JP3627077B2

JP3627077B2 - Inkjet printer

Info

Publication number: JP3627077B2
Application number: JP32024495A
Authority: JP
Inventors: 潤二柏岡; 修司小池; 雅之加藤
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2015-12-08
Also published as: JPH09156096A

Description

【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に係り、特に圧電素子の変位方向に対する曲げ弾性率が異なるヘッド板を備えたヘッドの複数の組み合わせ或いは交換可能に搭載したインクジェットプリンタに関するものである。
【０００２】
近来、印字媒体にインクの微粒子を直接吹きつけて記録するインクジェットプリンタが、印字媒体に対する制限がなく、且つ高速印字ができて、低騒音であり、カラー化が容易であることから急速に普及しつつある。
【０００３】
このインクジェットプリンタのヘッドは、例えば、ノズルを有するノズル板、流路板、弾性部材及び加圧板で形成した圧力室を複数備え、夫々の加圧板に圧電素子を配置して、圧電素子に選択的に電圧を印加してその電歪による変位で、加圧板を介してインクを満たした各圧力室に圧力を与えて、ノズルからインクを噴射して用紙にドット印字を形成するものである。
【０００４】
このインクジェットプリンタの印刷速度を高速化するためにはノズル数を増やす必要がある。しかしながら、複数色のインクを搭載した場合、色の数に比例してノズル数が増加し、その結果、ヘッドは大型化する。また、メモリ容量も必要となり、高価なプリンタとなる。
【０００５】
そこで、小型で安価なプリンタが得られる方法が望まれている。
【０００６】
【従来の技術】
図９にインクジェットプリンタの概要を示す。図に示すように、インクジェットヘッド（以下印字ヘッドという）１を搭載したキャリア２にガイドシャフト３が嵌合し、また、プーリＰ１，Ｐ２に掛けられたタイミングベルト（以下ベルトという）４にキャリア２が固定され、プーリＰ１はモータＭ１に連結されている。
【０００７】
キャリア２は板状のプラテン５の上方に配置され、モータＭ１の正逆方向回転によりベルト４によってプラテン５に平行に矢印Ａ、Ｂ方向に移動する。プラテン５の前段にモータＭ２に連結された送りローラＲが配置されている。印字ヘッド１は、ヘッド部１０ａ及びインクタンク１１から成り、ヘッド部１０ａは、先端に後述する複数のノズルを有し、プラテン５に所定の間隙を介して対向している。
【０００８】
インクタンク１１は、複数のノズルに共通し、ヘッド部１０ａに供給するインクが収容されている。カラープリンタの場合には、ノズルを複数のグループに分けて、夫々異なる色のインクが供給される。この場合にはインク共通流路及びインクタンク１１も色毎に分けられる。
【０００９】
従って、キャリア２が移動しながら、印字ヘッド１はノズルからインクを噴射して用紙７ａにマトリックスドットによって印字を形成する。用紙７ａは送りローラＲの回転によって矢印Ｃ方向に行送りされる。
【００１０】
次にヘッド部１０ａについては、本出願人による特願平３−５１１６８５号において、流路板の一部を弾性部材で構成し、圧電素子の電歪による加圧板の弾性的変位で圧力室のインクの圧力を変化させてインクを噴射するインクジェットヘッドが提案されているが、以下に概要を説明する。
【００１１】
図１０のヘッド部の斜視図、図１１（ａ）のヘッド部の透視平面図及び（ｂ）のヘッド部の一部の側断面図に示すように、ヘッド板１２ａは、ノズル９_１，９_２，…（例えば、孔径３０〜５０μｍ）が設けられたノズル板１３ａ、圧力室１４_１，１４_２，…、インク供給口１７_１，１７_２，…を有する流路板１５ａ、シリコーンゴムで形成された弾性部材１６_１，１６_２，…及び加圧板１８ａで構成されている。これに対して、圧電素子８_１，８_２，…が接合されて１列に複数配置され、これが多数列設けられて、ヘッド板１２ａが構成されている。
【００１２】
圧電素子８_１，８_２，…は、一端面が加圧板１８ａの外側に接着され、図示していないが、両面に電極が設けられている。
また、ヘッド板１２ａは、ノズル板１３ａに流路板１５ａが接合され、流路板１５ａの他面は弾性部材１６_１，１６_２，…を介して加圧板１８ａに接合し、これらに囲まれた空間部により圧力室１４_１，１４_２，…が形成されている。インク供給口１７_１，１７_２，…は、共通インク流路１９ａを介して前記のインクタンク１１に接続されている。
【００１３】
ノズル板１３ａと流路板１５ａは静電接合（或いは拡散接合）或いは接着剤等によって接合されている。
また、弾性部材１６_１，１６_２，…は、加圧板１８ａ上にスクリーン印刷等の方法によって液状の弾性部材が塗布され、上記のノズル板１３ａを結合した流路板１５ａの他面とで液状の弾性部材を挟んで、加熱硬化させて形成される。
【００１４】
弾性部材１６_１，１６_２，…を形成する理由は、圧電素子８_１，８_２，…の電歪によって圧力室１４_１，１４_２，…を変形させてインク６ａに圧力を与えた時に、流路板１５ａが外側に膨れるように変形して、圧力がインク６ａに効率良く加えられないので、これを改善するために、弾性部材１６_１，１６_２，…の弾力を利用したものである。
【００１５】
従って、圧電素子８_１，８_２，…の電極に選択的に電圧を印加して、圧電素子８_１，８_２，…の電気歪みの変位量により対応する加圧板１８ａを移動させることによって、圧力室１４_１，１４_２，…に圧力を加えて、インク供給口１７_１，１７_２，…から供給されたインク６ａが上記のようにノズル９_１，９_２，…から噴射する。
【００１６】
なお、加圧板１８ａと流路板１５ａ、或いはノズル板１３ａと流路板１５ａを一体として、例えば電鋳法で形成したヘッド部もある。また、ステンレス鋼材或いは感光ガラスをエッチングして形成したノズル板、流路板及び加圧板を使用したヘッド部もある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来方法によれば、記録速度を高速化するために多数のノズルを備えているが、複数色のインクを搭載した場合、色の数に比例してノズル数が増加し、その結果ヘッドは大型化する。また、制御部に備えるメモリ容量も必要になり、高価なプリンタになる。
【００１８】
これを回避し、或る程度の記録速度を有し、安価なプリンタを得るには、特定の色に対するノズル数だけを増やすことが有利である。例えば、モノクロ印字用の印字ヘッドの場合は、その印字頻度が高いので、２行同時印字等により印字速度を高速化するためにノズル数を増やし、カラーのグラフィック印字用に、複数色のインクを搭載した印字ヘッドの場合は、各色に対してノズル数の少なくする方法が考えられる。
【００１９】
しかし、ノズル数が多い印字ヘッドでは、図１２（ａ）に示すように、ヘッド板１２ａが、圧電素子８_１，８_２，…の駆動で圧力室１４_１，１４_２，…内に発生した圧力によって、（ｂ）に示すように列方向に撓み易く、圧力損失をきたしてインクの噴射特性（粒量、飛翔速度及び飛翔角度）を低下させて印字品質を損なうため、ノズル数を増やすことが困難である。
という問題点がある。
【００２０】
本発明は、印字品質を確保して印字の高速化ができ、且つ安価なインクジェットプリンタを提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理説明図である。図１において、６はインク、７は記録媒体、１４は圧力室、１９は共通インク流路、
９はノズル板１３に設けられ、インク６の粒子を噴射させるノズル、
１３はヘッド板１２に設けられ、ノズル９を有するノズル板、
１５はヘッド板１２に設けられ、ノズル板１３及び該ノズル板１３に接合して圧力室１４を形成すると共に、インク供給口１７を有する壁部材、
１７は壁部材１５に設けられ、共通インク流路１９から圧力室１４にインク６を供給するインク供給口、
１２はノズル板１３及び壁部材１５で構成されるヘッド板、
８は駆動により壁部材１５の一端を変位させ、圧力室１４の体積を変化させる駆動体、
１０はヘッド板１２と駆動体８を備え、駆動体８の駆動で圧力室１４のインク６をノズル９から噴射するプリントヘッドである。
【００２２】
プリントヘッド１０により、記録媒体７上に印字を行うインクジェットプリンタであって、ノズル９の数が異なるプリントヘッド１０の複数を、組み合わせ或いは同時搭載或いは交換搭載を可能とし、複数のプリントヘッド１０のヘッド板１２は、等厚で前記駆動体の変位方向に対して異なる曲げ弾性率を有し、ノズル数が多いプリントヘッド１０に曲げ弾性率が高いヘッド板１２を配置し、ノズル数が少ない方のプリントヘッド１０に曲げ弾性率が低いヘッド板１２を配置した構成とする。
【００２３】
従って、１列に形成したノズル９の数が異なるプリントヘッド１０の複数を組み合わせ或いは同時搭載、或いは交換搭載する場合、ノズル数が多い方のプリントヘッド１０に曲げ弾性率の高いヘッド板１２を配置し、且つ等厚で駆動体の変位方向に対して異なる曲げ弾性率を有するようにすることにより、印字頻度の高い黒色印字をノズル数の多い方のプリントヘッド１０で高速に行い、カラー印字をノズル数の少ない方のプリントヘッド１０で比較的低速に行うことができ、駆動時のプリントヘッド１０の撓みが減少すると共に、安価に、印字速度の高いプリンタを得ることができる。
また、高い曲げ弾性率の必要なヘッド板１２だけ、硬い材料を用いて弾性率を高くすることができ、安価に製造可能となり、また、曲げ弾性率を変えても等厚とすることで、同一形状のワイプ等でノズル面を清掃することができ、プリントヘッド１０毎にワイプ等を交換する必要が無くなる。
【００２４】
請求項２：駆動体８は、ヘッド板１２に対して垂直に配置された構成とする。
請求項３：壁部材１５は、インク供給口１７を有する流路板と、ノズル板１３に平行に設けられた加圧板と、流路板及び加圧板の間に設けられた弾性部材とで構成され、駆動体８の変位が弾性部材を伸縮させるように構成されている。
【００２５】
請求項４：複数のヘッド板１２は、ノズル板１３及び壁部材１５が夫々少なくとも１つの層を積層して構成され、積層の各層の厚さが等しく、ノズル板１３及び壁部材１５の少なくとも一方が、曲げ弾性率の異なる材料で形成されるように構成されている。
【００２６】
請求項５：複数のヘッド板１２は、同一の材料で厚さが異なるノズル板１３と、ノズル板１３の厚さの差を相殺すべく厚さを設定した壁部材１５との組み合わせによって、厚さを等しくした構成である。
【００２７】
請求項６：複数のヘッド板１２は、等厚、且つ曲げ弾性率の等しい壁部材１５と、等厚、且つ曲げ弾性率の異なる複数の層を積層して形成したノズル板１３とを組み合わせた構成である。
【００２８】
請求項７：複数のヘッド板１２は、曲げ弾性率の高いノズル板１３が金属層を積層して形成されるように構成されている。
請求項８：曲げ弾性率の高いノズル板１３は、ステンレス鋼とニッケルの電鋳層を積層して形成されるように構成されている。
【００２９】
請求項９：複数のヘッド板１２は、曲げ弾性率の低いノズル板１３が金属層と樹脂層の積層により形成されるように構成されている。
請求項１０：複数のノズル板１３は、厚さが異なる金属層と、金属層の厚さの差を相殺すべく厚さを設定した樹脂層とを積層して形成されるように構成されている。
【００３０】
請求項１１：複数のヘッド板１２は、ノズル板１３及び壁部材１５が夫々少なくとも１つの層を積層して構成され、曲げ弾性率が異なる複数のヘッド板１２を、ノズル板１３或いは壁部材１５の少なくとも１つの層を共通の基板として形成するように構成されている。
【００３１】
従って、曲げ弾性率の異なるヘッド板１２を共通の基板上に形成することで、曲げ弾性率の異なるヘッド板１２を分離形成してから両者を位置合わせするよりも、位置精度を高めることができ、また、製造を容易にすることができる。
【００３２】
請求項１２：基板は、ノズル板１３であるように構成されている。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図２〜図８により本発明の実施例１〜実施例７を説明する。全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。
【００３５】
１）実施例１
