JPH10272776A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録ヘッドにおいてドライバ
ーの駆動力の低減、副走査方向の高密度化等を図るこ
と。 【解決手段】 インクキャビティ（３０）及びインクレ
ット（３４）の配列方向が主走査方向（Ｘ）と一致す
る。ノズル（３１，３２）の配列方向（Ｄ１，Ｄ２）が
主走査方向（Ｘ）及び副走査方向（Ｙ）に対して傾いて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置のキャリッジに着脱可能に取り付けられ、インク
を吐出して画像を印刷するインクジェット記録ヘッドに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、インクジェット記録装置の一例
を示しており、インクジェット記録ヘッド１はキャリッ
ジ２に取り付けられている。このキャリッジ２は、ガイ
ドレール３とボール螺子４に係合しており、ボール螺子
４の回転に応じて主走査方向Ｘに往復移動する。また、
被転写材である用紙Ｐはバックアップロール５により上
記主走査方向Ｘと直交する方向（副走査方向Ｙ）に搬送
される。

【０００３】上記インクジェット記録ヘッド１には、図
１０に示すように、インク滴径の調節範囲を拡大するた
めに、複数の大径インク滴吐出用の大径ノズル６を設け
た大径ヘッド部７と、複数の小径インク滴吐出用の小径
ノズル８を設けた小径ヘッド部９とを備えるものがあ
る。

【０００４】大径ヘッド部７及び小径ヘッド部９とも、
インク供給用入口１１ａを備える１個のインク収容室１
１と複数のインクキャビティ１２を備え、これらはイン
クレット１３を介して接続されている。各インクキャビ
ティ１２の先端には大径又は小径ノズル６，８が形成さ
れている。また、各インクキャビティ１２と対応してイ
ンク加圧源である圧電部材１６が配置されている。この
圧電部材１６はドライバ１７から電圧が印加されると厚
み方向に変形し、その結果、インクキャビティ１２内の
インクが加圧されてノズル６，８からインク滴として吐
出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記図１０に示すイン
クジェット記録ヘッド１では、インクキャビティ１２は
主走査方向Ｘに延在しており、大径ヘッド部７又は小径
ヘッド部９毎にインクキャビティ１２が副走査方向Ｙに
配列されている。また、大径ノズル６、小径ノズル８も
それぞれ副走査方向Ｙに一直線に配列されている。その
ため、このインクジェット記録ヘッド１を備えるインク
ジェット記録装置で副走査方向Ｙに延在する１本の直線
１０を印刷する場合、ヘッド１が主走査方向Ｘの所定位
置にきたときに、大径ヘッド部７又は小径ヘッド部９の
すべての圧電部材１６を同時に駆動し、すべての大径ノ
ズル６又は小径ノズル８からインク滴を吐出させる必要
がある。そのため、このヘッド１では、上記ドライバー
７として大容量のものを使用する必要がある。例えば、
上記圧電部材１６が積層型である場合、１個の圧電部材
１６を駆動するために要する電流値は、積層数と面積に
より異なるが、図１０の場合は数ｍＡ〜１００ｍＡ程度
である。よって、大径ヘッド部７又は小径ヘッド部９の
圧電部材１６をすべて同時に駆動するには１／１０Ａ程
度〜数１０Ａ程度の電流値が必要になる。

【０００６】また、一般に、インクジェット記録ヘッド
では、印刷速度の高速化等のためにノズルの高密度化が
求められているが、上記図１０のような構造では、大径
ノズル６及び小径ノズル８の副走査方向Ｙのピッチｐ１
は少なくとも各インクキャビティ１６の幅よりも大きく
設定する必要があり、副走査方向Ｙの高密度化を図るこ
とができない。

【０００７】さらに、大径ヘッド部７や小径ヘッド部９
のインクキャビティ１２の延在方向の長さＬ１が、イン
クキャビティ１２を配列した方向の長さＬ２よりも長い
場合には、上記図１０のように大径ヘッド部７と小径ヘ
ッド部９のインクキャビティ１２が主走査方向に互いに
対向するように配置すると、キャリッジ２全体としての
主走査方向Ｘの占有幅Ｌ３が大きくなる。

