JP2697041B2

JP2697041B2 - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP2697041B2
Application number: JP31274488A
Authority: JP
Inventors: 次郎中西; 聡横田; 靖仁五味
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 1988-12-10
Filing date: 1988-12-10
Publication date: 1998-01-14
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JPH02158348A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、滴状に吐出させたインクを記録紙に付着さ
せてドット単位で記録を行うインクジェットプリンタに
関する。さらに詳しくは、吐出口からインクを吐出させ
るための吐出駆動手段と、この吐出駆動手段をタイミン
グ信号に応じて差動させる吐出制御手段とを備えたイン
クジェットプリンタに関する。

〔従来の技術〕

この種のインクジェットプリンタとしては、次のよう
なもの等が知られている。

その１つは、ノズルに設けた発熱体による熱エネルギ
ーでインク中に気泡を発生させ、その気泡の圧力でノズ
ル内のインクを吐出させる手段を吐出駆動手段として設
けたバルブジェット方式のものである（例えば特公昭61
−59911号公報）。

他の１つは、ノズル内のインクを加圧するビエゾ素子
等の圧電素子と、ノズル内のインクの逆流を防止するマ
イクロバルブとを設けて吐出駆動手段を構成したマイク
ロバルブ方式のものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記従来のインクジェットプリンタには次
のような不都合があった。

つまり、今日では、記録の高速化のためのマルチノズ
ル化と、高品質画像化のための高解像度・多階調再現化
とが強く望まれている。

しかし、前述した前者バルブジェット方式のインクジ
ェットプリンタによる場合は、高解像度・多階調再現化
の面で難点があった。つまり、吐出するインク滴量が一
定であるため、ドットの大きさを変えてのドット単位で
の階調再現化が不可能で、階調再現法がディサ法や面積
階調法とならざるを得ず、解像度が低い。

他方、後者のマイクロバルブ方式のインクジェットプ
リンタによる場合は、階調表現は可能であるものの、マ
ルチノズル化の面で難点があった。つまり、圧電素子の
変形により機械的にインクを加圧するため、インクを確
実に吐出させるには、一定以上の加圧面積が必要であ
る。その結果、吐出駆動手段が比較的大きなものとなっ
て、吐出駆動手段を含むノズルヘッドがバルブジェット
方式のものよりも大きくなる。従って、マルチノズル化
した場合、必ずヘッドが大型化する。

本発明の目的は、高解像度・多階調再現化およびマル
チノズル化のいずれにも好適に対応できるインクジェッ
トプリンタを提供する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１に記載のインクジェットプリンタの特徴構成
は、吐出口からインクを吐出させるための吐出駆動手段
と、この吐出制御手段をタイミング信号に応じて作動さ
せる吐出制御手段とを備えたインクジェットプリンタに
おいて、前記吐出駆動手段から吐出口に至る経路中に経
路開閉用のバルブを設け、このバルブの開度を画像信号
に基づいて調整するためのバルブ制御手段を設けてある
点にある。

請求項２に記載のインクジェットプリンタの特徴構成
は、前記吐出口は複数あり、前記明出駆動手段は前記複
数の吐出口共通に設けられる一方、バルブ及びバルブ制
御手段は前記複数の吐出口に個別に設けられている点に
ある。

〔作用〕

請求項１に記載のインクジェットプリンタによると、
吐出駆動手段によってインク吐出のオンオフが制御され
る一方、バルブ制御手段によってインクの吐出量の制御
が行われる。

又、請求項に２に記載のインクジェットプリンタによ
ると、複数の吐出口からのインク吐出のオンオフは、こ
れら吐出口共通に設けられた吐出制御手段によって一括
して行われる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。

第１図および第２図に示すように、第１基板（１）と
第２基板（２）とを、スペーサとなる第３基板（３）を
介して接着し、第２基板（２）にはインクタンク（図示
せず）から供給されるインクを第１基板（１）と第２基
板（２）のダイヤフラム部（2X）との間に形成される加
圧室（Ｒ）に供給するための供給孔（2a）を形成すると
ともに前記ダイヤフラム部（2X）を介して加圧室（Ｒ）
内のインクを加圧するためのアクチュエータ（４）を付
設し、第１基板（１）には加圧室（Ｒ）内で各圧された
インクを複数の吐出口（1a）に導く各別のインク供給路
（1b）を形成し、もって、前記アクチュエータ（４）の
作動で加圧されたインクを吐出口（1a）から吐出させる
インクジェットプリンタの記録ヘッドを構成してある。