図２は本発明の実施例１を示す斜視図である。図に示すように、複数のヘッド部１０Ａ，１０Ｂにおいて、ヘッド板１２ａ，１２ｂの加圧板１８ａ，１８ｂに対して圧電素子８ａ_１，８ａ_２，…、８ｂ_１，８ｂ_２，…の長手方向の端面が垂直に接合（サイドシュート型ヘッド）され、ヘッド板１２ａ，１２ｂは、ノズル板１３ａ，１３ｂに夫々３層（ａ〜ｃ層）構成の流路板１５ａ，１５ｂ及び１層構成の加圧板１８ａ，１８ｂが接合されている。インク供給口１７ａ_１，１７ａ_２，…、１７ｂ_１，１７ｂ_２，…は流路板１５ａ，１５ｂの３層の真ん中の層ｂに形成されている。
【００３６】
ここで、ヘッド部１０Ａのノズル９ａ_１，９ａ_２，…の数は、ヘッド部１０Ｂのノズル９ｂ_１，９ｂ_２，…の数より多く設けられており、ヘッド部１０Ａの圧電素子８ａ_１，８ａ_２，…の駆動によるヘッド板１２ａの加圧板１８ａの変位方向に対する曲げ弾性率が、ヘッド部１０Ｂのヘッド板１２ｂの加圧板１８ｂの変位方向に対する曲げ弾性率より高く設定されている。即ち、ノズル板１３ａはノズル板１３ｂより硬い材料、例えば、ノズル板１３ａは金属材（例えば、ステンレス鋼材：以下ステンレスという）、ノズル板１３ｂは樹脂材（例えば、アクリル系樹脂材）で形成されている。
【００３７】
ここで、ヘッド部１０Ａ，１０Ｂの積層の形成方法を説明すると、まず、ノズル板１３ａ，１３ｂに、ドライフィルムレジスト等で、圧力室１４ａ_１，１４ａ_２…、１４ｂ_１，１４ｂ_２…、共通インク流路１９ａ，１９ｂ、インク供給口１７ａ_１，１７ａ_２，…、１７ｂ_１，１７ｂ_２，…を層毎にパターン形成する。これに加圧板１８ａ，１８ｂを接合し、加圧板１８ａ，１８ｂに圧電素子８ａ_１，８ａ_２，…、８ｂ_１，８ｂ_２，…を接合することによって形成することができる。
【００３８】
このような構成を有するので、ノズル数多い方のヘッド部１０Ａの曲げ弾性率が高く、一度に多数のノズルからインク６ａを噴射しても、ヘッド部１０Ａの撓みを防止することができる。
【００３９】
従って、黒色印字はヘッド部１０Ａで高速に印字し、他の色（イエロー、シアン、マゼンタ）はヘッド部１０Ｂで比較的低速で行うことにより、印字頻度の高い黒印字を高速化することができ、高い曲げ弾性率の必要なヘッド部１０Ａだけ、硬い材料を用いて弾性率を高くすることができ、駆動時の撓みが防止できて印字品質が確保されると共に、安価に製造可能となり、また、曲げ弾性率を変えても等厚とすることで、段差が無くなり、同じ形状のワイプ（ノズル清掃用具）等が使用でき、ヘッド部１０Ａ，１０Ｂ毎にワイプ等を交換する必要が無い。
【００４０】
２）実施例２
図３は実施例２を示す側断面図である。実施例２が上記実施例１と異なるのは、異なる曲げ弾性率とするために、ヘッド板の厚さを等厚として、ノズル板の厚さを変えたことである。
【００４１】
即ち、図に示すように、ヘッド板１２ａの曲げ弾性率をヘッド板１２ｂの曲げ弾性率より高めるために、ノズル板１３ａの厚さをノズル板１３ｂより厚く設定している。例えば、ノズル板１３ａ，１３ｂは、ステンレスにマイクロプレスによってノズル９ａ_１，９ａ_２，…、９ｂ_１，９ｂ_２，…を開けることができる。この際、ノズル板１３ａのステンレスの板厚をノズル板１３ｂより厚くして曲げ弾性率を高めることができる。
【００４２】
これによって生じるノズル板１３ａ，１３ｂの厚さの差だけ、流路板１５ａ，１５ｂの層厚ａ〜ｃを調整することによって、ヘッド板１２ａ，１２ｂの夫々の全体の厚さを同じにしている。例えば、流路板１５ａをドライフィルムで作成する場合には、ドライフィルムの厚さを調整する。
【００４３】
この場合に、圧力室１４ａ_１，１４ａ_２，…と圧力室１４ｂ_１，１４ｂ_２，…の高さに差を生じるが、インク供給口１７ｂ_１，１７ｂ_２，…の形状、圧力室１４ａ_１，１４ａ_２，…と圧力室１４ｂ_１，１４ｂ_２，…の幅寸法等、或いはノズル９ｂ_１，９ｂ_２，…の形状、圧電素子８ａ_１，８ａ_２，…，８ｂ_１，８ｂ_２， …の変位量及び変位速度等を加減して、所望の噴射特性を得ることができる。
【００４４】
３）実施例３
図４は実施例３を示す側断面図である。実施例３が上記実施例１及び２と異なるのは、異なる曲げ弾性率を得るために、層構造とした流路板の一層の材料を変えたことである。
【００４５】
即ち、図に示すように、ヘッド部１０Ａ，１０Ｂは、流路板１５ａの３層ａ〜ｃの一部或いは全てを金属板（図では、ａ，ｂを樹脂板、ｃを金属板）とし、流路板１５ｂの各層を樹脂板で形成されている。
【００４６】
例えば、流路板１５ｂをドライフィルムで構成し、これに対して流路板１５ａは３層のうちの１層をドライフィルム等の樹脂材から、エッチング等でパターン形成したステンレス（或いはニッケルの電鋳でパターン形成した層）で構成されている。従って、ヘッド部１０Ａの曲げ弾性率をヘッド部１０Ｂより高めることができる。
【００４７】
４）実施例４
図５は実施例４を示す側断面図である。図に示すように、ヘッド部１０Ａ，１０Ｂは、流路板１５ａと加圧板１８ａの間に弾性部材１６ａ_１，１６ａ_２，…（以下１６ａとする。）、流路板１５ｂと加圧板１８ｂの間に弾性部材１６ｂ_１，１６ｂ_２，…（以下１６ｂとする。）が設けられている。
【００４８】
弾性部材１６ａ，１６ｂはヤング率の低いシリコーンゴムで形成（従来例で説明した形成方法と同様）され、形成時に弾性部材１６ａ，１６ｂの厚さを均一にするために弾性部材１６ａ，１６ｂの各々の周囲にスペーサＳａ_１，Ｓａ_２，…、Ｓｂ_１，Ｓｂ_２，…が配置されている。
【００４９】
また、ノズル板１３ａの厚さを厚さｔだけ増して、ヘッド板１２ａの曲げ弾性率を高めている。ノズル板１３ｂには同じ厚さｔのドライフィルム２０が積層されて（幾分曲げ弾性率が高められる。）、ヘッド板１２ａ，１２ｂの厚さを等しくしている。
【００５０】
従って、弾性部材１６ａ，１６ｂによって圧電素子８ａ_１，８ａ_２，…、８ｂ_１，８ｂ_２，…の変位は効率良く圧力室１４ａ_１，１４ａ_２，…、１４ｂ_１，１４ｂ_２，…に伝わるが、弾性部材１６ａ，１６ｂが柔らかいため、圧力室１４ａ_１，１４ａ_２，…、１４ｂ_１，１４ｂ_２，…内の発生圧力によりヘッド部１０Ａ，１０Ｂが撓み易くなるのを、ヘッド板１２ａはノズル板１３ａの厚さを増し、ヘッド板１２ｂはノズル板１３ｂにドライフィルム２０を積層して、曲げ弾性率を高めることにより対応することができる。しかも、ヘッド板１２ａはヘッド板１２ｂより曲げ弾性率を高くすることができる。
【００５１】
５）実施例５
図６は実施例５を示す側断面図である。実施例５が上記実施例１〜４と異なるのは、異なる曲げ弾性率を得るために、ノズル板を２層構造とし、そのうちの１層の材料を変えたことである。
【００５２】
即ち、図に示すように、ヘッド部１０Ａ，１０Ｂのノズル板１３ａ，１３ｂが夫々２層の積層構造に形成されている。
ノズル板１３ａは、２層とも金属材で形成されている。例えば、ステンレスにマイクロプレス加工で孔加工を施した第１層１３０ａ上にニッケル電鋳により第２層１３０Ａを形成する。
【００５３】
ノズル板１３ｂは、第１層１３０ｂは金属材、第２層１３０Ｂは樹脂材で形成されている。例えば、ステンレスにマイクロプレス加工で孔加工を施した第１層１３０ｂ上に、ドライフィルムで第２層１３０Ｂを形成する。
【００５４】
従って、ノズル板１３ａを有するヘッド板１２ａは、ノズル板１３ｂを有するヘッド板１２ｂより高い曲げ弾性率が得られる。
６）実施例６
図７は実施例６を示す側断面図である。上記実施例５と同様に、ヘッド板１２ａのノズル板１３ａを２層構造にする場合、層間に第３の層を形成する方法である。
【００５５】
図に示すように、個別に形成した第１層１３０ａと第２層１３０Ａの間に、異なる材料の第３層１３１が形成されている。ヘッド板１２ｂのノズル板１３ｂは、樹脂材の第１層１３０ｂ及び第２層１３０Ｂから成る２層構造である。
【００５６】
即ち、ノズル板１３ａは、第１層１３０ａをステンレス鋼材のマイクロプレスで孔加工し、第２層１３０Ａをニッケル電鋳（或いはステンレスのエッチング）でパターン形成し、ドライフィルムでパターン形成した第３層１３１を接着層として熱接合したものである。
【００５７】
従って、容易に積層構造とすることができ、ヘッド板１２ａの曲げ弾性率を高めることができる。
７）実施例７
図８は実施例７を示す側面図である。実施例７が上記実施例１〜６と異なるのは、複数のヘッド板を共通の基板上に形成したことである。
【００５８】
即ち、図に示すように、曲げ弾性率の異なる２つのヘッド板１２ａ，１２ｂが共通の基板２１上に形成されている。
基板２１は、マイクロプレスでノズル板１３ａ，１３ｂに対応する孔加工をしてノズル板１３ａ，１３ｂを連結した状態に形成され、ヘッド板１２ａ，１２ｂを連結している。
【００５９】
曲げ弾性力を高める部分は、基板２１のノズル板１３ａに対応する位置にニッケル電鋳２２により厚みを増加させている。また、曲げ弾性力を高める必要がない部分は、基板２１のノズル板１３ｂに対応する位置にドライフィルム２３により、ニッケル電鋳２２と同じ厚さだけ増加させている。その他のヘッド板１２ａ，１２ｂの流路板１５ａ，１５ｂ等の部分は同一の材料で構成されている。
【００６０】
従って、曲げ弾性率の異なるヘッド板１２ａ，１２ｂを共通の基板２１上に形成することにより、位置合わせの必要がなく、別々に製造したヘッド板１２ａ，１２ｂを位置合わせしてプリンタに搭載する方法に比べて、製造が容易で、しかも製造精度を高めることができる。
【００６１】
上記実施例５では、第１層１３０ａをステンレスで形成し、第２層１３０Ａをニッケル電鋳で形成した場合を説明したが、両層共ニッケル電鋳で形成する方法としても良い。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、
▲１▼高い曲げ弾性率の必要なヘッド板だけ、硬い材料を用いて弾性率を高くすることができ、安価に製造可能となり、また、曲げ弾性率を変えても等厚とすることで、同一形状のワイプ等でノズル面を清掃することができ、プリントヘッド毎にワイプ等を交換する必要が無い。
【００６３】
▲２▼曲げ弾性率の異なるヘッド板をノズル等の共通基板上に形成することで、曲げ弾性率の異なるヘッド板を分離形成してから両者を位置合わせするよりも、位置精度を高めることができ、また、製造を容易にすることができる。
【００６４】
▲３▼１列に形成したノズルの数が異なるプリントヘッドを同時搭載、或いは交換搭載する場合、ノズル数の多い方のプリントヘッドに高い弾性率のヘッド板を配置し、且つ等厚にすることにより、頻度の高い黒色印字をノズル数の多い方のプリントヘッドで高速に行い、頻度の少ないカラー印字をノズル数の少ない方のプリントヘッドで比較的低速に行うことができ、駆動時の撓みが防止されて印字品質が確保されると共に、安価に、印字速度の高いプリンタを得ることができる。という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明の実施例１を示す斜視図
【図３】本発明の実施例２を示す側断面図
【図４】本発明の実施例３を示す側断面図
【図５】本発明の実施例４を示す側断面図
【図６】本発明の実施例５を示す側断面図
【図７】本発明の実施例６を示す側断面図
【図８】本発明の実施例７を示す側面図
【図９】インクジェットプリンタの概要を示す斜視図
【図１０】ヘッド部の一部を破断して示す斜視図
【図１１】ヘッド部を示す構成図
【図１２】従来方法の問題点を示す説明図
【符号の説明】
６，６ａはインク、７は記録媒体、７ａは用紙、
８，８_１，８_２，８ａ_１，８ａ_２，８ｂ_１，８ｂ_２は圧電素子、
９，９_１，９_２，９ａ_１，９ａ_２，９ｂ_１，９ｂ_２，はノズル、
１２，１２_１，１２_２，１２ａ，１２ｂはヘッド板、
１３，１３_１，１３_２，１３ａ，１３ｂはノズル板、
１４，１４_１，１４_２，１４ａ_１，１４ａ_２，１４ｂ_１，１４ｂ_２は圧力室、１５は壁部材、
１５_１，１５ａ，１５ｂは流路板、
１６_１，１６_２，１６ａ，１６ｂ，１６ａ_１，１６ａ_２，１６ｂ_１，１６ｂ_２は弾性部材、
１７，１７_１，１７_２，１７ａ_１，１７ａ_２，１７ｂ_１，１７ｂ_２はインク供給口、
１８，１８_１，１８_２，１８ａ，１８ｂは加圧板、２１は基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet printer, and more particularly to an ink jet printer in which a plurality of heads including head plates having different bending elastic moduli with respect to the displacement direction of piezoelectric elements are mounted in an interchangeable manner.
