(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙送り方向に並び、かつキャリッジの移動方向に２列形成された複数の圧力発生室と、前記各圧力発生室を加圧する圧力発生手段とを備えたアクチュエータユニットと、
前記複数のアクチュエータを複数紙送り方向に配置され、かつ前記複数のアクチュエータユニットにおける２列の圧力発生室のうち、一方の列に並ぶ複数の圧力発生室に連通するように構成された共通のリザーバと、前記各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えた共通の流路ユニットと、
からなるインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
紙送り方向に並び、かつキャリッジの移動方向に２列形成された複数の圧力発生室と、前記各圧力発生室を加圧する圧力発生手段とを備えたアクチュエータユニットと、
前記複数のアクチュエータを複数紙送り方向に配置され、かつ前記複数のアクチュエータユニットにおける２列の圧力発生室のうち、一方の列に並ぶ複数の圧力発生室を、前記紙送り方向に複数に分割して形成される各領域に連通するように構成された複数の分割リザーバと、前記他方の列に並ぶ複数の圧力発生室に連通するように構成された共通のリザーバと、前記各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えた共通の流路ユニットと、
からなるインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
前記２列のノズル開口列が、前記紙送り方向に同一線上に位置するように配列されている請求項１、または請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、ノズル開口に連通する圧力発生室の一部領域に圧力発生手段を設けて、圧力発生室のインクを加圧してインク滴を発生させるアクチュエータユニットを複数、縦列配置したインクジェット式記録ヘッド、より詳細には複数のアクチュエータユニットを組み合わせて構成したフルカラー印刷用のインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速な印刷と高密度印刷に対応するために、１つの記録ヘッド当たりのノズル開口の数を増大させることが行われているが、インクジェット式記録ヘッドは、インクという液体を扱う関係上、ノズル開口や圧力発生室等の流路の流体抵抗等の不均一さの影響を敏感に受けるため、多数のノズル開口や圧力発生室を均一かつ高い精度で形成することことが要求され、しかも流路や圧力発生手段の１つにでも不具合が発生すると、印字品質が極端に低下して記録ヘッドとしての用をなさなくなるため、その製造の歩留まりが極端に低いという問題を抱えている。
【０００３】
このような問題を解消するため、比較的圧力発生手段の数が少ない記録ヘッドをユニットとして複数個、主走査方向に並べて多数のノズル開口を備えた記録ヘッドを構成することが行われている。これによれば、１つのユニットを構成する圧力発生手段の数が少ない分だけユニットとしての製造の歩留まりが向上して、結果として多数のノズル開口を有する記録ヘッドを高い歩留まりで製造することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各アクチュエータユニット間に間隙が生じるため、記録ヘッドとしてのサイズが大きくなり、その結果、記録装置の大型化を招いたり、また記録ヘッドを記録装置に取付ける際の微小な傾きによっても印字品質に大きく影響するブラック用のノズル開口と、カラー用のノズル開口との間のドット形成位置に大きな誤差が生じるため、組み付け作業が困難になるという問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは特に複数の記録アクチュエータユニットを用いて小型で、かつノズル開口の位置精度を維持することができるインクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、紙送り方向に並び、かつキャリッジの移動方向に２列形成された複数の圧力発生室と、前記各圧力発生室を加圧する圧力発生手段とを備えたアクチュエータユニットと、前記複数のアクチュエータを複数紙送り方向に配置され、かつ前記複数のアクチュエータユニットにおける２列の圧力発生室のうち、一方の列に並ぶ複数の圧力発生室に連通するように構成された共通のリザーバと、前記各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えた共通の流路ユニットと、を備えるようにした。
【０００６】
【作用】
複数のアクチュエータユニットを紙送り方向に配置させて、共通のリザーバによりインクを供給するため、主走査方向のサイズが小さくなり、記録装置を小型化できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例を示すものであって、図中符号１、１、１、１は、同一構造として構成されたインクを加圧する４個のアクチュエータユニットを、相互に一定の距離ΔＬをずらせて後述する流路形成ユニット２に固定されている。
【０００８】
図２は、対向する圧力発生室の軸線の断面構造を、アクチュエータユニットと、流路形成ユニットとを分離して示すものであり、また図３は上述したアクチュエータユニットに形成されている圧力発生室の配列構造を示すものである。
