JPH09300612A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録ヘッドInfo
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- JPH09300612A JPH09300612A JP8118840A JP11884096A JPH09300612A JP H09300612 A JPH09300612 A JP H09300612A JP 8118840 A JP8118840 A JP 8118840A JP 11884096 A JP11884096 A JP 11884096A JP H09300612 A JPH09300612 A JP H09300612A
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- ink
- head
- diameter
- recording head
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- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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- B41J2/21—Ink jet for multi-colour printing
- B41J2/2121—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter
- B41J2/2125—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter by means of nozzle diameter selection
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- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
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- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
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- B41J2/14274—Structure of print heads with piezoelectric elements of stacked structure type, deformed by compression/extension and disposed on a diaphragm
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- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/11—Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 幅広く滑らかな連続階調表現が可能なインク
ジェット記録ヘッドを提供する。 【解決手段】 インクジェット記録ヘッド１は、少なく
とも第１ヘッド部１０と第２ヘッド部２０を有し、各ヘ
ッド部１０，２０がインクを収容するインクキャビティ
１１，２１と、このインクキャビティ１１，２１に収容
されたインクを加圧する圧電アクチュエータ１５，２５
と、加圧されたインクがインクドロップとして吐出され
るノズル１４，２４とを備えるとともに、上記インクキ
ャビティ１１，２１および圧電アクチュエータ１５，２
５の大きさを各ヘッド部１０，２０ごとに異なるように
形成した。
ジェット記録ヘッドを提供する。 【解決手段】 インクジェット記録ヘッド１は、少なく
とも第１ヘッド部１０と第２ヘッド部２０を有し、各ヘ
ッド部１０，２０がインクを収容するインクキャビティ
１１，２１と、このインクキャビティ１１，２１に収容
されたインクを加圧する圧電アクチュエータ１５，２５
と、加圧されたインクがインクドロップとして吐出され
るノズル１４，２４とを備えるとともに、上記インクキ
ャビティ１１，２１および圧電アクチュエータ１５，２
５の大きさを各ヘッド部１０，２０ごとに異なるように
形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に応じて
インクドロップを吐出し、記録紙等の記録媒体に付着さ
せて画像を記録するドロップオンデマンド（ＤＯＤ）方
式のインクジェット記録ヘッドに関するものである。
インクドロップを吐出し、記録紙等の記録媒体に付着さ
せて画像を記録するドロップオンデマンド（ＤＯＤ）方
式のインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、加熱素子や圧電アクチュエータ等
の加圧手段を画像信号に応じて駆動し、インクキャビテ
ィに収容されたインクを加圧してノズルからインクドロ
ップを吐出し、該インクドロップが記録媒体に付着して
形成されるドットにより画像を記録するＤＯＤ方式のイ
ンクジェット記録ヘッドが知られている。
の加圧手段を画像信号に応じて駆動し、インクキャビテ
ィに収容されたインクを加圧してノズルからインクドロ
ップを吐出し、該インクドロップが記録媒体に付着して
形成されるドットにより画像を記録するＤＯＤ方式のイ
ンクジェット記録ヘッドが知られている。
【０００３】この種のインクジェット記録ヘッドで階調
画像を記録する一つの方法として、ノズルから吐出され
るインクドロップ径を変化させ、記録媒体上でのドット
径を変化させることによって階調表現を行うものが知ら