【０００８】本発明は、上記従来のインクジェット記録
ヘッドにおける問題を解決するためになされたものであ
り、ドライバーの駆動力の低減、副走査方向の高密度化
及び主走査方向の占有幅の低減を図ることを課題として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、インクジェット記録装置のキャリッジに着
脱自在に取付けられ、一端がインク収容室に連通し、他
端にノズルが設けられた複数のインクチャンネルを備
え、各インクチャンネルに対応するインク加圧手段を駆
動してインクを加圧し、ノズルより吐出させるインクジ
ェット記録ヘッドであって、ノズルの配列方向が、イン
クチャンネルの配列方向に対して傾きを有することを特
徴としている。なお、上記インク加圧手段は、ＰＺＴか
らなる圧電部材のほか、いわゆるバブルジェットタイプ
であってもよい。

【００１０】上記インクチャンネルの配列方向が主走査
方向と一致し、かつ、上記ノズルの配列方向が主走査方
向及び副走査方向に対して傾いていることが好ましい。
なお、ノズルの配列方向の主走査方向に対する角度は０
°より大きく４５°以下であることが好ましい。

【００１１】さらに具体的には、インクチャンネルの基
端が主走査方向に配列されると共に、各インクチャンネ
ルが副走査方向に延在し、かつ、インクチャンネルの長
さを同一とし、各インクチャンネルにおけるノズルの位
置を異ならせてノズルの配列方向を主走査方向及び副走
査方向に対して傾けることが好ましい。

【００１２】あるいは、インクチャンネルの基端が主走
査方向に配列されると共に、各インクチャンネルが副走
査方向に延在し、かつ、インクチャンネルの長さを異な
らせ、各インクチャンネルの先端から一定距離にノズル
を設けてノズルの配列方向を主走査方向及び副走査方向
に対して傾けてもよい。

【００１３】さらに、インクチャンネルの基端が主走査
方向及び副走査方向に対して傾いて配列されると共に、
各インクチャンネルは副走査方向に延在し、かつ、イン
クチャンネルの長さを同一とし、各インクチャンネルの
先端から一定距離にノズルを設けてノズルの配列方向を
主走査方向及び副走査方向に対して傾けてもよい。

【００１４】大径インク滴吐出用ヘッド部と小径インク
滴吐出用ヘッド部とを備えることが好ましい。この場
合、大径インク滴吐出用ヘッド部と小径インク滴吐出用
ヘッド部のインクチャンネルの延伸方向の寸法がインク
チャンネルの配列方向の寸法より大であることが好まし
い。

【００１５】

【発明の効果】本発明に係るインクジェット記録ヘッド
では、ノズルの配列方向が、インクチャンネルの配列方
向に対して傾きを有することによる種々の特徴を有す
る。すなわち、インクチャンネルの配列方向を主走査方
向と一致させ、上記ノズルの配列方向が主走査方向及び
副走査方向に対して傾けることにより、副走査方向に延
在する直線を印刷する際に、上記複数のインクチャンネ
ルに設けられたノズルに対応するインク加圧手段を１個
ずつ駆動すればよくなり、低容量のドライバーが使用可
能となる。

【００１６】また、ノズルの配列方向が主走査方向及び
副走査方向に対して傾いていることにより、副走査方向
のノズルのピッチがノズルの配列方向のピッチよりも小
さくなり、副走査方向のノズル密度を高密度化すること
ができる。

【００１７】さらに、大径インク滴吐出用ヘッド部と小
径インク滴吐出用ヘッド部のインクチャンネルの延伸方
向の寸法がインクチャンネルの配列方向の寸法より大で
ある場合には、インクチャンネルの配列方向を主走査方
向と一致させることにより主走査方向の占有幅を小型化
することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、図面に示す本発明の実施形
態を詳細に説明する。図１から図３に示す第１実施形態
に係るインクジェット記録ヘッド２０は、上記図１０に
示すようなインクジェット記録装置のキャリッジ２に取
り付けられて主走査方向Ｘに往復移動するものである。
このインクジェット記録ヘッド２０は、大径インク滴吐
出用ヘッド部２１（以下「大径ヘッド部２１」とい
う。）と小径インク滴吐出用ヘッド部２２（以下「小径
ヘッド部２２」という。）からなり、これら大径ヘッド
部２１と小径ヘッド部２２は、チャンネルプレート２
４、隔壁２５、振動板２６、基板２７を重ねて一体的に
構成されている。

