JPH1044409A - 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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- JPH1044409A JPH1044409A JP20857596A JP20857596A JPH1044409A JP H1044409 A JPH1044409 A JP H1044409A JP 20857596 A JP20857596 A JP 20857596A JP 20857596 A JP20857596 A JP 20857596A JP H1044409 A JPH1044409 A JP H1044409A
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- ink
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- head
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
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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
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14475—Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 インクジェット記録ヘッドで幅広い階調表現
を実現する。 【解決手段】 複数のヘッド部１２，１４を有するイン
クジェット記録ヘッド１０において、各ヘッド部１２，
１４が有するノズル２８（２８ａ，２８ｂ）はインクキ
ャビティ２６側よりも吐出側が狭くなった断面形状を有
し、その断面形状をヘッド部１２，１４によって異なら
せている。
を実現する。 【解決手段】 複数のヘッド部１２，１４を有するイン
クジェット記録ヘッド１０において、各ヘッド部１２，
１４が有するノズル２８（２８ａ，２８ｂ）はインクキ
ャビティ２６側よりも吐出側が狭くなった断面形状を有
し、その断面形状をヘッド部１２，１４によって異なら
せている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に応じて
インクキャビティ内のインクを加圧してノズルからイン
ク滴を吐出させ、記録媒体に付着させて画像を記録する
ドロップ・オン・デマンド方式のインクジェット記録ヘ
ッドに関する。
インクキャビティ内のインクを加圧してノズルからイン
ク滴を吐出させ、記録媒体に付着させて画像を記録する
ドロップ・オン・デマンド方式のインクジェット記録ヘ
ッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドで階調
画像を作成する手法として、ヘッドに大きさの異なる大
径ノズルと小径ノズルとを形成し、大径ノズルからは大
きいインク滴を、小径ノズルからは小さいインク滴を画
像信号に応じて適宜吐出させることにより階調表現を行
うものが知られている。
画像を作成する手法として、ヘッドに大きさの異なる大
径ノズルと小径ノズルとを形成し、大径ノズルからは大
きいインク滴を、小径ノズルからは小さいインク滴を画
像信号に応じて適宜吐出させることにより階調表現を行
うものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ノズル径を変
えただけでは階調の幅があまり広がらず、写真のような
滑らかな中間調画像を作成するためには不十分であっ
た。
えただけでは階調の幅があまり広がらず、写真のような
滑らかな中間調画像を作成するためには不十分であっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記問
題点に鑑みてなされたもので、インクジェット記録ヘッ
ドに複数のヘッド部を設け、各ヘッド部がインクを収容
するインクキャビティと、このインクキャビティ内のイ
ンクを加圧する加圧手段と、加圧されたインクがインク
滴となって吐出するノズルとを備え、各ノズルがインク
キャビティ側よりも吐出側が狭くなった断面形状を有
し、そのノズル断面形状をヘッド部によって異ならせた
ものである。
題点に鑑みてなされたもので、インクジェット記録ヘッ
ドに複数のヘッド部を設け、各ヘッド部がインクを収容
するインクキャビティと、このインクキャビティ内のイ
ンクを加圧する加圧手段と、加圧されたインクがインク