れている。インクドロップ径を変化させる方法として、
大径インクドロップを吐出する大ノズルと、小径インク
ドロップを噴出する小ノズルとを設けたインクジェット
記録ヘッドが提案されている。例えば、米国特許第５,
２０８,６０５号には、大ノズル列と小ノズル列とを並
列に配置したプリントヘッドが開示されている。また、
特開平６−２３８９０２号公報には、大，小ノズルを交
互に一列に配置したインクジェットプリントヘッドが開
示されている。
画像を記録する一つの方法として、ノズルから吐出され
るインクドロップ径を変化させ、記録媒体上でのドット
径を変化させることによって階調表現を行うものが知ら
れている。インクドロップ径を変化させる方法として、
大径インクドロップを吐出する大ノズルと、小径インク
ドロップを噴出する小ノズルとを設けたインクジェット
記録ヘッドが提案されている。例えば、米国特許第５,
２０８,６０５号には、大ノズル列と小ノズル列とを並
列に配置したプリントヘッドが開示されている。また、
特開平６−２３８９０２号公報には、大，小ノズルを交
互に一列に配置したインクジェットプリントヘッドが開
示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、１つのヘッド
に大きさの異なる多数の大，小ノズルをミクロンオーダ
の精度を確保しつつ形成するのは技術的に容易ではな
く、また、ノズル径を小さくし過ぎるとノズルの目詰ま
りを起こしやすくなることなどからノズル径の調整可能
な範囲にも限界があり、単にノズル径を異ならせてドッ
ト径を変化させるだけでは、充分に幅広く、滑らかな階
調表現を実現するのは困難であった。
に大きさの異なる多数の大，小ノズルをミクロンオーダ
の精度を確保しつつ形成するのは技術的に容易ではな
く、また、ノズル径を小さくし過ぎるとノズルの目詰ま
りを起こしやすくなることなどからノズル径の調整可能
な範囲にも限界があり、単にノズル径を異ならせてドッ
ト径を変化させるだけでは、充分に幅広く、滑らかな階
調表現を実現するのは困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明にかかる
インクジェット記録ヘッドは上記問題点を解決すべく、
複数のヘッド部を有し、各ヘッド部がインクを収容する
インクキャビティと、このインクキャビティに収容され
たインクを加圧する圧電アクチュエータと、加圧された
インクがインクドロップとして吐出されるノズルとを備
えるとともに、上記インクキャビティおよび圧電アクチ
ュエータの大きさを各ヘッド部ごとに異なるように形成
したものである。
インクジェット記録ヘッドは上記問題点を解決すべく、
複数のヘッド部を有し、各ヘッド部がインクを収容する
インクキャビティと、このインクキャビティに収容され
たインクを加圧する圧電アクチュエータと、加圧された
インクがインクドロップとして吐出されるノズルとを備
えるとともに、上記インクキャビティおよび圧電アクチ
ュエータの大きさを各ヘッド部ごとに異なるように形成
したものである。
【０００６】また、上記各ヘッド部のノズルを同じ大き
さに形成してもよい。さらに、上記各ヘッド部のノズル
から吐出されるインクドロップの大きさを変化させるよ
うに上記圧電アクチュエータへの電圧印加条件を制御可
能な制御手段を設けるのが好ましい。
さに形成してもよい。さらに、上記各ヘッド部のノズル
から吐出されるインクドロップの大きさを変化させるよ
うに上記圧電アクチュエータへの電圧印加条件を制御可
能な制御手段を設けるのが好ましい。
【０００７】
【発明の効果】本発明にかかるインクジェット記録ヘッ
ドでは、インクキャビティおよび圧電アクチュエータの
大きさが各ヘッド部ごとに異なるように形成されている
ので、圧電アクチュエータを同一条件で駆動してもイン
クキャビティに作用する加圧力がヘッド部によって異な
ってくる。この加圧力の違いに応じて各ヘッド部のノズ
ルから吐出されるインクドロップの大きさが変化し、記
録媒体上でのドット径も変化する。したがって、本発明
によれば、インクキャビティおよび圧電アクチュエータ
の大きさを各ヘッド部ごとに異ならせることにより幅広
い滑らかな連続階調表現を実現できる。
ドでは、インクキャビティおよび圧電アクチュエータの
大きさが各ヘッド部ごとに異なるように形成されている
ので、圧電アクチュエータを同一条件で駆動してもイン
クキャビティに作用する加圧力がヘッド部によって異な
ってくる。この加圧力の違いに応じて各ヘッド部のノズ
ルから吐出されるインクドロップの大きさが変化し、記
録媒体上でのドット径も変化する。したがって、本発明
によれば、インクキャビティおよび圧電アクチュエータ
の大きさを各ヘッド部ごとに異ならせることにより幅広
い滑らかな連続階調表現を実現できる。
【０００８】また、上述したように上記インクジェット
記録ヘッドは、各ヘッド部のノズルを同じ大きさに形成
することができるので、目詰まりが起こりにくく、加工
精度の高いものとすることができる。
記録ヘッドは、各ヘッド部のノズルを同じ大きさに形成
することができるので、目詰まりが起こりにくく、加工
精度の高いものとすることができる。
【０００９】さらに、上記圧電アクチュエータへの電圧
印加条件を制御可能な制御手段を設けた上記インクジェ
ット記録ヘッドによれば、上記電圧印加条件の変化に応
じて圧電アクチュエータがインクキャビティ内のインク
に与える加圧エネルギが変化する。これにより、各ヘッ
ド部のノズルから吐出されるインクドロップの大きさ、
すなわちドットの大きさをそれぞれ多段階に制御するこ
とができ、より幅広い滑らかな連続階調表現が可能にな
る。また、圧電アクチュエータへの電圧印加条件を同じ
ように変化させた場合でも、インクキャビティおよび圧
電アクチュエータの大きさが異なるため、各ヘッド部の
ノズルからそれぞれ吐出されるインクドロップの大きさ