[0002]
In recent years, ink jet printers that record ink particles by directly spraying them onto the print medium are rapidly becoming popular because there are no restrictions on the print medium, high-speed printing is possible, low noise, and easy colorization. It's getting on.
[0003]
The head of this ink jet printer includes, for example, a plurality of pressure chambers formed of a nozzle plate having nozzles, a flow path plate, an elastic member, and a pressure plate, and a piezoelectric element is disposed on each pressure plate, thereby selectively selecting the piezoelectric element. A voltage is applied to each of the pressure chambers, and pressure is applied to each pressure chamber filled with ink through a pressure plate by displacement due to electrostriction, and ink is ejected from the nozzles to form dot printing on the paper.
[0004]
In order to increase the printing speed of this ink jet printer, it is necessary to increase the number of nozzles. However, when multiple colors of ink are mounted, the number of nozzles increases in proportion to the number of colors, and as a result, the head becomes larger. Also, a memory capacity is required, resulting in an expensive printer.
[0005]
Therefore, a method for obtaining a small and inexpensive printer is desired.
[0006]
[Prior art]
FIG. 9 shows an outline of the ink jet printer. As shown in the figure, a guide shaft 3 is fitted to a carrier 2 on which an inkjet head (hereinafter referred to as a print head) 1 is mounted, and a carrier 2 is connected to a timing belt (hereinafter referred to as a belt) 4 hung on pulleys P1 and P2. Is fixed, and the pulley P1 is connected to the motor M1.
[0007]
The carrier 2 is disposed above the plate-like platen 5 and is moved in the directions of arrows A and B in parallel with the platen 5 by the belt 4 by the forward and reverse rotation of the motor M1. A feed roller R connected to the motor M2 is disposed in front of the platen 5. The print head 1 includes a head portion 10a and an ink tank 11. The head portion 10a has a plurality of nozzles, which will be described later, at the tip, and faces the platen 5 with a predetermined gap.
[0008]
The ink tank 11 is common to a plurality of nozzles and contains ink to be supplied to the head unit 10a. In the case of a color printer, the nozzles are divided into a plurality of groups, and inks of different colors are supplied. In this case, the ink common flow path and the ink tank 11 are also divided for each color.
[0009]
Accordingly, while the carrier 2 moves, the print head 1 ejects ink from the nozzles to form prints on the paper 7a with matrix dots. The sheet 7a is fed in the direction of arrow C by the rotation of the feed roller R.
[0010]
Next, regarding the head portion 10a, in Japanese Patent Application No. 3-51185 by the present applicant, a part of the flow path plate is made of an elastic member, and the pressure chamber is elastically displaced by the electrostriction of the piezoelectric element. An ink jet head that ejects ink by changing the pressure of the ink has been proposed.
[0011]
As shown in a perspective view of the head portion in FIG. 10, a perspective plan view of the head portion in FIG. 11 (a), and a side sectional view of a part of the head portion in FIG. 11 (b), the head plate 12a has nozzles 9 ₁ , 9 ₂ ,... (For example, a hole diameter of 30 to 50 μm), a nozzle plate 13 a provided with pressure chambers 14 ₁ , 14 ₂ ,..., A flow path plate 15 a having ink supply ports 17 ₁ , 17 ₂ ,. The elastic members 16 ₁ , 16 ₂ ,... And the pressure plate 18a. On the other hand, the piezoelectric elements 8 ₁ , 8 ₂ ,... Are joined and arranged in a row, and a plurality of rows are provided to constitute the head plate 12a.
[0012]
One end surface of the piezoelectric elements 8 ₁ , 8 ₂ ,... Is bonded to the outside of the pressure plate 18a, and although not shown, electrodes are provided on both surfaces.
Further, the head plate 12a is joined to the nozzle plate 13a by the flow channel plate 15a, and the other surface of the flow channel plate 15a is joined to the pressure plate 18a via the elastic members 16 ₁ , 16 ₂ ,. The pressure chambers 14 ₁ , 14 ₂ ,... Are formed by the spaces. The ink supply ports 17 ₁ , 17 ₂ ,... Are connected to the ink tank 11 through a common ink flow path 19a.
[0013]
The nozzle plate 13a and the flow path plate 15a are bonded by electrostatic bonding (or diffusion bonding) or an adhesive.
Further, the elastic members 16 ₁ , 16 ₂ ,... Are applied on the pressure plate 18a by a method such as screen printing, and are liquid with the other surface of the flow path plate 15a to which the nozzle plate 13a is coupled. The elastic member is sandwiched between and heat-cured.
[0014]
The elastic members 16 ₁ , 16 ₂ ,... Are formed when the pressure chambers 14 ₁ , 14 ₂ ,... Are deformed by the electrostriction of the piezoelectric elements 8 ₁ , 8 ₂ ,. Since the flow path plate 15a is deformed so as to swell outward and pressure is not efficiently applied to the ink 6a, the elasticity of the elastic members 16 ₁ , 16 ₂ ,... Is used to improve this. .
[0015]
Therefore, the piezoelectric elements _81, 82, selectively applying a voltage to _... electrode, the piezoelectric elements _81, 82, by moving the corresponding pressure plate 18a by a displacement amount of _... electrostrictive of ... Pressure is applied to the pressure chambers 14 ₁ , 14 ₂ ,..., And the ink 6a supplied from the ink supply ports 17 ₁ , 17 ₂ ,... Is ejected from the nozzles 9 ₁ , 9 ₂ ,.
