JPH11320894A

JPH11320894A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH11320894A
Application number: JP12988798A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Noda; 恭司野田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-05-13
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 1999-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ヘッド組立および装置本体への据えつけが高
精度でコンパクトに行えるとともに高い印字品質を維持
し得るインクジェットヘッドを大量に低コストで提供す
ること。【解決手段】インクジェットプリンターに用いるイン
クジェットヘッドにおいて、インクが吐出されるノズル
穴３，４が２分割以上で構成され、寸法ないしは形状が
２つ以上異なるノズル穴３，４を交互に配列してなるノ
ズル板２を備える。また、インクを小滴吐出・飛翔させ
るための吐出エネルギー発生手段は、一対の電極間に交
流電圧を印加して電極に直接あるいは間接的に接するイ
ンクを沸騰させる通電方式で構成され、寸法ないしは形
状が２つ以上異なる電極が交互に配列した基板を備え
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、インクジェットプ
リンターに用いられる印字用のインクジェットヘッドに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られているインクジェットプ
リンターは、ノンインパクト記録方式であるため記録時
の静粛性が図られ、インク滴を飛翔させて用紙上に画像
を形成するため高速記録が可能であり、また、特別な定
着処理なしに普通紙に記録できるために用途分野が広範
囲である。更に、三原色のインクを別々に飛翔させるこ
とによりカラー化も容易である。このような機能的特徴
によって、インクジェットプリンタは、家庭用やオフィ
ス用コンピュータの出力用プリンタとして広く利用され
るようになってきた。

【０００３】インクジェット記録方式の印字機構は大別
して、連続方式と記録信号に応じてインクを飛翔させる
オンデマンド方式とがあり、現在ではオンデマンド方式
が主流である。

【０００４】オンデマンド方式は、例えば米国特許第
３，４７４，１２０号明細書に開示されているように、
記録ヘッドに付設されているピエゾ素子に、電気的な記
録信号を付加し、これをピエゾ素子の機械的振動に変
え、この機械的振動によってノズル穴からインク小滴を
吐出させて記録紙に付着させることで記録を行うもので
ある。このオンデマンド方式では、連続方式のように吐
出飛翔する小滴のうち画像の記録に要さなかった小滴を
回収することが不要であるため、シンプルな構造とする
ことができる。

【０００５】オンデマンド方式の他の例として、インク
を電気熱変換素子であるヒータで加熱してインクを間接
的に沸騰させ水蒸気の気泡を作り、その体積変化でイン
クを飛翔させるヒータ方式がある。また、米国特許第
３，１７９，０４２号明細書には、熱エネルギーを利用
する構成が開示されている。この熱エネルギー方式で
は、機械的振動エネルギーを利用する方式と比較してエ
ネルギー変換効率が高く、マルチノズル化が容易である
といった特長がある。

【０００６】また、このヒータで加熱してインクを間接
的に沸騰させるヒータ方式に対して、導電性インクに交
流電流を直接に流して、導電性インクを直接に沸騰させ
水蒸気の気泡を作り、その体積変化でインクを飛翔させ
るインク通電方式がある。このインク通電方式は直接イ
ンクを沸騰させるため、ヒータで加熱してインクを間接
的に沸騰させるヒータ方式に比較して、エネルギー効率
が良い。

【０００７】ここで、交流電流を直接流して導電性イン
クを沸騰させ、導電性インクを吐出するインク通電方式
のインクジェットヘッドについて詳細に説明する。

【０００８】図１６は従来のインク通電方式のインクジ
ェットヘッドの全体構成を示す図、図１７は従来のイン
ク通電方式のインクジェットヘッドをインクジェットヘ
ッドブロックに組み立てたときのインクジェットヘッド
ブロック側面断面図、図１８の（ａ）及び（ｂ）は従来
のインク通電方式のインクジェットヘッドの要部拡大図
の正面図及び断面図、図１９は従来のインク通電方式の
インクジェットヘッドの要部を拡大して示す斜視図であ
る。

【０００９】図１６から図１９において、１は電極基
板、２はノズル板、３はノズル穴、３ａは導電性インク
で満たされたインク沸騰室、５はインクを供給する流
路、６は電極端子、７は一対の対向した電極、１２はフ
レキシブル基板（ＦＰＣ）、２６はインクジェットヘッ
ド、２７はインクジェットヘッドブロック、２８はイン
クタンク、２９はフィルター、３０は導電性インク、３
１はインク供給路である。