前記供給孔（2a）と加圧室（Ｒ）との間には、加圧室
（Ｒ）へのインク供給を制御するための供給制御弁
（５）を設ける一方、加圧室（Ｒ）と複数のインク供給
路（1b）との間には、そのインク供給路（1b）を開閉し
て各吐出口（1a）からのインク吐出を制御するための各
別の吐出制御弁（６）を設けてある。

前記供給制御弁（５）は、前記供給孔（2a）を開閉自
在な状態で第２基板（２）に一端を固着した片持梁式の
弁体（5A）と、その弁体（5A）に対向する位置の第１基
板（１）に形成した制御電極（5B）とからなり、この制
御電極（5B）に電圧を印加することにより、静電引力で
前記弁体（5A）の一端を第１基板（１）側に引き寄せて
供給孔（2a）を開放し、インクタンクからの供給インク
を前記加圧室（Ｒ）内に導入することができるように構
成されている。

また、複数のインク供給路（1b）ごとに設けられた前
記吐出制御弁（６）は、本発明におけるバルブであっ
て、第３図にも示すように、それぞれインク供給路（1
b）を開閉自在な状態で第１基板（１）に一端を固着し
たポリシリコン製の基体（6a）をその基体（6a）の第２
基板（２）側に付設したアルミニウム電極（6b）とから
なる弁体（6A）、および、その弁体（6A）に対向する位
置の第２基板（２）に形成した制御電極（6B）からな
り、この制御電極（6B）に電圧を印加することにより、
前記アルミニウム電極（6b）との間で生じる静電引力で
前記弁体（6A）の一端を第２基板（２）側に引き寄せて
インク供給路（1b）を開放し、加圧室（Ｒ）内のインク
を各吐出口（1a）に導くことを可能にするように構成さ
れている。

吐出駆動手段である前記アクチュエータ（４）は、第
４図に示すように、圧電材料であるPZT（チタン酸ジル
コン酸鉛）の薄板（4A），（4B）の複数を、分極方向を
交互にして、かつ、間に内部電極を挾持した状態で積層
し、さらに、両側に信号入力用の外部電極（4C）を付設
してなり、外部電極（4C）を介して各内部電極に電圧を
印加することにより、各PZT薄板（4A），（4B）を積層
方向への圧力を生じさせて第２基板（２）のダイヤフラ
ム部（2X）を変形させ、加圧室（Ｒ）内のインクを加圧
することができるように構成されている。

そして、上記構成の記録ヘッドによる記録を行うにあ
たっては、まず、各吐出制御弁（６）の制御電極（6B）
へ、バルブ制御手段である制御装置（７）のバルブ制御
部（7a）から、入力信号のうちの画像信号に基づいて電
圧印加用の制御信号を入力して必要な吐出制御弁（６）
を開放し、その後、タイミング信号に基づいて制御装置
（７）からの制御信号でアクチュエータ（４）を駆動し
て加圧室（Ｒ）内のインクを加圧することにより、前記
複数のインク供給路（1b）のうち、吐出制御弁（６）が
開放状態にあるものを通って、加圧されたインクが吐出
口（1a）に達してその吐出口（1a）から滴状に吐出さ
れ、記録紙（図示せず）上に１ライン分の必要な記録ド
ットが一度に形成されることとなるのである。必要な記
録ドットの形成が完了すれば、アクチュエータ（４）の
駆動を停止するとともに、開放状態にある吐出制御弁
（６）を閉塞させた後、制御装置（７）からの制御信号
で供給制御弁（５）を開放することによって、新たなイ
ンクが導入され、次のラインの記録に備える。

すなわち、本例の記録ヘッドは、吐出制御手段である
制御装置（７）による吐出駆動手段であるアクチュエー
タ（４）の作動でインクに常に吐出のための駆動力を付
与し続けるとともに、画像信号に応じて必要あるごとに
バルブ制御手段（7a）で吐出口（1a）からインクを吐出
させて記憶紙上に記録ドットを形成する構成となってい
る。従って、複数の吐出口（1a）を有するマルチノズル
構成でありながら、吐出駆動手段としてのアクチュエー
タ（４）を各吐出口（1a）に対して共通のものとして設
けるだけで済み、記録ヘッドを小型でコンパクトなもの
にすることができるのである。