[0016]
In addition, there is also a head portion formed by, for example, electroforming, with the pressure plate 18a and the flow path plate 15a or the nozzle plate 13a and the flow path plate 15a being integrated. There is also a head portion using a nozzle plate, a flow path plate and a pressure plate formed by etching stainless steel material or photosensitive glass.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
According to the conventional method, a large number of nozzles are provided to increase the recording speed. However, when a plurality of colors of ink are mounted, the number of nozzles increases in proportion to the number of colors, and as a result, the head Increase in size. In addition, a memory capacity provided in the control unit is also required, resulting in an expensive printer.
[0018]
In order to avoid this and obtain an inexpensive printer having a certain recording speed, it is advantageous to increase only the number of nozzles for a specific color. For example, in the case of a print head for monochrome printing, since the printing frequency is high, the number of nozzles is increased to increase the printing speed by simultaneous printing of two lines, etc., and multiple color inks are used for color graphic printing. In the case of an installed print head, a method of reducing the number of nozzles for each color can be considered.
[0019]
However, in a print head with a large number of nozzles, as shown in FIG. 12A, the head plate 12a is generated in the pressure chambers 14 ₁ , 14 ₂ ,... By driving the piezoelectric elements 8 ₁ , 8 ₂ ,. As shown in (b), the pressure is easy to bend in the row direction, and pressure loss is caused to reduce the ink ejection characteristics (grain amount, flying speed and flying angle), thereby deteriorating the print quality. Is difficult.
There is a problem.
[0020]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inexpensive ink jet printer that can ensure printing quality, increase printing speed, and is inexpensive.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention. In FIG. 1, 6 is ink, 7 is a recording medium, 14 is a pressure chamber, 19 is a common ink flow path,
9 is a nozzle that is provided on the nozzle plate 13 and ejects particles of the ink 6;
13 is a nozzle plate provided on the head plate 12 and having nozzles 9;
15 is provided on the head plate 12 and is joined to the nozzle plate 13 and the nozzle plate 13 to form a pressure chamber 14 and a wall member having an ink supply port 17;
17 is an ink supply port that is provided in the wall member 15 and supplies the ink 6 from the common ink flow path 19 to the pressure chamber 14;
12 is a head plate composed of a nozzle plate 13 and a wall member 15,
8 is a driving body that displaces one end of the wall member 15 by driving to change the volume of the pressure chamber 14;
A print head 10 includes a head plate 12 and a driving body 8, and ejects the ink 6 in the pressure chamber 14 from the nozzles 9 by driving the driving body 8.
[0022]
An ink jet printer that performs printing on the recording medium 7 by the print head 10, and allows a plurality of print heads 10 having different numbers of nozzles 9 to be combined, simultaneously mounted, or exchanged. The plate 12 has an equal thickness and a different bending elastic modulus with respect to the displacement direction of the driving body. The print plate 10 having a large number of nozzles is provided with a head plate 12 having a high bending elastic modulus, and the smaller number of nozzles. It is assumed that a head plate 12 having a low flexural modulus is disposed on the print head 10.
[0023]
Therefore, when a plurality of print heads 10 having different numbers of nozzles 9 formed in one row are combined or simultaneously mounted or exchanged, a head plate 12 having a high bending elastic modulus is disposed on the print head 10 having the larger number of nozzles. In addition, by having the same thickness and different bending elastic moduli with respect to the direction of displacement of the driving body, black printing with high printing frequency is performed at high speed with the print head 10 having the larger number of nozzles, and color printing is performed. The print head 10 with the smaller number of nozzles can be used at a relatively low speed, and the deflection of the print head 10 during driving is reduced, and a printer with a high printing speed can be obtained at a low cost.
In addition, only the head plate 12 that requires a high flexural modulus can be made to have a high modulus of elasticity using a hard material, can be manufactured at a low cost, and even if the flexural modulus is changed, The nozzle surface can be cleaned with a wipe having the same shape, and it is not necessary to replace the wipe or the like for each print head 10.
[0024]
Claim 2: The driving body 8 is arranged perpendicular to the head plate 12.
The wall member 15 includes a flow path plate having the ink supply port 17, a pressure plate provided in parallel with the nozzle plate 13, and an elastic member provided between the flow path plate and the pressure plate. The displacement of the driving body 8 is configured to expand and contract the elastic member.
[0025]
