JP3418986B2 - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents

インクジェット式記録ヘッド

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JP3418986B2 JP52469394A JP52469394A JP3418986B2 JP 3418986 B2 JP3418986 B2 JP 3418986B2 JP 52469394 A JP52469394 A JP 52469394A JP 52469394 A JP52469394 A JP 52469394A JP 3418986 B2 JP3418986 B2 JP 3418986B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、印字信号に応じてインク滴を吐出して記録
紙等の記録媒体上にインク蔵を形成するオンデマンド型
インクジェット式記録ヘッドに関し、より詳細にはイン
ク滴お吐出するためのノズルの配列及びインク室の形状
に関する。
技術背景 近年高密度の記録画像を出力できるインクジェット式
記録装置が要求される中、ノズルの直線配列密度以上の
記録密度を実現させるインクジェット式記録ヘッドが特
開昭60−147348号公報に開示されている。この公報に記
録のインクジェット式記録ヘッドでは、直線一列に配置
されたノズルを有する記録ヘッドを主走査方向に対して
斜め配置し記録密度を上げている。しかしこの記録ヘッ
ドの構成では、キャリッジへの取り付け寸法等の寸法誤
差等により記録画素のピッチむらが生じる可能性がある
など印字品質に大きく影響する問題があった。
これに対して特開平４−312859号公報に記載のインク
ジェット式記録ヘッドでは、第12図に示すようにノズル
を複数の斜め直線上に配置したジグザグ状に配置するこ
とにより、取り付け寸法精度によらず印字品質の向上を
実現している。
しかしながら、特開平４−312859号公報に記載のイン
クジェット式記録ヘッドにより高密度記録を実現させる
ためには、各ノズル間のピッチを狭めること、つまりは
角度αを小さくしなければならないが、屈曲部における
インク室間の干渉によるクロストーク等の発生を防ぐ上
でその角度は実質的に制約を受けるものであった。ま
た、複数の屈曲部を有する構成であるため、屈曲部にお
ける記録像と周辺部における記録像では、インクの浸透
深さが異なり、第13図に示すような全体の記録像に複数
のムラが生じるものであった。
そこで本発明は、高記録密度を実現でき、かつ高印字
品質を実現できる、高集積化されたインクジェット式記
録ヘッドを提供することを目的とする。
発明の開示 本発明のインクジェットヘッドは、インク滴を吐出す
る複数のノズルと、該ノズルとそれぞれ連通する複数の
インク室とを有するインクジェット記録ヘッドであっ
て、前記複数のノズルは、記録ヘッドの移動方向である
主走査方向に対して相反する方向に傾斜した線分である
第１の線分及び第２の線分に沿うように一定の間隔で配
置されており、前記第１の線分上に位置する第１のノズ
ル列と、前記第２の線分上に位置する第２のノズル列と
によりほぼＶ字状のノズル列を構成すると共に、前記第
１のノズル列及び第２のノズル列のノズルは副走査方向
に一定のピッチで配置されており、前記インク室は前記
Ｖ字状のノズル列の外側に列設されており、前期第２の
ノズル列に近接する前記第１のノズル列の端部のノズル
に対して、前記第１のノズル列に近接する前記第２のノ
ズル列の端部のノズル位置が副走査方向に重ならないよ
うに前記主走査方向にずらして配置されていると共に、
前記第１のノズル列及び第２のノズル列を用いて記録す
ることを特徴とする。
また、前記インク室は、前記ノズル近傍における半径
が他の部分よりも小さくなるような多段階の曲面により
形成されていることを特徴とする。
また、前記ほぼＶ字状のノズル列を２つ組み合わせた
ひし形状のノズル列を有し、前記一方のＶ字状のノズル
列により間引き印字した後、他方のＶ字状ノズル列によ
りその間を埋めるように記録可能に構成されたことを特
徴とする。
また、前記インク室から前記ノズルに至る流路を積層
された流路口を徐々にずらして形成されていることを特
徴とする。
前記主走査方向へのずらし量が第１のノズル列のノズ
ル間に第２のノズル列のノズルが配置されるようにずら
していることを特徴とする。
前記第２のノズル列に近接する前記第１のノズル列の端
部のノズル、及び前記第１のノズル列に近接する前記第
２のノズル列の端部のノズルから、前記複数のノズルが
第１又は第２の線分に沿うように配置された一定の間隔
よりも広い間隔で離れた位置で、且つ前記第２のノズル
列に近接する前記第１のノズル列の端部のノズル、及び
前記第１のノズル列に近接する前記第２のノズル列の端
部のノズルに対して副走査方向のピッチが同じになるよ