次に、前述した記憶ヘッドの作成方法を説明する。

第１基板（１）の作成は、［１］シリコン（1,1,0）
のウェハー（1A）を両面研磨してインク供給路（1b）を
形成する第１工程と、［２］吐出制御弁（６）の弁体
（6A）を形成する第２工程とに分けられる。第１工程で
は、まず第５図（イ）に示すように、シリコンウェハー
（1A）の両面にシリカ［SiO₂］の熱酸化膜（1B）を［１
μ］の厚みで形成し、インク供給路（1b）用のパターニ
ングを施し、次に、第５図（ロ）に示すように、水酸化
カリウム［KOH］の30％の水溶液を用いて、50℃でシリ
コンをエッチングにより除去してインク供給孔（1b）を
形成する。そして、第２工程では、まず、第５図（ハ）
に示すように、インク供給孔（1b）が形成されたシリコ
ンウェハー（1A）にシリコンのアルコラートを塗布して
酸素雰囲気中で熱処理を施すことによってシリカ［Si
O₂］層（1C）を形成し、次に、第５図（ニ）に示すよう
に、シリカ層（1C）の表面を平坦化してその厚みを［50
0Å］程度以下とした後に弁体（6A）の固着部となる部
分のシリカ層（1C）に窓を形成し、さらに、第５図
（ホ）に示すように、CVDによるデポジションでポリシ
リコン（6A）を［２μ］の厚みに形成するとともにその
表面にアルミニウム（6B）を［0.2μ］の厚みで蒸着し
た後に弁体（6A）のパターニングを施し、その後、第５
図（ヘ）へ示すように、シリカ層（1C）をエッチングに
より除去して弁体（6A）を形成する。

また、第２基板（２）の作成は、［１］シリコン（1,
1,0）のウェハー（2a）にダイヤフラム部（2X）と供給
孔（2a）を形成する第１工程と、［２］供給制御弁
（５）の弁体（5A）を形成する第２工程とに分けられ
る。第１工程では、まず第６図（イ）に示すように、シ
リコンウェハー（2a）の作成途中にボロンを注入してエ
ッチストップ用のP⁺層（2B）を形成した後にエピタキシ
ャル成長によってシリコンウェハー（2A）の残りの部分
を形成し、次に、第６図（ロ）に示すように、第１基板
（１）の作成の第１工程と同様に、エッチングにより、
ダイヤフラム部（2X）と供給孔（2a）とを形成する。そ
して、第２工程では、第１基板（１）の作成の第２工程
と同一の工程で、供給制御弁（５）の弁体（5A）を形成
する。

なお、図示はしないが、スペーサとなる第３基板
（３）の作成は、第１基板（１）の作成の第１工程と同
様に、シリコン（1,1,0）のウェハーを両面研磨してシ
リカ［SiO₂］の熱酸化膜を形成することで行われる。

上述のように各基板（１），（２），（３）を形成し
た後、それらを静電圧接法等の接着方式を用いて互いに
接着して、第２基板（２）のダイヤフラム部（2X）にア
クチュエータ（４）を固着することによって、記録ヘッ
ドの作成が完了する。

上述した実施例では、複数の吐出口（1a）に対して共
通の１つの吐出駆動手段（４）を設けたものであるか
ら、吐出駆動手段（４）を常に同じ状態で駆動し場合に
は、加圧室（Ｒ）のインクに対する加圧量が常に同じに
なるので、開放状態にある吐出制御弁（６）の数によっ
てひとつひとつの吐出口（1a）から吐出されるインクの
量にバラツキが生じ、その結果、画像の品質低下を招来
してしまう。そこで、そのような不都合を回避するため
に、開放状態にある吐出制御弁（６）の数に応じて、加
圧室（Ｒ）内のインクに対する各圧量を変更するように
してある。以下、そのための構成を説明する。

第７図において、（4C）が前記アクチュエータ（４）
の外部電極、（5B）が前記供給制御弁（５）の制御電
極、（6B）が各吐出制御弁（６）ごとの制御電極であ
る。そして、（７）が吐出駆動手段であるアクチュエー
タ（４）をタイミング信号に基づいて作動させる吐出制
御手段としての制御装置、（7a）がその制御装置（７）
に組み込まれて、画像信号に基づいて、バルブである吐
出制御弁（６）を開閉するバルブ制御手段としてのバル
ブ制御部である。

ホストコンピュータ（図示せず）等から送られて来る
入力信号は、先ずノズル制御回路（８）において演算処
理されてシリアルデータに変換された後、計数回路
（９）を経由してシフトクロック［SC］に同期してシフ
トレジスタ（10）に順次転送され、１ライン分のシリア
ル画像信号がシフトレジスタ（10）に保持される。シフ
トレジスタ（10）内の１ライン分のシリアル画像信号
は、ノズル制御回路（８）からのラッチ信号［LS］に同
期してラッチ回路（11）にラッチされる。そして、１ラ
ッチの記録中“H"レベルになる各別のアンドゲート（1
2）に対するノズル制御回路（８）からのライン信号［L
C］によって、第１の基準電圧［Vh₁］が与えられる各別
のドライバ（13）のうちラッチ回路（11）からのシリア
ル画像信号に応じて必要なものが駆動され、対応する吐
出制御弁（６）の制御電圧（6B）に記録用の駆動電圧
［Vp］が印加され、その吐出制御弁（６）が開放され
る。

