JP2001301167A - インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 インクを多色化して色再現性を向上し、且つ
記録ヘッドを小型化すると共に製造コストを低減したイ
ンクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装
置を提供する。 【解決手段】 ヘッドの移動方向である主走査方向に交
差する方向である副走査方向に並設された圧力発生室の
列の両側に各圧力発生室12A、12Bにインクを供給するリ
サーバ13A、13Bが形成されると共に、前記圧力発生室12
A、12Bのそれぞれは、並び方向に交互に長手方向で異な
る端部で前記リサーバ13A、13Bと連通し且つ前記リザー
バ13A、13Bとの連通側とは反対側の端部近傍で貫通孔部
17A、17Bを有する。貫通孔部からの延接部18A、18Bによ
り隣接して対をなす圧力発生室12A、12Bのそれぞれに通
過するノズル21A、21Bを副走査方向に1列になるように
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出す
るノズルと連通する圧力発生室のー部を振動板で構成
し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子の
変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記録
ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インク滴を吐出するノズルと連通する圧
力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素
子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズ
ルからインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッ
ドとして、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モ
ードの圧電アクチュエータを使用したものが実用化され
ている。

【０００３】この方式では圧電素子の端面を振動板に当
接させることにより圧力発生室の容積を変化させること
ができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能であ
る反面、圧電素子をノズルの配列ピッチに一致させて櫛
歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた
圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。

【０００４】このようなインクジェット式記録ヘッド
は、色インクを用いることにより、カラープリンタとし
て一般的に普及し、これに伴って印刷品質及び記録密度
をさらに向上させることが要望されている。

【０００５】ここで、印刷品質の向上では、特に色再現
性を向上させることが課題となっており、各色のインク
に加えさらにインク濃度の異なるインクを使用するなど
インクを多色化して、色再現性を向上させるものが効果
的である。

【０００６】また、一般的にカラー印刷を行うインクジ
ェット式記録ヘッドは、各色毎にノズルをヘッドの移動
方向である主走査方向に交差する方向である副走査方向
に一列に設け、この一列に設けられたノズル列を主走査
方向に沿って並設している。しかし、多色化に伴いノズ
ル列を増分したのでは、ヘッドが大型かつ高価格化して
しまう。そこで1列の電圧アクチュエータ列及び圧力発
生室の両側にリザーバを配し、圧力発生室を交互に異な
ったリザーバに連通し、ノズルを千鳥配列することによ
り、1列のアクチュエータ列及び圧力発生室を2色に分割
する方式もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノズル
を千鳥配列した場合、紙面上でのドット着弾位置を合わ
せるために、千鳥配列されたノズル列毎に異なったタイ
ミングで駆動したり、印字データをノズル列間分ずらし
て与えるなどの処理が必要となり、駆動回路がコストア
ップしてしまう。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑み、インク
を多色化して色再現性を向上し、且つ記録ヘッドを小型
化すると共に製造コストを低減したインクジェット式記
録ヘッド及びインクジェット式記録装置を提供すること
を課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第1の態様は、ノズルに連通する圧力発生室が形成
された流路形成基板と、前記圧力発生室内に圧力変化を
生じさせる圧力発生素子とを具備するインクジェット式
記録ヘッドにおいて、ヘッドの移動方向である主走査方
向に交差する方向である副走査方向に並設された前記圧
力発生室の列の両側に各圧力発生室にインクを供給する
リザーバが形成されると共に、前記圧力発生室のそれぞ
れは、並び方向に少なくとも１つ以上で交互に長手方向
で異なる端部において前記リサーバと連通する供給口を
有し、前記圧力発生室が浅溝部と貫通孔部と延設部で形
成され、且つ前記延設部のそれぞれに連通するノズルが
副走査方向に1列に設けられていることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッドにある。

【００１０】かかる第1の態様では、ノズル列を同じタ
イミングで駆動することができるため、色再現性を保持
したまま、小型化、低コスト化を図ることができる。ま
た、発生圧力をスムーズにノズルにつたえることがで
き、気泡排出性を高め、ノズルを主走査方向に同一な位
置に配置することができる。

【００１１】本発明の第２の態様は、第1の態様におい
て、貫通孔部が供給口と反対側に形成されていることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１２】かかる第２の態様では、気泡排出性を高
め、安定してインクを吐出することができる。