【００１９】チャンネルプレート２４は、合成樹脂、ガ
ラス、セラミックス等の非導電性材料又は金属等で形成
され、隔壁２５との対向部（対向面）をエッチング等の
加工方法により食刻して、大径ヘッド部２１と小径ヘッ
ド部２２に、インク２８を収容する複数のインクキャビ
ティ３０、各インクキャビティ３０のインク２８を吐出
するノズル３１，３２、インク２８を収容するインク供
給室３３及び各インクキャビティ３０とインク供給室３
３を接続するインクインレット３４が形成されている。
なお、３３ａはインク供給室３３に設けられたインク供
給用入口である。

【００２０】隔壁２５は導電材料からなる薄肉フィルム
が使用されており、チャンネルプレート２４と振動板２
６との間に固定されている。

【００２１】振動板２６は周知の圧電材料からなり、そ
の上面と下面にはそれぞれ共通電極、個別電極として利
用される導電性金属層が設けてあり、隔壁２５と基板２
７との間に固定されている。また、振動板２６は、導電
性接着剤３６（図２における拡大断面図（ａ）参照）に
より基板２７に固定した後、ダイシング加工（図示せ
ず）により溝３７を形成して分断し、各インクキャビテ
ィ３０に対応する圧電部材３８と、隣接する圧電部材３
８の間に位置する仕切壁３９と、これらを囲む壁４０と
に分離されている。なお、圧電部材３８は本発明のイン
ク加圧手段を構成する。また、上記ダイシング加工によ
り圧電部材３８の上下に設けた導電性金属層もそれぞれ
溝３７により分断され、図２の拡大断面図（ａ）、
（ｂ）に示すように、隔壁２５に対向する金属層が共通
電極４１、基板２７に対向する金属層が個別電極４２と
なっている。

【００２２】基板２７は合成樹脂等の非導電材料からな
り、振動板２６との対向面には各ヘッド部２１、２２の
圧電部材３８に対応して導電リード部４３（図２におけ
る詳細断面図（ａ）を参照）がスパッタリング又は蒸着
等の周知の方法により形成されており、上述のようにし
て形成された個別電極４２が対応する導電リード部４３
に導電性接着剤３６を介して電気的に導通している。そ
して、これら共通電極４１と個別電極４２が対向する領
域において、各圧電部材３８を予め加熱しながら高電圧
を印加することによりそれぞれ分極処理し、インクキャ
ビティ３０に対応する部分の圧電部材３８を活性領域４
４としてある。また、個別電極４２は上記導電リード部
４３を介してドライバ４５に接続され、共通電極４１は
アースに接続されている。

【００２３】大径ヘッド部２１のインク供給室３３は、
主走査方向Ｘに延在する細長い長方形状であり、このイ
ンク供給室３３にインクレット３４を介して副走査方向
Ｙに延在する細長いインクキャビティ３０が複数個（本
実施形態では８個）接続されている。８個のインクキャ
ビティ３０の長さＡ１は同一である。また、この８個の
インクキャビティ３０は、主走査方向Ｘに配列され互い
に等間隔かつ平行である。

【００２４】これら大径ヘッド部２１の各インクキャビ
ティ３０に設けた大径ノズル３１はインクキャビティ３
０の先端部３０ａからの距離Ａ２を主走査方向Ｘの上流
側（図１において左側）から下流側（図１において右
側）に向けて徐々に大きく設定している。これによって
大径ノズル３１の配列方向Ｄ１は、主走査方向Ｘ及び副
走査方向Ｙに対して傾いており、この配列方向Ｄ１がイ
ンクキャビティ３０の配列方向である主走査方向Ｘとな
す角度θ１は３０°である。そのため、図４に拡大して
示すように、副走査方向Ｙのピッチｐ１は、上記配列方
向Ｄ１での大径ノズル３１のピッチｐ２の１／２となっ
ており、副走査方向Ｙのノズル密度が高くなっている。