一方、計数回路（９）では、シリアル画像信号が通過
するごとにシフトクロック［SC］に同期して開放すべき
吐出制御弁（６）の数が計数される。１ライン分のシリ
アル画像信号が通過した後、計数回路（９）で計数累積
された開放吐出制御弁数の情報は、印加電圧制御回路
（14）に送られ、この印加電圧制御回路（14）から、前
記開放吐出制御弁数に応じたアクチュエータ（４）への
第２基板電圧［Wh₂］が出力されてドライバ（15）に入
力される。このドライバ（15）へは、ノズル制御回路
（８）からのライン信号［LC］を遅延回路（16）に通過
させたことによって生じるタイミング信号が駆動信号と
して入力されており、アクチュエータ（４）の外部電極
（4C）に、必要な吐出制御弁（６）が開放されるタイミ
ングよりも所定時間［ｔ］遅れたタイミングで、前記第
２の基準電圧［Vh₂］をインク加圧用の駆動電圧［Vd］
として印加するように構成されている。

つまり、加圧室（Ｒ）内のインクが加圧された状態で
は、吐出制御弁（６）を開放するためには加圧されたイ
ンクに打ち勝つ力を要し、制御電極（6B）への大きな電
圧印加を必要とするからで、インクが加圧されるまでの
間に必要な吐出制御弁（６）を開放しておくようにして
あるのである。なお、必要な吐出制御弁（６）の開放
を、インクへの加圧と同時に行ってもよい。

さらに、第３の基準電圧［Vh₃］を供給制御弁（５）
の制御電極（5B）に弁開放用の駆動電圧［Vs］として印
加するためのドライバ（17）へは、１ラインの記録中
“H"レベルになるライン信号［LC］をインバータ（18）
で反転したタイミング信号が駆動信号として入力されて
おり、その駆動信号が“H"レベルの間、すなわち記録を
行っていない間、供給制御弁（５）の制御電極（5B）へ
の駆動電圧［Vs］印加で供給制御弁（５）を開放し、加
圧室（Ｒ）内へインクタンクからの新たなインクを導入
するように構成されている。

上述した各電圧［Vp］，［Vd］，［Vs］を各制御電極
（6B），（4C），（5B）に印加するタイミングを、第８
図のタイムチャートに示す。そして、このタイムチャー
トには、１ラインの記録ごとに、アクチュエータ（４）
の制御電極に印加するインク加圧用の駆動電圧［Vd］の
レベルを異ならせてある様子を併せて示してある。

なお、アクチュエータ（４）によるインクに対する加
圧量を開放吐出制御弁に応じて異ならせることで１つの
吐出口（1a）からのインク吐出量を一定にして画像の品
質低下を回避するための構成として、上述の実施例では
アクチュエータ（４）の外部電極（4C）へ印加するイン
ク加圧用の駆動電圧［Vd］を、開放吐出制御弁数に応じ
て異ならせるものを説明したが、それに替えて、第９図
のタイムチャートに示すように、アクチュエータ（４）
の外部電極（4C）へインク加圧用の駆動電圧［Vd］を印
加する時間［td］を、吐出制御弁（６）を開放するため
の記録用の駆動電圧［Vp］を印加する時間［tp］ととも
に、開放吐出制御弁数に応じて異ならせるように構成し
てもよい。

〔別実施例〕

次に、先の実施例中で言及しなかった本発明の別の実
施例を列記する。

＜１＞先の実施例では、各基板（１），（２），（３）
をシリコンから形成した例を説明したが、それに替え
て、エポキシ等の各種の樹脂やガラスを用いることが可
能である。また、吐出制御弁（６）の弁体（6A）や供給
制御弁（５）の弁体（5A）を形成する素材として、ポリ
シリコンに替えて、シリカ［SiO₂］，酸化タンタル
（Ｖ）［Ta₂O₅］，アルミナ［Al₂O₃］，窒化ケイ素［Si
₃N₄］，シリコンオキシナイトライド［SiNO］等の無機
材料、ポリメタクリル酸メチル［PMMA］，ポリイミド等
の有機高分子材料、クロム［Cr］，モリブデン［Mo］，
タングステン［Ｗ］，タンタル［Ta］等の金属を用いる
ことができる。