滴となって吐出するノズルとを備え、各ノズルがインク
キャビティ側よりも吐出側が狭くなった断面形状を有
し、そのノズル断面形状をヘッド部によって異ならせた
ものである。
【０００５】上記本発明にかかるインクジェット記録ヘ
ッドでは、上記ノズル断面を段階的に狭くなるように形
成し、吐出側に位置するノズル最狭部のノズル中心軸に
沿う方向の長さをヘッド部によって異ならせてもよい
し、または、ノズル断面をテーパ状に狭くなるように形
成し、ノズル内面のノズル中心軸に対するテーパ角度を
ヘッド部によって異ならせてもよい。
ッドでは、上記ノズル断面を段階的に狭くなるように形
成し、吐出側に位置するノズル最狭部のノズル中心軸に
沿う方向の長さをヘッド部によって異ならせてもよい
し、または、ノズル断面をテーパ状に狭くなるように形
成し、ノズル内面のノズル中心軸に対するテーパ角度を
ヘッド部によって異ならせてもよい。
【０００６】
【発明の効果】本発明にかかるインクジェット記録ヘッ
ドでは、ノズルがインクキャビティ側よりも吐出側が狭
くなった断面形状を有し、その断面形状をヘッド部によ
って異ならせてある。この断面形状の違いによってノズ
ルの流路抵抗が異なり、加圧されたインクがノズルを通
過するときの圧力損失にも違いが生じる。そのため、加
圧手段によってインクキャビティ内のインクに同一の加
圧力を作用させても、流路抵抗が大きい断面形状のノズ
ルを有するヘッド部からは小さなインク滴が吐出され、
反対に、流路抵抗が小さいノズルを有するヘッド部から
は大きなインク滴が吐出される。したがって、画像信号
に応じて適宜インクを吐出させるヘッド部を切り替える
ことにより、滑らかで幅広い多段階調性のある高画質の
中間調画像が得られる。
ドでは、ノズルがインクキャビティ側よりも吐出側が狭
くなった断面形状を有し、その断面形状をヘッド部によ
って異ならせてある。この断面形状の違いによってノズ
ルの流路抵抗が異なり、加圧されたインクがノズルを通
過するときの圧力損失にも違いが生じる。そのため、加
圧手段によってインクキャビティ内のインクに同一の加
圧力を作用させても、流路抵抗が大きい断面形状のノズ
ルを有するヘッド部からは小さなインク滴が吐出され、
反対に、流路抵抗が小さいノズルを有するヘッド部から
は大きなインク滴が吐出される。したがって、画像信号
に応じて適宜インクを吐出させるヘッド部を切り替える
ことにより、滑らかで幅広い多段階調性のある高画質の
中間調画像が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１から４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
を重ね合わせ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４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
を重ね合わせて一体的に構成されている。
【０００８】天板１６は金属、合成樹脂、またはセラミ
ック等からなり、隔壁１８との対向部を電鋳、フォトリ
ソグラフィ等の方法で微細加工して、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
インクキャビティ２６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に連通させるインクインレット３２と、各イ
ンクキャビティ２６のインク２４を吐出するノズル２８
が形成されている。以下、大径ヘッド部１２と小径ヘッ
ド部１４の各ノズル２８を符号２８ａ，２８ｂを用いて
適宜区別する。
ック等からなり、隔壁１８との対向部を電鋳、フォトリ
ソグラフィ等の方法で微細加工して、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
インクキャビティ２６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に連通させるインクインレット３２と、各イ
ンクキャビティ２６のインク２４を吐出するノズル２８
が形成されている。以下、大径ヘッド部１２と小径ヘッ
ド部１４の各ノズル２８を符号２８ａ，２８ｂを用いて
適宜区別する。
【０００９】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。
【００１０】図２に示すように、各ヘッド部１２，１４
のノズル２８はインクキャビティ２６側よりもインク吐
出側の方が狭くなった断面形状を有しており、大径ヘッ
ド部１２のノズル２８ａと小径ヘッド部１４のノズル２