うに配置されたノズルを備えていることを特徴とする。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明のインクジェット式記録ヘッドのノ
ズル配置及びインク室配置について説明図である。
第２図は、本発明の第１の実施例の印字状態を示す図
である。
第３図は、本発明の第１の実施例の一部のノズルの拡
大図である。
第４図は、本発明の第１の実施例の画素の位置ずれを
示すグラフである。
第５図は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの実
装状態を説明する斜視図である。
第６図は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの搬
送機構を示す斜視図である。
第７図は、本発明の第１の実施例の印字パターンを示
す図である。
第８図は、本発明の他の実施例のインクジェット式記
録ヘッドを示す図である。
第９図は、本発明の他の実施例のインクジェット式記
録ヘッドを示す図である。
第10図は、本発明の他の実施例のインクジェット式記
録ヘッドを示す図である。
第11図は、本発明のインクジェット式記録ヘッドを説
明するための図である。
第12図は、従来技術のノズル配置とインク室配置を説
明する図である。
第13図は、従来技術の印字状態を説明する図である。
発明を実施するための最良の形態 本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従
ってこれを説明する。
第１図は、本発明の一実施例のインクジェット式記録
ヘッドのノズル及びインク室配置の説明図である。第１
図において、本実施例の記録ヘッドは、インク滴を吐出
するためのノズル190〜197と、それに連通するインク室
170〜177を備えている。本図面では一部省略している
が、一列32ノズル全64ノズルと連通するインク室をそれ
ぞれ備えている。図において、ノズルは主走査方向（キ
ャリッジ搭載時の移動方向）であるｘ方向に対して相反
する方向へ傾斜した直線である線分L1とL2に沿うように
一定間隔で配置されている。この線分は、各ノズルの副
走査方向のピッチp1が1/360inchになるような傾きαで
傾斜をしており、線分L1と線分L2はほぼＶ字状に形成さ
れている。
また、インク室は、線分L1とL2で形成されたＶ字型の
外側に配置されており、各インク室の幅d4は、450μｍ
と十分インクな吐出量を得られるよう広く形成され、深
さは150μｍとインク流動特性を確保するよう深く形成
されている。
このように構成されたインク室を加圧するための加圧
手段としては、インク室の壁面を形成する振動板に圧電
素子を貼合わせたり、振動板に圧電素子を印刷し焼成し
て形成したものを使用することができる。
本実施例のノズル全体の寸法は、ｗ＝d1×24＝13.55m
m、ｈ＝p1×47＝3.32mmとした。
本発明の記録ヘッドによれば、ノズルの配置をＶ字状
にしたので、従来技術である特開平４−312859号公報に
記載された記録ヘッドにおいて濃淡のムラが複数発生し
ていた問題を、第２図に示すように印字濃度が高くなる
箇所を中央部のノズル192付近のみに抑え、端のノズル1
90の付近では濃度を均一化することができ、印字幅ｂの
全体では濃度のむらは最小限の一箇所に抑えることが可
能になった。これにより、本実施例の記録ヘッドを使っ
てグラフィック等のビットイメージを記録した場合でも
質感を損なうことなく、高品質出力が可能になった。
また、本実施例においては、第１図に示すように相隣
接した斜め線分L1,L2に沿うノズルのうち、斜め線分L2
に沿うノズル（図中ではノズル191,195,196,197）をノ
ズル192の位置に対して主走査方向（図中では−ｘ方
向）にずらし量d2＝d1×2.5＝p1×20ずらし、さらに線
分L1と線分L2の端部にあたるノズル192とノズル191の副
走査方向の距離p2をp1と同ピッチになるように配置し
た。また、ノズル194とノズル191のピッチはp1×３とな
るように配置した。このノズルをずらして配置した屈曲
部の部分拡大図を第３図に示す。本実施例では図に示し
たように、線分L1に沿うノズル列よりも線分L2に沿うノ
ズル列を−ｘ方向に2.5ノズル分ずらし、線分L1のノズ
ル193とノズル194の間であるd1/2の位置にL2に沿うノズ
ル191を配している。このようにずらし量d2＝d1×2.5＝
p1×20ずらして配置することで、印字密度を十分確保し
つつ、最も接近したノズル191とノズル194の最短距離を
大きくとり、インク室171とインク室174間の壁の剛性を
十分に得ることができ、クロストーク等のインク吐出に
与える悪影響をなくすことが出来る。
ずらし量d2はd2＝d1×2.5＝p1×20と印字ピッチp1の
整数倍に設定して、主走査方向にずらしたノズル（図中
ノズル191,195,196,197）の印字タイミングを主走査方
向の基本タイミング（本実施例では基本タイミングの間