＜２＞吐出制御弁（６）の構成は適宜変更可能であり、
次にその数例を列記する。

＜２−１＞吐出制御弁（６）に、開放していない状態で
インクがインク供給路（1b）に滲み出るのを防止する機
構を付設する。

＜２−１−１＞第10図に示すように、吐出制御弁（６）
の弁体（6A）に対向する箇所の第１基板（１）上に、イ
ンクの浸透を防止するためのフッ化炭素系膜等の疎液性
膜（20）を設ける。この疎液性膜（20）は、PCVD、スパ
ッタ、蒸着等により形成することが可能である。

＜２−１−２＞第11図に示すように、吐出制御弁（６）
の弁体（６）において、アルミニウム電極（6b）を基体
（6a）の第１基板（１）に対向する部分まで回り込む状
態に形成するとともに、弁体（6A）に対向する箇所の第
１基板（１）上に、第２の制御電極（21）を設け、吐出
制御弁（６）を開放しない場合に、この第２の制御引力
（21）に電圧を印加することにより、前記アルミニウム
電極（6b）との間で生じる静電引力で弁体（6A）の一端
を第１基板（１）側に引き寄せて吐出制御弁（６）の閉
塞状態を確実に維持できるように構成する。なお、図中
（20）は先に＜２−１−１＞で説明した疎液性膜であ
る。

＜２−２＞吐出制御弁（６）の開閉のための弁体（6A）
の姿勢変更を、制御電極（6B）への電圧印加で生じる静
電引力を用いずに行う。

＜２−２−１＞第12図に示すように、吐出制御弁（６）
の弁体（6A）を硬質磁性材料から形成する。そして、ス
パッタ、蒸着、電気メッキ等の手法で第１基板（１）に
一端を固着し、成膜後、高磁場中において図中の矢印方
向に着磁する。一方、第２基板（２）には、多層配線技
術を用いてコイル（22）を付設する。そして、吐出制御
弁（６）を開放するにあたっては、そのコイル（22）を
電流を流すことにより、弁体（6A）を構成する永久磁石
との間で生じる吸引力で前記弁体（6A）の一端を第２基
板（２）側に引き寄せてインク供給路（1b）を開放し、
一方、吐出制御弁（６）を開放しない場合には、前記コ
イル（22）に開弁時とは逆方向の電流を流すことによ
り、弁体（6A）を構成する永久磁石との間で生じる反発
力で前記弁体（6A）の一端を第１基板（２）側に押し付
けてインク供給路（1b）の閉塞状態を確実に維持できる
ようにする。

なお、吐出制御弁（６）の開閉を磁力を用いて行う構
成の場合、図示はしないが、弁体（6A）を軟磁性体から
形成するとともに、第２基板（２）上のコイル（22）と
は別に、第１基板（１）上にもコイルを付設し、一対の
コイルへ流す電流のバランスによって弁体（6A）の姿勢
変更を行わせるようにしてもよい。この構成の場合、第
１基板（１）上に設けるコイルは、複数の弁体（6A）に
対して共通のものとして設けることも可能である。

＜２−２−２＞第13図に示すように、吐出制御弁（６）
の弁体（6A）を、ポリフッ化ビニリデン［PVDF］やチタ
ン酸ジルコン酸鉛［PZT］等の圧電材料（23）を一対の
電極（24a），（24）で挟んだ構造とする。この弁体（6
A）の作製は、一方の電極（24a）、圧電材料（23）、他
方の電極（24b）を順次成膜した後、分極処理を施すこ
とによって行うことができる。そして吐出制御弁（６）
を開放するにあたっては、前記両電極（24a），（24b）
間への電圧印加で電界を形成することにより、逆圧電効
果で圧電材料（23）の一端を第２基板（２）側に撓ませ
てインク供給路（1b）を開放し、一方、吐出制御弁
（６）を開放しない場合には、前記両電極（24a），（2
4b）間に開弁時とは逆方向の電界を形成することによ
り、同じく逆圧電効果で圧電材料（23）の一端を第１基
板（１）側に撓ませてインク供給路（1b）の閉塞状態を
確実に維持できるようにする。

＜２−３＞吐出制御弁（６）の弁体（6A）を、第14図に
示すように両端固定の構成とする。第14図には、この弁
体（6A）を姿勢変更するための構成として、先の実施例
と同様に、弁体（6A）の第２基板（２）側にアルミニウ
ム電極（6B）を付設するとともに第２基板（２）に制御
電極（6B）を付設したものを示してあるが、その構成
は、上述した＜２−１−１＞ないし＜２−２−２＞で説
明した種々の構成に変更することが可能である。