８ｂとではその断面形状を異ならせてある。
のノズル２８はインクキャビティ２６側よりもインク吐
出側の方が狭くなった断面形状を有しており、大径ヘッ
ド部１２のノズル２８ａと小径ヘッド部１４のノズル２
８ｂとではその断面形状を異ならせてある。
【００１１】図３（ａ），（ｂ）に示すように、上記各
ノズル２８ａ，２８ｂは、それぞれのノズル中心軸３８
ａ，３８ｂを含む断面形状が吐出側に向かって段階的に
狭くなるよう形成されており、いずれのノズル２８ａ，
２８ｂもインクキャビティ２６側に位置する幅広部であ
る内径Ｄの第１領域３１ａ，３１ｂと、吐出側に位置す
るノズル最狭部である内径ｄの第２領域２９ａ，２９ｂ
とからなっている。しかし、ノズル２８ａの第２領域２
９ａのノズル中心軸３８ａに沿う方向の長さＬ1は、ノ
ズル２８ｂの第２領域２９ｂのノズル中心軸３８ｂに沿
う方向の長さＬ2よりも短く形成してある。インクが各
ノズル２８の第２領域２９ａ，２９ｂを通過するときの
流路抵抗は、内径ｄが同一であればインクとの接触面積
（πｄ×Ｌ）に比例するので、上記長さＬ1が短く形成
されてインクとの接触面積が比較的小さいノズル２８ａ
の方が、ノズル２８ｂよりもインク吐出時の流路抵抗が
小さくなっている。
ノズル２８ａ，２８ｂは、それぞれのノズル中心軸３８
ａ，３８ｂを含む断面形状が吐出側に向かって段階的に
狭くなるよう形成されており、いずれのノズル２８ａ，
２８ｂもインクキャビティ２６側に位置する幅広部であ
る内径Ｄの第１領域３１ａ，３１ｂと、吐出側に位置す
るノズル最狭部である内径ｄの第２領域２９ａ，２９ｂ
とからなっている。しかし、ノズル２８ａの第２領域２
９ａのノズル中心軸３８ａに沿う方向の長さＬ1は、ノ
ズル２８ｂの第２領域２９ｂのノズル中心軸３８ｂに沿
う方向の長さＬ2よりも短く形成してある。インクが各
ノズル２８の第２領域２９ａ，２９ｂを通過するときの
流路抵抗は、内径ｄが同一であればインクとの接触面積
（πｄ×Ｌ）に比例するので、上記長さＬ1が短く形成
されてインクとの接触面積が比較的小さいノズル２８ａ
の方が、ノズル２８ｂよりもインク吐出時の流路抵抗が
小さくなっている。
【００１２】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。
【００１３】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）が設けてあり、隔壁１
８と基板２２との間に固定されている。また、振動板２
０は、図２および図４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に対応する圧電部材４２（加圧手
段）と、隣接する圧電部材４２の間に位置する仕切壁４
４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４２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）が設けてあり、隔壁１
８と基板２２との間に固定されている。また、振動板２
０は、図２および図４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に対応する圧電部材４２（加圧手
段）と、隣接する圧電部材４２の間に位置する仕切壁４
４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４２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。
【００１４】基板２２は、セラミック、金属、合成樹脂
等からなり、振動板２０に固定されている。
等からなり、振動板２０に固定されている。
【００１５】上記構成のヘッド１０では、インク２４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、インクインレット３２を介して各インクキャビティ
２６に供給され収容されている。この状態で、画像信号
制御回路（図示せず）から圧電部材４２に電圧が印加さ
れると、圧電部材４２が瞬時に変形することによって隔
壁１８がインクキャビティ２６内に押し込まれる。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、ノズル２８からインク滴が吐出される。
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、インクインレット３２を介して各インクキャビティ
２６に供給され収容されている。この状態で、画像信号
制御回路（図示せず）から圧電部材４２に電圧が印加さ
