JPH11221923A - インクジェットヘッドとインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットヘッドとインクジェットプリ
ンタに関し、階調制御性能を改善する。 【解決手段】 インク流路１４内のインクを加圧し、イ
ンク流路１４に連通するノズル孔１３からインク滴を飛
翔させるインクジェットヘッド２１において、インク流
路１４とインク流路１４内のインクを加圧する加圧手段
（圧電駆動電極）１７とノズル孔１３を有する本体部２
２および、該インク滴の大きさをノズル孔１３の外側で
制御する制御板２３とを備える。インクジェットプリン
タにおいて、インクジェットヘッド２１と記録媒体に対
してインクジェットヘッド２１を移動させる手段とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドとそのインクジェットヘッドを使用したインクジェ
ットプリンタ、特に、階調制御性能を高めるインクジェ
ットヘッドとインクジェットプリンタの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のインクジェットプリンタは、高精
彩な印刷を可能にするため、独立する複数のインク流路
を高密度化した小形軽量構成化させると共に、飛翔する
インク滴の大きさを制御する階調制御性能の拡大が求め
られるようになった。

【０００３】かかるインクジェットプリンタにおいて、
インクジェットヘッドからインク滴を飛翔させる手段と
しては、ノズル内に埋め込んだ発熱体に通電し、インク
中にバブルを発生させたときのインク体積変化を利用す
るバブルジェット方式と、圧電アクチュエータに通電し
て発生する圧力波を利用するインパクト方式が注目され
ている。

【０００４】図５はインクジェットプリンタの概略構成
を示す側面図、図６は従来のインクジェットヘッドの構
成例を示す斜視図、図７は図６に示すインクジェットヘ
ッドの断面図である。

【０００５】図５において、１はインクジェットヘッド
ユニット、２は記録媒体、３は図紙の厚さ方向に延在す
る記録媒体２送出用のプラテンローラ、４はインク溜ま
り、５はインクジェットヘッド１を図紙の厚さ方向に往
復動させるキャリッジである。

【０００６】インクジェットヘッドユニット１を搭載し
たキャリッジ５は、図紙の厚さ方向に延在する一対のガ
イドシャフト６と７に案内されて往復動し、インクジェ
ットヘッドユニット１から記録媒体２に向けて飛翔させ
て消費するインクは、インク溜まり４から補給される。

【０００７】図６および図７において、図５のインクジ
ェットヘッドユニット１に収容されたインパクト方式の
インクジェットヘッド９は、流路板１０と圧電板１１お
よびノズル板１２で構成されている。

【０００８】流路板１０には、インク流路（圧力室）１
４と、インク流路１４に連通してインク溜まり４からイ
ンクの供給を受けるインク供給路１５と、インク流路１
４とインク供給路１５に連通するインク連絡路１６が形
成されている。

【０００９】インク流路１４とインク供給路１５および
インク連絡路１６が形成された流路板１０の下面に接合
された圧電板１１は、 圧電素材例えば圧電セラミック
にてなり、その圧電板１１内には、インク流路１４内イ
ンクを加圧する加圧手段（圧電駆動電極）１７が形成さ
れている。

【００１０】インク滴飛翔のためインク供給路１５に連
通するノズル孔１３が形成されたノズル板は、ガラス等
にて形成され、接合された流路板１９と圧電板１１の一
方の端面（図は左端面）に接合されている。

【００１１】かかるインクジェットヘッド９において、
所定の圧電駆動電極１７には、図示しない電源部から所
定の電圧信号を印加する。すると、電圧信号が印加され
た圧電駆動電極１７の収容部で圧電板１１に歪が発生
し、その歪が所定のインク流路１４を圧縮し、圧縮され
たインク流路１４に対応するノズル孔１３から、記録媒
体２に向けてインク滴が飛翔するようになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のインクジェット
ヘッド９において、ノズル孔１３から飛翔するインク滴
の大きさは、ノズル孔１３の径と圧電駆動電極１７に印
加する信号波形によって決定する。