＜３＞吐出駆動手段としてのアクチュエータ（４）の構
成も適宜変更可能である。

＜３−１＞先の実施例と同様に圧電素子を用いる構成に
おいて、圧電素子として、バイモルフ型やモノモルフ型
のものを用いる。

＜３−２＞第15図に示すように、第１基板（１）ならび
に第２基板（２）のダイヤフラム部（2X）に各別の電極
（25a），（25b）を設け、それら両電極（25a），（25
b）間への電圧印加で生じる静電引力により、ダイヤフ
ラム部（2X）を変形させる構成とする。

＜３−３＞第16図に示すように、第１基板（１）に磁性
体（26a）を付設するとともに第２基板（２）のダイヤ
フラム部（2X）に電磁石（26b）を付設し、その電磁石
（26b）を作動させることで第１基板（１）に付設の磁
性体（26a）との間で生じる磁力により、ダイヤフラム
部（2X）を変性させる構成とする。

＜３−４＞そのほか、インクに吐出のための駆動力を付
与する構成は既知の種々の手段を用いることができ、例
えば、図示はしないが、インクをポンプによって加圧す
る構成としてもよい。

＜４＞先の実施例では、吐出制御弁（６）の開閉を、単
に吐出口（1a）からの位の吐出と吐出停止とを切り替え
るためだけに用いたものを例にとり、記録画像において
２値再現のみが可能な構成を説明したが、それに替え
て、吐出制御弁（６）の開放時間を画像信号に応じて変
更することで吐出口（1a）からのインク吐出量を変更
し、記録画像における階調再現が可能な構成としてもよ
い。

＜５＞第17図及び第18図に示す実施例は、本発明を適用
した記録ヘッドの別の実施例で、複数の吐出口（1a）を
並設したマルチノズル構成において、各吐出口（1a）ご
とに各別の吐出制御弁（６）を設けることに加えて、加
圧室を各吐出口（1a）ごとに設け、吐出駆動手段として
のアクチュエータ（４）を各加圧室（Ｒ）ごとに設けた
ものである。なお、この実施例の構成においては、加圧
室（Ｒ）ならびにアクチュエータ（４）が複数個になっ
たほかは、先の実施例の第１図及び第２図に示す構成と
同一であり、同一番号を付すのみとし、詳しい説明は省
略する。

この実施例の構成においては、吐出制御弁（６）の開
放時間を画像信号に応じて異ならせ、対応するアクチュ
エータ（４）の作動時間をそれに合わせて画像信号に応
じて異ならせることによって、インクの吐出量を吐出口
（1a）ごとに異ならせ、階調再現の可能な画像を得るこ
とのできるものとなっている。

すなわち、第19図に示すように、ホストコンピュータ
等から送られて来る入力信号は、先ずノズル制御回路
（８）において演算処理されて画素ごとに階調を持った
デジタル信号として出力され、D/A変換器（27）でアナ
ログ信号に変換される。このアナログ信号は、シフトク
ロック［SC］に同期してアナログシフトレジスタ（28）
に順次転送され、１ライン分のアナログ画像信号がアナ
ログシフトレジスタ（28）に保持される。アナログシフ
トレジスタ（28）内の１ライン分のアナログ画像信号
は、画素単位で出力されて変換器（29）に入力され、変
換器（29）において電圧に応じた時間幅のパルスデータ
に変換される。そして、１ラインの記録中“H"レベルに
なる各別のアンドゲート（12）に対するノズル制御回路
（８）からのライン信号［LC］によって、第１の基準電
圧［Vh₁］が与えられる各別のドライバ（13）のうち変
換器（29）からのパルスデータに応じて必要なものが駆
動され、対応する吐出制御弁（６）の制御電極（6B）
に、各パルスデータの時間幅にわたって記録用の駆動電
圧［Vp］が印加され、その吐出制御弁（６）が開放され
る。

一方、前記パルスデータは各別の遅延回路（16）に入
力された後、所定時間［ｔ］遅れたタイミングで、前記
各アクチュエータ（４）の制御電極（4C）に対する各別
のドライバ（15）に入力され、このドライバ（15）に供
給される第２の基準電圧［Vh₂］が、対応するアクチュ
エータ（４）の制御電極（4C）に、各パルスデータの時
間幅にわたってインク加圧用の駆動電圧［Vd］として印
加され、インクの加圧が行われる。