れると、圧電部材４２が瞬時に変形することによって隔
壁１８がインクキャビティ２６内に押し込まれる。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、ノズル２８からインク滴が吐出される。
【００１６】大径ヘッド部１２および小径ヘッド部１４
の各圧電部材４２は同一サイズに形成されているため、
印加電圧が同一であればその変形によってインクキャビ
ティ２６内のインク２４に作用する加圧力も同じであ
る。しかし、上述したように、大径ヘッド部１２のノズ
ル２８ａの方が小径ヘッド部１４のノズル２８ｂよりも
流路抵抗が小さくなっている。そのため、加圧されたイ
ンク２４がノズル２８ａを通過するときの圧力損失が比
較的小さくなり、その分、ノズル２８ａからはノズル２
８ｂから吐出されるものよりも大きなインク滴が吐出さ
れる。このことから、画像信号に応じて大径ヘッド部１
２と小径ヘッド部１４を適宜選択するとともに、圧電部
材４２に印加する電圧を変えることによって滑らかで幅
広い多段階調表現が可能になり、その結果、写真のよう
な高画質の中間調画像を得ることができる。
の各圧電部材４２は同一サイズに形成されているため、
印加電圧が同一であればその変形によってインクキャビ
ティ２６内のインク２４に作用する加圧力も同じであ
る。しかし、上述したように、大径ヘッド部１２のノズ
ル２８ａの方が小径ヘッド部１４のノズル２８ｂよりも
流路抵抗が小さくなっている。そのため、加圧されたイ
ンク２４がノズル２８ａを通過するときの圧力損失が比
較的小さくなり、その分、ノズル２８ａからはノズル２
８ｂから吐出されるものよりも大きなインク滴が吐出さ
れる。このことから、画像信号に応じて大径ヘッド部１
２と小径ヘッド部１４を適宜選択するとともに、圧電部
材４２に印加する電圧を変えることによって滑らかで幅
広い多段階調表現が可能になり、その結果、写真のよう
な高画質の中間調画像を得ることができる。
【００１７】また、大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１
４とでは、各ノズル２８の第２領域２９ａ，２９ｂの長
さＬ1，Ｌ2が異なるだけでノズル径ｄは同一であるた
め、異なる径のノズルを有するヘッドに比べてノズル孔
加工が容易になる。
４とでは、各ノズル２８の第２領域２９ａ，２９ｂの長
さＬ1，Ｌ2が異なるだけでノズル径ｄは同一であるた
め、異なる径のノズルを有するヘッドに比べてノズル孔
加工が容易になる。
【００１８】なお、本実施形態では各ノズル２８ａ，２
８ｂの第２領域２９ａ，２９ｂの径を同一径ｄとした
が、大径ヘッド部１２の方を小径ヘッド部１４よりも大
径に形成すれば、さらに階調幅が広くなる。
８ｂの第２領域２９ａ，２９ｂの径を同一径ｄとした
が、大径ヘッド部１２の方を小径ヘッド部１４よりも大
径に形成すれば、さらに階調幅が広くなる。
【００１９】また、本実施形態のノズル断面形状とは異
なり、図５（ａ），（ｂ）に示すように、各ノズル２８
ａ，２８ｂの断面を吐出側に向かって次第に狭くなるテ
ーパ状に形成し、ノズル中心軸３８ａ，３８ｂに対する
ノズル内面４０ａ，４０ｂのテーパ角度θ1，θ2を違え
ることで、各ノズルの流路抵抗を異ならせるようにして
もよい。この場合には、大径ヘッド部１２のノズル２８
ａにおけるノズル内面２９ａのテーパ角度θ1を小径ヘ
ッド１４のノズル２８ｂの内面２９ｂのテーパ角度θ2
より大きく形成することで、ノズル２８ａの流路抵抗を
ノズル２８ｂのそれよりも小さくすることができる。
なり、図５（ａ），（ｂ）に示すように、各ノズル２８
ａ，２８ｂの断面を吐出側に向かって次第に狭くなるテ
ーパ状に形成し、ノズル中心軸３８ａ，３８ｂに対する
ノズル内面４０ａ，４０ｂのテーパ角度θ1，θ2を違え
ることで、各ノズルの流路抵抗を異ならせるようにして
もよい。この場合には、大径ヘッド部１２のノズル２８
ａにおけるノズル内面２９ａのテーパ角度θ1を小径ヘ
ッド１４のノズル２８ｂの内面２９ｂのテーパ角度θ2
より大きく形成することで、ノズル２８ａの流路抵抗を
ノズル２８ｂのそれよりも小さくすることができる。
【００２０】さらに、上記ノズル２８ａ，２８ｂの各断
面を段階的に狭くするのではなく、インクキャビティ２
６側から吐出側まで同一径ｄのノズル孔でもって連通す
るように形成し、その孔の長さを各ヘッド部１２，１４
によって異ならせてもよい。その方法としては、例え
ば、図６に示すように、上記天板１６に代えて、インク
キャビティ２６等の空間領域を形成するキャビティ形成
部材６２と、その上部を覆う大径ヘッド部１２用ノズル
プレート６４および小径ヘッド部１４用ノズルプレート