【００１０】以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドについてその動作原理を以下に説明する。

【００１１】まず、図１７に示すようにインクタンク２
８の導電性インク３０は、フィルター２９で濾過されて
異物が取り除かれインク供給路３１を通過してインクジ
ェットヘッド２６に供給される。そして、インクジェッ
トヘッド２６に供給された導電性インク３０は図１６に
示すインク供給口１０から複数の流路５を通過してイン
ク沸騰室３ａに毛細管現象によって供給される。

【００１２】次に、導電性インクが吐出する原理を図１
８および図１９を参照し詳細に説明する。図１８に示す
太い矢印方向から供給された導電性インク３０は流路５
を通過してインク沸騰室３ａに供給されている。ここ
で、導電性インク３０が充満したインク沸騰室３ａ内部
において、電極基板１に設けられた一対の電極７の先端
に、駆動制御装置で制御された高周波（３ＭＨｚ）の交
流電圧（１０〜３０Ｖ）が印加されると、ある抵抗率
（２０〜５０Ω・ｃｍ）を有する導電性インクを介し
て、対向した電極７の先端のギャップ（２μｍ）間に電
気力線が発生する。この電気力線に沿って電流が流れ、
インク中に存在する電解質が振動運動を行い、Ｉ×Ｉ×
Ｒ（Ｉ：電流値、Ｒ：インクの抵抗値）で表せる電流の
ジュール熱によって、電気力線の電流集中部における導
電性インク３０が自己発熱して１０〜２０μｓ後につい
には沸騰が始まり、水蒸気の気泡が発生する。発生した
気泡が膨張することによって、インク沸騰室３ａ内の導
電性インク３０の圧力が急激に高まり、この圧力を開放
しようとする力によって導電性インク３０はノズル穴３
からインク液滴となって噴射され、記録用紙に付着して
ドットを形成する。実際には駆動制御装置により複数の
ノズル穴より選択的にインク液滴が吐出され記録用紙に
所望の文字が形成される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】最近では、インクジェ
ットプリンターに対して高解像度を有する写真画質の要
望が高い。このような高解像度を有する写真画質を得る
ため、一例として、通常濃度のカラーインクを吐出させ
るノズル列と、低濃度のカラーインクを吐出させるノズ
ル列とを別々に配備する方法が考えられている。

【００１４】図２０は、インクの濃度を薄く希釈したイ
ンクジェットヘッドを含むインクジェットヘッドブロッ
クを示す概略斜視図である。

【００１５】図２０において、２６はインクジェットヘ
ッド、３２は従来濃度のブラックインクのみのインクジ
ェットヘッド２６が組み込まれたインクジェットヘッド
ブロック、３３は従来濃度のイエローインク（Ｙ）とマ
ゼンタインク（Ｍ）およびシアンインク（Ｃ）の三色カ
ラーインクのインクジェットヘッド２６が組み込まれた
インクジェットヘッドブロック、３４は濃度を薄く希釈
したマゼンタインク（ｍ）とシアンインク（ｃ）の二色
カラーインクのインクジェットヘッド２６が組み込まれ
たインクジェットヘッドブロック、１１はインクジェッ
トヘッド２６を駆動する駆動制御回路ＩＣ、１２は駆動
制御回路ＩＣ１１に制御情報を伝達するためのフレキシ
ブル基板（ＦＰＣ）、１３はインクタンクであり各イン
ク毎に分離されている。

【００１６】ここで、問題となるのは、同じ色でも濃度
が異なるために別々のインクタンク１３が必要となり、
ブロック全体のサイズが大きくなって結果的にインクジ
ェットプリンターのサイズが大きくなる。また、インク
ジェットヘッドブロック３２，３３，３４が別々になっ
ているために、インクジェットプリンターに組み込むと
きに、それぞれのインクジェットヘッドの位置合わせ精
度が非常に厳しい。このため、装置設計が非常に複雑に
なったり組立設備に要求される精度が非常に厳しくな
り、結果的に製品であるインクジェットプリンターの価
格が高くなる。

【００１７】なお、高解像度を有する写真画質を得るた
めに前記インクジェットヘッドでは、インクの濃度を薄
く希釈する方法をとっている。しかしながら、印字ドッ
トのサイズが従来と同じであるため、ピントぼけしたよ
うな画質となり解像度が不十分である。

