JPH10202921A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録ヘッドInfo
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- JPH10202921A JPH10202921A JP9009295A JP929597A JPH10202921A JP H10202921 A JPH10202921 A JP H10202921A JP 9009295 A JP9009295 A JP 9009295A JP 929597 A JP929597 A JP 929597A JP H10202921 A JPH10202921 A JP H10202921A
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- ink
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- impedance
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- cavity
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Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/21—Ink jet for multi-colour printing
- B41J2/2121—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter
- B41J2/2125—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter by means of nozzle diameter selection
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定したインク吐出状態を得ることができ、
高画質の階調画像を記録できるインクジェット記録ヘッ
ドを提供する。 【解決手段】 インク吐出用ノズル２８およびインク補
給用インクインレット３２にそれぞれ連通し、内部にイ
ンク２４を収容するインクキャビティ２６と、このイン
クキャビティ２６内のインクを加圧して上記ノズル２８
より吐出させる圧電部材４２とを備えたインクジェット
記録ヘッド１０において、上記ノズル２８のインピーダ
ンスに対する上記インクインレット３２のインピーダン
スの比を約０．５〜６の範囲に設定した。
高画質の階調画像を記録できるインクジェット記録ヘッ
ドを提供する。 【解決手段】 インク吐出用ノズル２８およびインク補
給用インクインレット３２にそれぞれ連通し、内部にイ
ンク２４を収容するインクキャビティ２６と、このイン
クキャビティ２６内のインクを加圧して上記ノズル２８
より吐出させる圧電部材４２とを備えたインクジェット
記録ヘッド１０において、上記ノズル２８のインピーダ
ンスに対する上記インクインレット３２のインピーダン
スの比を約０．５〜６の範囲に設定した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に応じて
ノズルから吐出したインク滴を記録紙等の記録媒体に付
着させて画像を記録するインクジェット記録ヘッドに関
する。
ノズルから吐出したインク滴を記録紙等の記録媒体に付
着させて画像を記録するインクジェット記録ヘッドに関
する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット方式の画像記録装置は、
一般に、インク吐出用ノズルおよびインク補給用インク
インレットにそれぞれ連通し、内部にインクを収容する
インクキャビティと、このインクキャビティ内のインク
を加圧して上記ノズルよりインク滴を吐出させるアクチ
ュエータとを備えたインクジェット記録ヘッドを備えて
いる。
一般に、インク吐出用ノズルおよびインク補給用インク
インレットにそれぞれ連通し、内部にインクを収容する
インクキャビティと、このインクキャビティ内のインク
を加圧して上記ノズルよりインク滴を吐出させるアクチ
ュエータとを備えたインクジェット記録ヘッドを備えて
いる。
【０００３】このインクジェット記録ヘッドにより高画
質の階調画像を形成するためにはノズルから吐出される
インク滴の大きさを変化させるのが有効であり、そのた
めの一つの方法としてノズルの大きさを異ならせる方法
がある。
質の階調画像を形成するためにはノズルから吐出される
インク滴の大きさを変化させるのが有効であり、そのた
めの一つの方法としてノズルの大きさを異ならせる方法
がある。
【０００４】また、別の方法として、ノズルの大きさを
変えることなく、インクキャビティへのインク補給路で
あるインクインレットの断面積や長さを異ならせる方法
もある。アクチュエータの作用によりインクキャビティ
の容積が瞬間的に減少することで内部のインクが加圧さ
れてノズルより吐出される。このとき、上記容積減少分
に相当するインク量はノズルからインク滴となって吐出