６６とを使用し、各ノズルプレート６４，６６に同一径
ｄのノズル２８ａ，２８ｂを形成するとともに、上記ノ
ズルプレート６４の厚みをノズルプレート６６よりも薄
くする。このノズルプレート６４，６６の厚みの違いか
ら、各ノズル２８ａ，２８ｂの中心軸に沿う方向のノズ
ル内面の長さが、小径ヘッド１４よりも大径ヘッド部１
２の方が短くなり、大径ヘッド部１２のノズル２８ａの
流路抵抗を小径ヘッド部のノズル２８ｂのそれよりも小
さくできる。
面を段階的に狭くするのではなく、インクキャビティ２
６側から吐出側まで同一径ｄのノズル孔でもって連通す
るように形成し、その孔の長さを各ヘッド部１２，１４
によって異ならせてもよい。その方法としては、例え
ば、図６に示すように、上記天板１６に代えて、インク
キャビティ２６等の空間領域を形成するキャビティ形成
部材６２と、その上部を覆う大径ヘッド部１２用ノズル
プレート６４および小径ヘッド部１４用ノズルプレート
６６とを使用し、各ノズルプレート６４，６６に同一径
ｄのノズル２８ａ，２８ｂを形成するとともに、上記ノ
ズルプレート６４の厚みをノズルプレート６６よりも薄
くする。このノズルプレート６４，６６の厚みの違いか
ら、各ノズル２８ａ，２８ｂの中心軸に沿う方向のノズ
ル内面の長さが、小径ヘッド１４よりも大径ヘッド部１
２の方が短くなり、大径ヘッド部１２のノズル２８ａの
流路抵抗を小径ヘッド部のノズル２８ｂのそれよりも小
さくできる。
【００２１】ここで、上記インクジェット記録ヘッドを
用いて、圧電部材への印加電圧と、大径ヘッド部と小径
ヘッド部から吐出されるインク滴で形成されるドット径
との関係を調べた。
用いて、圧電部材への印加電圧と、大径ヘッド部と小径
ヘッド部から吐出されるインク滴で形成されるドット径
との関係を調べた。
【００２２】まず、実験１では各ヘッド部のノズルの第
２領域２９ａ，２９ｂの径ｄ＝３５μｍ、上記第２領域
の長さＬ（Ｌ1，Ｌ2）を大径ヘッド部でＬ1＝１０μ
ｍ、小径ヘッド部でＬ2＝２０μｍとし、印加電圧を１
０または２０Ｖから６０Ｖまで１０Ｖ刻みで変化させ
て、記録媒体上に形成されたインクドット径を計測し
た。その結果を図７のグラフに示す。このグラフより、
圧電部材への印加電圧が同一であっても大径ヘッド部で
形成されたインクドットの方が小径ヘッド部で形成され
るものよりも大きいことが分かる。
２領域２９ａ，２９ｂの径ｄ＝３５μｍ、上記第２領域
の長さＬ（Ｌ1，Ｌ2）を大径ヘッド部でＬ1＝１０μ
ｍ、小径ヘッド部でＬ2＝２０μｍとし、印加電圧を１
０または２０Ｖから６０Ｖまで１０Ｖ刻みで変化させ
て、記録媒体上に形成されたインクドット径を計測し
た。その結果を図７のグラフに示す。このグラフより、
圧電部材への印加電圧が同一であっても大径ヘッド部で
形成されたインクドットの方が小径ヘッド部で形成され
るものよりも大きいことが分かる。
【００２３】続いて、各ヘッド部におけるノズルの第２
領域の長さＬ（Ｌ1，Ｌ2）をともに１０μｍとし、第２
領域におけるノズル径を大径ヘッド部で５０μｍ、小径
ヘッド部で３５μｍとして、印加電圧を上記と同様に変
化させた場合のインクドット径の変化を調べた。その結
果を図８のグラフに示す。このグラフから、吐出側のノ
ズル径を大きくすれば、インクドットもより大径となる
は明らかである。したがって、上記実験１の結果と考え
合わせれば、ノズルの第２領域の長さと径のそれぞれの
変化を組み合わせることにより、階調幅を一層広げるこ
とができる。
領域の長さＬ（Ｌ1，Ｌ2）をともに１０μｍとし、第２
領域におけるノズル径を大径ヘッド部で５０μｍ、小径
ヘッド部で３５μｍとして、印加電圧を上記と同様に変
化させた場合のインクドット径の変化を調べた。その結
果を図８のグラフに示す。このグラフから、吐出側のノ
ズル径を大きくすれば、インクドットもより大径となる
は明らかである。したがって、上記実験１の結果と考え
合わせれば、ノズルの第２領域の長さと径のそれぞれの
変化を組み合わせることにより、階調幅を一層広げるこ
とができる。
【００２４】次に、実験２では、テーパ状断面を有する
ノズルにおいて、ノズル中心軸に対するノズル内面の角
度θを違えることで、ノズルの流路抵抗を異ならせた場
合のインクドット径の変化を調べた。この実験では、各
ヘッド部のノズル吐出口の径ｄ＝３５μｍ、ノズル内面
の長さＬ＝２０μｍを共通とする一方、大径ヘッド部の
ノズル内面のテーパ角度θ1を４５°、小径ヘッド部の
そのテーパ角度θ2を０°とし、圧電部材への印加電圧
を２０Ｖから６０Ｖまで１０Ｖ刻みで変化させて、記録
媒体上に形成されるインクドット径を計測した。その結
果を図９のグラフに示す。このグラフより、圧電部材に