【００１３】従って、インクジェットヘッド９における
従来の階調制御方法は、同一箇所に複数個のインク滴を
飛翔させるまたは、圧電駆動電極１７に印加する電圧信
号の波形を変える方法であった。

【００１４】しかし、前記複数個のインク滴を飛翔させ
る方法は、微細な階調制御ができず、前記駆動電圧の信
号波形を変える方法は、インク流路１４内インクの残留
振動による影響でインク滴の大きさが不安定になって、
正確な階調制御が困難であり、さらに信号波形が１００
μｓを越えることがあり印字速度が劣化するという問題
点があった。

【００１５】なお、インク滴の大きさ変化に寄与するエ
ネルギを発生させるアクチュエータを、ノズル孔１３よ
り内側に設け、インク滴飛翔エネルギの発生に先立っ
て、該アクチュエータを駆動させることで、ノズル孔１
３から飛翔するインク滴の大きさを変化させるもの（特
開平９−３９２５０号公報参照）が提案されている。し
かし、その方法において飛翔するインク滴の大きさ変化
は、インク流路内インクの残留振動の影響を受け、正確
な階調制御が困難になる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、インク
ジェットヘッドにおける階調制御特性を改善すること、
特にインク流路内インクの残留振動に影響されることの
少ない階調制御を可能にすることである。

【００１７】上記目的を達成する本発明の第１のインク
ジェットヘッドは、インク流路内のインクを加圧し、該
インク流路に連通するノズル孔からインク滴を飛翔させ
るインクジェットヘッドにおいて、該インク流路と該イ
ンク流路内のインクを加圧する加圧手段と該ノズル孔を
有する本体部および、該インク滴の大きさを該ノズル孔
の外側で制御する制御板を備えたことを特徴とする。

【００１８】上記目的を達成する本発明の第２のインク
ジェットヘッドは、前記第１のインクジェットヘッドに
おける制御板が、表面と裏面に電極層を形成し該電極層
への電圧印加によってひずみが生じる圧電基板に、前記
ノズル孔に対応し該圧電基板を貫通する制御孔を設けた
ものであることを特徴とする。

【００１９】上記目的を達成する本発明の第３のインク
ジェットヘッドは、インク流路内のインクを加圧し、該
インク流路に連通するノズル孔からインク滴を飛翔させ
るインクジェットヘッドにおいて、該インク流路と該イ
ンク流路内のインクを加圧する加圧手段と該ノズル孔を
有する本体部および、該インク滴の大きさを制御する制
御孔が貫通するする制御板および、該インク滴の飛翔経
路に該制御板を挿抜させる制御板挿抜手段を備えたこと
を特徴とする。

【００２０】上記目的を達成する本発明のインクジェッ
トプリンタは、前記本発明の第１または第３のインクジ
ェットヘッドと、記録媒体に対して該インクジェットヘ
ッドを移動させる手段とを備えたことを特徴とする。

【００２１】前記本発明の第１のインクジェットヘッド
においては、ノズル孔から飛翔するインク滴は、制御板
を通って記録媒体に向け飛翔する、即ち、記録媒体に被
着するインク滴の大きさは制御板によって制御させるこ
とができる。

【００２２】前記前記本発明の第２のインクジェットヘ
ッドにおいて、制御板に設けたインク滴通過用の制御孔
は、制御板に生じた歪の有無または歪量の制御によって
変化し、その変化によって記録媒体に被着するインク滴
の大きさが制御させることができる。

【００２３】前記前記本発明の本発明のインクジェット
プリンタは、前記本発明の第１または第３の本発明のイ
ンクジェットヘッドを備えたことで、記録媒体に被着す
るインク滴の大きさを制御板で制御し、インク流路内イ
ンクの加圧力を一定とすることでインク流路内の残留振
動による影響が少なく、かつ、アナログ化した階調制御
を可能にする。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例によ
るインクジェットヘッドの概略構成の説明図、図２は本
発明の第２の実施例によるインクジェットヘッドの概略
構成の説明図、図３は本発明に係わる制御板の実施例の
説明図、図４は本発明の実施例によるインクジェットプ
リンタの概略構成の説明図である。