の変化領域が違ってくる。そのため、ドットの大きさの
多段階制御において、比較的小さいドットをインクキャ
ビティ等が小さいヘッド部で分担し、比較的大径のドッ
トをインクキャビティ等が大きいヘッド部で分担して記
録するようにすれば、各ヘッド部用ドライバの負担を軽
減できるのでドライバ構成を簡単かつ安価なものにでき
る。
印加条件を制御可能な制御手段を設けた上記インクジェ
ット記録ヘッドによれば、上記電圧印加条件の変化に応
じて圧電アクチュエータがインクキャビティ内のインク
に与える加圧エネルギが変化する。これにより、各ヘッ
ド部のノズルから吐出されるインクドロップの大きさ、
すなわちドットの大きさをそれぞれ多段階に制御するこ
とができ、より幅広い滑らかな連続階調表現が可能にな
る。また、圧電アクチュエータへの電圧印加条件を同じ
ように変化させた場合でも、インクキャビティおよび圧
電アクチュエータの大きさが異なるため、各ヘッド部の
ノズルからそれぞれ吐出されるインクドロップの大きさ
の変化領域が違ってくる。そのため、ドットの大きさの
多段階制御において、比較的小さいドットをインクキャ
ビティ等が小さいヘッド部で分担し、比較的大径のドッ
トをインクキャビティ等が大きいヘッド部で分担して記
録するようにすれば、各ヘッド部用ドライバの負担を軽
減できるのでドライバ構成を簡単かつ安価なものにでき
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明する。図１，２に示すよう
に、本発明にかかるインクジェット記録ヘッド１は、第
１ヘッド部１０と第２ヘッド部２０を有している。第
１，第２ヘッド部１０，２０は、天板２、隔壁３および
基板４によって一体的に形成されている。
て添付図面を参照して説明する。図１，２に示すよう
に、本発明にかかるインクジェット記録ヘッド１は、第
１ヘッド部１０と第２ヘッド部２０を有している。第
１，第２ヘッド部１０，２０は、天板２、隔壁３および
基板４によって一体的に形成されている。
【００１１】天板２は金属、樹脂等の平板からなり、そ
の下面にはエッチング法等によって複数の凹部が形成さ
れている。金属、樹脂等の薄膜からなる隔壁３は天板２
の凹部形成面に接着されており、隔壁３で覆われた天板
２の各凹部の内部がそれぞれインクキャビティ１１，２
１、インレット１２，２２、インク供給室１３，２３と
なっている。
の下面にはエッチング法等によって複数の凹部が形成さ
れている。金属、樹脂等の薄膜からなる隔壁３は天板２
の凹部形成面に接着されており、隔壁３で覆われた天板
２の各凹部の内部がそれぞれインクキャビティ１１，２
１、インレット１２，２２、インク供給室１３，２３と
なっている。
【００１２】第１ヘッド部１０のインクキャビティ１１
は並列に複数配置されている。各インクキャビティ１１
には、それぞれ対応するインレット１２を介して連通す
るインク供給室１３からインクが供給されて収容される
ようになっている。また、天板２には上記インレット１
２の反対側においてインクキャビティ１１にそれぞれ連
通する複数のノズル１４がインクキャビティ１１の長手
方向に直交する１つの直線上に並ぶように形成されてい
る。ノズル１４は円形断面を有し、インクキャビテイ１
１側が大径で、吐出側が小径となったテーパ状に形成さ
れている。
は並列に複数配置されている。各インクキャビティ１１
には、それぞれ対応するインレット１２を介して連通す
るインク供給室１３からインクが供給されて収容される
ようになっている。また、天板２には上記インレット１
２の反対側においてインクキャビティ１１にそれぞれ連
通する複数のノズル１４がインクキャビティ１１の長手
方向に直交する１つの直線上に並ぶように形成されてい
る。ノズル１４は円形断面を有し、インクキャビテイ１
１側が大径で、吐出側が小径となったテーパ状に形成さ
れている。
【００１３】上記第１ヘッド部１０はまた、各インクキ
ャビティ１１に対応して配置された複数の圧電アクチュ
エータ１５を備えている。圧電アクチュエータ１５は、
電圧印加時の変形に基づきインクキャビティに収容され
たインクを加圧するものであり、インクキャビティ１１
より長さと幅が少し小さい矩形体に形成されている。圧
電アクチュエータ１５の上部は隔壁３に接着され、その
下部はセラミック等の高剛性材料からなる基板４に固定
されている。
ャビティ１１に対応して配置された複数の圧電アクチュ
エータ１５を備えている。圧電アクチュエータ１５は、
電圧印加時の変形に基づきインクキャビティに収容され
たインクを加圧するものであり、インクキャビティ１１
より長さと幅が少し小さい矩形体に形成されている。圧
電アクチュエータ１５の上部は隔壁３に接着され、その
下部はセラミック等の高剛性材料からなる基板４に固定
されている。
【００１４】上記第２ヘッド部２０もまた、第１ヘッド
部１０と同様に構成されている。すなわち、複数のイン
クキャビティ２１が並列に配置され、各インレット２２
を介して連通するインク供給室２３からインクが収容さ
れるようになっている。また、各インクキャビティ２１
に対応してノズル２４が形成されるとともに圧電アクチ
ュエータ２５が配置されている。
部１０と同様に構成されている。すなわち、複数のイン
クキャビティ２１が並列に配置され、各インレット２２
を介して連通するインク供給室２３からインクが収容さ
れるようになっている。また、各インクキャビティ２１
に対応してノズル２４が形成されるとともに圧電アクチ
ュエータ２５が配置されている。
【００１５】図１に示すように、インクキャビティ１
１，２１は同一直線上に沿って配置されている。また、
ノズル１４，２４は同じ大きさ、すなわち同一径に形成
されている。このノズル径は吐出側で約２５μｍ以上と
するのが好ましい。このようなノズル径を選択すること
により目詰まりが起こりにくくなり、しかも、加工精度