【０００９】
図中符号１０は、スペーサで、深さ１５０μｍ程度の圧力発生室１１、１２を構成するの適した厚みを持つジルコニア（ＺｒＯ２）などのセラミックス板からなる基板に、圧力発生室１１、１２がノズル開口４２、４３の配列方向線に対してその長手方向の軸線が鋭角θとなり、かつ対向する内側の先端が主走査方向、つまりキャリッジの移動方向の同一線上に位置するように配列されて、インク滴の吐出タイミングをずらせることによりほぼ同一位置にドットの形成が可能なように構成されている。
【００１０】
また上下の外壁１ａ、１ｂは、圧力発生室１１、１２の軸線にほぼ平行となるように形成されその厚みが可及的に薄く構成されている。
【００１１】
このように圧力発生室１１、１２をその軸線方向がノズル開口の配列線に対して鋭角θとなるように傾斜させて配列することにより、直角に配列した従来の圧力発生室に比較して、長く構成することができて、特に高密度化により圧力発生室の幅を小さくせねばならない場合にあっても、インク滴を吐出させるに必要な圧力発生室の容積を十分に確保することができる。
【００１２】
符号１３は、弾性板で、スペーサ１０と一体に焼成したときに十分な接合力を発揮するとともに、後述する圧電振動体１４、１５‥‥のたわみ振動により弾性変形する材料、例えば厚さ７μｍのジルコニアの薄板で構成されている。
【００１３】
１４、１５‥‥はそれぞれ前述の圧電振動体で、弾性板１３の表面に形成されている下電極１６、１７の表面に、圧電材料のグリーンシートを各圧力発生室１１、１２に対向させて貼付し、その後に焼結し、さらに表面に上電極１８、１９を作り付けて構成されている。
【００１４】
これら各部材１０、１３は、焼成により一体に固定されて前述のアクチュエータユニット１が構成されている。
【００１５】
一方、図中符号２は、これらアクチュエータユニット１の固定基板を兼ねる前述の流路形成ユニットで、スペーサ１０の他方の開口面を封止するようにアクチュエータユニット１が貼着、固定される蓋板を兼ねるインク供給口形成基板２０と、リザーバ形成基板２１と、ノズルプレート２２を積層して構成されている。
【００１６】
インク供給流路形成基板２０は、厚さ１００μｍのジルコニアの薄板からなり、ノズルプレート２２のノズル開口４２、４３と圧力発生室１１、１２とを接続する通孔２３、２４と、後述するリザーバ３１、３２（３３、３４）と圧力発生室１１、１２とを接続し、かつインク滴を吐出させることができる程度の流体抵抗を備えたインク供給口２５、２６とを穿設して構成されている。またリザーバ３１、３２（３３、３４）から離れた位置には、アクチュエータユニット１の一側の同一線上に並ぶように一定のピッチで４つのインク導入口３８〜４１が形成されている。
【００１７】
リザーバ形成基板２１は、リザーバ３１、３２（３３、３４）を構成するに適した例えば１５０μｍのステンレス鋼などの耐蝕性を備えた板材に、一側に配置される圧力発生室全体にインクを供給するリザーバ３１と、各アクチュエータユニットの他側に位置する圧力発生室１２に独立してインクを供給する３つのリザーバ３２（３３、３４）を形成するとともに、各圧力発生室１１、１２とノズル開口４２、４３とを接続するノズル連通孔２７、２８を形成して構成されている。
【００１８】
他側に形成されたリザーバ３２〜３４は、それぞれ４つのアクチュエータユニット１、１、１、１の他側に上下に並ぶ複数の圧力発生室１２を３等分した個数、この実施例では１３個の圧力発生室１２に連通するインク供給口２６と連通できるサイズに形成されている。また各リザーバ３１〜３４は、インク供給口形成基板２０に形成されたインク導入口３８、３９、４０、４１に連通され、リザーバ３１には黒インク、また他のリザーバ３２〜３４にはイエロ、マゼンタ、及びシアンのインクが供給可能になっている。
【００１９】
２２は、前述のノズルプレートで、図５に示したようにアクチュエータユニット１、１、１、１にノズル連通孔２３、２７、及び２４、２８を介して連通し、かつ水平方向に並ぶ２つのものが同一線上に位置するように前述の圧力発生室１１、１２と同一のピッチで形成されている。なお、図中符号４４〜４７は、各リザーバ３１〜３４に形成された薄肉部からなるコンプライアンス付与領域を示す。
【００２０】
この実施例において、各ノズル開口４２、４３の配列線が副走査方向、つまり紙送り方向に一致するようにキャリッジに搭載して、流路形成ユニット２の一側のリザーバ３１にブラックのインクを、また他側の３つのリザーバ３２、３３、３４にイエロ、シアン、マゼンタの各インクを供給する。そしてブラックのドット形成信号を各ユニット１、１、１、１の一側の圧電振動子１４に、またカラードット形成信号を各ユニットの他側の圧電振動子１５に供給する。
【００２１】
すなわち、イエロのドット形成信号はリザーバ３２に連通する圧力発生室１２の圧電振動子１５に、またマゼンタのドット形成信号はリザーバ３３に連通する圧力発生室１２の圧電振動子１５に、さらにシアンのドット形成信号はリザーバ３４に連通する圧力発生室１２の圧電振動子１５に供給する。
【００２２】
これにより、黒のドット形成信号が印加されると、圧電振動子１４が圧力発生室側にたわみ変位して一側の圧力発生室１１のインクを加圧する。加圧された黒インクは流路形成ユニット２のノズル連通孔２３、２７を経由してノズル開口４２からインク滴として吐出する。
【００２３】