【００２５】図１において、インクジェットヘッド２１
は、従来のインクジェットヘッド９と同一構成の本体部
２２、即ち流路板１０と圧電板１１とノズル板１２を接
合した本体部２２に対応し、ノズル孔１３に適応する制
御孔２４を設けた制御板２３を配設してなる。

【００２６】径がノズル孔１３と同一または小さい制御
孔２４は、制御板２３に歪を生じさせることで、例えば
円形断面から楕円形断面に変形し、ノズル孔１３から飛
翔したインク滴は、さらに制御孔２４を透過して記録媒
体２（図４または図５参照）に被着するようになる。

【００２７】従って、制御孔２４を透過し記録媒体２に
被着するインク滴の大きさは、制御板２３に歪を生じさ
せるまたは生じさせないこと、さらに制御板２３に生じ
させる歪の大小によって制御（低減）されるようにな
る。

【００２８】図２において、インクジェットヘッド２６
は、従来のインクジェットヘッド９と同一構成の本体部
２２、即ち流路板１０と圧電板１１とノズル板１２を接
合した本体部２２に対応し、上下動可能なフレーム（制
御板挿抜手段）２７を配設し、フレーム２７には一対の
制御板２３_-1および２３_-2が装着されている。

【００２９】フレーム２７は、図示しない駆動装置によ
って上下方向に移動し３箇所で位置決めされる構成、即
ち、本体部２２に対し空域２７_-1が対応する第１の位置
と、図示の如く制御板２３_-1の制御孔２４_-1がノズル孔
１３に適応する第２の位置と、制御板２３_-2の制御孔２
４_-2がノズル孔１３に適応する第３の位置で選択的に停
止する構成であり、本実施例において制御孔２４_-1はノ
ズル孔１３より小径とし、制御孔２４_-2は制御孔２４_-1
より小径である。

【００３０】従って、空域２７_-1がノズル板１２に適応
するとき、ノズル孔１３から飛翔するインク滴はその大
きさのまま記録媒体２に被着し、制御孔２４_-1がノズル
孔１３に適応するとき、ノズル孔１３から飛翔するイン
ク滴は制御孔２４_-1によって大きさが制御されて記録媒
体２に被着し、制御孔２４_-2がノズル孔１３に適応する
とき、ノズル孔１３から飛翔するインク滴は制御孔２４
_-2によって大きさが制御されて記録媒体２に被着する。

【００３１】即ち、制御孔２４_-1を透過したインク滴は
ノズル孔１３から飛翔されたインク滴より小であり、制
御孔２４_-2を透過したインク滴は制御孔２４_-1を透過し
たインク滴より小であり、記録媒体２に被着するインク
滴の大きさはフレーム２７の上下動操作によって変化す
る。

【００３２】図３において、ノズル孔１３に適応する制
御孔２４を設けた制御板２３は、圧電材料または磁歪材
料にてなり、その表面と裏面には、制御板２３に歪を発
生させる電極２５_-1と２５_-2が形成されている。

【００３３】そこで、電極２５_-1と２５_-2をそれぞれ電
源装置３１に接続し、電源装置３１から所定の電圧を電
極２５_-1と２５_-2に印加すると、例えば長方形の制御板
２３はその長さ方向（図の矢印方向）に延伸し、図３
（ｂ）に示す如く円形断面の制御孔２４は楕円断面の制
御孔２４′に変形する。

【００３４】従って、図３（ｃ）に示す如くノズル孔１
３と制御孔２４が同一径であるとき、制御孔２４を透過
し飛翔するインク滴は、ノズル孔１３から飛翔したイン
ク滴がそのまま制御孔２４を透過する反面、制御板２３
に歪を生じさせた制御孔２４′を透過するインク滴は、
図３（ｃ）に示す斜線領域を通過する大きさ、即ちノズ
ル孔１３よりも上部と下部の一部が楕円断面の制御孔２
４′によって制御された斜線領域を通過することで、制
御板２３の駆動前より小さいインク滴となって飛翔する
ことになる。

