ，
３４Ｍ，３４Ｃを介してインク導入管１２ａＹ，１２ａ
Ｍ，１２ａＣに接続されている。該インク導入管１２ａ
Ｙ，１２ａＭ，１２ａＣには、図示しない複数の色別の
インクタンクが接続され、所定色のインクが所定の共通
インク流路３０に供給される。

【００２０】また、各単色圧力室１４の一端はインクを
吐出するノズル孔３６を有するノズル流路３８に連通
し、他端はインク挟路４０が接続されている。該インク
挟路４０は振動板１８の振動によって単色圧力室１４の
容積が減少しインクを吐出する時にインクがインクタン
ク側に逆流することを防止している。インクは共通イン
ク流路３０から前記インク挟路４０と後述するブリッジ
流路、垂直流路から形成されるインク供給路を介して単
色圧力室１４に供給される。すなわち、各インク挟路４
０には所定の共通インク流路３０に連通するために、連
通する共通インク流路３０以外を飛び越えるブリッジ流
路４２が接続されている。つまり、一端をインク挟路４
０に接続されたブリッジ流路４２は、ヘッド基板１２上
を裏面側に設けられた所定の共通インク流路３０上まで
伸び、該共通インク流路３０上でヘッド基板１２の厚み
方向に穿設された垂直流路４３によって共通インク流路
３０に接続されている。従って、ブリッジ流路４２の長
さは連通する共通インク流路３０の配置位置によって異
なる。本第１実施例ではイエローの単色圧力室１４Ｙと
共通インク流路３０Ｙとを接続するブリッジ流路４２Ｙ
が最も短く、シアンの単色圧力室１４Ｃと共通インク流
路３０Ｃとを接続するブリッジ流路４２Ｃが最も長くな
っている。従って、ブリッジ流路４２によって所望の共
通インク流路と対応する単色圧力室１４とが省スペース
で整然と接続され良好なインク供給を行うことができ
る。なお、本第１実施例ではブリッジ流路４２Ｙは垂直
流路４３のみで形成されている。

【００２１】ヘッド基板１２は以上のように構成され、
該ヘッド基板１２の単色圧力室１４及びブリッジ流路４
２側は振動板１８によって封止され、共通インク流路３
０側は封止板２４によって封止される。また、前述した
ようにインク導入管１２ａの下端部には共通インク流路
３０に異物が混入することを防止するためストレーナー
２６が配置される。

【００２２】上述したようなインクジェットプリントヘ
ッドを例えば、Ａ４サイズ用ライン型プリントヘッドに
適応した場合、圧力室ブロック２８を主走査方向に複数
個配列し、Ａ４サイズのヘッド基板１２を形成する。そ
して、カラー印字を行う場合、各単色圧力室１４に連通
したノズル孔３６が少なくとも前後１ノズルピッチの範
囲で主走査方向に揺動するようにインクジェットプリン
トヘッドをシャトル駆動すれば、一ラインのカラー印刷
を一列のプリントヘッドの一回の走査で行うことが可能
になり、カラー用インクジェットプリントヘッドを単一
のヘッド基板で形成することができ、プリントヘッドの
小型化を行うことができる。さらに、シャトル駆動によ
ってノズルピッチ間で複数回のインク吐出及び各色のイ
ンクの重ね合わせを行うことによって、印字密度の高い
高品質のカラー印刷を実現することができる。

【００２３】また、単一のプリントヘッドで多色のイン
クを吐出できるので、単色プリントヘッドの積層組み立
てのように組み立て作業及び組立て精度出しを必要とせ
ず、良好な色の重ね合わせを行うことができるので製造
コストを低減しつつ高品質な印刷を得ることができる。

【００２４】また、図示しないインクタンクに連通する
インク導入管１２ａを図１、図２に示すようにヘッド基
板１２の中央部に配置することによって、インク導入管
１２ａからヘッド基板１２端部のインク供給路までの距
離をヘッド基板の長さの半分にすることが可能になり、
インクの流路抵抗を低減させることができて安定したイ
ンク吐出を可能にし、印字品質の向上を行うことができ
る。