される成分と、インクインレットを介して補給用インク
を収容するインク供給室へ逆流する成分の二成分に分か
れる。したがって、インクインレットの断面積等を変え
てインピーダンス（インクの流れにくさを表す値）を異
ならせることにより、インクインレット側への逆流分を
変化させてノズルからの吐出分すなわちインク滴の大き
さを変えることができる。
変えることなく、インクキャビティへのインク補給路で
あるインクインレットの断面積や長さを異ならせる方法
もある。アクチュエータの作用によりインクキャビティ
の容積が瞬間的に減少することで内部のインクが加圧さ
れてノズルより吐出される。このとき、上記容積減少分
に相当するインク量はノズルからインク滴となって吐出
される成分と、インクインレットを介して補給用インク
を収容するインク供給室へ逆流する成分の二成分に分か
れる。したがって、インクインレットの断面積等を変え
てインピーダンス（インクの流れにくさを表す値）を異
ならせることにより、インクインレット側への逆流分を
変化させてノズルからの吐出分すなわちインク滴の大き
さを変えることができる。
【０００５】さらに、ノズルの大きさや形状等を変える
ことによるインピーダンスの変化と上記インクインレッ
トのインピーダンスの変化とを組み合わせれば、各種大
きさのインク滴を吐出させることができ、多段階調表現
に有利である。
ことによるインピーダンスの変化と上記インクインレッ
トのインピーダンスの変化とを組み合わせれば、各種大
きさのインク滴を吐出させることができ、多段階調表現
に有利である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本願発明者ら
がインクインレットおよびノズルの各インピーダンスを
種々変化させてインク吐出状況を観察した結果、これら
インピーダンスを適切な範囲に設定しないとインク吐出
状況が極めて不安定になり、画像形成に悪影響を及ぼす
ことが判明した。そこで、本願発明者らはノズルのイン
ピーダンスに対するインクインレットのインピーダンス
の比（以下、単に「インピーダンス比」という）に着目
して実験結果を検討することにより、安定したインク吐
出状態が得られる実用に適したインピーダンス比の範囲
を見いだすに至ったものである。
がインクインレットおよびノズルの各インピーダンスを
種々変化させてインク吐出状況を観察した結果、これら
インピーダンスを適切な範囲に設定しないとインク吐出
状況が極めて不安定になり、画像形成に悪影響を及ぼす
ことが判明した。そこで、本願発明者らはノズルのイン
ピーダンスに対するインクインレットのインピーダンス
の比（以下、単に「インピーダンス比」という）に着目
して実験結果を検討することにより、安定したインク吐
出状態が得られる実用に適したインピーダンス比の範囲
を見いだすに至ったものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はイン
ク吐出用ノズルおよびインク補給用インクインレットに
それぞれ連通し、内部にインクを収容するインクキャビ
ティと、このインクキャビティ内のインクを加圧して上
記ノズルより吐出させるアクチュエータとを備えたイン
クジェット記録ヘッドにおいて、上記ノズルのインピー
ダンスに対する上記インクインレットのインピーダンス
の比を０．５〜６の範囲に設定したことを特徴とする。
ク吐出用ノズルおよびインク補給用インクインレットに
それぞれ連通し、内部にインクを収容するインクキャビ
ティと、このインクキャビティ内のインクを加圧して上
記ノズルより吐出させるアクチュエータとを備えたイン
クジェット記録ヘッドにおいて、上記ノズルのインピー
ダンスに対する上記インクインレットのインピーダンス
の比を０．５〜６の範囲に設定したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】本発明のインクジェット記録ヘッドによ
れば、上記インピーダンス比を実用に最も適した範囲で
ある０．５〜６に設定してあり、安定したインク吐出状
態を得ることができる。したがって、上記適正範囲内で
インピーダンス比がそれぞれ異なるヘッドを複数設ける
ことにより、各種大きさのインク滴を安定して吐出する
ことができ、高画質の多階調画像を形成することができ
る。
れば、上記インピーダンス比を実用に最も適した範囲で
ある０．５〜６に設定してあり、安定したインク吐出状
態を得ることができる。したがって、上記適正範囲内で
インピーダンス比がそれぞれ異なるヘッドを複数設ける
ことにより、各種大きさのインク滴を安定して吐出する
ことができ、高画質の多階調画像を形成することができ
る。
【０００９】また、ノズルの大きさ等を同じにしてその
インピーダンスを同一とする一方、インクインレットの
断面積等を異ならせてそのインピーダンスを変えること
によりインピーダンス比が上記適正範囲内においてそれ
ぞれ異なる複数のヘッドを設けた場合には、各ヘッドに
ついてインクインレットの断面積等以外は同じ構成とす
ることができ、異なる大きさのインク滴をそれぞれ安定
吐出可能なヘッドを容易に製造することができる。
インピーダンスを同一とする一方、インクインレットの
断面積等を異ならせてそのインピーダンスを変えること