【００１３】本発明の第３の態様は、第1〜2の何れかの
態様においてノズルが圧力発生素子の中央に対向してい
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。

【００１４】かかる第３の態様では、ノズル位置が副走
査方向に1列になり、圧力発生室及びノズルを左右対称
にすることができる。

【００１５】本発明の第４の態様は、第1〜3の何れかの
態様において、前記流路形成基板がシリコン単結晶基板
からなり前記圧力発生室及び前記リザーパが異方性エッ
チングにより形成されていることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドにある。

【００１６】かかる第４の態様では、圧力発生室及びノ
ズルを高密度に且つ容易に形成することができる。

【００１７】本発明の第５の態様は、第1〜3の何れかの
態様において、前記流路形成基板が複数枚の積層板によ
り形成されていることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドにある。

【００１８】かかる第５の態様では、圧力発生室及びノ
ズルを高密度に且つ容易に形成することができる。

【００１９】本発明の第６の態様は、第1〜5の何れかの
態様において、並設された前記圧力発生室の列に対応し
て設けられた両側のリザーバには、それぞれ同色系のイ
ンクが配置されることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドにある。

【００２０】かかる第６の態様では、両側のリザーバの
それぞれに同色系のインクが配置されるため、クリーニ
ング時等にノズル近傍の混色による色調ずれ及び色むら
が抑えられる。

【００２１】本発明の第７の態様は、第１〜6の何れか
の態様において、圧力発生素子が圧電素子であることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２２】かかる第７の態様では、圧電素子を用いる
ことによって、インクの吐出を正確にコントロールする
ことができる。

【００２３】本発明の第８の態様は、第7の態様におい
て、前記圧力発生室の一部を構成する振動板に前記圧電
素子の端部が当接して設けられると共に前記圧力発生室
の各列に対して並び方向に列設されていることを特徴と
するインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２４】かかる第８の態様では、各圧力発生室毎に
設けられた縦振動モードの圧電素子の駆動によりインク
滴が吐出される。

【００２５】本発明の第９の態様は、第1〜8の何れかの
態様のインクジェット式記録ヘッドを具備することを特
徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００２６】かかる第９の態様では、ヘッドの色再現性
を向上すると共に高密度化したインクジェット式記録ヘ
ッドを実現することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。

【００２８】(実施形態１)図1は、本発明のインクジェ
ット式記録ヘッドの分解斜視図、図2は流路形成基板の
上面図、図3は、図2のA−A′断面図及びB−B′断面図で
ある。

【００２９】図示するように、流路形成基板10は、シリ
コン単結晶基板からなり、その一方面側の表層部分に
は、例えば、異方位エッチングによって複数の隔壁11に
よって画成された圧力発生室12（12A、12B）がその幅方
向に並設されている。また、各圧力発生室12の列の両側
には、各圧力発生室12にインクを供給するための第1リ
ザーバ13A及び第2リサーバ13Bが、圧力発生室12と同様
に異方性エッチングによって流路形成基板を貫通して形
成されている。なお、圧力発生室12Aは第1リサーバ13と
連通し、圧力発生室12Bは第2リサーバ13Bと連通してい
る。

【００３０】ここで、異方性エッチングは、ウェットエ
ッチング又はドライエッチングの何れの方法を用いても
よく、シリコン単結晶板を厚さ方向に途中までエッチン
グ（ハーフエッチング）することにより圧力発生室12は
貫通することなく浅く形成されている。なお、ハーフエ
ッチングはエッチング時間の調整により行われる。

【００３１】また、本実施形態では、圧力発生室12は、
長手方向端部の一方が第1リザーバ13Aもしくは第2リサ
ーバ13Bと連通し、且つこの一方の端部の幅方向略中央
には島部14が残るようにエッチングにより形成される。

【００３２】この島部14を設けることによって、リサー
バ13から各圧力発生室12にインクを供給する2つのイン
ク供給口15が画成されている。具体的には、インク供給
口15は、並設された各圧力発生室12に、交互に異なる端
部に形成され、このインク供給口15を介して各圧力発生
室12は第1のリザーパ13A及び第2のリサーバ13Bの一方と
連通されている。すなわち、一つの圧力発生室12の列毎
に、半分ずつの圧力発生室12が第1及び第2のリザーバ13
A、13Bにそれぞれ連通されている。