駆動信号が断たれて圧電振動子１４が元の状態に戻ると、圧力発生室１１が膨張する。これにより当該圧力発生室１１とインク供給口２５を介して接続するリザーバ３１からインクが圧力発生室１１に流れ込む。
【００２４】
またカラーのドット形成信号が印加されると、他側の圧電振動子１５が圧力発生室側にたわみ変位して他側の圧力発生室１２のインクを加圧する。加圧されたカラーのインクは流路形成ユニット２のノズル連通孔２４、２８を経由してノズル開口４３からインク滴として吐出する。
【００２５】
駆動信号が断たれて圧電振動子１５が元の状態に戻ると、圧力発生室１２が膨張する。これにより当該圧力発生室１２とインク供給口２６を介して接続するリザーバ３２〜３４の色インクが圧力発生室１２に流れ込む。
【００２６】
ところで、カラーのインク滴を吐出するノズル開口４３は、紙送り方向にほぼ１３ドット分ずつ位置がずれているので、記録用紙の送り量を各色の記録幅に一致させることにより、同一位置に各色のドットを形成することができる。以下、このようにな過程を繰返して印刷を実行する。
【００２７】
一方、テキストデータやモノクロ画像データを印刷する場合には、一側に上下に配列されている圧力発生室１１の圧電振動子１４にだけ駆動信号を供給すると、カラー印刷時の約３倍程度の紙送り方向の幅に印刷することができる。
【００２８】
なお、この実施例においては４個のアクチュエータユニットを用いて記録ヘッドを構成する場合に例を採って説明したが、圧力発生室の数が極めて多く形成されたものや、また２個以上のアクチュエータを用いたものに対しても、一側よりのものをブラックに、また他側側のものを複数の領域に分割して、各領域に独立してインクを供給することができる構造であれば同様の作用を奏することは明らかである。
【００２９】
図６は本発明の他の実施例を示すものであって、図中符号１、１、１は、同一構造として構成されたインクを加圧する３個のアクチュエータユニットを、望ましくは各ユニット１の２列の圧力発生室の列の内、一方の圧力発生室の列が隣接する他のユニットの圧力発生室の列の一方に紙送り方向で同一線上に位置するように、紙送り方向に一定距離ずらせて後述する流路ユニット５０に配置されている。
【００３０】
流路ユニット５０には、各アクチュエータユニットの圧力発生室と連通するノズル開口が、望ましくは各ユニット１に連通する２列のノズル開口列の内、一方のノズル開口列が隣接する他のユニットに連通するノズル開口列の一方に紙送り方向で同一線上に位置するように形成されている。また各アクチュエータユニット１、１、１の両側に位置するようにインク導入口５１、５２、５３、５４、５５、５６が形成され、各インク導入口５１〜５６に連通させて各アクチュエータユニット１、１、１毎の圧力発生室に連通するリザーバ５７、５８、５９、６０、６１、６２が形成されている。
【００３１】
この実施例によれば、各インク導入口５１〜５６には、色の異なるインク、つまりブラック、イエロ、濃マゼンタ、淡マゼンタ、濃シアン、淡シアンのインクを外部から供給することにより、６色のインクによるカラー印刷が可能な記録装置を、主走査方向のサイズを可能限り抑えて構成することができる。
【００３２】
なお、この実施例においてはアクチュエータユニットを３個使用する場合に例を採って説明したが、紙送り方向に配列するアクチュエータユニットの数をさらに増やすことにより、６色以上のインク滴を吐出させる記録ヘッドを構成することができる。
【００３３】
なお、上述の実施例においては、圧力発生室を圧電振動子のたわみ振動により膨張、収縮させるユニットを複数使用した記録ヘッドに例を採って説明したが、縦振動モードの圧電振動子の一端を弾性板に当接させたり、また圧力発生室を発熱素子により加熱して加圧するものに適用しても同様の作用を奏する。
【００３４】
また、上述の実施例においては圧力発生室をノズル開口の配列線に対して傾斜させたアクチュエータに例を採って説明したが、隣接領域でのノズル開口の配列ピッチを、アクチュエータユニット本来のノズル開口の配列ピッチと同一に維持できる構造のものにも適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の記録ヘッドの一実施例を示す正面図である。
【図２】同上インクジェット式記録ヘッドを、対向する圧力発生室の軸線の断面構造を、アクチュエータユニットと、流路形成ユニットとを分離して示す図である。
【図３】本発明のインクジェット式記録ヘッドを構成するアクチュエータユニットの一実施例を、弾性板を取り外して示す図である。
【図４】同上記録ヘッドに使用するノズルプレートの一実施例を示す図である。
【図５】隣接する２つの記録アクチュエータユニットの位置関係を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例を、アクチュエータユニットとリザーバとの関係で示す図である。
【符号の説明】
１  アクチュエータユニット
２  流路形成ユニット
１０  スペーサ
１１、１２  圧力発生室
１３  弾性板
１４、１５  圧電振動子
２０  インク供給口形成板
２１  リザーバ形成板
２２  ノズルプレート
２３、２４、２７、２８  ノズル連通孔
２５、２６  インク供給口
３１〜３４  リザーバ
３８〜４１  インク導入口
４２、４３  ノズル開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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