JPH1044400A

JPH1044400A - インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JPH1044400A
Application number: JP20177396A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yasutomi; 英雄保富
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェット記録ヘッドに幅広い階調性を
持たせる。【解決手段】インクジェット記録ヘッド１０は、隔壁
１８を介して圧電部材４２の変形をインク２４に伝えて
これを飛翔させるヘッド部１２、１４を複数有し、それ
ぞれのヘッド部の隔壁１８ａ、１８ｂは弾性率又は厚み
が異なる。

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
ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録ヘッドを用いて高画
質でかつ高速印字を行うには、印字ドット径を変えるこ
とにより階調性を表現することが有効である。そのため
にはノズルから吐出するインク量を階調段階に応じて変
化させることが必要であり、従来より、例えば圧電部材
を用いたものにおいては圧電部材への印加電圧を変える
ことによりノズルから吐出するインク量を変化させる方
法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、圧電部材へ
の印加電圧を変えるだけでは、ノズルから吐出されるイ
ンク柱の太さやノズルにおけるインクのメニスカス形状
があまり変わらないことなどに起因して、安定して吐出
できるインク量及び吐出したインクにより形成されるド
ットの大きさの可変幅は限られており、例えば、写真画
像のような階調性の高い滑らかな画像を得ることが困難
であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
みてなされたものであり、インクジェット記録ヘッドに
複数のヘッド部を設け、それぞれのヘッド部から異なる
範囲の大きさを有するインク滴を吐出できるようにした
ものである。

【０００５】具体的に、本発明のインクジェット記録ヘ
ッドは、隔壁を介して圧電部材の変形をインクに伝えて
これを飛翔させる複数のヘッド部からなり、それぞれの
ヘッド部の隔壁は弾性率又は厚さが異なるものである。

【０００６】

【発明の効果】上記インクジェット記録ヘッドでは、各
ヘッド部における隔壁の弾性率が異なる。弾性率の違い
は、圧電部材からインクに伝わる力、さらにはインク滴
の大きさの差となって現れる。したがって、本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドによれば、それぞれのヘッド部
から安定して吐出するインク滴の大きさ範囲が異なり、
これら複数のヘッド部を適宜組み合わせて駆動すること
により高階調性の滑らかな画像を作成することができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。図１から図３は
本発明に係るインクジェット記録装置用マルチヘッドを
示す。このマルチヘッド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１
４」という。）からなり、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、
基板２２を重ねて一体的に構成されている。

【０００８】天板１６は金属又は合成樹脂などからな
り、隔壁１８との対向部（対向面）を電鋳又はフォトリ
ソグラフィ等により微細加工して、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を収容する複
数のインクキャビティ２６と、各インクキャビティ２６
のインク２４を吐出するテーパ状のノズル２８と、補給
用インク２４を収容するインク供給室３０と、各インク
キャビティ２６をインク供給室３０に連結するインクイ
ンレット３２とが形成されている。図１に示すように、
大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１４の各インクキャビ
ティ２６は、これらヘッド部１２、１４が対向する方向
に向かって延びる長溝状にかつ平行に形成されている。
また、各インク供給室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。なお、本実施形態で
は、大径ヘッド部１２のノズル２８と小径ヘッド部１４
のそれは同一の径としてある。

【０００９】隔壁１８は金属又は合成樹脂の薄肉フィル
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。また、隔壁１８は
大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１４とでは異なる弾性
率、厚みのフィルムが使用されており、弾性率について
は大径ヘッド部１２の隔壁１８（１８ａ）の方が小径ヘ
ッド部１４の隔壁１８（１８ｂ）よりも小さく、厚みに
ついても大径ヘッド部１２の隔壁１８（１８ａ）の方が
小径ヘッド部１４の隔壁１８（１８ｂ）よりも小さくし
てある。

【００１０】振動板２０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（図示せず）が設けてあり、隔壁
１８と基板２２との間に固定されている。各共通電極お
よび個別電極は図示しない印字信号制御回路に接続され
ており、共通電極と個別電極との間に所定の電圧が印加
されるようになっている。なお、各電極の引き出し方法
は特に限定されず各種の方法を採用可能であるが、例え
ば、導電性の隔壁１８を共通電極として使用し、基板２
２表面に個別電極をパターニングするなどの方法により
電極の引き出しを行うことができる。また、振動板２０
は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に対応する圧
電部材４２と、隣接する圧電部材４２の間に位置する仕
切壁４４と、大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１４との
間に中央線３４に沿って位置する仕切壁４５よ、これら
を囲む壁４６とに分離されている。そして、圧電部材４
２は高温下で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。圧電部材４２は単層型のもの
であってもよいし、圧電材料と電極とをそれぞれ複数交
互に重ね合わせた積層型のものであってもよい。

【００１１】基板２２はセラミック、金属、又は合成樹
脂等からなり、振動板２０に接着剤で固定されている。

【００１２】上記構成のマルチヘッド１０では、図示し
ないインクタンクからインク供給室３０にインク２４が
供給される。インク供給室３０のインク２４は、インク
インレット３２を介して各インクキャビティ２６に分配
される。そして、印字信号制御回路（図示せず）から共
通電極と個別電極との間に所定の電圧（印字信号）が印
加されると圧電部材４２がインクキャビティ２６に向か
って変形する。また、圧電部材４２の変形は隔壁１８に
伝えられ、これによりインクキャビティ２６内のインク
２４が加圧されて、インクノズル２８を介してインク滴
が飛翔する。