【００２５】小径ヘッド部３２には、上記大径ヘッド部
３１と同様に、８個の同一長さＡ１のインクキャビティ
３０が主走査方向Ｘに互いに等間隔かつ平行に配列され
ている。また、インクキャビティ３０の先端部３０ａか
ら小径ノズル３２までの距離Ａ２を主走査方向Ｘの上流
側（図１において左側）から下流側（図１において右
側）に向けて徐々に大きく設定することによりその配列
方向Ｄ２を主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｙに対して傾け
ており、配列方向Ｄ２と主走査方向Ｘの角度θ１は３０
°である。そのため、小径ノズル３２の副走査方向のピ
ッチｐ１は、上記配列方向Ｄ２での小径ノズル３２のピ
ッチｐ２の１／２であり、副走査方向Ｙのノズル密度が
高くなっている。

【００２６】また、このインクジェット記録ヘッド２０
であれば、ドライバー４５の負担が軽減され、比較的小
容量のドライバーを使用することができる。すなわち、
上記図１０に示すように用紙Ｐに副走査方向Ｙの直線１
０を印刷する場合、上記のようにノズル３１，３２の配
列方向Ｄ１，Ｄ２は、主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｙに
対して傾いているため、大径ヘッド部２１又は小径ヘッ
ド部２２の各ノズル３１，３２が主走査方向Ｘの下流側
（図１において右側）から順に、上記直線１０に対応す
る主走査方向Ｘの位置を通過する。従って、各ノズル３
１，３２がこの直線１０に対応する位置に達したとき
に、ドライバー４５からそのノズル３１，３２に対応す
る圧電部材３８にのみ電圧を印加して駆動すればよく、
大径又は小径ヘッド部２１，２２のすべてのノズル３
１，３２に対応する圧電部材３８を同時に駆動する必要
がない。このため、ドライバー４５は比較的小容量のも
のでよい。

【００２７】また、大径ヘッド部２１、小径ヘッド部２
２ともインクキャビティ３０の延在方向の長さＬ１が、
インクキャビティ１２の配列方向の長さＬ２よりも長い
が、上記図１のように大径及びヘッド部２１，２２のイ
ンクキャビティ３０が主走査方向Ｘに並ぶように大径ヘ
ッド部２１及び小径ヘッド部２２が配置されているた
め、上記図１に示すように大径ヘッド部７と小径ヘッド
部９を主走査方向Ｘに対向するように配置した場合と比
較してキャリッジ２全体としての主走査方向Ｘの占有幅
Ｌ３が低減される。

【００２８】図５に示す第２実施形態に係るインクジェ
ット記録ヘッド２０は、第１実施形態と同様に、各ヘッ
ド部２１，２２ともノズル３１，３２の配列方向Ｄ１，
Ｄ２のインクキャビティ３０の配列方向である主走査方
向Ｘに対する角度θを３０°に設定している。ただし、
この第２実施形態では、主走査方向下流側（図において
右側）から順にインクキャビティ３０の長さＡ１を徐々
に大きく設定し、ノズル３１，３２からインクキャビテ
ィ３０の先端３０ａまでの距離Ａ２が必要最小限の一定
距離となるように設定している。かかる構成とした場
合、ノズル３１，３２からインクキャビティ３０の先端
３０ａまでの間に気泡が残留するのを防止することがで
き、この残留気泡によるインク吐出量の制御精度の低下
を防止することができる。第２実施形態のその他の構成
及び作用は第１実施形態と同様であるので、図５におい
て第１実施形態と同一の要素には同一の符合を付して説
明を省略する。