Claim 4: The plurality of head plates 12 are configured such that the nozzle plate 13 and the wall member 15 are each formed by laminating at least one layer, and the thickness of each layer of the lamination is equal, and at least one of the nozzle plate 13 and the wall member 15 Are formed of materials having different bending elastic moduli.
[0026]
Claim 5: The plurality of head plates 12 are made of a combination of a nozzle plate 13 made of the same material and having different thicknesses and a wall member 15 having a thickness set to offset the difference in thickness of the nozzle plate 13. It is the structure which made the length equal.
[0027]
Claim 6: The plurality of head plates 12 are a combination of a wall member 15 having the same thickness and the same bending elastic modulus, and a nozzle plate 13 formed by laminating a plurality of layers having the same thickness and different bending elastic moduli. It is a configuration.
[0028]
Claim 7: The plurality of head plates 12 are configured such that the nozzle plate 13 having a high flexural modulus is formed by laminating metal layers.
Claim 8: The nozzle plate 13 having a high bending elastic modulus is formed by laminating an electroformed layer of stainless steel and nickel.
[0029]
Claim 9: The plurality of head plates 12 are configured such that the nozzle plate 13 having a low flexural modulus is formed by laminating a metal layer and a resin layer.
Claim 10: The plurality of nozzle plates 13 are configured to be formed by laminating a metal layer having different thicknesses and a resin layer having a thickness set to offset the difference in thickness of the metal layers. Yes.
[0030]
Claim 11: The plurality of head plates 12 are configured by laminating at least one layer of the nozzle plate 13 and the wall member 15, and the plurality of head plates 12 having different bending elastic moduli are replaced by the nozzle plate 13 or the wall member 15. The at least one layer is formed as a common substrate.
[0031]
Therefore, by forming the head plates 12 having different bending elastic moduli on a common substrate, the positional accuracy can be improved as compared with the case where the head plates 12 having different bending elastic moduli are separated and then aligned. Moreover, manufacture can be made easy.
[0032]
Claim 12: The substrate is configured to be the nozzle plate 13 .
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples 1 to 7 of the present invention will be described below with reference to FIGS. The same reference numerals denote the same objects throughout the drawings.
[0035]
1) Example 1
FIG. 2 is a perspective view showing Example 1 of the present invention. As shown in the drawing, in the plurality of head portions 10A and 10B, the piezoelectric elements 8a ₁ , 8a ₂ ,..., 8b ₁ , 8b ₂ ,. The end faces are joined vertically (side shoot type head), and the head plates 12a and 12b are three plate (a to c layer) flow path plates 15a and 15b and a single layer pressure plate, respectively, on the nozzle plates 13a and 13b. 18a and 18b are joined. The ink supply ports 17a ₁ , 17a ₂ ,..., 17b ₁ , 17b ₂ ,... Are formed in the middle layer b of the three layers of the flow path plates 15a, 15b.
[0036]
Here, the number of nozzles 9a ₁ , 9a ₂ ,... Of the head portion 10A is larger than the number of nozzles 9b ₁ , 9b ₂ ,... Of the head portion 10B, and the piezoelectric elements 8a ₁ , 8a of the head portion 10A. _The bending elastic modulus with respect to the displacement direction of the pressure plate 18a of the head plate 12a by the driving of ₂ ,... Is set higher than the bending elastic modulus with respect to the displacement direction of the pressure plate 18b of the head plate 12b of the head portion 10B. That is, the nozzle plate 13a is formed of a material harder than the nozzle plate 13b, for example, the nozzle plate 13a is formed of a metal material (for example, stainless steel material: hereinafter referred to as stainless steel), and the nozzle plate 13b is formed of a resin material (for example, acrylic resin material). Yes.
[0037]
Here, the formation method of the head portions 10A and 10B will be described. First, the pressure plates 14a ₁ , 14a ₂ , 14b ₁ , 14b ₂ , common ink are formed on the nozzle plates 13a and 13b with a dry film resist or the like. the channel 19a, 19b, the ink supply port _{_{_{17a 1, 17a 2, ...,}}} 17b 1, 17b 2, patterning the ... for each layer. It can be formed by bonding the pressure plates 18a, 18b to the pressure plates 18a, 18b and bonding the piezoelectric elements 8a ₁ , 8a ₂ ,..., 8b ₁ , 8b ₂ ,.
[0038]
With such a configuration, the flexural modulus of the head portion 10A with the larger number of nozzles is high, and even if the ink 6a is ejected from a large number of nozzles at a time, the head portion 10A can be prevented from bending.
[0039]
Therefore, black printing can be performed at a high speed by the head unit 10A, and other colors (yellow, cyan, magenta) can be performed at a relatively low speed by the head unit 10B. Only the head portion 10A that requires a high flexural modulus can be made of a hard material, so that the elastic modulus can be increased, the bending at the time of driving can be prevented, the print quality can be ensured, and it can be manufactured at a low cost. Even if the flexural modulus is changed, the thickness is made equal, so that the step is eliminated, and the wipe (nozzle cleaning tool) having the same shape can be used, and it is not necessary to replace the wipe etc. for each of the head portions 10A and 10B.