の確保が比較的容易になるため製造時の歩留まりが上が
りコストダウンを図れる。
１，２１は同一直線上に沿って配置されている。また、
ノズル１４，２４は同じ大きさ、すなわち同一径に形成
されている。このノズル径は吐出側で約２５μｍ以上と
するのが好ましい。このようなノズル径を選択すること
により目詰まりが起こりにくくなり、しかも、加工精度
の確保が比較的容易になるため製造時の歩留まりが上が
りコストダウンを図れる。
【００１６】一方、インクキャビティ１１，２１と圧電
アクチュエータ１５，２５の大きさは第１ヘッド部１０
と第２ヘッド部２０とで異なるように形成されている。
すなわち、インクキャビティ１１，２１および圧電アク
チュエータ１５，２５はそれぞれ同一幅であるが、圧電
アクチュエータ１５，２５の長さＬ1，Ｌ2が第１ヘッド
部１０よりも第２ヘッド部２０の方が長く形成されてお
り、これに応じてインクキャビティ２１もインクキャビ
ティ１１より長く形成されている。以下、圧電アクチュ
エータ１５，２５に対応するインクキャビティ１１，２
１の長さをそれぞれインクキャビティ有効長さＬ1，Ｌ2
という。
アクチュエータ１５，２５の大きさは第１ヘッド部１０
と第２ヘッド部２０とで異なるように形成されている。
すなわち、インクキャビティ１１，２１および圧電アク
チュエータ１５，２５はそれぞれ同一幅であるが、圧電
アクチュエータ１５，２５の長さＬ1，Ｌ2が第１ヘッド
部１０よりも第２ヘッド部２０の方が長く形成されてお
り、これに応じてインクキャビティ２１もインクキャビ
ティ１１より長く形成されている。以下、圧電アクチュ
エータ１５，２５に対応するインクキャビティ１１，２
１の長さをそれぞれインクキャビティ有効長さＬ1，Ｌ2
という。
【００１７】なお、インクキャビティ１１，２１の長さ
の違いから第２ヘッド部２０の方が第１ヘッド部１０よ
りインク収容量が多くなるため、これに対応してインク
供給室２３の幅Ｗ2をインク供給室１３の幅Ｗ1よりも広
く形成してある。また、ノズル１４，２４は、上記のよ
うに同一径に形成してあるが第１ヘッド部１０と第２ヘ
ッド部２０とで異なる径に形成してもよいし、その断面
を楕円形状や矩形状に形成してもよい。ノズル径を異な
らせることにより、吐出されるインクドロップの大きさ
の上限と下限とを更に拡大することができる。
の違いから第２ヘッド部２０の方が第１ヘッド部１０よ
りインク収容量が多くなるため、これに対応してインク
供給室２３の幅Ｗ2をインク供給室１３の幅Ｗ1よりも広
く形成してある。また、ノズル１４，２４は、上記のよ
うに同一径に形成してあるが第１ヘッド部１０と第２ヘ
ッド部２０とで異なる径に形成してもよいし、その断面
を楕円形状や矩形状に形成してもよい。ノズル径を異な
らせることにより、吐出されるインクドロップの大きさ
の上限と下限とを更に拡大することができる。
【００１８】上記圧電アクチュエータ１５，２５は、例
えばＰＺＴ（ジルコン酸鉛＋チタン酸鉛）などの圧電材
料から形成されてなる矩形体の上，下面に、図３に示す
ように、金属電極層３０，３１がそれぞれ形成されてな
るものである。金属電極層３０は導電性の接着剤層３２
および隔壁３を介してアースにそれぞれ接続されてい
る。他方、金属電極層３１は、導電性接着剤３３を介し
て基板４上に対応してパターン形成された個別引き出し
配線３４に導通している。なお、各電極の引き出し方法
については本実施態様のものに限られず種々変更可能で
ある。
えばＰＺＴ（ジルコン酸鉛＋チタン酸鉛）などの圧電材
料から形成されてなる矩形体の上，下面に、図３に示す
ように、金属電極層３０，３１がそれぞれ形成されてな
るものである。金属電極層３０は導電性の接着剤層３２
および隔壁３を介してアースにそれぞれ接続されてい
る。他方、金属電極層３１は、導電性接着剤３３を介し
て基板４上に対応してパターン形成された個別引き出し
配線３４に導通している。なお、各電極の引き出し方法
については本実施態様のものに限られず種々変更可能で
ある。
【００１９】上記各圧電アクチュエータ１５，２５は、
隔壁３への接着前につぎのようにして形成される。ま
ず、上記個別引き出し配線３４が形成された基板４上
に、スパッタリングやめっき法などにより上，下面に上
記金属電極層３０，３１を形成した１枚の圧電プレート
を導電性接着剤３３で固定する。その後、ダイシングソ
ー（図示せず）により、図２に示すように溝１７ａ〜１
７ｄを形成する。溝１７ｂ，１７ｃは圧電プレートおよ
び接着剤層３３を残さず削り取るように基板４の表面ま
で形成するが、溝１７ａ，１７ｄは上記個別引き出し配
線３４を分断しないように圧電プレートが僅かに残る程
度に形成する。つづいて、後に各圧電アクチュエータ１
５，２５に形成される部分について、金属電極層３０，
３１間に個別引き出し配線３４により高電圧を印加して
分極処理する。その後、図４に示すように、複数の溝１
７ｅを上記各溝１７ａ〜１７ｄと直交するように形成
し、各圧電アクチュエータ１５、２５を分割形成する。
この溝１７ｅが基板４を少し削り込む程度に形成される
ことで、隣接する圧電アクチュエータ１５間における接
着剤層３３を介しての導通が遮断される。
隔壁３への接着前につぎのようにして形成される。ま
ず、上記個別引き出し配線３４が形成された基板４上
に、スパッタリングやめっき法などにより上，下面に上
記金属電極層３０，３１を形成した１枚の圧電プレート
を導電性接着剤３３で固定する。その後、ダイシングソ
ー（図示せず）により、図２に示すように溝１７ａ〜１
７ｄを形成する。溝１７ｂ，１７ｃは圧電プレートおよ
び接着剤層３３を残さず削り取るように基板４の表面ま
で形成するが、溝１７ａ，１７ｄは上記個別引き出し配
線３４を分断しないように圧電プレートが僅かに残る程
度に形成する。つづいて、後に各圧電アクチュエータ１
５，２５に形成される部分について、金属電極層３０，