によりインピーダンス比が上記適正範囲内においてそれ
ぞれ異なる複数のヘッドを設けた場合には、各ヘッドに
ついてインクインレットの断面積等以外は同じ構成とす
ることができ、異なる大きさのインク滴をそれぞれ安定
吐出可能なヘッドを容易に製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１から図３は、本発
明にかかるインクジェット記録ヘッド１０を示す。この
ヘッド１０は、大径インク滴吐出用ヘッド部１２（以下
「大径ヘッド部１２」という。）と小径インク滴吐出用
ヘッド部１４（以下「小径ヘッド部１４」という。）と
からなる。これら大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１４
は、天板１６、隔壁１８、振動板２０、および基板２２
を重ねて一体的に構成されている。
の実施の形態について説明する。図１から図３は、本発
明にかかるインクジェット記録ヘッド１０を示す。この
ヘッド１０は、大径インク滴吐出用ヘッド部１２（以下
「大径ヘッド部１２」という。）と小径インク滴吐出用
ヘッド部１４（以下「小径ヘッド部１４」という。）と
からなる。これら大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１４
は、天板１６、隔壁１８、振動板２０、および基板２２
を重ねて一体的に構成されている。
【００１１】天板１６はセラミック、合成樹脂、または
金属等からなり、隔壁１８との対向面をフォトリソグラ
フィ等の方法で微細加工して複数の溝状凹部が形成され
ている。これら凹部が隔壁１８で覆われることにより、
大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１４とにそれぞれ、イ
ンク２４を収容するインクキャビティ２６、補給用イン
ク２４を収容するインク供給室３０、および各インクキ
ャビティ２６をインク供給室３０に連通させるインクイ
ンレット３２が形成されている。天板１２にはまた、イ
ンクインレット３２の反対側においてインクキャビティ
２６に連通するノズル２８がエキシマレーザ加工等の方
法によりそれぞれ形成されている。各ノズル２８はイン
ク滴吐出側がインクキャビティ２６側よりも狭くなった
円錐台状に形成されており、大径ヘッド部１２と小径ヘ
ッド部１４とで同じ形状および大きさに形成してある。
なお、ノズル２８の形状は円錐台状に限らず、他の形状
（例えば、円柱状等）であってもよい。
金属等からなり、隔壁１８との対向面をフォトリソグラ
フィ等の方法で微細加工して複数の溝状凹部が形成され
ている。これら凹部が隔壁１８で覆われることにより、
大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１４とにそれぞれ、イ
ンク２４を収容するインクキャビティ２６、補給用イン
ク２４を収容するインク供給室３０、および各インクキ
ャビティ２６をインク供給室３０に連通させるインクイ
ンレット３２が形成されている。天板１２にはまた、イ
ンクインレット３２の反対側においてインクキャビティ
２６に連通するノズル２８がエキシマレーザ加工等の方
法によりそれぞれ形成されている。各ノズル２８はイン
ク滴吐出側がインクキャビティ２６側よりも狭くなった
円錐台状に形成されており、大径ヘッド部１２と小径ヘ
ッド部１４とで同じ形状および大きさに形成してある。
なお、ノズル２８の形状は円錐台状に限らず、他の形状
（例えば、円柱状等）であってもよい。
【００１２】図１に示すように、大径ヘッド部１２と小
径ヘッド部１４のインクキャビティ２６は、これらヘッ
ド部１２，１４が対向する方向に沿って延びる長溝状に
かつ平行に形成されている。また、インク供給室３０
は、インクキャビティ２６を挟んで中央線３４の反対側
に形成されており、図示しないインクタンクに接続して
ある。
径ヘッド部１４のインクキャビティ２６は、これらヘッ
ド部１２，１４が対向する方向に沿って延びる長溝状に
かつ平行に形成されている。また、インク供給室３０
は、インクキャビティ２６を挟んで中央線３４の反対側
に形成されており、図示しないインクタンクに接続して
ある。
【００１３】インクインレット３２はいずれのヘッド部
１２，１４においても内部領域が直方体状の流路として
形成されているが、大径ヘッド部１２のインクインレッ
ト３２においてはインク流れ方向に直交する断面積を小
さくするか、または、インク流れ方向の長さを長くす
る、あるいはこれらを組み合わせることより、インクイ
ンレット３２のインピーダンスを小径ヘッド部１４のそ
れよりも大きくなるように形成してある。なお、インク
インレット３２の形状は直方体状に限らず、その他の形
状（例えば、三角柱状や円柱状等）であってもよいし、
テーパを持たせた形状（例えば、円錐台状等）であって
もよい。
１２，１４においても内部領域が直方体状の流路として
形成されているが、大径ヘッド部１２のインクインレッ
ト３２においてはインク流れ方向に直交する断面積を小
さくするか、または、インク流れ方向の長さを長くす
る、あるいはこれらを組み合わせることより、インクイ