隔はピッチp1に相当する）の整数個（例えばノズル191
はノズル192に対して20個）をカウントすることで正確
に求められるようにした。主走査方向の基本タイミング
は同方向に配設したリニアエンコーダ出力、または記録
ヘッド駆動用のステッピングモータのパルス数から直接
に得ることができる。本実施例ではこのような構成によ
って、特殊なタイミング発生機構を付加することなく、
主走査方向にずらしたノズル群からも正確に画素を形成
して、高印字中質を達成した。
さらに、本実施例ではノズル近傍のインク室の形状を
単純なＲの曲面ではなく、ノズル近傍をより小さいＲの
曲面で形成することにより、近接ノズル間の距離をより
広くとることができ、クロストーク等の干渉をより確実
になくすことができるとともに、ノズル近傍の曲面のＲ
が段階的に小さいことにより気泡排出性にも優れた効果
を示す。
本実施例では、最短距離d5＝352.8μｍは、ノズル191
中心からインク室171の外形までの距離r1＝100μｍとノ
ズル194中心からインク室174の外形までの距離r1＝100
μｍの総和d6＝r1＋r2＝200μｍより大きく、r3を100μ
ｍ以上に広くとることができ、インク室間の壁の剛性を
非常に高く保っている。
本発明の記録ヘッドは、取り付け誤差等による印字品
質の低下の発生がしにくいものである。以下に詳細に説
明する。
本実施例での印字ピッチp1は1/360inch＝70.6μｍで
あるので、記録媒体を完全に被覆することを考慮に入れ
れば、記録媒体１上での一画素の直径は100〜120μｍ程
度が望ましい。この画素寸法においては20〜30μｍの画
素の位置ずれは視覚上認知され、印字品質の低下の原因
となってしまう。本実施例では、角度θによるノズル19
5の位置ずれはｘ方向にΔｘ＝ｈ×π×θ/180、ｙ方向
にΔｙ＝d3×π×θ/180と表され（ｈ＝p1×47＝3.32m
m,d3＝d1×2.5＝1.41mm）、実際の位置ずれは角度θに
対して第４図に示すようになる。一般に角度θは各部ガ
タ、部品精度等含めて0.1度程度であり、位置ずれはΔ
ｘ＝６μm,Δｙ＝2.5μｍと小さく、印字品質を充分に
確保して適用することが可能である。
本発明の記録ヘッドは、上記理由により使用者が容易
に記録ヘッドの交換ができる構成のインクジェット記録
装置にキャリッジへの取り付け精度を問題にすることな
く容易に実装することができる。
このような記録装置としては、第５図に示すようなア
ーム360とピン361のような簡単な支持機構で構成された
記録装置であっても容易に実装できる。この記録装置
は、記録ヘッド９をノズル190等よりインク滴50を吐出
させながら、記録媒体に対して相対的に主走査方向（図
中ｘ方向）に移動させ、記録媒体１上に画素を形成す
る。こうして主走査方向の画素形成を終了後、記録媒体
１を主走査方向に垂直な副走査方向（図中ｙ方向）に搬
送し、その後、記録媒体１の 余白部分に再び主走査方向（図中−ｘ方向）に画素を形
成するプロセスで記録を進めていく。この記録ヘッドの
搬送は、第６図に示したようにベルト６をステッピング
モータ10でプーリー５に介して駆動することで行う。プ
ーリー５の偏心やベルト６の振動または外部環境による
伸縮で主走査方向の送り量に誤差が生じても、本実施例
の記録ヘッドを用いた印字は、第７図に示したようにな
めらかに連続したパターンとなるため、視覚的に縦線等
の乱れが目立たず高品質な印字を提供できる利点があ
る。
第８図に本発明の他の実施例を示す。本実施例では斜
め線分L1に沿うノズルの一部分（図中ではノズル192）
を主走査方向（図中ｘ方向）にずらしたことを特徴とし
ている。このように、ノズル192を次にインクを吐出す
るノズル191よりも大きく（d7＝d1×３）ずらすことに
よって、ノズル192から早い時期にインク滴を記録媒体
に吐出乾燥させることにより早期に画素を形成し、次の
ノズル191からのインク滴がノズル192からのインク滴に
より形成された画像に重なっても、ノズル192により形
成された画像が乾燥しているため、インク滴の部分的な
集合を防ぎ、印字中心部の濃度ムラをさらに抑制するこ
とができる。本実施例ではノズル192のみをずらした
が、複数ずらすとさらに濃度ムラの効果はあがる。
第９図に本発明の他の実施例を示す。本実施例では、
複数の線分L1,L2,L3,L4に沿うようにノズル配列を構成
し、例としてL1にブラック、L2にシアン、L3にマゼン
タ、L4にイエローのように別々の色を割り当てている。
また、L1とL2、L3とL4を主走査方向（ｘ方向）に離し、
ノズル190と191、ノズル192と193の距離を離すことによ
り、別色インクがノズル190、191、192、193に流れ込
み、色の混色やにごりの発生を防いでいる。
第10図に本発明の他の実施例を示す。この記録ヘッド
は、Ｖ字状ノズル配置を２つ組合せ、ひし形状に形成し
ている。このノズル配置によれば、主走査方向への記録
時に一つのＶ字状ノズルにより間引き印字をした後にそ