３１間に個別引き出し配線３４により高電圧を印加して
分極処理する。その後、図４に示すように、複数の溝１
７ｅを上記各溝１７ａ〜１７ｄと直交するように形成
し、各圧電アクチュエータ１５、２５を分割形成する。
この溝１７ｅが基板４を少し削り込む程度に形成される
ことで、隣接する圧電アクチュエータ１５間における接
着剤層３３を介しての導通が遮断される。
【００２０】上記溝加工によって圧電アクチュエータ１
５，２５と同時に側壁部６ａ〜６ｅが形成される。これ
ら側壁部６ａ〜６ｅは、圧電アクチュエータ１５，２５
と同じ高さを有し、隔壁３に接着する際に基板４との間
のスペーサとなる。一方、側壁部６ａ〜６ｃは分極処理
されていないので、各圧電アクチュエータ１５，２５へ
の電圧印加にともなって電界が形成されても変形を生じ
ることはない。また、側壁部６ｄ，６ｅは分極処理され
ているが、上記引き出し配線３４が対応しておらず電圧
が印加されないので、やはり変形することはない。
５，２５と同時に側壁部６ａ〜６ｅが形成される。これ
ら側壁部６ａ〜６ｅは、圧電アクチュエータ１５，２５
と同じ高さを有し、隔壁３に接着する際に基板４との間
のスペーサとなる。一方、側壁部６ａ〜６ｃは分極処理
されていないので、各圧電アクチュエータ１５，２５へ
の電圧印加にともなって電界が形成されても変形を生じ
ることはない。また、側壁部６ｄ，６ｅは分極処理され
ているが、上記引き出し配線３４が対応しておらず電圧
が印加されないので、やはり変形することはない。
【００２１】図２に示すように、圧電アクチュエータ１
５，２５に個別に対応する各個別引き出し配線３４は基
板４の両側面に引き出され、ドライバ７，８をそれぞれ
介してコントロールユニット９に電気的に接続されてい
る。コントロールユニット９は、各ヘッド部１０，２０
のノズル１４，２４から吐出されるインクドロップの大
きさを変化させるように各圧電アクチュエータ１５，２
５への電圧印加条件を制御可能な制御手段である。コン
トロールユニット９は画像濃度信号に応じて各ドライバ
７，８に制御信号を出力する。この制御信号に基づきド
ライバ７，８から各圧電アクチュエータ１５，２５に印
加されるパルス電圧の電圧値やパルス形状が変化する。
この変化によって各圧電アクチュエータ１５，２５の変
形量や変形速度が変わり、インクキャビティ１１，２１
に対する加圧エネルギが変化する。その結果、ノズル１
４，２４から吐出されるインクドロップの大きさが変化
し、記録紙上でのドットの大きさを変えられるようにな
っている。
５，２５に個別に対応する各個別引き出し配線３４は基
板４の両側面に引き出され、ドライバ７，８をそれぞれ
介してコントロールユニット９に電気的に接続されてい
る。コントロールユニット９は、各ヘッド部１０，２０
のノズル１４，２４から吐出されるインクドロップの大
きさを変化させるように各圧電アクチュエータ１５，２
５への電圧印加条件を制御可能な制御手段である。コン
トロールユニット９は画像濃度信号に応じて各ドライバ
７，８に制御信号を出力する。この制御信号に基づきド
ライバ７，８から各圧電アクチュエータ１５，２５に印
加されるパルス電圧の電圧値やパルス形状が変化する。
この変化によって各圧電アクチュエータ１５，２５の変
形量や変形速度が変わり、インクキャビティ１１，２１
に対する加圧エネルギが変化する。その結果、ノズル１
４，２４から吐出されるインクドロップの大きさが変化
し、記録紙上でのドットの大きさを変えられるようにな
っている。
【００２２】つぎに、以上の構成からなるインクジェッ
ト記録ヘッド１によるインク吐出動作について説明す
る。上記第１，第２ヘッド部１０，２０のインク供給室
１３，２３にインクをそれぞれ供給し、各インクキャビ
ティ１１，２１に収容する。各圧電アクチュエータ１
５，２５には、コントロールユニット９の制御信号に基
づき画像濃度信号に応じたパルス電圧が各ドライバ７，
８によって印加される。この電圧印加により圧電アクチ
ュエータ１５，２５は厚み方向に瞬時に膨張変形する。
この変形により隔壁３が押し上げられてインクキャビテ
ィ１１，２１内のインクが加圧される。これにより、各
ノズル１４，２４からは、その大きさが制御されたイン
クドロップが選択的に吐出される。このインクドロップ
が記録媒体に付着して大きさの異なるドットが形成さ
れ、これらドットの集合によって階調性のある画像が記
録される。
ト記録ヘッド１によるインク吐出動作について説明す
る。上記第１，第２ヘッド部１０，２０のインク供給室
１３，２３にインクをそれぞれ供給し、各インクキャビ
ティ１１，２１に収容する。各圧電アクチュエータ１
５，２５には、コントロールユニット９の制御信号に基
づき画像濃度信号に応じたパルス電圧が各ドライバ７，
８によって印加される。この電圧印加により圧電アクチ
ュエータ１５，２５は厚み方向に瞬時に膨張変形する。
この変形により隔壁３が押し上げられてインクキャビテ
ィ１１，２１内のインクが加圧される。これにより、各
ノズル１４，２４からは、その大きさが制御されたイン
クドロップが選択的に吐出される。このインクドロップ
が記録媒体に付着して大きさの異なるドットが形成さ
れ、これらドットの集合によって階調性のある画像が記
録される。
【００２３】ここで、上記インクジェット記録ヘッド１
によりインクドロップの吐出実験を行い、記録媒体上で
のドットの大きさ、すなわちドット径の変化を調べた。
具体的には、各圧電アクチュエータ１５，２５に印加す
る矩形パルス電圧の電圧値を、コントロールユニット９
によって図５に示すように階調数０から７までの８段階
に変化させた。また、第１ヘッド部１０のインクキャビ
ティ有効長さＬ1を２ｍｍ、第２ヘッド部２０のインク
キャビティ有効長さＬ2を４ｍｍ、各ヘッド部１０，２
０のノズル１４，２４の吐出側径を２５μｍ、ノズルテ
ーパ角度を１５°とした場合、図６に示すように、各ヘ