【００２５】しかし、インク導入管１２ａの配置位置を
ヘッド基板の中央部にすると所定の共通インク通路３０
と連通するために、他の共通インク通路３０を飛び越す
必要がある。つまり、インク導入管１２ａＹと共通イン
ク流路３０Ｙとを連通させる場合、共通インク流路３０
Ｍ，３０Ｃを飛び越すような構造が必要となり、ヘッド
基板１２の形状が複雑になる。そこで、図３に示すよう
に、インク導入管１２ａをヘッド基板１２の端部に形成
すれば、いずれの共通インク流路３０を飛び越えること
なく所定の共通インク流路３０に直接インク導入管１２
ａを接続することが可能になり、ヘッド基板１２の形成
が容易になり製造コストの低減を行うことができる。

【００２６】第２実施例 図４に本発明のインクジェットプリントヘッドの第２実
施例を示す。図４（ａ）はヘッド基板の部分拡大図、図
４（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。なお、第１実施例と同
一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００２７】単色圧力室１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃは第１
実施例と同様に所定の順序で配列された圧力室ブロック
２８を形成し、該圧力室ブロック２８が主走査方向に複
数個配列され多色圧力室を形成している。

【００２８】第２実施例の特徴的事項は、圧力室ブロッ
ク２８の配列方向と平行に延設された共通インク流路３
０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃが圧力室ブロック２８と同一面に
形成され、ブリッジ流路４２が非共通インク流路形成面
に配置されると共に、インク挟路４０がヘッド基板５０
の厚み方向に穿設され、該インク挟路４０が単色圧力室
１４とブリッジ流路４２とを接続しているところであ
る。

【００２９】インクジェットプリントヘッドの組み立て
を行う場合、前述したように単色圧力室１４の上面には
振動板１８が配置され、接着剤等で貼り付けられるが、
この貼り付け作業を行う時にインク挟路４０が振動板１
８に接触していると接着剤等が流れ込み、前記インク挟
路４０を塞いでしまう危険があり、インク吐出を妨げ
る。しかし、インク挟路４０をヘッド基板５０の厚み方
向に穿設すれば、この不具合を容易に回避することがで
きる。

【００３０】第３実施例 図５に本発明のインクジェットプリントヘッドの第３実
施例を示す。図５（ａ）はヘッド基板の部分拡大図、図
５（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。なお、第１、第２実施
例と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略す
る。

【００３１】本第３実施例の特徴的事項は、単色圧力室
を千鳥配置し、共通インク流路をインク吐出孔の左右に
配置したところである。

【００３２】本第３実施例では使用するインク色をイエ
ロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）にブラック
（Ｂ）を加えた４色の場合について説明する。従って、
共通インク流路３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂが設け
られ、圧力室ブロック６２は千鳥配置された単色圧力室
１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂから形成される。つま
り、ヘッド基板６０上でノズル３８のノズル列の一方側
に共通インク流路３０Ｙ，３０Ｃ及び、それらに連通し
た単色圧力室１４Ｙ，１４Ｃが設けられ、他方側に共通
インク流路３０Ｍ，３０Ｂ及び、それらに連通した単色
圧力室１４Ｍ，１４Ｂが設けられている。このような配
置を行うことによって、単色圧力室の容積を減少させる
ことなく（単色圧力室の容積が減少するとインク吐出能
力が低下する）、単色圧力室の倍密度配置を行うことが
できる。

【００３３】上述のような４色使用のインクジェットプ
リントヘッドを用いたライン型プリントヘッドでカラー
印刷を行う場合、少なくともノズル孔３６の２ピッチ分
のシャトル駆動を行えば、一ラインのカラー印刷を一列
のプリントヘッドの一回の走査で行うことが可能にな
る。

【００３４】前記各実施例ではライン型のカラー用イン
クジェットプリントヘッドについて説明したが、本発明
のインクジェットプリントヘッドはシリアル型プリント
ヘッドにも適応することができる。

【００３５】シリアル型の場合も、図６（ａ）に示すよ
うに、所定の順序で配列された単色圧力室１４Ｙ，１４
Ｍ，１４Ｃから成る圧力室ブロック２８を主走査方向に
複数個配列して多色圧力室を形成するが、各圧力室ブロ
ック２８は図６（ｂ）に示すように、１ドットピッチず
つオフセットして配置される。このように配置すること
によって、ヘッド基板７０を主走査方向にリニア駆動す
ることができ、一ラインのカラー印刷を一回の走査で行
うことを可能にする。

【００３６】また、前記各実施例においては、圧電素子
を用いたインクジェットプリントヘッドについて説明し
たが、発熱体を用いたバブルジェット型のインクジェッ
トプリントヘッドにも適応することができる。