【００１３】上述のように、大径ヘッド部１２の隔壁１
８（１８ａ）と小径ヘッド部１４の隔壁１８（１８ｂ）
は弾性率、厚みが異なり、弾性率については大径ヘッド
部１２の隔壁１８（１８ａ）の方が小径ヘッド部１４の
隔壁１８（１８ｂ）よりも小さく、厚みについても大径
ヘッド部１２の隔壁１８（１８ａ）の方が小径ヘッド部
１４の隔壁１８（１８ｂ）よりも小さくしてある。した
がって、同一の印字信号を共通電極と個別電極との間に
印加しても、大径ヘッド１２のノズル２８から吐出する
インク滴の大きさは小径ヘッド部１４のノズル２８から
吐出するインク滴よりも大きい。したがって、作成すべ
き画像の条件に応じて大径ヘッド部１２と小径ヘッド部
１４を適宜選択すると共に、共通電極と個別電極との間
に印加する電圧を変えることで、幅広く階調性を変化さ
せることができ、写真のような滑らかな画像も作成でき
る。なお、本実施形態では、大径ヘッド部１２のノズル
２８と小径ヘッド部１４のそれは同一径としたが、大径
ヘッド部１２のノズル２８を小径ヘッド部１４のそれよ
りも大きくすれば、さらに階調幅が広くなる。なお、イ
ンクの飛翔を安定化させるため、隔壁の材料を大径ヘッ
ド部と小径ヘッド部とでそれぞれ異なるものを用いて最
適化してもよい。逆に、コストダウン等を目的として、
大径ヘッド部と小径ヘッド部とで同じ材料の隔壁を用い
てもよい。この場合、隔壁の厚みを変えることによりや
はり弾性は変化するので、隔壁の材料を変えるのと同様
の効果を奏することができる。

【００１４】大径ヘッド部と小径ヘッド部の隔壁に各種
のフィルムを使用し、それぞれのヘッド部から吐出した
インク滴で形成されるドット径を調べた。実験には図１
から３に示す基本構成を有するヘッドを使用した。天板
はニッケル電鋳品を用い、インクキャビティは１６０×
８０×４０００μｍ、インクインレットは４０×４０×
２００μｍ、ノズルピッチは２５０μｍ、ノズル径（内
側端部の径）は２５μｍ、ノズルのテーパ角度は１０
°、ノズル近傍の天板の厚さ１５０μｍとした。圧電部
材には、厚さ２５μｍの圧電板を２０層重ねた積層型圧
電部材（１００×６００×３０００μｍ）を使用した。
圧電部材に印加するパルスは、電圧を２〜６５Ｖまで変
化させ、パルス幅も１〜１００μｓｅｃの範囲で変化さ
せた。なお、パルスの立ち上がり速度は５０Ｖ／μｓｅ
ｃとした。インクはＤＩＣ社のＭＡＴ−１００３（Ｂ
ｋ）を使用した。記録紙はエプソン社ＳＦ紙を使用し
た。

【００１５】実験の結果を図４の表に示す。この表から
明らかなように、隔壁の弾性率、厚みを変えると、その
他の条件が同一であっても、大径ヘッド部と小径ヘッド
部から吐出するインク滴及びそれにより形成されるドッ
トの大きさの範囲が異なることが分かる。したがって、
大径ヘッド部と小径ヘッド部に使用する隔壁の弾性率、
厚さを違えることで幅広くドット径を変化させ、それに
より階調性の高い画像を得ることが可能である。

【００１６】上記実施形態のインクジェット記録ヘッド
には２つのヘッド部を設けたが、３つ以上のヘッド部を
設け、それぞれの隔壁の弾性率や厚さを変えてもよい。
そのようにすれば、さらに階調性が高くなり、中間調の
再現性に優れたインクジェット記録ヘッドが得られる。

【００１７】なお、上記実験のほかに、圧電部材の幅を
変更することにより、圧電部材と仕切壁との間のスリッ
トに対向する隔壁テント部１８０（図３参照）の幅を変
化させてインクの飛翔に及ぼす影響を調べた。その結
果、特にテント部の幅が１０〜８０μｍの範囲において
良好にインクを飛翔させることができた。テント部１８
０の幅が小さすぎるとインク飛翔ロスが大きく、また大
きすぎるとインクキャビティからの圧力により膨らみ、
飛翔ロスが大きくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一
部平面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、及び部分拡大断
面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】隔壁の弾性率、厚みとドット径との関係を示
す図表である。

【符号の説明】

１０…マルチヘッド、１２…大径ヘッド部、１４…小径
ヘッド部、１６…天板、１８（１８ａ、１８ｂ）…隔
壁、２０…振動板、２２…基板、２４…インク、２６…
インクキャビティ、２８…ノズル、３０…インク供給
室、４２…圧電部材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】隔壁を介して圧電部材の変形をインクに
伝えてこれを飛翔させる複数のヘッド部からなり、それ
ぞれのヘッド部の隔壁は異なる弾性率を有するインクジ
ェット記録ヘッド。
【請求項２】隔壁を介して圧電部材の変形をインクに
伝えてこれを飛翔させる複数のヘッド部からなり、それ
ぞれのヘッド部の隔壁は異なる厚みを有するインクジェ
ット記録ヘッド。