[0040]
2) Example 2
FIG. 3 is a side sectional view showing the second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in that the thickness of the nozzle plate is changed by setting the thickness of the head plate to the same thickness in order to obtain a different flexural modulus.
[0041]
That is, as shown in the drawing, the thickness of the nozzle plate 13a is set to be thicker than that of the nozzle plate 13b in order to increase the bending elastic modulus of the head plate 12a than the bending elastic modulus of the head plate 12b. For example, the nozzle plates 13a and 13b can open the nozzles 9a ₁ , 9a ₂ ,..., 9b ₁ , 9b ₂ ,. At this time, the bending elastic modulus can be increased by making the stainless plate thickness of the nozzle plate 13a thicker than the nozzle plate 13b.
[0042]
The total thickness of each of the head plates 12a and 12b is made the same by adjusting the layer thicknesses a to c of the flow path plates 15a and 15b by the difference in thickness between the nozzle plates 13a and 13b. . For example, when the flow path plate 15a is made of a dry film, the thickness of the dry film is adjusted.
[0043]
In this case, the pressure chambers _14a 1, 14a _2, ... and the pressure chamber _14b 1, 14b _2, but results in a difference ... of the height, the ink supply ports _17b 1, 17b _2, ... the shape of the pressure chambers _14a 1, 14a _2, ... and the pressure chamber _14b 1, 14b _2, ... width dimensions of, or nozzle _9b 1, 9b _2, ... the shape of the piezoelectric elements _{_{_{8a 1, 8a 2, ...,}}} 8b 1, 8b 2, ... displacement Desired injection characteristics can be obtained by adjusting the amount and displacement speed.
[0044]
3) Example 3
FIG. 4 is a side sectional view showing the third embodiment. The third embodiment differs from the first and second embodiments in that the material of one layer of the flow path plate having a layer structure is changed in order to obtain different bending elastic moduli.
[0045]
That is, as shown in the figure, the head portions 10A and 10B are configured such that part or all of the three layers a to c of the flow path plate 15a are metal plates (in the figure, a and b are resin plates and c is a metal plate). Each layer of the flow path plate 15b is formed of a resin plate.
[0046]
For example, the flow path plate 15b is made of a dry film, while the flow path plate 15a is made of stainless steel (or nickel electroplated) that is patterned by etching or the like from one of three layers made of a resin material such as a dry film. It is composed of a layer patterned by casting. Therefore, the bending elastic modulus of the head portion 10A can be higher than that of the head portion 10B.
[0047]
4) Example 4
FIG. 5 is a side sectional view showing the fourth embodiment. As shown in the figure, the head portions 10A and 10B are formed of elastic members 16a ₁ , 16a ₂ ,... (Hereinafter referred to as 16a) between the flow path plate 15a and the pressure plate 18a, and between the flow path plate 15b and the pressure plate 18b. Elastic members 16b ₁ , 16b ₂ ,... (Hereinafter referred to as 16b) are provided between them.
[0048]
The elastic members 16a and 16b are formed of silicone rubber having a low Young's modulus (similar to the forming method described in the conventional example), and in order to make the thickness of the elastic members 16a and 16b uniform when formed, each of the elastic members 16a and 16b , Spacers Sa ₁ , Sa ₂ ,..., Sb ₁ , Sb ₂ ,.
[0049]
Further, the thickness of the nozzle plate 13a is increased by the thickness t to increase the bending elastic modulus of the head plate 12a. A dry film 20 having the same thickness t is laminated on the nozzle plate 13b (the bending elastic modulus is somewhat increased) so that the head plates 12a and 12b have the same thickness.
[0050]
Therefore, the displacements of the piezoelectric elements 8a ₁ , 8a ₂ ,..., 8b ₁ , 8b ₂ ,... Are efficiently transmitted to the pressure chambers 14a ₁ , 14a ₂ , ..., 14b ₁ , 14b ₂ ,. Since the elastic members 16a and 16b are soft, the head plate 12a can be easily bent by the pressure generated in the pressure chambers 14a ₁ , 14a ₂ ,..., 14b ₁ , 14b ₂ ,. The thickness of 13a can be increased, and the head plate 12b can be coped with by laminating the dry film 20 on the nozzle plate 13b to increase the bending elastic modulus. Moreover, the head plate 12a can have a higher flexural modulus than the head plate 12b.
[0051]
5) Example 5
FIG. 6 is a side sectional view showing the fifth embodiment. The fifth embodiment differs from the first to fourth embodiments in that the nozzle plate has a two-layer structure and the material of one layer is changed in order to obtain different bending elastic moduli.
[0052]
That is, as shown in the figure, the nozzle plates 13a and 13b of the head portions 10A and 10B are each formed in a two-layered laminated structure.
The nozzle plate 13a is formed of a metal material in both layers. For example, the second layer 130 </ b> A is formed by nickel electroforming on the first layer 130 a obtained by drilling stainless steel by micro-pressing.
[0053]
In the nozzle plate 13b, the first layer 130b is formed of a metal material, and the second layer 130B is formed of a resin material. For example, the second layer 130 </ b> B is formed of a dry film on the first layer 130 b obtained by performing hole processing on stainless steel by micro pressing.