【００３３】このような対をなす圧力発生室12A、12B
が、その幅方向に交互に並設されて圧力発生室12の列を
構成しており、圧力発生室12の列が形成された流路形成
基板10の延設部18側の面には、ノズル21A、21Bが穿設さ
れたノズルプレート20が接着剤や熱溶着フィルムを介し
て接着されている。

【００３４】ここで、対をなす2つの圧力発生室12A、12
Bの各ノズル21A、21Bは、圧力発生室12A、12Bの長手方
向の位置が同一となるように、貫通孔部17から延設部18
を通り中央部に向かって形成された流路が設けられ、並
設された圧力発生室12の列には、圧力発生室12A及び12B
にそれそれ連通するノズル21A、21Bが、副走査方向に1
列設けられる。

【００３５】このように、インク供給口15、圧力発生室
12、貫通孔部17、延設部18とリザーバ13からノズル21に
至る流路を形成することにより、インクをよどみなく流
すことが可能になり圧力発生室内への気泡の滞留を防止
できる。

【００３６】そして、このような並設された圧力発生室
12が圧力発生室12の幅方向の位置が同一となるように複
数列設けられ、並設された圧力発生室12にはそれそれ異
なる色のインクカートリッジからインクが供給され、各
色のインクが吐出されるようになっている。 一方、流
路形成基板10の圧力発生室12側の面は振動板30で封止さ
れ、この振動板30上には、さらに図示しない複数インク
カートリッジに接続されるインク供給路41を有するヘッ
ドケース40が固定されており、このインク供給路41と第
1及び第2のリザーバ13A、13Bとはそれそれ振動板30に設
けられたインク供給連通孔31を介して連通されている。

【００３７】さらに、振動板30上の各圧力発生室12の列
に対応する領域には、圧電素子50が各圧力発生室12毎に
圧力発生室12の数だけ列設されている。この圧電素子50
は、その先端が振動板30に設けられたアイランド部30a
に当接されている。これらの圧電素子50は、圧電材料51
と、電極形成材料52及び53とを縦に交互にサンドイッチ
状に挟んで積層され、振動に寄与しない不活性領域が固
定基板60に固着されている．なお、固定基板60と、振動
板30、流路形成基板10及びノズルプレート20とは、ヘッ
ドケース40を介して一体的に固定されている。

【００３８】このように構成されたインクジェット式記
録ヘッドでは、インクカートリッジに連通されるインク
供給路41を介してリザーバ13A、13Bにインクが供給さ
れ、インク供給□15を介して各圧力発生室12に分配され
る。実際には、圧電素子50に電圧を印加することにより
圧電素子50を収縮させる。これにより、振動板30が圧電
素子50と共に引き上げられて圧力発生室12の容積が広げ
られ、圧力発生室12内にインクが引き込まれる。そし
て、ノズル21に至るまで内部をインクで満たした後、駆
動回路からの記録信号に従い、圧電素子50の電極形成材
料52及び53に印加していた電圧を解除すると、圧電素子
50が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板30
も変位して元の状態に戻るため圧力発生室12が収縮さ
れ、内部圧力が高まりノズル21からインク滴が吐出され
る。

【００３９】このようなインクジェット式記録ヘッド
は、ノズル列がヘッドの移動方向である主走査方向に沿
うようにインクジェット式記録装置に搭載される。図4
は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図
である。

【００４０】図4に示すように、インクジェット式記録
ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bは、インク
供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着脱可能に
設けられ、この記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載した
キャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ
軸5に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッ
ドユニット1A及び1Bは、例えば、それぞれブラックイン
ク組成物及び複数色のカラーインク組成物を吐出するも
のとしている。なお、本実施形態では、インクジェット
式記録ヘッドの圧力発生室12の列が3列設けられてお
り、全体として6色のノズル列を有している。

【００４１】このように配置されたノズル列には、それ
それ異なる色のインクカートリッジ1A及び1Bからインク
が供給され、6色のインク、本実施形態では、ブラック
（B）、イエロー（Y）、シアン（C）、ライトシアン（L
C）、マゼンダ（M）及びライトマゼンダ（LM）の各色が
吐出されるようになっている。

【００４２】また、本実施形態では、これら複数色のカ
ラーインクの内、同色系の濃いインクと淡いインクとが
それそれ隣接するノズル列のそれぞれから吐出されるよ
うにし、ブラックとイエローとが隣接するノズル列のそ
れぞれから吐出するようにしている。

