JPH10235904A - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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Publication number
JPH10235904A
JPH10235904A JP4536797A JP4536797A JPH10235904A JP H10235904 A JPH10235904 A JP H10235904A JP 4536797 A JP4536797 A JP 4536797A JP 4536797 A JP4536797 A JP 4536797A JP H10235904 A JPH10235904 A JP H10235904A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
ink droplet
diameter
nozzle
recording medium
Prior art date
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Pending
Application number
JP4536797A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Fukuhata
好博 福畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
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Publication of JPH10235904A publication Critical patent/JPH10235904A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14475Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber

Abstract

(57)【要約】 【課題】 階調印字可能で、かつ画質の良好な新規なイ
ンクジェットヘッドを提供する。 【解決手段】 インク21を記録媒体35に向けて吐出
するための複数のインク滴吐出口22a,22bを備
え、この複数のインク滴吐出口22a,22bが、記録
媒体35とインク滴吐出口22a,22bとの距離が互
いに異なる複数の吐出口を含むインクジェットヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタに
使用するインクジェツトヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】インクジェットヘッドに用いて高画質か
つ高速で印字を行うには、印字ドット径を異ならせるこ
とにより階調性を表現することが有効である。そのため
には、ノズルから吐出されるインク量を階調数に合わせ
て異ならせることが必要となる。ところが、一つのノズ
ルから安定して吐出させ得るインク量には上限、下限が
あることが分かってきた。そこで、大径インク滴を吐出
させるためのノズルと、小径インク滴を吐出するための
ノズルとを併設すること、そして異なった径のインク滴
を吐出させるためにノズル径を異ならせることが提案さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、階調
印字を行うのに、大径用ノズルと小径用ノズルとを併設
するだけでは、吐出されたインク滴の速度がその径によ
って異なるために、用紙等の記録媒体へのインク滴の付
着のタイミングに差が生じ、画像の質の低下を招くとい
う問題がある。吐出されるインク滴の大きさに差異が生
じるのは、例えば、主として空気抵抗により小径インク
滴の方が速度減衰量が大きくなるため、大径インク滴の
速度が小径インク滴の速度より大きくなることや、逆
に、小径ノズルの方が、空気抵抗により速度減衰量や速
度ばらつきが大きいのでこれらの影響を抑制するため、
あるいは大径インク滴の方が記録媒体に着弾した際にイ
ンクの飛び散りによる画質劣化を招きやすいのでこれを
防止するために、小径インク滴の速度が大きくなるよう
にしている、などの理由による。本発明は、斯る従来の
問題点をなくすことを課題としてなされたもので、階調
印字可能で、かつ画質の良好な新規なインクジェットヘ
ッドを提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第1発明は、インクを記録媒体に向けて吐出するた
めの複数のインク滴吐出口を備え、この複数のインク滴
吐出口が、記録媒体とインク滴吐出口との距離が互いに
異なる複数の吐出口を含む構成とした。