同一電圧を印加した場合でも、ノズルの流路抵抗の小さ
い大径ヘッド部からは小径ヘッド部よりも大きなインク
滴が吐出され、大径のインクドットが形成されることが
分かる。
ノズルにおいて、ノズル中心軸に対するノズル内面の角
度θを違えることで、ノズルの流路抵抗を異ならせた場
合のインクドット径の変化を調べた。この実験では、各
ヘッド部のノズル吐出口の径ｄ＝３５μｍ、ノズル内面
の長さＬ＝２０μｍを共通とする一方、大径ヘッド部の
ノズル内面のテーパ角度θ1を４５°、小径ヘッド部の
そのテーパ角度θ2を０°とし、圧電部材への印加電圧
を２０Ｖから６０Ｖまで１０Ｖ刻みで変化させて、記録
媒体上に形成されるインクドット径を計測した。その結
果を図９のグラフに示す。このグラフより、圧電部材に
同一電圧を印加した場合でも、ノズルの流路抵抗の小さ
い大径ヘッド部からは小径ヘッド部よりも大きなインク
滴が吐出され、大径のインクドットが形成されることが
分かる。
【００２５】続いて、今度はノズル内面のテーパ角度θ
（＝４５°）とその長さＬ（＝２０μｍ）を各ヘッド部
で共通とする一方、ノズル吐出口の径ｄを大径ヘッド部
で３５μｍ、小径ヘッド部で２０μｍとして、圧電部材
への印加電圧を変化させてインクドット径の変化を調べ
た。その結果を図１０のグラフに示す。なお、５０また
は６０ボルトの電圧を印加したときに小径ヘッド部で形
成されるインクドットは、着弾時のとびちりによって実
用に耐えないドット形状となるため、ドット径の計測値
として採用しなかった。このグラフより、ノズル吐出口
の径ｄを大きくすれば、同一電圧であっても、より大径
のインクドットが形成されることは明らかである。した
がって、上記実験２の結果と考え合わせれば、ノズル内
面の角度θの変化とノズル吐出口の径ｄのそれぞれの変
化を組み合わせることによって階調幅を一層広げること
ができることが分かる。
（＝４５°）とその長さＬ（＝２０μｍ）を各ヘッド部
で共通とする一方、ノズル吐出口の径ｄを大径ヘッド部
で３５μｍ、小径ヘッド部で２０μｍとして、圧電部材
への印加電圧を変化させてインクドット径の変化を調べ
た。その結果を図１０のグラフに示す。なお、５０また
は６０ボルトの電圧を印加したときに小径ヘッド部で形
成されるインクドットは、着弾時のとびちりによって実
用に耐えないドット形状となるため、ドット径の計測値
として採用しなかった。このグラフより、ノズル吐出口
の径ｄを大きくすれば、同一電圧であっても、より大径
のインクドットが形成されることは明らかである。した
がって、上記実験２の結果と考え合わせれば、ノズル内
面の角度θの変化とノズル吐出口の径ｄのそれぞれの変
化を組み合わせることによって階調幅を一層広げること
ができることが分かる。
【００２６】また、図１１に示すように、ノズル７０の
断面をノズル径が一定の領域７２とテーパ状領域７４と
の組み合わせにより構成し、上記領域７２の長さＬと上
記領域７４のテーパ角度θとを種々異ならせたノズル７
０を備えた複数のヘッド部を設ければ、階調を細かく制
御でき、より滑らかな階調画像が得られる。
断面をノズル径が一定の領域７２とテーパ状領域７４と
の組み合わせにより構成し、上記領域７２の長さＬと上
記領域７４のテーパ角度θとを種々異ならせたノズル７
０を備えた複数のヘッド部を設ければ、階調を細かく制
御でき、より滑らかな階調画像が得られる。
【００２７】なお、本実施形態のインクジェット記録ヘ
ッド１０では、２つのヘッド部１２，１４を設けたが、
ノズル断面形状の異なる３つ以上のヘッド部を設けても
よい。
ッド１０では、２つのヘッド部１２，１４を設けたが、
ノズル断面形状の異なる３つ以上のヘッド部を設けても
よい。
【００２８】また、以上の説明では、隔壁を設けて圧電
部材とインクとをそれぞれ別々の部屋に収容したが、隔
壁は必ずしも必要ではない。しかし、圧電部材にインク
を直に接触させるとインクが圧電部材に浸透して変形能
力が低下するので、隔壁を設けない場合には圧電部材に
被膜を形成して圧電部材がインクと直に接触するのを防
止するのが好ましい。
部材とインクとをそれぞれ別々の部屋に収容したが、隔
壁は必ずしも必要ではない。しかし、圧電部材にインク
を直に接触させるとインクが圧電部材に浸透して変形能
力が低下するので、隔壁を設けない場合には圧電部材に
被膜を形成して圧電部材がインクと直に接触するのを防
止するのが好ましい。
【００２９】さらに、本実施形態のヘッドではインクキ
ャビティ内のインクを加圧する加圧手段として圧電部材
を用いたが、本発明は加圧手段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。