その結果、インクへの加圧時間の異同とそれに合わせ
た吐出制御弁（６）の開放時間の異同とによって、イン
クの吐出量が各吐出口（1a）ごとに異なることとなり、
記録ドットの大きさを変更して階調再現を行うことがで
きる。なお、以上の記録動作に伴う各電圧［Vp］，［V
d］，［Vs］の印加タイミングを第20図のタイムチャー
トに示す。

さらに、図示はしないが、上述の実施例において、次
のような構成の変更が可能である。

＜５−１＞１ライン分の記録中、全てのアクチュエータ
（４）を同時に駆動するとともに、必要な吐出制御弁
（６）のみを前記画像信号に応じたパルスデータの時間
幅にわたって開放する。

＜５−２＞１ライン分の記録中、全ての吐出制御弁
（６）を同時に開放するとともに、必要なアクチュエー
タ（４）のみを前記画像信号に応じたパルスデータの時
間幅にわたって駆動する。

＜５−３＞そのほか、吐出制御弁（６）やアクチュエー
タ（４）等の具体的構成において、先に述べた＜１＞な
いし＜３＞の変更が可能である。

＜６＞第21図及び第22図に示す実施例は、第17図および
第18図に示す構成を利用したさらに別の記録ヘッドの実
施例である。この実施例では、“イエロー",“マゼン
タ",“シアン",“ブラック”の４色での記録を行うこと
ができるように、各画素毎に、それら４色に対応する吐
出口（1a）、吐出制御弁（６）、アクチュエータ
（４）、供給制御弁（５）を設けたものである。なお、
図中、各部分（1a），（４），（５），（６）は、
（ｙ），（ｍ），（ｓ），（ｂ）の添字を付けることを
もって、各色との対応を示してある。

また、この実施例では、第21図に示すように、吐出口
（1a）の端部を漏斗状に切り欠き、内部にフッ化炭素系
の疎液性膜をコーティングした構成としてあり、記録ヘ
ッドへ記録紙を接触させての記録が可能になっている。
その結果、インクの飛翔距離がほぼ一定となり、記録ド
ットの再現性が向上して画質を改善することができる。

＜７＞第23図および第24図は、本発明を適用した記録ヘ
ッドのさらに別の実施例である。この実施例は、第１図
及び第２図に示した実施例の構成を一部変更したもの
で、一対の吐出口（1aX），（1aY）とそれに対応する各
別の吐出制御弁（6X），（6Y）とを、吐出制御弁（6
X），（6Y）の上流側で連通する状態に設けてある。両
吐出口（1aX），（1aY）どうしは、記録時における記録
紙の搬送方向に沿った記録ドットのピッチと同じ間隔を
隔てて形成されている。

この構成では、あるラインの記録時にそのラインの記
録ドット形成用の１列目の複数の吐出口（1aX）のうち
何れか詰まり等によるインク吐出不能状態が生じた場合
に、次のラインの記録時に２列目の複数の吐出口（1a
Y）のうちの対応するものからインクを吐出することに
よって、記録ドットの欠けをなくして、忠実な画像の再
現を可能にするようになっている。なお、他の構成は、
先の第１図および第２図に示す構成と同一であるので、
同一番号を付すのみとし、詳しい説明は省略する。

次に、そのための構成を説明すると、第25図に示すよ
うに、先に説明したバルブ制御部の一対（7aX），（7a
Y）を、各別の吐出口（1aX），（1aY）に対応する吐出
制御弁（6X），（6Y）の集合ごとに設け、１列目の複数
の吐出口（1aX）それぞれの近傍に各別の目詰りセンサ
（32）を設けてある。この目詰りセンサ（32）は、目詰
りが生じている状態でその出力が“L"レベルになる。各
目詰りセンサ（32）からの出力は、第１のバルブ制御部
（7aX）のアンドゲート（12X）には直接入力され、第２
のバルブ制御部（7aY）のアンドゲート（12Y）には反転
されて入力されるようになっている。また、第１のバル
ブ制御部（7aX）のシフトレジスタ（10ウー）のデータ
出口を第２のバルブ制御部（7aY）のシフトレジスタ（1
0Y）のデータ入口に接続してある。

画像の記録にあたっては、まず第１のバルブ制御部
（7aX）のシフトレジスタ（10X）に１ライン分のシリア
ル画像信号が入力され、そのシリアル画像信号に基づく
必要な吐出制御弁（6X）の開放で１ライン分の記録ドッ
トを記録すべくインクの吐出が行われる。そして、何れ
かの吐出口（1aX）に目詰りが生じていれば、アンドゲ
ート（12X）への入力が“L"レベルになるのでインクの
吐出は行われない。