ッド部１０，２０から吐出されるインクドロップの大き
さ、すなわちインクドロップ径が階調数１から７までほ
ぼ直線的に増加することと、インクキャビティ有効長さ
Ｌ2の第２ヘッド部２０から吐出されるインクドロップ
径が総じて大きいことが分かる。
によりインクドロップの吐出実験を行い、記録媒体上で
のドットの大きさ、すなわちドット径の変化を調べた。
具体的には、各圧電アクチュエータ１５，２５に印加す
る矩形パルス電圧の電圧値を、コントロールユニット９
によって図５に示すように階調数０から７までの８段階
に変化させた。また、第１ヘッド部１０のインクキャビ
ティ有効長さＬ1を２ｍｍ、第２ヘッド部２０のインク
キャビティ有効長さＬ2を４ｍｍ、各ヘッド部１０，２
０のノズル１４，２４の吐出側径を２５μｍ、ノズルテ
ーパ角度を１５°とした場合、図６に示すように、各ヘ
ッド部１０，２０から吐出されるインクドロップの大き
さ、すなわちインクドロップ径が階調数１から７までほ
ぼ直線的に増加することと、インクキャビティ有効長さ
Ｌ2の第２ヘッド部２０から吐出されるインクドロップ
径が総じて大きいことが分かる。
【００２４】また、図７は記録媒体上での付着ドット径
の変化を示したものである。この場合、階調数１〜３ま
での比較的小径の付着ドットを第１ヘッド部１０で形成
し、階調数４〜７までの比較的大径の付着ドットを第２
ヘッド部２０で形成したが、図６から明らかなように付
着ドット径を７段階に直線的に変化させることができ
る。なお、階調数１〜３の付着ドットは図６におけるＬ
1＝２ｍｍの階調数１〜３に相当するインクドロップで
形成し、階調数４〜７の付着ドットは図６におけるＬ2
＝４ｍｍの階調数３〜６に相当するインクドロップで形
成したものである。このように付着ドット径を多段階制
御する場合に各ヘッド部１０，２０で分担して行うよう
にすれば、各ヘッド部１０，２０に対応するドライバ
７，８の負担が軽減されるので、ドライバ構成を簡易か
つ安価にできる効果がある。
の変化を示したものである。この場合、階調数１〜３ま
での比較的小径の付着ドットを第１ヘッド部１０で形成
し、階調数４〜７までの比較的大径の付着ドットを第２
ヘッド部２０で形成したが、図６から明らかなように付
着ドット径を７段階に直線的に変化させることができ
る。なお、階調数１〜３の付着ドットは図６におけるＬ
1＝２ｍｍの階調数１〜３に相当するインクドロップで
形成し、階調数４〜７の付着ドットは図６におけるＬ2
＝４ｍｍの階調数３〜６に相当するインクドロップで形
成したものである。このように付着ドット径を多段階制
御する場合に各ヘッド部１０，２０で分担して行うよう
にすれば、各ヘッド部１０，２０に対応するドライバ
７，８の負担が軽減されるので、ドライバ構成を簡易か
つ安価にできる効果がある。
【００２５】以上に説明したように、インクキャビティ
有効長さＬ1，Ｌ2が異なる第１，第２ヘッド部１０，２
０を有するインクジェット記録ヘッド１において、コン
トロールユニット９により各ヘッド部の圧電アクチュエ
ータ１５，２５に印加する電圧を制御することで、記録
媒体上のドット径を多段階に変化させることができる。
したがって、これら大きさの異なるドットを適宜組み合
わせれば、滑らかで幅広い連続階調表現が可能になる。
有効長さＬ1，Ｌ2が異なる第１，第２ヘッド部１０，２
０を有するインクジェット記録ヘッド１において、コン
トロールユニット９により各ヘッド部の圧電アクチュエ
ータ１５，２５に印加する電圧を制御することで、記録
媒体上のドット径を多段階に変化させることができる。
したがって、これら大きさの異なるドットを適宜組み合
わせれば、滑らかで幅広い連続階調表現が可能になる。
【００２６】また、図８のグラフは、圧電アクチュエー
タ１５，２５に印加する電圧値を一定（３０ボルト）と
してインクキャビティ有効長さＬを変化させた場合の付
着ドット径の変化を調べた結果を示すものである。この
グラフから明らかなように、印加電圧が一定であっても
インクキャビティ有効長さＬを長くすることにより付着
ドット径を大きくすることができる。したがって、各ヘ
ッド部１０，２０のインクキャビティ有効長さＬ1，Ｌ2
の違いを大きくすることで、より幅広いドット径変化を
得ることができ、階調数をさらに広げることができる。
タ１５，２５に印加する電圧値を一定（３０ボルト）と
してインクキャビティ有効長さＬを変化させた場合の付
着ドット径の変化を調べた結果を示すものである。この
グラフから明らかなように、印加電圧が一定であっても
インクキャビティ有効長さＬを長くすることにより付着
ドット径を大きくすることができる。したがって、各ヘ
ッド部１０，２０のインクキャビティ有効長さＬ1，Ｌ2
の違いを大きくすることで、より幅広いドット径変化を
得ることができ、階調数をさらに広げることができる。
【００２７】なお、上記インクジェット記録ヘッド１は
２つのヘッド部１０，２０で構成したが、インクキャビ
ティ有効長さＬがそれぞれ異なる３つ以上のヘッド部を
設けるとともに、コントロールユニット９でインクドロ
ップの大きさを各ヘッド部ごとに制御すれば、より一層
のドット径変化と階調表現の幅を広げることができる。
２つのヘッド部１０，２０で構成したが、インクキャビ
ティ有効長さＬがそれぞれ異なる３つ以上のヘッド部を
設けるとともに、コントロールユニット９でインクドロ
ップの大きさを各ヘッド部ごとに制御すれば、より一層
のドット径変化と階調表現の幅を広げることができる。
【００２８】また、図８に示すように、インクキャビテ
ィ有効長さＬが同一であってもノズル径の大きい方が吐
出されるインクドロップの大きさおよび付着ドット径も
大きくなることは明白ある。したがって、上記インクジ
ェット記録ヘッド１ではノズル１４，２４を同一径に形
成したが、各ヘッド部１０，２０ごとにノズル径を異な