ンレット３２のインピーダンスを小径ヘッド部１４のそ
れよりも大きくなるように形成してある。なお、インク
インレット３２の形状は直方体状に限らず、その他の形
状（例えば、三角柱状や円柱状等）であってもよいし、
テーパを持たせた形状（例えば、円錐台状等）であって
もよい。
【００１４】これに対し、上記のように各ヘッド部１
２，１４のノズル２８の形状および大きさは同じであ
り、そのインピーダンスも同一である。したがって、イ
ンピーダンス比（インクインレットのインピーダンス／
ノズルのインピーダンス）は大径ヘッド部１２の方が小
径ヘッド部１４よりも大きくなっており、その値はいず
れも約０．５〜６の範囲内にあるように設定されてい
る。なお、後述する理由から、大径ヘッド部１２のイン
ピーダンス比は上記範囲内の上限近傍の値を、小径ヘッ
ド部１４のそれは同範囲内の下限近傍の値をそれぞれ採
用するのが好ましい。
２，１４のノズル２８の形状および大きさは同じであ
り、そのインピーダンスも同一である。したがって、イ
ンピーダンス比（インクインレットのインピーダンス／
ノズルのインピーダンス）は大径ヘッド部１２の方が小
径ヘッド部１４よりも大きくなっており、その値はいず
れも約０．５〜６の範囲内にあるように設定されてい
る。なお、後述する理由から、大径ヘッド部１２のイン
ピーダンス比は上記範囲内の上限近傍の値を、小径ヘッ
ド部１４のそれは同範囲内の下限近傍の値をそれぞれ採
用するのが好ましい。
【００１５】図２に示すように、隔壁１８は金属、合成
樹脂等の薄肉フィルムが使用されており、天板１６と振
動板２０との間に固定されている。なお、隔壁１８はこ
れに所定の張力が加わった状態で固定するのが望まし
い。
樹脂等の薄肉フィルムが使用されており、天板１６と振
動板２０との間に固定されている。なお、隔壁１８はこ
れに所定の張力が加わった状態で固定するのが望まし
い。
【００１６】振動板２０は周知の圧電材料からなり、そ
の上面と下面にそれぞれ共通電極、個別電極として利用
される導電性金属層（図示せず）がスパッタリング等の
方法で設けてあり、隔壁１８と基板２２との間に固定さ
れている。また、振動板２０は、図２，３に示すよう
に、ダイシング加工により縦方向溝５８と横方向溝６０
を形成して分断し、各インクキャビティ２６に隔壁１８
を介して対向する圧電部材（アクチュエータ）４２と、
隣接する圧電部材４２の間に位置する仕切壁４４と、こ
れらを囲む周囲壁４６とに分離されている。各圧電部材
４２は、高温下で上下の共通電極と個別電極との間に高
電圧を印加して分極処理されている。なお、圧電部材４
２は、単層タイプに限らず、金属電極層をそれぞれ挟む
ように複数の薄膜圧電シートを積層して形成した積層型
圧電部材を用いてもよい。
の上面と下面にそれぞれ共通電極、個別電極として利用
される導電性金属層（図示せず）がスパッタリング等の
方法で設けてあり、隔壁１８と基板２２との間に固定さ
れている。また、振動板２０は、図２，３に示すよう
に、ダイシング加工により縦方向溝５８と横方向溝６０
を形成して分断し、各インクキャビティ２６に隔壁１８
を介して対向する圧電部材（アクチュエータ）４２と、
隣接する圧電部材４２の間に位置する仕切壁４４と、こ
れらを囲む周囲壁４６とに分離されている。各圧電部材
４２は、高温下で上下の共通電極と個別電極との間に高
電圧を印加して分極処理されている。なお、圧電部材４
２は、単層タイプに限らず、金属電極層をそれぞれ挟む
ように複数の薄膜圧電シートを積層して形成した積層型
圧電部材を用いてもよい。
【００１７】基板２２は、セラミック、金属、または合
成樹脂等からなり、振動板２０に固定されている。
成樹脂等からなり、振動板２０に固定されている。
【００１８】上記構成からなるインクジェット記録ヘッ
ド１０では、図示しないインクタンクからインク供給室
３０に供給されたインク２４がインクインレット３２を
介して各インクキャビティ２６に収容されている。この
状態で、画像信号制御回路（図示せず）から圧電部材４
２の個別電極および共通電極間に電圧が印加されると、
圧電部材４２が瞬時に変形して隔壁１８を押し上げ、こ
れによりインクキャビティ２６の容積が減少して内部の
インクが加圧される。この際、インクキャビティ２６の
容積減少分に相当するインク量は、ノズル２８からイン
ク滴となって吐出される成分と、インクインレット３２
を逆流してインク供給室３０へ戻る成分の二成分に分か
れる。ノズル２８から吐出するインク量はインピーダン
ス比に応じて増加するため、大径ヘッド部１２と小径ヘ
ッド部１４とでインクキャビティ２６の容積減少量が同
じであれば、インピーダンス比が大きい大径ヘッド部１
４のノズル２８からは多量のインクすなわち大径インク
滴が吐出され、インピーダンス比が小さい小径ヘッド部
１４のノズル２８からは少量のインクすなわち小径イン
ク滴が吐出される。これらのインク滴が記録媒体上に付
着して大小ドットを形成することにより階調画像が記録
される。
ド１０では、図示しないインクタンクからインク供給室
３０に供給されたインク２４がインクインレット３２を
介して各インクキャビティ２６に収容されている。この
状態で、画像信号制御回路（図示せず）から圧電部材４