次に、記録済のラインの次のラインのシリアル画像信
号が第１のバルブ制御部（7aX）のシフトレジスタ（10
X）に入力されると、記録済のラインのシリアル画像信
号は、第２のバルブ制御部（7aY）のシフトレジスタ（1
0Y）に転送される。また、それと同時に、記録紙が１ラ
イン分紙送りされる。そして、１列目の吐出口（1aX）
から次のラインの記録ドットを形成すべくインクの吐出
が行われるとともに、１列目の吐出口（1aX）に目詰り
が生じていてインクの吐出が行われなかった記録ドット
に対して、目詰りセンサ（32）からの出力信号を反転し
た“H"レベルの信号が第２のバルブ制御部（7aY）のア
ンドゲート（12Y）に入力されることによって、対応す
る２列目の吐出口（1aY）からのインクの吐出が行わ
れ、その記録ドットが形成されることとなる。

つまり、２列設けた吐出口（1aX），（1aY）の対応す
るものの双方が目詰りを生じる可能性は非常に小さいの
で、上述のように構成することによって、加圧室（Ｒ）
ならびに吐出駆動手段としてのアクチュエータ（４）は
共通に設け、単に吐出口（1a）を一対設けてそれらを各
別の吐出制御弁（6X），（6Y）に対する作動制御で択一
的に開放するように構成するだけで、忠実な画像記録を
可能にし、しかも、２列目の吐出口（1aY）を用いての
欠け記録ドット形成のためのインク吐出を、１列目の吐
出口（1aX）を用いての次のラインの記録ドット形成の
ためのインク吐出と同時に行わせることによって、記録
速度が低下することを回避している。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、請求項１に記載のイン
クジェットプリンタによれば、吐出駆動手段によってイ
ンク吐出のオンオフが制御される一方、バルブ制御手段
によってインクの吐出量の制御が行われる。従って、高
解像度、多階調再現を実現できるインクジェットプリン
タを提供できる。又、吐出制御手段によって吐出量の制
御をも行えば、より一層優れた多階調再現を実現でき
る。

更に、請求項２に記載のインクジェットプリンタによ
れば、複数の吐出口からのインク吐出のオンオフは、こ
れら吐出口共通に設けられた吐出制御手段によって一括
して行われる。従って、吐出制御手段を吐出口毎に設け
るものに比べ、ヘッドを小型化することができ、マルチ
ノズルで高解像度、多階調再現するのに好適なインクジ
ェットプリンタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明に係るインクジェットプリ
ンタの実施例を示し、第１図は記録ヘッドの断面図、第
２図は記録ヘッドの平面図、第３図は吐出制御弁部分の
拡大断面図、第４図はアクチュエータ部分の拡大断面
図、第５図（イ）ないし（ヘ）は第１基板の製作工程を
示す断面図、第６図（イ）および（ロ）は第２基板の製
作工程を示す断面図、第７図は制御回路のブロック図、
第８図は吐出制御のタイムチャートである。第９図ない
し第25図は別の実施例を示し、第９図は吐出制御の別の
実施例のタイムチャート、第10図ないし第14図はそれぞ
れ吐出制御弁の別の実施例を示す断面図、第15図および
第16図はアクチュエータの別の実施例を示す断面図、第
17図ないし第20図は記録ヘッドの別の実施例を示すそれ
ぞれ断面図、平面図、制御回路のブロック図、吐出制御
のタイミングチャート、第21図および第22図は記録ヘッ
ドのさらに別の実施例を示す断面図および平面図、第23
図ないし第25図は記録ヘッドのさらに別の実施例を示す
それぞれ断面図、平面図、制御回路のブロック図であ
る。（1a）……吐出口、（４）……吐出駆動手段、（６）……バルブ、（７）……吐出制御手段、（7a）……バルブ制御手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出口からインクを吐出させるための吐出
駆動手段と、この吐出駆動手段をタイミング信号に応じ
て作動させる吐出制御手段とを備えたインクジェットプ
リンタにおいて、前記吐出駆動手段から吐出口に至る経
路中に経路開閉用のバルブを設け、このバルブの開度を
画像信号に基づいて調整するためのバルブ制御手段を設
けてあるインクジェットプリンタ。
【請求項２】前記吐出口は複数あり、前記吐出駆動手段
は前記複数の吐出口共通に設けられる一方、バルブ及び
バルブ制御手段は前記複数の吐出口に個別に設けられて
いることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット
プリンタ。