[0054]
Therefore, the head plate 12a having the nozzle plate 13a can obtain a higher bending elastic modulus than the head plate 12b having the nozzle plate 13b.
6) Example 6
FIG. 7 is a side sectional view showing Example 6. In FIG. As in the fifth embodiment, when the nozzle plate 13a of the head plate 12a has a two-layer structure, a third layer is formed between the layers.
[0055]
As shown in the figure, a third layer 131 of a different material is formed between the first layer 130a and the second layer 130A that are individually formed. The nozzle plate 13b of the head plate 12b has a two-layer structure including a first layer 130b and a second layer 130B made of a resin material.
[0056]
That is, in the nozzle plate 13a, the first layer 130a is drilled with a stainless steel micro press, the second layer 130A is patterned with nickel electroforming (or stainless steel etching), and the third layer is patterned with a dry film. 131 is thermally bonded as an adhesive layer.
[0057]
Therefore, a laminated structure can be easily obtained, and the flexural modulus of the head plate 12a can be increased.
7) Example 7
FIG. 8 is a side view showing the seventh embodiment. The seventh embodiment differs from the first to sixth embodiments in that a plurality of head plates are formed on a common substrate.
[0058]
That is, as shown in the figure, two head plates 12 a and 12 b having different bending elastic moduli are formed on a common substrate 21.
The substrate 21 is formed in a state where the nozzle plates 13a and 13b are connected by micro-pressing and corresponding to the nozzle plates 13a and 13b, and the head plates 12a and 12b are connected.
[0059]
The portion where the bending elastic force is increased is increased in thickness by the nickel electroforming 22 at a position corresponding to the nozzle plate 13 a of the substrate 21. Further, the portion where the bending elastic force does not need to be increased is increased by the same thickness as the nickel electroforming 22 by the dry film 23 at a position corresponding to the nozzle plate 13b of the substrate 21. The other parts of the head plates 12a, 12b such as the flow path plates 15a, 15b are made of the same material.
[0060]
Therefore, by forming the head plates 12a and 12b having different flexural moduli on the common substrate 21, there is no need for alignment, and the separately manufactured head plates 12a and 12b are aligned and mounted on the printer. Compared to the above, the manufacturing is easy and the manufacturing accuracy can be increased.
[0061]
In the fifth embodiment, the case where the first layer 130a is formed of stainless steel and the second layer 130A is formed of nickel electroforming has been described. However, both layers may be formed by nickel electroforming.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention,
(1) Only a head plate that requires a high bending elastic modulus can be made of a hard material, and the elastic modulus can be increased, and it can be manufactured at a low cost. The nozzle surface can be cleaned with the same shape of wipe, etc., and there is no need to replace the wipe etc. for each print head.
[0063]
(2) By forming head plates with different bending elastic moduli on a common substrate such as a nozzle, the positional accuracy can be improved rather than positioning the head plates with different bending elastic moduli separately. In addition, manufacturing can be facilitated.
[0064]
(3) When simultaneously mounting or replacing the print heads with different numbers of nozzles formed in one row, arrange a head plate with a high elastic modulus on the print head with the larger number of nozzles and make it the same thickness. This allows high-frequency black printing to be performed at high speed with the print head having the larger number of nozzles, and less frequent color printing to be performed at a relatively low speed with the print head having the smaller number of nozzles, and deflection during driving can be achieved. Thus, it is possible to obtain a printer with high printing speed at a low cost while preventing printing quality. There is an effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention. FIG. 2 is a perspective view illustrating a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a side sectional view illustrating a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a side sectional view showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a side sectional view showing a fifth embodiment of the present invention. 8 is a side view showing a seventh embodiment of the present invention. FIG. 9 is a perspective view showing an outline of the ink jet printer. FIG. 10 is a perspective view showing a part of the head section. FIG. 12 is an explanatory diagram showing problems of the conventional method.
6, 6a is ink, 7 is a recording medium, 7a is paper,
8, 8 ₁ , 8 ₂ , 8a ₁ , 8a ₂ , 8b ₁ , 8b ₂ are piezoelectric elements,
9, 9 ₁ , 9 ₂ , 9a ₁ , 9a ₂ , 9b ₁ , 9b ₂ , are nozzles,
12, 12 ₁ , 12 ₂ , 12a, 12b are head plates,
13, 13 ₁ , 13 ₂ , 13a, 13b are nozzle plates,
14, 14 ₁ , 14 ₂ , 14a ₁ , 14a ₂ , 14b ₁ , 14b ₂ are pressure chambers, 15 is a wall member,
15 ₁ , 15a, 15b are flow path plates,
16 ₁ , 16 ₂ , 16a, 16b, 16a ₁ , 16a ₂ , 16b ₁ , 16b ₂ are elastic members,
Reference numerals 17, 17 ₁ , 17 ₂ , 17a ₁ , 17a ₂ , 17b ₁ and 17b ₂ denote ink supply ports,
18, 18 ₁ , 18 ₂ , 18a, 18b are pressure plates, 21 is a substrate