【0005】また、第2発明は、記録媒体との距離の大
きい上記インク滴吐出口から、大径のインク滴を吐出可
能とした。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態を図
面にしたがって説明する。図1はインクジェットヘッド
記録装置における印字部Pを示す。この印字部Pは、基
台1を備えており、この基台1上には、所定の間隔を置
いて対向する一対の側壁2が設けてある。側壁2の間に
は、バックアップロール3、ガイドロッド4、及びボー
ル螺子5が平行に架け渡されている。上記バックアップ
ロール3とボール螺子5はそれぞれ回動自在としてあ
り、ボール螺子5はモータ6に駆動連結してある。ま
た、ガイドロッド4とボール螺子5とに係合するキャリ
ッジ7が設けてある。キャリッジ7は螺子孔(図示せ
ず)を有し、この螺子孔とボール螺子5との組み合わせ
により、ボール螺子5の回転に基づいてキャリッジ7が
ガイドロッド4とボール螺子5に沿って矢印Xの方向に
往復移動できるようになっている。キャリッジ7はまた
後述するインクジェットヘッド8を備えており、バック
アップロール3の外周面に沿ってその周方向に搬送され
る記録媒体、例えば用紙に対してインクジェットヘッド
8からインク滴を吐出して、記録媒体上に画像が形成さ
れるようになっている。
【0007】図2〜4は、本発明に係るインクジェット
ヘッドを示し、このインクジェットヘッドは、ノズルプ
レート11、チャネルプレート12、隔壁13、圧電板
14および基板15を一体的に重ね合わせた構造となっ
ている。ノズルプレート11はニッケルやステンレス等
の金属、セラミック、あるいはその他の硬質材料からな
り、このノズルプレート11には、インク21を吐出す
る多数のノズル22が形成されている。チャネルプレー
ト12には、このノズル22の各々に連通するインクチ
ャネル23、インクインレット24およびインクインレ
ット24を介して各インクチャネル23にインク21を
導くインク供給室25が形成されている。
【0008】隔壁13は、導電材料、例えばニッケルか
らなるフィルムであり、チャネルプレート12に固定さ
れている。圧電板14は、周知の圧電材料からなり、例
えば基板15上に導電性接着剤で固定された後、ダイシ
ング加工するなどの方法により形成された縦方向溝3
1、横方向溝32により各インクチャネル23毎に分断
されている。そして、圧電板14の内、インクチャネル
23に対向する部分はインクを押圧するアクチュエータ
である振動部14aとなっており、その他の部分は非振
動部14bとなっている。即ち、この振動部の圧電板1
4の基板15側の面には個別電極33が設けてあり、隔
壁13側の面には共通電極34が設けてある。さらに、
予め振動部14aのインクチャネル23に対向する部分
は、加熱しながら上下方向に電圧を印加することにより
分極処理が施されて活性化されており、共通電極34と
個別電極33との間に電圧を印加することにより、この
活性部が振動させられるようになっている。この振動に
よりインク供給室25からインクインレット24を経て
インクチャネル23内に導かれたインク21がノズル2
2から噴射される。
【0009】ここに示す例の場合、図2に示すように、
上記複数のノズル22は互いに平行な2つのノズル列を
形成している。このうちの一方のノズル列は大径のイン
ク滴を吐出するための大径のノズル22aからなり、他
方のノズル列は小径のインク滴を吐出するための小径の
ノズル22bからなる。そして、この各ノズル列に対応
して、上記各インクチャネル23および各インクインレ
ット24も2列に設けられ、インク供給室25もこれに
対応して2つ設けられている。以下、大径インク滴を吐
出するためのノズル22aを含む部分を大径インク滴吐
出部40、小径インク滴を吐出するためのノズル22b
を含む部分を小径インク滴吐出部50という。
【0010】また図3に示すように、大径インク滴吐出
部40と小径インク滴吐出部50とで、ノズル22から
記録媒体までの距離を異ならせてある。具体的には、基
板15に段差を設け、この段差の上段部に上記小径イン
ク吐出部50を、そして基板15の下段部に上記大径イ
ンク吐出部40を、それぞれ略同一厚さで形成すること
により、大径インク滴吐出部40からノズル22aまで
の距離L2を小径インク滴吐出部50からノズル22b
までの距離L1よりも大きく、すなわち、L2>L1とし
てある。
【0011】ところで、大小径ノズルにより階調印字可
能で、条件によりインク滴の速度が異なるインクジェッ
トヘッドにおいて、インクジェットヘッドを保持するキ
ャリッジの移動速度をVc、インクの飛翔速度の最小値
をVmin、最大値をVmax、ノズルと記録媒体との間の距
離をLとする。また、キャリッジ移動速度をVCとす