【００４３】そして、駆動モータ6の駆動力が図示しな
い複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリ
ッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及び1
Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動
される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプ
ラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラなど
により給紙された紙等の記録媒体である記録シートSが
プラテン8に巻き掛けられて搬送されるようになってい
る。

【００４４】なお、本実施形態では、キャリッジ3の移
動方向の端部であるプラテン8の側方にキャップ9が設け
られており、またこのキャップ9には、図示しない吸引
ポンプが連結され、いわゆるクリーニング操作が行われ
るようになっている。なお、キャップ9はまた、所定時
間以上印刷待機しているインクジェット式記録ヘッドの
ヘッド端面をキャッピングしてノズルの乾燥を防止す
る。

【００４５】このようなインクジェット式記録装置で
は、カラー印刷を行うために記録シートS上で色を重ね
て2次色を作成するようになっている。

【００４６】本実施形態では、各ノズル21A、21Bを副走
査方向に1列になるように設けているため、各ノズル21
A、21Bを同一のタイミング及び同一列の印字データで駆
動できる。

【００４７】また、並設された圧力発生室12の隣接して
対をなす圧力発生室12A、12Bのそれぞれに貫通孔部17
A、17Bを設け、延設部18A、18Bを設けることにより、そ
れそれの圧力発生室12A、12Bに連通するノズル21A、21B
の副走査方向を1列にすることができ、色再現性を向上
することができると共にヘッドを小型化でき、製造コス
トを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録
ヘッドの分解斜視図である。

【図2】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録
ヘッドの流路形成基板の上面図である。

【図3】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録
ヘッドの断面図である。

【図4】本発明の実施形態1に係るインクジェット式記録
装置の概略斜視図である。

【符号の説明】

10 流路形成基板 12 圧力発生室 13A 第1リザーバ 13B 第2リザーバ 14 島部 15A、15B インク供給口 16A、16B インク供給路 17A、17B 貫通孔部 18A、18B 延設部 20 ノズルプレート 21A、21B ノズル 30 振動板 40 ヘッドケース 41 インク供給路 50 圧電素子 60 固定基板

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EA11 EA15 EA23 EA24 ED07 EE18 FA04 FA10 HA05 HA07 HA16 HA17 HA22 JA13 KC22 2C057 AF80 AF91 AF93 AG12 AG30 AG48 AG53 AG70 AN01 AP02 AP25 AP34 AQ02 BA04 BA14

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルに連通する圧力発生室が形成され
   た流路形成基板と、前記圧力発生室内に圧力変化を生じ
   させる圧力発生素子とを具備するインクジェット式記録
   ヘッドにおいて、 ヘッドの移動方向である主走査方向に交差する方向であ
   る副走査方向に並設された前記圧力発生室の列の両側に
   各圧力発生室にインクを供給するリザーバが形成される
   と共に、前記圧力発生室のそれぞれは、並び方向に少な
   くとも１つ以上で交互に長手方向で異なる端部において
   前記リサーバと連通する供給口を有し、前記圧力発生室
   が浅溝部と貫通孔部と延設部で形成され、且つ前記延設
   部のそれぞれに連通するノズルが副走査方向に1列に設
   けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】 請求項1において、貫通孔部が前記供給
   口と反対側に形成されていることを特徴とするインクジ
   ェット式記録ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項1〜2の何れかにおいてノズルが圧
   力発生素子の中央に対向していることを特徴とするイン
   クジェット式記録ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記流路
   形成基板がシリコン単結晶基板からなり前記圧力発生室
   及び前記リザーバが異方性エッチングにより形成されて
   いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記流路
   形成基板が複数枚の積層板により形成されていることを
   特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
6. 【請求項６】 請求項1〜5の何れかにおいて、並設され
   た前記圧力発生室の列に対応して設けられた両側のリザ
   ーバには、それぞれ同色系のインクが配置されることを
   特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項1〜6の何れかにおいて、圧力発生
   素子が圧電素子であることを特徴とするインクジェット
   式記録ヘッド。
8. 【請求項８】 請求項7において、前記圧力発生室の一
   部を構成する振動板に前記圧電素子の端部が当接して設
   けられると共に前記圧力発生室の各列に対して並び方向
   に列設されていることを特徴とするインクジェット式記
   録ヘッド。
9. 【請求項９】 請求項1〜8の何れかのインクジェット式
   記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット
   式記録装置。