【００１８】これに対して、高解像度を有する写真画質
を得るため、通常の大ドットサイズのカラーインクを吐
出させるノズル列と小さな小ドットサイズのカラーイン
クを吐出させるノズル列を別々に配備する方法がある。
この場合、小ドットサイズの直径が３０μｍ程度になる
と、人間の肉眼で１ドットを１つの点として認識するに
は非常に困難になるが、デジタルカメラで撮影した写真
データを直径が３０μｍ程度のみのドットサイズで印字
すると、鮮明で高解像度な写真画質を得ることが可能に
なる。しかし、直径が３０μｍ程度のみの小さなドット
サイズで印字する場合は、少なくとも４回（４パス）以
上の往復印字が必要となるため、非常に印字速度が遅く
なる。そこで、重ね印字を必要とする部分には１回（１
パス）で直径６０μｍ程度のドットサイズができるよう
にすることが望ましい。このような理由で、通常の大ド
ットサイズのカラーインクを吐出させるノズル列と小さ
な小ドットサイズのカラーインクを吐出させるノズル列
を別々に配備する方法が考えられた。

【００１９】図２１は、印字ドットのサイズを小さくし
たインクジェットヘッドを含むインクジェットヘッドブ
ロックを示す概略斜視図である。図２１において、３２
は従来ドットサイズ（大Ｂ）のブラックインクのみのイ
ンクジェットヘッド２６が組み込まれたインクジェット
ヘッドブロック、３５は従来ドットサイズであるイエロ
ーインク（大Ｙ）・マゼンタインク（大Ｍ）・シアンイ
ンク（大Ｃ）と小さいドットサイズであるマゼンタイン
ク（小ｍ）・シアンインク（小ｃ）をまとめた三色カラ
ーインクのインクジェットヘッド２６が組み込まれたイ
ンクジェットヘッドブロック、１１はインクジェットヘ
ッド２６を駆動する駆動制御回路ＩＣ、１２は駆動制御
回路ＩＣ１１に制御情報を伝達するためのフレキシブル
基板（ＦＰＣ）、１３はインクタンクであり各インク毎
に分離されている。なお、イエローは色の発色性が薄い
ので、イエローインクのドットサイズを小さくしたイン
クジェットヘッド２６は必要ではない。

【００２０】この方法においては、大ドットサイズのマ
ゼンタインク（大Ｍ）と小ドットサイズのマゼンタイン
ク（小ｍ）は同一インクタンク１３を使用できる。ま
た、大ドットサイズのシアンインク（大Ｃ）と小ドット
サイズのシアンインク（小ｃ）も同様に同一インクタン
ク１３を使用できるために、前記のインクの濃度を薄く
希釈して写真画質を得る方法よりも小さくなる。しかし
ながら、同一色のインクジェットヘッド２６が別々にな
っているために、インクジェットヘッドブロックに組み
込むときに、それぞれのインクジェットヘッド２６の位
置合わせ精度が非常に厳しい。このため、先の例と同様
に、装置設計が非常に複雑になったりインクジェットヘ
ッドブロックの組立設備に要求される精度が非常に厳し
くなり、インクジェットプリンターの価格が高くなる。

【００２１】また、インクジェットプリンターの品質
は、高速でしかも高密度な印字がきれいにできることが
最も重要視され、最近の印字密度は３００ＤＰＩ、６０
０ＤＰＩと徐々に高くなってきた。３００ＤＰＩは１イ
ンチ当たりに３００個のドットが印字できることを意味
し、約８４．７μｍピッチで印字することになる。６０
０ＤＰＩは１インチ当たりに６００個のドットが印字で
きることを意味し、約４２．３５μｍピッチで印字する
ことになる。しかしながら、インクジェットヘッドにお
けるノズル穴のピッチは小さくできるとしても限界があ
り、双方向１パスでの印字は困難である。そこで、通常
は双方向２パスないしは片方向４パス以上の往復印字を
行って、前記の高密度な印字を達成している。従って、
高密度な印字を達成しているプリンターほど一枚の記録
紙に印字する速度が遅くなり、印字速度を犠牲にして高
密度な写真画質の印字を実現しているのが現実である。