２の個別電極および共通電極間に電圧が印加されると、
圧電部材４２が瞬時に変形して隔壁１８を押し上げ、こ
れによりインクキャビティ２６の容積が減少して内部の
インクが加圧される。この際、インクキャビティ２６の
容積減少分に相当するインク量は、ノズル２８からイン
ク滴となって吐出される成分と、インクインレット３２
を逆流してインク供給室３０へ戻る成分の二成分に分か
れる。ノズル２８から吐出するインク量はインピーダン
ス比に応じて増加するため、大径ヘッド部１２と小径ヘ
ッド部１４とでインクキャビティ２６の容積減少量が同
じであれば、インピーダンス比が大きい大径ヘッド部１
４のノズル２８からは多量のインクすなわち大径インク
滴が吐出され、インピーダンス比が小さい小径ヘッド部
１４のノズル２８からは少量のインクすなわち小径イン
ク滴が吐出される。これらのインク滴が記録媒体上に付
着して大小ドットを形成することにより階調画像が記録
される。
【００１９】ところで、インピーダンスＺは次式で表さ
れる。
れる。
【００２０】
【数１】 Ｚ＝√｛ｒ2＋（１／ωｃ−ωｍ）2｝… ｒ：流路抵抗 ｃ：音響容量（表面張力） ｍ：イナータンス ω：角速度
【００２１】角速度ωは、インクキャビティ内に満たさ
れているインクのゆれの振動の角速度であり、インクキ
ャビティ内の液体の圧力、後述するノズル側のインピー
ダンスＺn、およびインレット側のインピーダンスＺiに
より決まる。ω、Ｚn、Ｚiは、実際には数値解析等によ
り求められる。また、ノズル２８およびインクインレッ
ト３２の各寸法を図４（ａ）（ｂ）に示すように規定す
ると、これらの寸法を用いた下記の式を上記式に代入
することによりノズル２８とインクインレット３２の各
インピーダンスをそれぞれ求めることができる。なお、
以下において添字のｎはノズル側、ｉはインクインレッ
ト側を表す。また、ρ、η、σはインクに関する密度、
粘度、表面張力をそれぞれ表す。
れているインクのゆれの振動の角速度であり、インクキ
ャビティ内の液体の圧力、後述するノズル側のインピー
ダンスＺn、およびインレット側のインピーダンスＺiに
より決まる。ω、Ｚn、Ｚiは、実際には数値解析等によ
り求められる。また、ノズル２８およびインクインレッ
ト３２の各寸法を図４（ａ）（ｂ）に示すように規定す
ると、これらの寸法を用いた下記の式を上記式に代入
することによりノズル２８とインクインレット３２の各
インピーダンスをそれぞれ求めることができる。なお、
以下において添字のｎはノズル側、ｉはインクインレッ
ト側を表す。また、ρ、η、σはインクに関する密度、
粘度、表面張力をそれぞれ表す。
【００２２】
【数２】ｒn＝１２８η／３π｛Ｌn／（ｄn2−ｄn1）｝
（１／ｄn1 3−１／ｄn2 3） ｃn＝πｄn1 4／９６ ｍn＝４ρ／π｛Ｌn／（ｄn2−ｄn1）｝（１／ｄn1−１
／ｄn2）
（１／ｄn1 3−１／ｄn2 3） ｃn＝πｄn1 4／９６ ｍn＝４ρ／π｛Ｌn／（ｄn2−ｄn1）｝（１／ｄn1−１
／ｄn2）
【００２３】
【数３】ｒi＝８（ａi＋ｂi）2ηＬi／ａi 3ｂi 3 ｍi＝Ｌiρ／ａiｂi （なお、ｃiは十分に大きいので考慮しない。）
【００２４】上記式より求めたノズル２８とインクイ
ンレット３２の各インピーダンスＺn，Ｚiからインピー
ダンス比（Ｚi／Ｚn）が決まるが、上述したように大径
ヘッド部１２と小径ヘッド部１４の各ノズル２８のイン
ピーダンスＺnは同じであるため、インクインレット３
２のインピーダンスＺiの変化に応じて各ヘッド部１
２，１４のインピーダンス比が違ってくることになる。
ンレット３２の各インピーダンスＺn，Ｚiからインピー
ダンス比（Ｚi／Ｚn）が決まるが、上述したように大径
ヘッド部１２と小径ヘッド部１４の各ノズル２８のイン
ピーダンスＺnは同じであるため、インクインレット３
２のインピーダンスＺiの変化に応じて各ヘッド部１
２，１４のインピーダンス比が違ってくることになる。
【００２５】そこで、インクインレット２８のインピー
ダンスＺiを種々変化させてインピーダンス比の変化が
インク吐出状態に及ぼす影響を確認するための実験を行
った。この実験では圧電部材４２に３０Ｖの電圧を印加
し、そのときの圧電部材４２の変形によるインクキャビ
ティ２６の容積減少量は１００ｐｌ（ピコリットル）で
あった。その結果を次の表１に示す。
ダンスＺiを種々変化させてインピーダンス比の変化が
インク吐出状態に及ぼす影響を確認するための実験を行
った。この実験では圧電部材４２に３０Ｖの電圧を印加
し、そのときの圧電部材４２の変形によるインクキャビ
ティ２６の容積減少量は１００ｐｌ（ピコリットル）で
あった。その結果を次の表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】この実験結果から、実用に適したインピー
ダンス比は約０．５〜６の範囲であることが判明した。
インピーダンス比が０．５より小さくなると、インクド
ロップが吐出したりしなかったり、たとえ吐出しても、
スピードが遅い、インクドロップがきれいなドットとな
らずキリ状になる、メインドットの他に微小なサテライ
トドットが生じるなどの問題を生じる。このようにイン