【００３７】さらに、使用する色数や色種も適宜選択で
きることは言うまでもないない。

【００３８】

【発明の効果】本出願の第１の発明によれば、複数色の
単色圧力室が所定の順序で配列された圧力室ブロックを
形成し、ライン状に複数個配列され、多色圧力室を形成
している。該多色圧力室が含む各単色圧力室には前記圧
力室ブロックの配列方向と平行に配置されたインク色毎
の共通インク流路からインク供給路を介して所定色のイ
ンクが供給される。従って、一ラインのカラー印刷を一
列のプリントヘッドの一回の走査で行うことが可能にな
り、単一のヘッド基板でカラー印刷を行うことができイ
ンクジェットプリントヘッドの小型化を行うことができ
る。また、一回の走査で色の重ね合わせを行うので、色
ずれの少ない高品質の印刷を行うインクジェットプリン
トヘッドを提供することができる。

【００３９】また、第２の発明によれば、所定の共通イ
ンク流路と対応する単色圧力室とは共通インク流路と直
交配置される前記インク供給路によって連通され、この
インク供給路が非連通共通インク流路を飛び越えるブリ
ッジ状に配置されているので、所定の供給インク流路か
ら対応する単色圧力室にインクを省スペースで効率のよ
い流路配置によって供給することができる。従って、イ
ンクジェットプリントヘッドの小型化を容易に行うこと
ができる。

【００４０】さらに、第３の発明によれば、多色圧力室
を有するヘッド基板を揺動させながら被印刷物に印刷を
行うので、小型のインクジェットプリントヘッドによっ
て印字密度の高い高品質なカラー印刷を行うことができ
るインクジェットプリントヘッドを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例のインクジェットプリ
ントヘッドの分解斜視図である。

【図２】本発明に係る第１実施例のインクジェットプリ
ントヘッドのヘッド基板の説明図であり、（ａ）は部分
拡大図、（ｂ）は断面図である。

【図３】本発明に係る第１実施例のインクジェットプリ
ントヘッドのインク導入管の配置例を説明する部分拡大
図である。

【図４】本発明に係る第２実施例のインクジェットプリ
ントヘッドのヘッド基板の説明図であり、（ａ）は部分
拡大図、（ｂ）は断面図である。

【図５】本発明に係る第３実施例のインクジェットプリ
ントヘッドのヘッド基板の説明図であり、（ａ）は部分
拡大図、（ｂ）は断面図である。

【図６】本発明に係るシリアル型インクジェットプリン
トヘッドの説明図であり、（ａ）は全体概念図、（ｂ）
はノズル配列を説明する説明図である。

【図７】従来のカラー用インクジェットプリントヘッド
の概念図である。

【符号の説明】

１０ インクジェットプリントヘッド １２，５０，６０，７０ ヘッド基板 １４ 単色圧力室 １６ インク流路 ２８，６２ 圧力室ブロック ３０ 共通インク流路 ３６ ノズル孔 ３８ ノズル流路 ４２ ブリッジ流路 ４３ 垂直流路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動素子に電圧を印加することによって
   ヘッド基板に形成されたノズルから所定色のインクを吐
   出して被印刷物に印刷を行うインクジェットプリントヘ
   ッドにおいて、 前記ヘッド基板の一面側に複数色の単色圧力室が所定の
   順序で配列された圧力室ブロックを形成し、該圧力室ブ
   ロックがライン状に複数個配列された多色圧力室と、 異なる色のインクをそれぞれ収納したインクタンクに連
   通し前記ヘッド基板に形成された複数本の共通インク流
   路であって、前記圧力室ブロックの配列方向と平行に配
   置されたインク色毎の共通インク流路と、 一端が所定の前記共通インク流路に連通し他端が前記圧
   力室ブロックの対応単色圧力室に接続されたインク供給
   路と、 を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェットプリント
   ヘッドにおいて、 所定の前記共通インク流路と対応する前記圧力室ブロッ
   クの単色圧力室とは前記共通インク流路と直交配置され
   る前記インク供給路によって連通され、該インク供給路
   は非連通共通インク流路を飛び越えるブリッジ状に配置
   されていることを特徴とするインクジェットプリントヘ
   ッド。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のインクジ
   ェットプリントヘッドにおいて、 前記多色圧力室を有する前記ヘッド基板を揺動させなが
   ら被印刷物に印刷を行うことを特徴とするインクジェッ
   トプリントヘッド。