【００２２】本発明は、インクジェットヘッドの組立及
び装置本体への据えつけが高精度にできるコンパクトな
構造を提供し、双方向１パスで６００ＤＰＩの高密度印
字ができるインクジェットヘッドを提供し、更に高速印
字で且つ高密度な写真画質の印字を可能とするインクジ
ェットプリンターを提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクジェッ
トプリンターに用いるインクジェットヘッドであって、
インクが吐出されるノズル穴を、インク吐出のタイミン
グを互いにずらした少なくとも２群に分けて設け、これ
らの群において、それぞれ寸法ないしは形状が２つ以上
異なるノズル穴を交互に配列してなることを特徴とす
る。

【００２４】このような構成において、前記ノズル穴の
最表面の断面積が７８μｍ²以上４５２μｍ²以下である
ことが望ましい。

【００２５】また、前記構成において、前記ノズル穴の
最表面の形状が少なくとも真円形状ないしはトラック形
状を含む２つ以上の形状であっても良い。

【００２６】また、本発明は、インクジェットプリンタ
ーに用いるインクジェットヘッドであって、インクを小
滴吐出、飛翔させるための吐出エネルギー発生手段が、
一対の電極間に交流電圧を印加して電極に直接あるいは
間接的に接するインクを沸騰させる通電方式で構成さ
れ、寸法ないしは形状が２つ以上異なる電極を交互に配
列した構成とすることもできる。

【００２７】また、本発明は、インクジェットプリンタ
ーに用いるインクジェットヘッドであって、インクを小
滴吐出、飛翔させるための吐出エネルギー発生手段が電
気熱変換素子で構成され、寸法ないしは形状が２つ以上
異なる電気熱変換素子を交互に配列した構成としてもよ
い。

【００２８】更に、本発明は、インクジェットプリンタ
ーに用いるインクジェットヘッドであって、インクを小
滴吐出、飛翔させるための吐出エネルギー発生手段は、
電圧で機械変動を発生する圧電素子である圧電ピエゾ方
式で構成され、圧電素子の寸法ないしは形状が２つ以上
異なる圧電素子を交互に配列し構成とすることもでき
る。

【００２９】そして更に、本発明は、インクジェットプ
リンターに用いるインクジェットヘッドであって、イン
クが吐出されるノズル穴のピッチ間隔が約４２．３５μ
ｍで配列した構成とすることができる。

【００３０】これにより、本発明のインクジェットヘッ
ドは、インクジェットヘッドの組立および装置本体への
据えつけが高精度にできるコンパクトな構造となり、イ
ンクジェットプリンターの量産製造の品質が安定にな
る。このことで、インクジェットプリンターの製造歩留
まりが向上し低コスト化が図れる。また、さらに双方向
１パスで印字できるインクジェットヘッドを提供し、高
速印字で且つ鮮明で高密度な写真画質の印字を可能とす
るインクジェットプリンターを提供することが可能にな
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、インク
ジェットプリンターに用いるインクジェットヘッドであ
って、インクが吐出されるノズル穴を、インク吐出のタ
イミングを互いにずらした少なくとも２群に分けて設
け、これらの群において、それぞれ寸法ないしは形状が
２つ以上異なるノズル穴を交互に配列してなるものであ
り、装置をコンパクトにできるという作用を有する。

【００３２】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
インクジェットヘッドにおいて、前記ノズル穴の最表面
の断面積が７８μｍ²以上４５２μｍ²以下であるもので
あり、より高分解能な印字が容易に高精度でできるとい
う作用を有する。このようにノズル穴の最表面の断面積
を特定するのは、印字される紙の材質によって印字ドッ
トサイズが大きくなったり小さくなったりするので、そ
の印字範囲を考慮した結果である。すなわち、断面積が
７９μｍ²以下であるとインクが霧状に飛散してしまっ
て印字できず、４５２μｍ²以上であると発泡気泡量が
多すぎて圧力室の大きさとのバランスが悪くなりノズル
穴から空気を吸い込んで空加熱状態になり、最終的には
電極が破損してしまう。よって、先の値の範囲に断面積
を設定することが好ましい。

【００３３】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
インクジェットヘッドにおいて、前記ノズル穴の最表面
の形状が少なくとも真円形状ないしはトラック形状を含
む２つ以上の形状であるものであり、より高密度な印字
が容易に高精度でできるという作用を有する。