ク吐出状態が不安定になるとともに、インクインレット
３２へ逆流するインク量がノズル２８から吐出するイン
ク量の倍以上となり効率が悪くなり過ぎる。
ダンス比は約０．５〜６の範囲であることが判明した。
インピーダンス比が０．５より小さくなると、インクド
ロップが吐出したりしなかったり、たとえ吐出しても、
スピードが遅い、インクドロップがきれいなドットとな
らずキリ状になる、メインドットの他に微小なサテライ
トドットが生じるなどの問題を生じる。このようにイン
ク吐出状態が不安定になるとともに、インクインレット
３２へ逆流するインク量がノズル２８から吐出するイン
ク量の倍以上となり効率が悪くなり過ぎる。
【００２８】他方、インピーダンス比が６より大きくな
るとインクインレット３２へ逆流するインク量が少なく
なり効率はよくなるが、インクインレット３２のインピ
ーダンスＺiが大きくなることによりインク供給室３０
からインクキャビティ２６へのインク補給が行われにく
くなり、圧電部材４２に高周期の駆動電圧を印加したと
きにノズル２８からのインク吐出量にばらつきが生じて
不安定となる。また、インクインレット３２の断面積を
小さくしてインピーダンスＺiを増加させる場合には、
インクインレット３２の加工が困難になるとともに、隔
壁１８を接着する際に接着層の厚みが不均一になったり
接着剤がはみだしたりすることによる各インクインレッ
ト３２間の断面積の相違や加工誤差などの影響が大きく
なってばらつきが発生しやすくなるからである。
るとインクインレット３２へ逆流するインク量が少なく
なり効率はよくなるが、インクインレット３２のインピ
ーダンスＺiが大きくなることによりインク供給室３０
からインクキャビティ２６へのインク補給が行われにく
くなり、圧電部材４２に高周期の駆動電圧を印加したと
きにノズル２８からのインク吐出量にばらつきが生じて
不安定となる。また、インクインレット３２の断面積を
小さくしてインピーダンスＺiを増加させる場合には、
インクインレット３２の加工が困難になるとともに、隔
壁１８を接着する際に接着層の厚みが不均一になったり
接着剤がはみだしたりすることによる各インクインレッ
ト３２間の断面積の相違や加工誤差などの影響が大きく
なってばらつきが発生しやすくなるからである。
【００２９】以上に説明したように、上記インクジェッ
ト記録ヘッド１０では大径ヘッド部１２および小径ヘッ
ド部１４の各インピーダンス比が約０．５〜６の範囲内
に設定してある。このインピーダンス比の範囲は安定し
たインク吐出状態が得られる実用に適した範囲である。
したがって、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１
０によれば、各ヘッド部１２，１４から大径，小径イン
ク滴をそれぞれ安定して吐出させることができ、高画質
の階調画像を記録することができる。
ト記録ヘッド１０では大径ヘッド部１２および小径ヘッ
ド部１４の各インピーダンス比が約０．５〜６の範囲内
に設定してある。このインピーダンス比の範囲は安定し
たインク吐出状態が得られる実用に適した範囲である。
したがって、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１
０によれば、各ヘッド部１２，１４から大径，小径イン
ク滴をそれぞれ安定して吐出させることができ、高画質
の階調画像を記録することができる。
【００３０】また、大径ヘッド部１２のインピーダンス
比を上記範囲内の上限近傍の値に、小径ヘッド部１４の
それを上記範囲内の下限近傍の値に設定すれば、各ヘッ
ド部１２，１４から吐出されるインク量を差を大きくす
ることができ、階調幅を広げるのに有利となる。
比を上記範囲内の上限近傍の値に、小径ヘッド部１４の
それを上記範囲内の下限近傍の値に設定すれば、各ヘッ
ド部１２，１４から吐出されるインク量を差を大きくす
ることができ、階調幅を広げるのに有利となる。
【００３１】また、上記大径ヘッド部１２と小径ヘッド
部１４とでは、ノズル２８のインピーダンスを同一とし
てインクインレット３２のインピーダンスを変えること
によりインピーダンス比を上記範囲内において異ならせ
てある。そのため、各ヘッド部１２，１４の構成はイン
クインレット３２に関するもの（例えば、断面積等）を
除けば同一であり、大きさの異なるインク滴をそれぞれ
安定吐出可能なヘッド部を容易に製造することができ
る。
部１４とでは、ノズル２８のインピーダンスを同一とし
てインクインレット３２のインピーダンスを変えること
によりインピーダンス比を上記範囲内において異ならせ
てある。そのため、各ヘッド部１２，１４の構成はイン
クインレット３２に関するもの（例えば、断面積等）を
除けば同一であり、大きさの異なるインク滴をそれぞれ
安定吐出可能なヘッド部を容易に製造することができ
る。
【００３２】なお、本実施形態では、上記範囲内におい
てインピーダンス比が異なるヘッド部を２つ設けたが、
３つ以上設けてそれぞれ大きさの異なるインク滴を吐出
させれば、階調幅を広げることができる。また、圧電部
材への印加電圧を段階的に変化させるように制御すれ
ば、ノズルから吐出されるインク滴の大きさを各ヘッド
部ごとに変化させることができ、さらに階調幅を広げる