の間を埋めるように他のＶ字状ノズルにより記録するこ
とができ、インクのにじみなどの問題を解決することが
できる。
上記本発明のインクジェット式記録ヘッドを実現する
ためのインクジェット記録ヘッドの構成としては、第11
図に示すような積層型のインクジェット式記録ヘッドが
好適に用いられる。この記録ヘッドによれば、インク室
17からノズル２に至る流路を積層される流路口を徐々に
ずらすことが容易に可能であり、これによりノズル２の
位置をインク室17の端部よりもインク室外へずらすこと
ができるため、ノズルの位置に比べてインク室の位置を
さげることができる。本発明の実施例のような屈曲部を
もつノズル配置においてこのような構成を採用すると、
近接するインク室間の距離をより十分にとることが可能
になりクロストークを十分に防止することができるとと
もに、ノズル間の距離を近づけることができ、ノズルの
高密度配置が可能になる。第11図において、インクは、
共通インク室11からインク室17に供給され、インク室17
上に積層された振動板19を圧電素子20により加圧するこ
とにより流路を介してノズル２から吐出するように構成
されている。
以上述べたように、本発明によれば高記録密度で記録
することができ、印字ムラが抑えられ、取り付け誤差に
記録品質が影響されない、高集積化されたインクジェッ
ト式記録ヘッドを提供できる。
産業上の利用可能性 以上述べたように、本発明のインクジェット式記録ヘ
ッドは、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の記録装置
に用いるのに適している。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】インク滴を吐出する複数のノズルと、該ノ
    ズルとそれぞれ連通する複数のインク室とを有するイン
    クジェット記録ヘッドであって、 前記複数のノズルは、記録ヘッドの移動方向である主走
    査方向に対して相反する方向に傾斜した線分である第１
    の線分及び第２の線分に沿うように一定の間隔で配置さ
    れており、 前記第１の線分上に位置する第１のノズル列と、前記第
    ２の線分上に位置する第２のノズル列とによりほぼＶ字
    状のノズル列を構成すると共に、 前記第１のノズル列及び第２のノズル列のノズルは副走
    査方向に一定のピッチで配置されており、 前記インク室は前記Ｖ字状のノズル列の外側に列設され
    ており、 前記第２のノズル列に近接する前記第１のノズル列の端
    部のノズルに対して、前記第１のノズル列に近接する前
    記第２のノズル列の端部のノズル位置が副走査方向に重
    ならないように前記主走査方向にずらして配置されてい
    ると共に、 前記第１のノズル列及び第２のノズル列を用いて記録す
    るインクジェット記録ヘッド。
  2. 【請求項２】前記インク室は、前記ノズル近傍における
    半径が他の部分よりも小さくなるような多段階の曲面に
    より形成されている請求の範囲第１項記載のインクジェ
    ット記録ヘッド。
  3. 【請求項３】前記ほぼＶ字状のノズル列を２つ組み合わ
    せたひし形状のノズル列を有し、 前記一方のＶ字状のノズル列により間引き印字した後、
    他方のＶ字状ノズル列によりその間を埋めるように記録
    可能に構成された請求の範囲第１項記載のインクジェッ
    ト記録ヘッド。
  4. 【請求項４】前記インク室から前記ノズルに至る流路を
    積層された流路口を徐々にずらして形成されている請求
    の範囲第１項記載のインクジェット記録ヘッド。
  5. 【請求項５】前記主走査方向へおずらし量が第１のノズ
    ル列のノズル間に第２のノズル列のノズルが配置される
    ようにずらしている請求の範囲第１項に記載のインクジ
    ェット記録ヘッド。
  6. 【請求項６】前記第２のノズル列に近接する前記第１の
    ノズル列の端部のノズル、及び前記第１のノズル列に近
    接する前記第２のノズル列の端部のノズルから、前記複
    数のノズルが第１又は第２の線分に沿うように配置され
    た一定の間隔よりも広い間隔で離れた位置で、且つ前記
    第２のノズル列に近接する前記第１のノズル列の端部の
    ノズル、及び前記第１のノズル列に近接する前記第２の
    ノズル列の端部のノズルに対して副走査方向のピッチが
    どじになるように配置されたノズルを備えた請求の範囲
    第１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
JP52469394A 1993-06-03 1994-05-31 インクジェット式記録ヘッド Expired - Fee Related JP3418986B2 (ja)

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