【００３４】請求項４に記載の発明は、インクジェット
プリンターに用いるインクジェットヘッドであって、イ
ンクを小滴吐出、飛翔させるための吐出エネルギー発生
手段は、一対の電極間に交流電圧を印加して電極に直接
あるいは間接的に接するインクを沸騰させる通電方式で
構成され、寸法ないしは形状が２つ以上異なる電極を交
互に配列してなるものであり、装置をコンパクトにでき
るという作用を有する。

【００３５】請求項５に記載の発明は、インクジェット
プリンターに用いるインクジェットヘッドであって、イ
ンクを小滴吐出、飛翔させるための吐出エネルギー発生
手段が電気熱変換素子で構成され、寸法ないしは形状が
２つ以上異なる電気熱変換素子を交互に配列してなるも
のであり、装置をコンパクトにできるという作用を有す
る。

【００３６】請求項６に記載の発明は、インクジェット
プリンターに用いるインクジェットヘッドであって、イ
ンクを小滴吐出、飛翔させるための吐出エネルギー発生
手段は、電圧で機械変動を発生する圧電素子である圧電
ピエゾ方式で構成され、圧電素子の寸法ないしは形状が
２つ以上異なる圧電素子を交互に配列してなるものであ
り、装置をコンパクトにできるという作用を有する。

【００３７】請求項７に記載の発明は、インクジェット
プリンターに用いるインクジェットヘッドであって、イ
ンクが吐出されるノズル穴のピッチ間隔が約４２．３５
μｍで配列してなるものであり、双方向１パスで６００
ＤＰＩの高密度印字ができるという作用を有する。

【００３８】以下に本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。なお、従来の技術と同じ部材については共
通の符号で指示する。

【００３９】図１は本発明の一実施の形態におけるイン
クジェットヘッドの斜視図である。図１において、１は
インク通電式の電極基板、２はノズル板、３は直径２４
μｍ（断面積＝４５２μｍ²）のノズル穴、３ａはイン
ク沸騰室、４は直径１０μｍ（断面積＝７８μｍ²）の
ノズル穴、５はインクを供給する流路、６は電極端子、
７は対向した一対の電極である。ここで、ノズル穴３と
ノズル穴４のピッチ間隔は４２．３５μｍである。

【００４０】図２は複数のノズル穴と電極が同一基板上
に形成されたインクジェットヘッドの正面図である。３
は直径２４μｍ（断面積＝４５２μｍ²）のノズル穴、
４は直径１０μｍ（断面積＝７８μｍ²）のノズル穴、
５はインクを供給する流路、６は電極端子、８は幅が３
０μｍである大電極、９は幅が１０μｍである小電極で
ある。

【００４１】図３は、本発明の一実施の形態におけるポ
リイミド樹脂にエキシマレーザー加工で作製したノズル
板２を示す図である。小径のノズル穴３（直径１０μ
ｍ）と大径のノズル穴４（直径２４μｍ）が交互に形成
されている（複数のノズル穴を総称してノズル穴列とい
う）。

【００４２】図４は本発明の一実施の形態におけるイン
ク通電式の電極基板１を示す図である。６は電極端子、
７は電極、８は幅が３０μｍである大電極、８ａ及び８
ｂは大電極８の一対の電極先端、９は幅が１０μｍであ
る小電極、１０はインク供給口である。

【００４３】図５は、本発明の一実施の形態におけるイ
ンク通電式の電極基板１にポリイミド樹脂にエキシマレ
ーザー加工で作製したノズル板２を張り合わせた時の拡
大図である。

【００４４】以上の構成において、ノズル穴からインク
液滴を噴射する動作について説明する。

【００４５】図１及び図２に示すように、流路から供給
された導電性インクが充満したインク沸騰室３ａ内部に
おいて、電極基板１に設けられた一対の電極先端８ａ及
び８ｂに、駆動制御装置で制御された高周波（３ＭＨ
ｚ）の交流電圧（本実施の形態では１０〜３０Ｖ）が印
加されると、ある抵抗率（本実施の形態では２０〜５０
Ω・ｃｍ）を有する導電性インクを介して、対向した電
極８ａ，８ｂの先端のギャップ（２μｍ）間に電気力線
が発生する。この電気力線に沿って電流が流れ、インク
中に存在する電解質が振動運動を行い、Ｉ×Ｉ×Ｒ
（Ｉ：電流値、Ｒ：インクの抵抗値）で表せる電流のジ
ュール熱によって、電気力線の電流集中部における導電
性インクが自己発熱して１０〜２０μｓ後についには沸
騰が始まり、水蒸気の気泡が発生する。発生した気泡が
膨張することによって、インク沸騰室３ａ内の導電性イ
ンクの圧力が急激に高まり、この圧力を開放しようとす
る力によって導電性インクはノズル穴３からインク液滴
となって噴射され、記録用紙に付着してドットを形成す
る。