る大きさに形成すれば、さらにドット径の変化幅を広げ
ることができ、階調数の拡大を図れる。
ィ有効長さＬが同一であってもノズル径の大きい方が吐
出されるインクドロップの大きさおよび付着ドット径も
大きくなることは明白ある。したがって、上記インクジ
ェット記録ヘッド１ではノズル１４，２４を同一径に形
成したが、各ヘッド部１０，２０ごとにノズル径を異な
る大きさに形成すれば、さらにドット径の変化幅を広げ
ることができ、階調数の拡大を図れる。
【００２９】さらに、上記コントロールユニット９によ
る圧電アクチュエータ１５，２５への電圧印加条件の制
御は、パルス電圧の電圧値の変化に限らず、電圧値を一
定として電圧印加時間を変える、ごく短いパルス電圧の
印加回数を変える、上記一定電圧値までの立ち上がり時
間を変える、あるいは、これらを組み合わせた制御を行
うことでインク加圧エネルギを変化させるようにしても
よい。これにより、ドライバの選択幅が広がりローコス
ト化を図ることも可能である。
る圧電アクチュエータ１５，２５への電圧印加条件の制
御は、パルス電圧の電圧値の変化に限らず、電圧値を一
定として電圧印加時間を変える、ごく短いパルス電圧の
印加回数を変える、上記一定電圧値までの立ち上がり時
間を変える、あるいは、これらを組み合わせた制御を行
うことでインク加圧エネルギを変化させるようにしても
よい。これにより、ドライバの選択幅が広がりローコス
ト化を図ることも可能である。
【図１】 本発明にかかるインクジェット記録ヘッドの
平面図である。
平面図である。
【図２】 図１のインクジェット記録ヘッドのII−II線
断面図である。
断面図である。
【図３】 図２のインクジェット記録ヘッドの部分III
の拡大図である。
の拡大図である。
【図４】 図２のインクジェット記録ヘッドのIV−IV線
断面図である。
断面図である。
【図５】 階調数と圧電アクチュエータへの印加電圧と
の関係の一具体例を示すグラフである。
の関係の一具体例を示すグラフである。
【図６】 階調数とインクドロップ径との関係を第１ヘ
ッド部（Ｌ1＝２ｍｍ）および第２ヘッド部（Ｌ2＝４ｍ
ｍ）のそれぞれについて示すグラフである。
ッド部（Ｌ1＝２ｍｍ）および第２ヘッド部（Ｌ2＝４ｍ
ｍ）のそれぞれについて示すグラフである。
【図７】 階調数と、第１ヘッド部（Ｌ1＝２ｍｍ）お
よび第２ヘッド部（Ｌ2＝４ｍｍ）で分担して記録媒体
上に形成した付着ドット径との関係を示すグラフであ
る。
よび第２ヘッド部（Ｌ2＝４ｍｍ）で分担して記録媒体
上に形成した付着ドット径との関係を示すグラフであ
る。
【図８】 インクキャビティ有効長さと付着ドット径と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
１…インクジェット記録ヘッド、９…コントロールユニ
ット（制御手段）、１０，２０…第１，第２ヘッド部
（複数のヘッド部）、１１，２１…インクキャビティ、
１４，２４…ノズル、１５，２５…圧電アクチュエー
タ。
ット（制御手段）、１０，２０…第１，第２ヘッド部
（複数のヘッド部）、１１，２１…インクキャビティ、
１４，２４…ノズル、１５，２５…圧電アクチュエー
タ。
Claims (3)
- 【請求項１】 複数のヘッド部を有し、各ヘッド部がイ
ンクを収容するインクキャビティと、このインクキャビ
ティに収容されたインクを加圧する圧電アクチュエータ
と、加圧されたインクがインクドロップとして吐出され
るノズルとを備えるとともに、上記インクキャビティお
よび圧電アクチュエータの大きさを各ヘッド部ごとに異
なるように形成したことを特徴とするインクジェット記
録ヘッド。 - 【請求項２】 上記各ヘッド部のノズルを同じ大きさに
形成したことを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
ット記録ヘッド。 - 【請求項３】 上記各ヘッド部のノズルから吐出される
インクドロップの大きを変化させるように上記圧電アク
チュエータへの電圧印加条件を制御可能な制御手段を設
けたことを特徴とする請求項１または２に記載のインク
ジェット記録ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8118840A JPH09300612A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | インクジェット記録ヘッド |
| US08/855,943 US6340224B1 (en) | 1996-05-14 | 1997-05-14 | Ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8118840A JPH09300612A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | インクジェット記録ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09300612A true JPH09300612A (ja) | 1997-11-25 |
Family
ID=14746462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8118840A Pending JPH09300612A (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | インクジェット記録ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6340224B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09300612A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6886915B2 (en) * | 1999-10-19 | 2005-05-03 | Silverbrook Research Pty Ltd | Fluid supply mechanism for a printhead |