る。記録媒体上へのインク滴の付着、即ち着弾の位置ず
れLdは、Ld=L(1/Vmin−1/Vmax)VCとなる。
【0012】Vminを係数kを使ってVmaxにより表し、
min=kVmaxとすると、次のように表すことができ
る。 Ld=L(1/Vmin−1/Vmax)VC=L(1/kVmax−1/Vmax)VC =(L/Vmax)(1/k−1)VC … (1) この(1)式より、インク滴の着弾の位置ずれLdは、キ
ャリッジの移動速度VCに比例する。しかし、キャリッ
ジの移動速度VCの制御をしようとすると、その駆動回
路が複雑になるという問題がある。
【0013】そこで、本実施形態のインクジェットヘッ
ドにおいては、上記のように大径ノズル22aと記録媒
体35との距離L2および小径ノズル22bと記録媒体
35との距離L1を異ならせることにより、記録媒体3
5上への着弾までの時間が、大径、小径のインク滴共に
等しくなるようにした。このように各ノズルにおけるイ
ンク滴の着弾時間を等しくするためには、大径、小径ノ
ズル22a,22bと記録媒体35との間の距離L1
2と上述したインク滴の飛翔速度Vmin,Vmaxとの間
に以下の関係が必要である。インクジェットヘッドにお
いては、小径ノズル22bからのインク滴の飛翔速度の
方が、大径ノズル22aからのインク滴の飛翔速度より
も小さい。したがって、小径ノズル22bのインク滴の
飛翔速度がVminであり、大径ノズル22aからのイン
ク滴の飛翔速度がVmaxである。
【0014】よって、L1/Vmin=L2/Vmaxより、 L1=(Vmin/Vmax)L2 したがって、大径用、小径用の各ノズル22a,22b
と記録媒体35との間の距離の差(以下、ノズル位置ず
らし幅という)ΔLは、次のように表すことができる。 ΔL=L2−(Vmin/Vmax)L2 =L2{1−(Vmin/Vmax)} =L2{1−(kVmax/Vmax)} =L2(1−k) ただし、ΔL=L−L1である。
【0015】このように、インク滴の速度、正確にはV
maxとVminとの比kと、上の列の大径ノズル22a、記
録媒体35間の距離L2とから、大径用、小径用の各ノ
ズル22a,22b、即ち上下各列のノズル22のノズ
ル位置ずらし幅ΔLが決まる。例えば、L2=1.5mm、V
max=4.5×103mm/sec、Vmin=2.0×103mm/secとする
と、k=0.44となり、ノズル位置ずらし幅ΔLは以下の
ようになる。 ΔL=1.5(1−0.44) =0.84(mm) L1=L2−ΔLより、 L1=1.5−0.84 =0.66(mm) したがって、L1=0.66mm、L2=1.5mmとなるように上
述したインクジェットヘッドを形成すればよいことにな
る。
【0016】上述した計算において、Vmin,Vmaxの値
(Vmin=2.0×103mm/sec、Vmax=4.5×103mm/sec)
としては、小径用ノズルについては印加電圧を約23V、
大径用ノズルについては印加電圧を約25Vとした場合の
値を用いている。これらの値は、それぞれ印加電圧によ
って変化するインク滴速度のほぼ中間的な値で、厳密に
いえば、印加電圧が変化すればインク滴の着弾の位置ず
れが生じるが、その位置ずれを最小限にとどめるもので
ある。もちろん、階調表現を2階調のみに限定すれば、
位置ずれを完全になくすことが可能になる。
【0017】図5は、小径ノズル22bの径を25μ
m、L1=0.66mm、大径ノズル22aの径を35μm、L2
=1.5mmとした場合において、印加電圧(V)とドット径
(μm)との関係についてのシミュレーション結果を示し
たものである。また、図6は、図5の場合と同一の条件
で、印加電圧(V)とインク滴速度(m/sec)との関係につ
いてのシミュレーション結果について示したものであ
る。これらの図より、印加電圧の増大とともに、またノ
ズル径の増大とともにドット径、インク滴の速度は増大
することが分かる。
【0018】なお、インク滴の速度が小さい程ノズル2
2の開口部近くの汚れによる影響を受け易いため、その
最低速度Vminは1.5m/sec以上にするのが望ましく、イ
ンク滴が着弾した際の飛び散りを考慮すると最高速度V
maxは15m/sec以下にするのが望ましい。さらに、ノズ
ル22と記録媒体35との間の距離が小さい程、インク
滴の着弾精度は向上するが、種々の紙の使用を考慮した
場合、その距離は0.5mm以上で1.5mm以下にするのが望ま
しい。
【0019】このように、大径用ノズル22aと小径用
ノズル22bのそれぞれと記録媒体との間の距離を異な
らせることにより、インク滴の着弾の位置ずれをなく
し、良好な画質の階調印字が行えるようになる。また、
ヘッドやキャリッジの駆動制御も容易である。なお、本
発明は、インク滴の径を異ならせるのに、上述したよう