【００４６】図６は大小交互に配列した２分割のノズル
穴列を示す図、図７は大小交互に配列した２分割の電極
列を示す図、図８は前記２分割のノズル列と２分割の電
極列を張り合わせた状態を示す図である。これらの図か
ら判るように、ノズル板２にノズル穴３，４が交互に開
けられ、これらのノズル穴３，４にそれぞれ大電極８及
び小電極９が対応して積層されている。

【００４７】図１０は本発明のインクジェットヘッドを
カラーブロック構造に組み立てた時の概略斜視図であ
り、１１はインクジェットヘッドを駆動する駆動制御回
路ＩＣ、１２は駆動制御回路ＩＣ１１に制御情報を伝達
するためのフレキシブル基板（ＦＰＣ）、１３はインク
タンクであり各インク毎に分離されている。また、１４
は従来ドットサイズ（大Ｂ）のブラックインクのみのイ
ンクジェットヘッドを組み込んだインクジェットヘッド
ブロック、１５は従来の大ドットサイズと小ドットサイ
ズを交互に配置したイエローインク（大Ｙ小Ｙ）・マゼ
ンタインク（大Ｍ小ｍ）・シアンインク（大Ｃ小ｃ）を
一つにした三色カラーインクのインクジェットヘッドが
組み込まれたインクジェットヘッドブロックである。

【００４８】このような構成のインクジェットヘッドで
記録用紙に印字した結果を図９に示す。図９において
は、直径６０μｍの双方向１パス印字例と、直径３０μ
ｍの双方向１パス印字例、および直径６０μｍと直径３
０μｍを合成したときの印字例の印字結果が示されてい
る。尚、この時の条件は、双方向１パスで印字し、イン
クの吐出周波数は１０ＫＨｚで応答している。また、イ
ンクジェットヘッドブロックを走行させる搬送キャリッ
ジのスピードは４２．３５ｃｍ／ｓｅｃであり、印字ド
ットは搬送キャリッジの走行方向に６００ＤＰＩ、紙送
り方向に６００ＤＰＩとなっている。ここで、双方向１
パス印字とは、搬送キャリッジの行きと帰りの往復で印
字することであり、行きで最高６００ＤＰＩの密度で印
字し、帰りは紙送りを４２．３５μｍだけ進めて逆方向
から最高６００ＤＰＩの密度で印字する方法である。

【００４９】直径６０μｍの双方向１パス印字例は前記
の大径のノズル穴３と幅が３０μｍである大電極８との
組み合わせで駆動制御装置で制御された高周波（３ＭＨ
ｚ）の交流電圧を印加し、直径３０μｍの双方向１パス
印字例は前記の小径のノズル穴３と幅が１０μｍである
小電極９との組み合わせで駆動制御装置で制御された高
周波（３ＭＨｚ）の交流電圧を印加して得られた印字結
果である。これに対して、直径６０μｍと直径３０μｍ
を合成したときの印字例は、前記のノズル穴列と電極列
を大小同時に駆動制御装置で制御された高周波（３ＭＨ
ｚ）の交流電圧を印加して得られた印字結果である。図
９の直径６０μｍと直径３０μｍを合成したときの印字
例に示すように、１つのノズル穴列で大きなドットと小
さなドットを同時に印字することで、大小のドットがほ
とんど位置ズレを生じないで容易に印字できることが判
る。ここで、大きなドット（直径６０μｍ）を吐出する
ノズル穴３と小さなドット（直径３０μｍ）を吐出する
ノズル穴４のピッチ間隔は４２．３５μｍにしてあるの
で、大きなドットと小さなドットを同時に印字すると、
双方向１パスで６００ＤＰＩの高密度な印字を行うこと
ができ、従来の双方向２パス以上ないしは片方向４パス
以上の印字していたインクジェットヘッドに比較して２
倍以上の高速印字が可能となり、しかも鮮明で高密度な
写真画質の印字が得られた。