【００２９】図６に示す第３実施形態のインクジェット
記録ヘッド２０は、各ヘッド部２１，２２のインク収容
室３３とインクレット３４の接続部分の配列方向Ｄ３が
主走査方向Ｘに対して３０°の角度θ２をなしている。
また、各ヘッド部２１，２２毎にインクキャビティ３０
の長さＡ１及びインクレット３４の長さＡ３を同一に設
定している。さらに、ノズル３１，３２からインクキャ
ビティ３０の先端３０ａまでの距離Ａ２も必要最小限の
一定距離としている。各ヘッド部２１，２２のノズル３
１，３２の配列方向Ｄ１，Ｄ２の主走査方向Ｘに対する
角度θ１は３０°であり、第１実施形態と同様に比較的
低容量のドライバ４５を使用できるという利点が得られ
る。

【００３０】また、各ヘッド部２１，２２毎にインク収
容室３３とインクレット３４の接続部分からノズル３
１，３２までの距離が一定であるため、各インクキャビ
ティ３３に対応する圧電部材３８の活性領域４４の長さ
（図２参照）は各ヘッド部２１，２２毎に同一長さとな
る。そのため、いずれか一方のヘッド部２１，２２の各
ノズル３１，３２に同一量のインク滴を吐出させるため
には各ノズル３１，３２に対応する圧電部材３８に同一
電圧を印加すればよく、インク滴吐出量の制御が一層容
易になる。さらに、上記のようにノズル２１，２２から
インクキャビティ３０の先端３０ａまでの距離Ａ２を必
要最小限の一定距離としているため、第２実施形態と同
様にインクキャビティ３０内の気泡残留を防止すること
ができる。

【００３１】図７に示す第４実施形態のインクジェット
記録ヘッド２０では、第１実施形態と同様の２個の大径
ヘッド部２１，２２と、２個の小径ヘッド部２２，２２
とが対角線状に配置されている。すなわち、主走査方向
Ｘ上流側（図において左側）のインク供給室３３には、
副走査方向Ｙ下流側（図において上方側）にそれぞれ大
径ノズル３１が設けられた８個のインクキャビティ３０
が接続され、副走査方向Ｙ上流側（図において下方側）
にそれぞれ小径ノズル３２が設けられた８個のインクキ
ャビティ３０が接続されている。一方、主走査方向Ｘ下
流側（図において右側）のインク供給室３３には、副走
査方向Ｙ下流側（図において上方側）に小径ノズル３２
が設けられた８個のインクキャビティ３０が接続され、
副走査方向Ｙ上流側（図において下方側）に大径ノズル
３１が設けられた８個のインクキャビティ３０が接続さ
れている。また、各ヘッド部２１，２２のインクキャビ
ティ３０は主走査方向Ｘに配置され、ノズル３１，３２
は主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｙに対して傾いて配置さ
れている。このように１個のインクキャビティ３０より
副走査方向Ｙに２個のヘッド部２１，２２を設ければ、
副走査方向Ｘのノズル密度を一層高密度化することがで
きる。

【００３２】なお、この第４実施形態において、第２実
施形態のようにインクキャビティ３０の長さを異ならせ
てノズル３１，３２からインクキャビティ３０の先端３
０ａまでの距離を最小限の一定距離としてもよく、ま
た、第３実施形態のようにインク供給室３３とインクレ
ット３４の接続部からノズル３１，３２までの距離を各
ヘッド部２１，２２毎に一定にしてもよい。

【００３３】図８に示す第５実施形態のインクキャビテ
ィ記録ヘッド２０は、第１実施形態において小径ヘッド
部２２をなくして大径ヘッド部２１のみを設けた構造と
したものである。なお、この場合も、第２実施形態のよ
うにノズル２１からインクキャビティ３０の先端３０ａ
までの距離を一定としてもよく、また、第３実施形態の
ようにインク供給室３３とインクレット３４の接続部か
らノズル２１までの距離を一定としてもよいことはいう
までもない。