Claims

インクの粒子を噴射させるノズルを有するノズル板、及びノズル板に接合し、各ノズルに対応して圧力室を形成すると共に、各圧力室にインクを供給するインク供給口を有する壁部材で構成されるヘッド板と、
各ノズルに対応して設けられ、壁部材の一端を変位させ、圧力室の体積の変化でインクをノズルから噴射させる駆動体とで構成されるプリントヘッドにより、記録媒体上に印字を行うインクジェットプリンタであって、
前記ノズルの数が異なるプリントヘッドの複数を、組み合わせ或いは同時搭載或いは交換搭載を可能とし、複数のプリントヘッドのヘッド板は、等厚で前記駆動体の変位方向に対して異なる曲げ弾性率を有し、ノズル数が多いプリントヘッドに曲げ弾性率が高いヘッド板を配置し、ノズル数が少ない方のプリントヘッドに曲げ弾性率が低いヘッド板を配置することを特徴とするインクジェットプリンタ。 A nozzle plate having nozzles for ejecting ink particles, and a wall member joined to the nozzle plate to form a pressure chamber corresponding to each nozzle and an ink supply port for supplying ink to each pressure chamber. A head plate,
An ink jet printer that is provided corresponding to each nozzle and that prints on a recording medium by a print head that includes a drive body that displaces one end of a wall member and ejects ink from the nozzle by a change in volume of the pressure chamber. Because
A plurality of print heads with different numbers of nozzles can be combined or simultaneously mounted or exchanged, and the head plates of the plurality of print heads have the same thickness and different bending elastic moduli with respect to the displacement direction of the driver. An ink jet printer, wherein a head plate having a high bending elastic modulus is disposed on a print head having a large number of nozzles, and a head plate having a low bending elastic modulus is disposed on a print head having a smaller number of nozzles.

前記駆動体は、前記ヘッド板に対して垂直に配置されたことを特徴とする請求項１のインクジェットプリンタ。2. The ink jet printer according to claim 1, wherein the driving body is disposed perpendicular to the head plate.

前記壁部材は、
前記インク供給口を有する流路板と前記ノズル板に平行に設けられた加圧板と、
流路板及び加圧板の間に設けられた弾性部材とで構成され、
前記駆動体の変位が加圧板を介して弾性部材を伸縮させることを特徴とする請求項１のインクジェットプリンタ。The wall member is
A flow path plate having the ink supply port and a pressure plate provided in parallel to the nozzle plate;
An elastic member provided between the flow path plate and the pressure plate,
2. The ink jet printer according to claim 1, wherein the displacement of the driving body causes the elastic member to expand and contract via a pressure plate.

前記複数のプリントヘッドに搭載した前記複数のヘッド板は、
前記ノズル板及び前記壁部材が夫々少なくとも１つの層を積層して構成され、該積層の各層の厚さが等しく、ノズル板及び壁部材の少なくとも一方が、曲げ弾性率の異なる材料で形成されることを特徴とする請求項１のインクジェットプリンタ。The plurality of head plates mounted on the plurality of print heads are:
The nozzle plate and the wall member are each formed by laminating at least one layer, and the thickness of each layer of the laminate is equal, and at least one of the nozzle plate and the wall member is formed of a material having a different bending elastic modulus. The inkjet printer according to claim 1.

前記複数のプリントヘッドに搭載した前記複数のヘッド板は、
同一の材料で厚さが異なるノズル板と、
該ノズル板の厚さの差を相殺すべく厚さを設定した前記壁部材との組み合わせによって、厚さを等しくしたことを特徴とする請求項１のインクジェットプリンタ。The plurality of head plates mounted on the plurality of print heads are:
Nozzle plates with the same material and different thicknesses;
2. The ink jet printer according to claim 1, wherein the thickness is made equal by a combination with the wall member whose thickness is set so as to cancel the difference in thickness of the nozzle plate.

前記複数のプリントヘッドに搭載した前記複数のヘッド板は、
等厚、且つ曲げ弾性率の等しい壁部材と、
等厚、且つ曲げ弾性率の異なる複数の層を積層して形成したノズル板とを組み合わせたことを特徴とする請求項１のインクジェットプリンタ。The plurality of head plates mounted on the plurality of print heads are:
A wall member of equal thickness and equal flexural modulus;
2. The ink jet printer according to claim 1, wherein the ink jet printer is combined with a nozzle plate formed by laminating a plurality of layers having the same thickness and different flexural modulus.

前記複数のヘッド板は、
曲げ弾性率の高いノズル板が金属層を積層して形成されることを特徴とする請求項６のインクジェットプリンタ。The plurality of head plates are
7. The ink jet printer according to claim 6, wherein the nozzle plate having a high flexural modulus is formed by laminating metal layers.

前記曲げ弾性率の高いノズル板は、
ステンレス鋼とニッケルの電鋳層を積層して形成されることを特徴とする請求鋼７のインクジェットプリンタ。The nozzle plate having a high flexural modulus is
The ink jet printer of claim 7, wherein the electroformed layer of stainless steel and nickel is laminated.

前記複数のヘッド板は、
前記曲げ弾性率の低いノズル板が金属層と樹脂層の積層により形成されることを特徴とする請求項６のインクジェットプリンタ。The plurality of head plates are
The ink jet printer according to claim 6, wherein the nozzle plate having a low flexural modulus is formed by laminating a metal layer and a resin layer.

前記複数のノズル板は、
厚さが異なる金属層と、
該金属層の厚さの差を相殺すべく厚さを設定した樹脂層とを積層して形成されることを特徴とする請求項６のインクジェットプリンタ。The plurality of nozzle plates are
Metal layers with different thicknesses,
7. The ink jet printer according to claim 6, wherein the ink jet printer is formed by laminating a resin layer having a thickness set so as to cancel the difference in thickness of the metal layer.

前記複数のヘッド板は、前記ノズル板及び前記壁部材が夫々少なくとも１つの層を積層して構成され、
該曲げ弾性率が異なる複数のヘッド板を、ノズル板或いは壁部材の少なくとも１つの層を共通の基板として形成することを特徴とする請求項６のインクジェットプリンタ。The plurality of head plates are configured by laminating at least one layer of the nozzle plate and the wall member,
7. The ink jet printer according to claim 6, wherein the plurality of head plates having different bending elastic moduli are formed by using at least one layer of a nozzle plate or a wall member as a common substrate.

前記基板は、前記ノズル板であることを特徴とする請求項１１のインクジェットプリンタ。12. The ink jet printer according to claim 11, wherein the substrate is the nozzle plate.