【００５０】大きいノズル穴を持つノズル穴列と小さい
ノズル穴を持つノズル穴列を精密な組み立て装置で位置
合わせをしながら組立を行っていた従来のインクジェッ
トヘッドに比較して、本発明のインクジェットヘッドは
大小のドットが位置ズレしないということは当然理解で
きることである。また、従来のインクジェットプリンタ
ヘッドに比較して、本発明のインクジェットヘッドは使
用するＩＣとＦＰＣ配線およびインクタンクの必要量が
従来よりも少なくなるので、インクジェットヘッドブロ
ックが図１０のようにコンパクトな構造になり生産コス
トおよび製品コストの面で非常に安価に提供することが
可能となる。

【００５１】更に、本発明の一実施の形態におけるイン
クジェットヘッドとしてインクを小滴吐出、飛翔させる
ための吐出エネルギー発生手段は、一対の電極間に交流
電圧を印加して電極に直接あるいは間接的に接するイン
クを沸騰させる通電方式で構成され、寸法ないしは形状
が２つ以上異なる電極が交互に配列してなるインクジェ
ットヘッドを説明したが、インクを小滴吐出、飛翔させ
るための吐出エネルギー発生手段が電気熱変換素子で構
成され、寸法ないしは形状が２つ以上異なる電気熱変換
素子が交互に配列してなるインクジェットヘッドであっ
ても同様の結果を得ることは十分理解できることであ
る。例えば、図１１に示すように電気熱変換素子である
ヒータを大小交互に配列して前記の大小交互に配列した
２分割のノズル穴列を張り合わせた構成とすることがで
きる。すなわち、電気熱変換素子１６に小サイズのヒー
タ１７及び大サイズのヒータ１８を配列したインクジェ
ットプリンターヘッドにすることで同様の印字結果を得
ることができる。

【００５２】また、同様に、インクを小滴吐出、飛翔さ
せるための吐出エネルギー発生手段が、電圧で機械変動
を発生する圧電素子である圧電ピエゾ方式で構成され、
圧電素子の寸法ないしは形状が２つ以上異なる圧電素子
が交互に配列してなるインクジェットヘッドであっても
同様の結果を得ることは十分理解できることである。例
えば、図１２に示すように電圧で機械変動を発生する圧
電素子を大小交互に配列して前記の大小交互に配列した
２分割のノズル穴列を張り合わせた構成とすることがで
きる。すなわち、ピエゾ素子を大小交互に配列した２分
割の圧電素子１９に小サイズのピエゾ素子２０及び大サ
イズのピエゾ素子２１を配列したインクジェットヘッド
にすることで、同様の印字結果を得ることができる。

【００５３】本発明の一実施の形態におけるインクジェ
ットヘッドにおいて、大小交互に配列した２分割のノズ
ル穴列が真円形状の場合を説明したが、図１３や図１４
に示すように真円状のノズル穴２３，２５と、トラック
形状などの異形状ノズル穴２４の配列であっても最適な
寸法値に設定すれば、同様の印字結果を得ることができ
る。

【００５４】なお、本発明の一実施の形態におけるイン
クジェットヘッドにおいては、２分割のインクジェット
ヘッドについて説明を行ったが、図１５に示すように３
分割あるいはそれ以上の分割構造であっても最適な寸法
値に設定すれば、同様の印字結果を得ることができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明にかかるインクジェットヘッドに
よれば、ヘッド組立および装置本体への据えつけが高精
度にできるコンパクトな構造となり量産製造の品質が安
定になる。これにより、製造歩留まりが向上し、低コス
トのインクジェットプリンターが提供可能になる。ま
た、双方向１パスで６００ＤＰＩの高密度な印字ができ
るインクジェットヘッドが得られ、高速印字で且つ鮮明
で高密度な写真画質の印字を可能とするインクジェット
プリンターを提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるインクジェット
ヘッドの斜視図