【００３４】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施
形態では、各ノズル２１，２２の配列方向Ｄ１，Ｄ２の
主走査方向Ｘに対する角度θ１を３０°に設定している
が、インクキャビティ３０が主走査方向Ｘに配列されて
いる場合は、この角度θ１を０＜θ≦４５°の範囲に設
定すればノズル２１，２２の配列方向Ｄ１，Ｄ２のピッ
チｐ２よりも副走査方向Ｙのピッチｐ１が小さくなり、
副走査方向Ｙの高密度化を図ることができる。また、圧
電部材３８へ電圧を印加する共通電極４１及び個別電極
４２を隔壁２５を利用しない面で形成する構成とすれ
ば、樹脂、セラミックス、ガラス等の非導電性の導電板
２６を使用することができる。さらにまた、インク加圧
手段は、圧電部材に限定されず、例えば、いわゆるバブ
ルジェトタイプであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係るインクジェット
記録ヘッドを示す正面図である。

【図２】 図１のII−II線断面図である。

【図３】 図１のIII−III線断面図である。

【図４】 図１のIV部の部分拡大図である。

【図５】 本発明の第２実施形態に係るインクジェット
記録ヘッドを示す正面図である。

【図６】 本発明の第３実施形態に係るインクジェット
記録ヘッドを示す正面図である。

【図７】 本発明の第４実施形態に係るインクジェット
記録ヘッドを示す正面図である。

【図８】 本発明の第５実施形態に係るインクジェット
記録ヘッドを示す正面図である。

【図９】 インクジェット記録装置を示す概略斜視図で
ある。

【図１０】 従来のインクジェット記録ヘッドの一例を
示す正面図である。

【符号の説明】

２１…大径ノズル部 ２２…小径ノズル部 ３０…イン
クキャビティ ３１…大径ノズル ３２…小径ノズル ３３…インク収
容室 ３４…インクレット Ｘ…主走査方向 Ｙ…副走査方向

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット記録装置のキャリッジに
   着脱自在に取付けられ、一端がインク収容室に連通し、
   他端にノズルが設けられた複数のインクチャンネルを備
   え、各インクチャンネルに対応するインク加圧手段を駆
   動してインクを加圧し、ノズルより吐出させるインクジ
   ェット記録ヘッドであって、 ノズルの配列方向が、インクチャンネルの配列方向に対
   して傾きを有することを特徴とするインクジェット記録
   ヘッド。
2. 【請求項２】 上記インクチャンネルの配列方向が主走
   査方向と一致し、かつ、上記ノズルの配列方向が主走査
   方向及び副走査方向に対して傾いていることを特徴とす
   る請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 インクチャンネルの基端が主走査方向に
   配列されると共に、各インクチャンネルが副走査方向に
   延在し、かつ、インクチャンネルの長さを同一とし、各
   インクチャンネルにおけるノズルの位置を異ならせてノ
   ズルの配列方向を主走査方向及び副走査方向に対して傾
   けていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェ
   ット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 インクチャンネルの基端が主走査方向に
   配列されると共に、各インクチャンネルが副走査方向に
   延在し、かつ、インクチャンネルの長さを異ならせ、各
   インクチャンネルの先端から一定距離にノズルを設けて
   ノズルの配列方向を主走査方向及び副走査方向に対して
   傾けていることを特徴とする請求項２に記載のインクジ
   ェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 インクチャンネルの基端が主走査方向及
   び副走査方向に対して傾いて配列されると共に、各イン
   クチャンネルは副走査方向に延在し、かつ、インクチャ
   ンネルの長さを同一とし、各インクチャンネルの先端か
   ら一定距離にノズルを設けてノズルの配列方向を主走査
   方向及び副走査方向に対して傾けていることを特徴とす
   る請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 【請求項６】 大径インク滴吐出用ヘッド部と小径イン
   ク滴吐出用ヘッド部とを備えることを特徴とする請求項
   ２から請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット
   記録ヘッド。
7. 【請求項７】 上記大径インク滴吐出用ヘッド部と小径
   インク滴吐出用ヘッド部のインクチャンネルの延伸方向
   の寸法がインクチャンネルの配列方向の寸法より大であ
   ることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記
   録ヘッド。