| JP4362045B2 (ja) * | 2003-06-24 | 2009-11-11 | 京セラ株式会社 | 圧電変換装置 |
| KR100657334B1 (ko) * | 2005-09-13 | 2006-12-14 | 삼성전자주식회사 | 잉크젯 프린터 헤드의 제조 방법 및 상기 방법에 의하여제조된 잉크젯 프린터 헤드 |
| US20070176982A1 (en) * | 2006-02-01 | 2007-08-02 | Lexmark International, Inc. | Inkjet actuator substrate having at least one non-uniform ink via |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5574883A (en) * | 1978-12-04 | 1980-06-05 | Hitachi Ltd | Inject printer |
| US4682216A (en) * | 1983-03-08 | 1987-07-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Color image picture forming process and apparatus which improves the quality of the black portions of the picture |
| US4635078A (en) * | 1983-04-28 | 1987-01-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Intermediate gradient image producing method |
| JPS61100469A (ja) * | 1984-10-23 | 1986-05-19 | Nec Corp | インクジエツトヘツド |
| US4746935A (en) * | 1985-11-22 | 1988-05-24 | Hewlett-Packard Company | Multitone ink jet printer and method of operation |
| JP2708769B2 (ja) * | 1988-03-24 | 1998-02-04 | 株式会社リコー | 液体噴射記録ヘッド |
| JPH02286251A (ja) * | 1989-04-26 | 1990-11-26 | Seiko Epson Corp | インクジェットプリンタ |
| JPH05177834A (ja) * | 1991-06-04 | 1993-07-20 | Seiko Epson Corp | インクジェット記録ヘッド |
| US5208605A (en) | 1991-10-03 | 1993-05-04 | Xerox Corporation | Multi-resolution roofshooter printheads |
| US5581286A (en) * | 1991-12-31 | 1996-12-03 | Compaq Computer Corporation | Multi-channel array actuation system for an ink jet printhead |
| US5424769A (en) * | 1992-06-05 | 1995-06-13 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| JP3495761B2 (ja) * | 1992-07-21 | 2004-02-09 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式プリンタにおけるインク滴の形成方法、及びインクジェット式記録装置 |
| US5642142A (en) * | 1992-11-30 | 1997-06-24 | Hewlett-Packard Company | Variable halftone operation inkjet printheads |
| US5412410A (en) | 1993-01-04 | 1995-05-02 | Xerox Corporation | Ink jet printhead for continuous tone and text printing |
| US5818481A (en) * | 1995-02-13 | 1998-10-06 | Minolta Co., Ltd. | Ink jet printing head having a piezoelectric driver member |
| JPH08281948A (ja) * | 1995-02-17 | 1996-10-29 | Brother Ind Ltd | インク噴射装置 |
-
1996
- 1996-05-14 JP JP8118840A patent/JPH09300612A/ja active Pending
-
1997
- 1997-05-14 US US08/855,943 patent/US6340224B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6340224B1 (en) | 2002-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040423 |