【図２】複数のノズル穴と電極が同一基板上に形成され
たインクジェットヘッドの正面図

【図３】本発明の一実施の形態におけるポリイミド樹脂
にエキシマレーザー加工で作製したノズル板を示す図

【図４】本発明の一実施の形態におけるインク通電式の
電極基板を示す図

【図５】本発明の一実施の形態におけるインク通電式の
電極基板にポリイミド樹脂にエキシマレーザー加工で作
製したノズル板を張り合わせた時の拡大図

【図６】大小交互に配列した２分割のノズル穴列を示す
図

【図７】大小交互に配列した２分割の電極列を示す図

【図８】２分割のノズル列と２分割の電極列を張り合わ
せた状態を示す図

【図９】本発明の一実施の形態によるインクジェットヘ
ッドによる印字結果を示す図

【図１０】本発明のインクジェットヘッドをカラーブロ
ック構造に組み立てた時の概略斜視図

【図１１】大小交互の電気熱変換素子であるヒータ配列
の要部拡大概略図

【図１２】大小交互の圧電素子であるピエゾ素子配列の
要部拡大概略図

【図１３】ノズル板における異形状ノズル穴配列の要部
拡大概略図

【図１４】ノズル板における異形状ノズル穴配列の要部
拡大概略図

【図１５】３分割ノズル板における異形状ノズル穴配列
の要部拡大概略図

【図１６】従来のインク通電方式のインクジェットヘッ
ドの全体構成を示す図

【図１７】従来のインク通電方式のインクジェットヘッ
ドをインクジェットヘッドブロックに組み立てたときの
インクジェットヘッドブロック側面断面図

【図１８】（ａ）及び（ｂ）は従来のインク通電方式の
インクジェットヘッドの要部拡大図の正面図及び断面図

【図１９】従来のインク通電方式のインクジェットヘッ
ドの要部を拡大して示す斜視図

【図２０】インクの濃度を薄く希釈したインクジェット
ヘッドを含むインクジェットヘッドブロックを示す概略
斜視図

【図２１】印字ドットのサイズを小さくしたインクジェ
ットヘッドを含むインクジェットヘッドブロックを示す
概略斜視図

【符号の説明】

１電極基板２ノズル板３（直径２４μｍの）ノズル穴３ａインク沸騰室４（直径１０μｍの）ノズル穴５流路６電極端子７電極８大電極８ａ電極８ｂ電極９小電極１０インク供給口１１駆動制御回路ＩＣ１２フレキシブル基板（ＦＰＣ）１３インクタンク１４インクジェットヘッドブロック１５インクジェットヘッドブロック１６電気熱変換素子１７ヒータ１８ヒータ１９圧電素子２０ピエゾ素子２１ピエゾ素子２２異形状ノズル穴の３分割配列２３ノズル穴２４ノズル穴２５ノズル穴２６インクジェットヘッド２７インクジェットヘッドブロック２８インクタンク２９フィルター３０導電性インク３１インク供給路３２，３３，３４，３５インクジェットヘッドブロッ
ク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクジェットプリンターに用いるインク
ジェットヘッドであって、インクが吐出されるノズル穴
を、インク吐出のタイミングを互いにずらした少なくと
も２群に分けて設け、これらの群において、それぞれ寸
法ないしは形状が２つ以上異なるノズル穴を交互に配列
してなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記ノズル穴の最表面の断面積が７８μｍ
²以上４５３μｍ²以下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。
【請求項３】前記ノズル穴の最表面の形状が少なくとも
真円形状ないしはトラック形状を含む２つ以上の形状で
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。
【請求項４】インクジェットプリンターに用いるインク
ジェットヘッドであって、インクを小滴吐出及び飛翔さ
せるための吐出エネルギー発生手段は、一対の電極間に
交流電圧を印加して電極に直接あるいは間接的に接する
インクを沸騰させるインク通電方式で構成され、寸法な
いしは形状が２つ以上異なる電極を交互に配列してなる
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】インクジェットプリンターに用いるインク
ジェットヘッドであって、インクを小滴吐出及び飛翔さ
せるための吐出エネルギー発生手段が電気熱変換素子で
構成され、寸法ないしは形状が２つ以上異なる電気熱変
換素子を交互に配列してなることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。
【請求項６】インクジェットプリンターに用いるインク
ジェットヘッドであって、インクを小滴吐出及び飛翔さ
せるための吐出エネルギー発生手段は、電圧で機械変動
を発生する圧電素子である圧電ピエゾ方式で構成され、
圧電素子の寸法ないしは形状が２つ以上異なる圧電素子
を交互に配列してなることを特徴とするインクジェット
ヘッド。
【請求項７】インクジェットプリンターに用いるインク
ジェットヘッドであって、インクが吐出されるノズル穴
が２分割以上で構成され、寸法ないしは形状が２つ以上
異なるノズル穴が交互に配列し、且つインクが吐出され
るノズル穴のピッチ間隔が約４２．３５μｍで配列して
なることを特徴とするインクジェットヘッド。