ことができる。
てインピーダンス比が異なるヘッド部を２つ設けたが、
３つ以上設けてそれぞれ大きさの異なるインク滴を吐出
させれば、階調幅を広げることができる。また、圧電部
材への印加電圧を段階的に変化させるように制御すれ
ば、ノズルから吐出されるインク滴の大きさを各ヘッド
部ごとに変化させることができ、さらに階調幅を広げる
ことができる。
【００３３】また、上記インクジェット記録ヘッド１０
では、各ヘッド部１２，１４のインピーダンス比をイン
クインレット３２のインピーダンスを変えることにより
異ならせたが、ノズルのインピーダンスを違えるか、あ
るいは、インクインレットおよびノズルの変化を組み合
わせてインピーダンス比を変えるようにしてもよい。
では、各ヘッド部１２，１４のインピーダンス比をイン
クインレット３２のインピーダンスを変えることにより
異ならせたが、ノズルのインピーダンスを違えるか、あ
るいは、インクインレットおよびノズルの変化を組み合
わせてインピーダンス比を変えるようにしてもよい。
【００３４】さらに、本実施形態ではインクキャビティ
内のインクを加圧するアクチュエータとして圧電部材を
用いたが、本発明はアクチュエータに発熱素子を用いた
バブルジェット方式のヘッドにも適用できる。
内のインクを加圧するアクチュエータとして圧電部材を
用いたが、本発明はアクチュエータに発熱素子を用いた
バブルジェット方式のヘッドにも適用できる。
【図１】 本発明にかかるインクジェット記録ヘッドの
部分平面図である。
部分平面図である。
【図２】 図１のII−II線断面図である。
【図３】 図２のIV−IV線断面図である。
【図４】 （ａ）（ｂ）はそれぞれ、ノズルとインクイ
ンレットの寸法を規定した図である。
ンレットの寸法を規定した図である。
１０…インクジェット記録ヘッド、１２…大径ヘッド
部、１４…小径ヘッド部、１６…天板、１８…隔壁、２
０…振動板、２６…インクキャビティ、２８…ノズル、
３２…インクインレット、４２…圧電部材（アクチュエ
ータ）。
部、１４…小径ヘッド部、１６…天板、１８…隔壁、２
０…振動板、２６…インクキャビティ、２８…ノズル、
３２…インクインレット、４２…圧電部材（アクチュエ
ータ）。
Claims (1)
- 【請求項１】 インク吐出用ノズルおよびインク補給用
インクインレットにそれぞれ連通し、内部にインクを収
容するインクキャビティと、このインクキャビティ内の
インクを加圧して上記ノズルより吐出させるアクチュエ
ータとを備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、 上記ノズルのインピーダンスに対する上記インクインレ
ットのインピーダンスの比を０．５〜６の範囲に設定し
たことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009295A JPH10202921A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | インクジェット記録ヘッド |
| US09/012,136 US6059395A (en) | 1997-01-22 | 1998-01-22 | Inkjet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009295A JPH10202921A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | インクジェット記録ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10202921A true JPH10202921A (ja) | 1998-08-04 |
Family
ID=11716492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9009295A Pending JPH10202921A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | インクジェット記録ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6059395A (ja) |
| JP (1) | JPH10202921A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7334879B2 (en) | 2004-03-18 | 2008-02-26 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head |
| JP2024541370A (ja) * | 2021-11-16 | 2024-11-08 | フジフィルム ディマティックス， インコーポレイテッド | 効率的なインクジェット印刷 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8007079B2 (en) * | 2006-03-01 | 2011-08-30 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid droplet jetting head and method of manufacturing liquid droplet jetting head |