ャビティ内のインクを加圧する加圧手段として圧電部材
を用いたが、本発明は加圧手段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における大径ヘッド部と小径ヘッド部の
各ノズル断面の拡大図である。
各ノズル断面の拡大図である。
【図４】 図２のIV−IV線断面図である。
【図５】 大径ヘッド部と小径ヘッド部の各ノズル断面
形状の変形例を示す図である。
形状の変形例を示す図である。
【図６】 大径ヘッド部と小径ヘッド部を異なる厚みの
ノズルプレートで覆って形成したヘッドの変形例の部分
断面図である。
ノズルプレートで覆って形成したヘッドの変形例の部分
断面図である。
【図７】 大径ヘッド部と小径ヘッド部のノズル断面形
状において、第２領域の長さを異ならせた場合の、圧電
部材への印加電圧とドット径との関係を示すグラフであ
る。
状において、第２領域の長さを異ならせた場合の、圧電
部材への印加電圧とドット径との関係を示すグラフであ
る。
【図８】 各ノズルの第２領域の長さを同一にする一
方、大径ヘッド部と小径ヘッド部のノズル吐出口の径を
異ならせた場合の、圧電部材への印加電圧とドット径と
の関係を示すグラフである。
方、大径ヘッド部と小径ヘッド部のノズル吐出口の径を
異ならせた場合の、圧電部材への印加電圧とドット径と
の関係を示すグラフである。
【図９】 大径ヘッド部と小径ヘッド部のノズル断面形
状において、ノズル中心軸に対するノズル内面のテーパ
角度を異ならせた場合の、圧電部材への印加電圧とドッ
ト径との関係を示すグラフである。
状において、ノズル中心軸に対するノズル内面のテーパ
角度を異ならせた場合の、圧電部材への印加電圧とドッ
ト径との関係を示すグラフである。
【図１０】 ノズル内面のテーパ角度を同一にする一
方、大径ヘッド部と小径ヘッド部とでノズル吐出口の径
を異ならせた場合の、圧電部材への印加電圧とドット径
との関係を示すグラフである。
方、大径ヘッド部と小径ヘッド部とでノズル吐出口の径
を異ならせた場合の、圧電部材への印加電圧とドット径
との関係を示すグラフである。
【図１１】 ノズル径が等しい領域とテーパ領域とを組
み合わせてノズル断面形状を構成した変形例を示す図で
ある。
み合わせてノズル断面形状を構成した変形例を示す図で
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、２４…インク、２６…インクキャビティ、
２８，２８ａ，２８ｂ…ノズル、２９ａ，２９ｂ…第２
領域（ノズル最狭部）、３８ａ，３８ｂ…ノズル中心
軸、４２…圧電部材（加圧手段）。
部、１４…小径ヘッド部、１６…天板、１８…隔壁、２
０…振動板、２４…インク、２６…インクキャビティ、
２８，２８ａ，２８ｂ…ノズル、２９ａ，２９ｂ…第２
領域（ノズル最狭部）、３８ａ，３８ｂ…ノズル中心
軸、４２…圧電部材（加圧手段）。
Claims (3)
- 【請求項１】 複数のヘッド部を有し、各ヘッド部がイ
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する加圧手段と、加圧されたイン
クがインク滴となって吐出するノズルとを備え、そのノ
ズル断面形状をヘッド部によって異ならせてあるインク
ジェット記録ヘッド。 - 【請求項２】 前記複数のヘッド部は、吐出側の径をイ
ンクキャビティ側の径以下としたノズルを有する第１お
よび第２のヘッド部を含み、少なくとも第１のヘッド部
のノズルはその断面が段階的に狭くなるように形成さ
れ、かつノズル最狭部のノズル中心軸に沿う方向の長さ
を前記第１および第２のヘッド部によって異ならせてあ
る請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項３】 前記複数のヘッド部は、吐出側の径をイ
ンクキャビティ側の径以下としたノズルを有する第１お
よび第２のヘッド部を含み、少なくとも第１のヘッド部
のノズルはその断面がテーパ状に狭くなるように形成さ
れ、かつノズル内面のノズル中心軸に対するテーパ角度
を前記第１および第２のヘッド部によって異ならせてあ
る請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20857596A JP3674885B2 (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | インクジェット記録ヘッド |