に、ノズル22の出口部の径を異ならせたものに限定す
るものでなく、この他、インクチャネルの長さ、インク
インレットの箇所の長さ、断面積を変えることにより、
或いは圧電板の印加電圧部の長さを変えることにより吐
出されるインク滴の径を異ならせるようにしてもよく、
インクチャネルの長さ等、これらの内の1種類のみでな
く、いくつかを組み合わせて吐出されるインク滴の径を
異ならせるようにしたインクジェットヘッドも含むもの
である。
【0020】また、本発明は、大径インク滴および小径
インク滴の2種類の異なる径のインク滴を吐出するもの
に限定するものでなく、吐出されるインク滴の径が2種
類より多いインクジェットヘッドをも含むものである。
インクを押圧する手段は、本実施形態で用いたような圧
電部材に限らず、例えば発熱により気泡を発生すること
によりインクを押圧する発熱素子等をインク押圧手段と
して用いても構わない。さらに、上記実施形態のよう
に、小径ノズルと記録媒体との距離を小さくする形態だ
けでなく、小径インク滴の速度の減衰やばらつきや、大
径インク滴の飛び散りを抑えるなどの目的で、小径イン
ク滴の飛翔速度が大径インク滴の飛翔速度よりも大きく
なるように設定している場合は、小径インク滴吐出部の
ノズルと記録媒体との距離が大きくなるようにしてもよ
い。
【0021】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、第1発
明によれば、インクを記録媒体に向けて吐出するための
複数のインク滴吐出口を備え、この複数のインク滴吐出
口が、記録媒体とインク滴吐出口との距離が互いに異な
る複数の吐出口を含む構成としてある。また、第2発明
によれば、記録媒体との距離の大きい上記インク滴吐出
口から、大径のインク滴を吐出可能としてある。このた
め、階調印字可能で、かつ高画質の新規なインクジェッ
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】 本発明に係るインクジェットヘッドが適用さ
れるインクジェット記録装置の印字部の斜視図である。
【図2】 本発明に係るインクジェットヘッドの一部を
示す正面図である。
【図3】 図2のIII−III線断面図である。
【図4】 図3のIV−IV線断面図である。
【図5】 印加電圧(V)とドット径(μm)との関係につ
いてのシミュレーション結果を示す図である。
【図6】 印加電圧(V)とインク滴速度(m/sec)との関
係についてのシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
11 ノズルプレート 12 チャネル
プレート 13 隔壁 14 圧電板 15 基板 21 インク 22,22a,22b ノズル 23 インクチ
ャネル 24 インクインレット 25 インク供
給室 35 記録媒体 ΔL ノズル位
置ずらし幅

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクを記録媒体に向けて吐出するため
    の複数のインク滴吐出口を備え、この複数のインク滴吐
    出口が、記録媒体とインク滴吐出口との距離が互いに異
    なる複数の吐出口を含むことを特徴とするインクジェッ
    トヘッド。
  2. 【請求項2】 記録媒体との距離の大きい上記インク滴
    吐出口から、大径のインク滴を吐出可能とした請求項1
    記載のインクジェットヘッド。
JP4536797A 1997-02-28 1997-02-28 インクジェットヘッド Pending JPH10235904A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4536797A JPH10235904A (ja) 1997-02-28 1997-02-28 インクジェットヘッド

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JP4536797A JPH10235904A (ja) 1997-02-28 1997-02-28 インクジェットヘッド

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1110842A (ja) * 1997-06-19 1999-01-19 Canon Inc インクジェット記録方法及び装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1110842A (ja) * 1997-06-19 1999-01-19 Canon Inc インクジェット記録方法及び装置

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