| US7954930B2 (en) * | 2006-11-30 | 2011-06-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Liquid droplet ejecting head and liquid droplet ejecting apparatus |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5586767A (en) * | 1978-12-23 | 1980-06-30 | Seiko Epson Corp | Print head |
| US4369455A (en) * | 1980-12-08 | 1983-01-18 | Hewlett-Packard Company | Ink jet printer drive pulse for elimination of multiple ink droplet ejection |
| JPS585271A (ja) * | 1981-07-02 | 1983-01-12 | Seiko Epson Corp | インクジエツト印刷装置 |
| US4503444A (en) * | 1983-04-29 | 1985-03-05 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for generating a gray scale with a high speed thermal ink jet printer |
| JPH07125193A (ja) * | 1989-12-15 | 1995-05-16 | Tektronix Inc | ドロップ・オン・デマンド型インク・ジェット・プリ ント・ヘッド及びその動作方法 |
| JP3041952B2 (ja) * | 1990-02-23 | 2000-05-15 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録ヘッド、圧電振動体、及びこれらの製造方法 |
| US5208605A (en) * | 1991-10-03 | 1993-05-04 | Xerox Corporation | Multi-resolution roofshooter printheads |
| US5412410A (en) * | 1993-01-04 | 1995-05-02 | Xerox Corporation | Ink jet printhead for continuous tone and text printing |
| IT1268870B1 (it) * | 1993-08-23 | 1997-03-13 | Seiko Epson Corp | Testa di registrazione a getto d'inchiostro e procedimento per la sua fabbricazione. |
| JPH07329292A (ja) * | 1994-04-13 | 1995-12-19 | Seiko Epson Corp | インクジェット式記録ヘッド |
| JP3679863B2 (ja) * | 1995-06-12 | 2005-08-03 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット式記録ヘッド |
| US5793393A (en) * | 1996-08-05 | 1998-08-11 | Hewlett-Packard Company | Dual constriction inklet nozzle feed channel |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP9009295A patent/JPH10202921A/ja active Pending
-
1998
- 1998-01-22 US US09/012,136 patent/US6059395A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7334879B2 (en) | 2004-03-18 | 2008-02-26 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head |
| JP2024541370A (ja) * | 2021-11-16 | 2024-11-08 | フジフィルム ディマティックス， インコーポレイテッド | 効率的なインクジェット印刷 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6059395A (en) | 2000-05-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040423 |