【００３５】図４において、インクジェットプリンタ３
６は、インクジェットヘッドユニット３７、記録媒体
２、図紙の厚さ方向に延在する記録媒体２送出用のプラ
テンローラ３、インク溜まり４、インクジェットヘッド
ユニット３７を図紙の厚さ方向に往復動させるキャリッ
ジ５、キャリッジ５を図紙の厚さ方向に往復動させる一
対のガイドシャフト６と７にて構成されている。

【００３６】インクジェットヘッドユニット３７には、
図１または図２を用いて説明したインクジェットヘッド
２１または２６（図示せず）を搭載し、記録媒体２に向
けて飛翔させて消費するインクは、インク溜まり４から
補給されるようになる。

【００３７】かかるインクジェットプリンタ３６におい
て、インクジェットヘッドユニット３７から飛翔するイ
ンク滴は、図１および図３で説明した制御板２３の操作
（歪発生）または、図２で説明したフレーム２７の操作
によって大きさを制御することで階調制御が可能にな
り、かつ、その階調制御はインク流路１４内インクの残
留振動に影響されない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるインク
ジェットヘッドとインクジェットプリンタは、従来構成
のインクジェットヘッドを用いたものでは不可能な階調
制御、特に圧電基板を用いた制御板を用いたものではア
ナログ的な階調制御を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるインクジェットヘ
ッドの概略構成の説明図である。

【図２】本発明の第２の実施例によるインクジェットヘ
ッドの概略構成の説明図である。

【図３】本発明に係わる制御板の実施例の説明図であ
る。

【図４】本発明の実施例によるインクジェットプリンタ
の概略構成の説明図である。

【図５】インクジェットプリンタの概略構成を示す側面
図である。

【図６】従来のインクジェットヘッドの構成例を示す斜
視図である。

【図７】図６に示すインクジェットヘッドの断面図であ
る。

【符号の説明】

２ 記録媒体 ３ プラテンローラ ４ インク溜まり ５ キャリッジ ６、７ ガイドシャフト １０ 流路板 １１ 圧電板 １２ ノズル板 １３ ノズル孔 １４ インク流路 ２１、２６ インクジェットヘッド ２３、２３_-1、２３_-2 制御板 ２４、２４_-1、２４_-2 制御孔 ２７ 制御板移動用フレーム（制御板挿抜手段） ３６ インクジェットプリンタ ３７ インクジェットヘッドユニット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク流路内のインクを加圧し、該イン
   ク流路に連通するノズル孔からインク滴を飛翔させるイ
   ンクジェットヘッドにおいて、 該インク流路と該インク流路内のインクを加圧する加圧
   手段と該ノズル孔を有する本体部および、該インク滴の
   大きさを該ノズル孔の外側で制御する制御板を備えたこ
   とを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記制御板が、表面と裏面に電極層を形
   成し該電極層への電圧印加によってひずみが生じる圧電
   基板に、前記ノズル孔に対応し該圧電基板を貫通する制
   御孔を設けたものである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。
3. 【請求項３】 インク流路内のインクを加圧し、該イン
   ク流路に連通するノズル孔からインク滴を飛翔させるイ
   ンクジェットヘッドにおいて、 該インク流路と該インク流路内のインクを加圧する加圧
   手段と該ノズル孔を有する本体部および、該インク滴の
   大きさを制御する制御孔が貫通するする制御板および、
   該インク滴の飛翔経路に該制御板を挿抜させる制御板挿
   抜手段を備えたことを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 前記請求項１または３に記載のインクジ
   ェットヘッドと、記録媒体に対して該インクジェットヘ
   ッドを移動させる手段とを備えたことを特徴とするイン
   クジェットプリンタ。