| US08/908,627 US6142607A (en) | 1996-08-07 | 1997-08-07 | Ink-jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20857596A JP3674885B2 (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | インクジェット記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1044409A true JPH1044409A (ja) | 1998-02-17 |
| JP3674885B2 JP3674885B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=16558462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20857596A Expired - Fee Related JP3674885B2 (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | インクジェット記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3674885B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003025577A (ja) * | 2001-07-11 | 2003-01-29 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド |
| KR100776108B1 (ko) * | 1999-06-17 | 2007-11-15 | 휴렛-팩커드 컴퍼니(델라웨어주법인) | 잉크젯 펜용 오리피스 판의 제조 방법 및 잉크젯프린트헤드용 오리피스 판 |
| JP2008173970A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-31 | Canon Inc | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 |
| JP2008230034A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Brother Ind Ltd | 液滴吐出装置 |
| JP2009073183A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド |
| JP2019077167A (ja) * | 2017-10-24 | 2019-05-23 | 東芝テック株式会社 | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
-
1996
- 1996-08-07 JP JP20857596A patent/JP3674885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100776108B1 (ko) * | 1999-06-17 | 2007-11-15 | 휴렛-팩커드 컴퍼니(델라웨어주법인) | 잉크젯 펜용 오리피스 판의 제조 방법 및 잉크젯프린트헤드용 오리피스 판 |
| JP2003025577A (ja) * | 2001-07-11 | 2003-01-29 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド |
| JP2008173970A (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-31 | Canon Inc | 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 |
| JP2008230034A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Brother Ind Ltd | 液滴吐出装置 |
| JP2009073183A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Canon Inc | インクジェット記録ヘッド |
| JP2019077167A (ja) * | 2017-10-24 | 2019-05-23 | 東芝テック株式会社 | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3674885B2 (ja) | 2005-07-27 |
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