JPH0679884A

JPH0679884A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH0679884A
Application number: JP23603192A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Harada; 俊明原田; Takeshi Doi; 健土井; Hiroshi Sugiyama; 浩杉山; Tsunesuke Yamamoto; 恒介山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1992-09-03
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェット記録ヘッドの吐出口付近に形
成されるインクメニスカスの位置または形状を制御しつ
つインク吐出動作を行うことにより吐出インク量を階調
に応じて調整する装置にあって、前記制御がより効果的
に行われるようにし、より高階調，高速度の記録を可能
にする。【構成】伸縮型アクチュエータ（１０）の一端部が取
付けられ、当該取付け部分のアクチュエータ（１０）の
面積より大きな面積を有するインク室（４）上の開口を
覆って配置されるダイアフラム（１１）を設ける。ま
た、アクチュエータ（１０）の他端部の変位をアタッチ
メント（９）により拘束する。これにより、高速駆動が
可能な比較的小型のアクチュエータを用いても、インク
室（４）内に大きな体積変化量を得てメニスカス（１
８）をより効果的に制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
に係り、特にメニスカスの位置あるいは形状を制御して
吐出を行うインクジェット記録装置（以下、液体噴射記
録装置ともいう）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にインク等の液体を液滴として噴射
させドット記録を行うインクジェット記録方法（液体噴
射記録方法）は、低騒音で、普通紙に記録でき、またフ
ルカラー記録も容易に行えるため、近年種々のＯＡ機器
やパーソナル機器に用いられるようになってきている。

【０００３】この方法で、ハーフトーンを含んだ画像を
記録する場合には、（１）ドットの数で濃度を表現する
方法（ディザ法等）、（２）濃度の異なる複数のインク
を使用する方法、（３）小液滴ドットの重ね打ちによる
方法等が用いられる。

【０００４】これらの方法を用いて、より高画質（高分
解能，高階調）の記録を達成するためには未だ以下の解
決すべき課題が残されている。

【０００５】すなわち、（１）では、例えば少なくとも
３２ドット／ｍｍ程度の高密度ヘッドが必要となり、し
かも低コストで高信頼性を有するヘッドが要求される。
また、（２）では、インク種の増加に対応して、ヘッド
構成の簡略化ないしはコスト低減およびレジストレーシ
ョンを高精度化する必要がある。また（３）では、吐出
口ないしはこれに連通する液路を微細にする必要から、
目づまりや吐出不良のないヘッドの構成もしくは対策を
考慮する必要がある。

【０００６】一方、これらの方法とは異なり、吐出液滴
の径を変化させることにより記録ドットの階調（着弾
径，面積濃度）を得る方法が本出願人により提案されて
いる（特開昭６０−２７５４８号）。

【０００７】これは、吐出口に連通する液路内に熱作用
部を有し、この熱作用部に対応する電気熱変換素子の電
極に記録情報に従ったパルス電圧を印加することにより
液路内の液体に発泡を伴う状態変化を生起させ、これに
より液体（インク）を吐出口から液滴として吐出する方
式の記録方法において、熱作用部より吐出口側に存在す
る液体の量を制御し、噴射する液体の量すなわち吐出す
る液滴径を変化させ記録を行うものである。さらに液路
に設けられた圧電素子により液体の量を制御すると記述
されている。この方法は、前記の方法（１）〜（３）に
比較して、階調性，コスト，製造技術，信頼性のいずれ
の点においても優位性を持っている。

【０００８】図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、か
かる方式を適用した記録ヘッドの模式的正面図および模
式的断面図である。５０１は記録インク、５０２はイン
クを吐出させるための熱エネルギを作用する熱作用部
（以下、これをヒータともいう）５０３はインク室、５
０４はインク貯蔵槽（不図示）からインク室５０３内に
インクを供給するためのインク供給チューブ、５０５は
記録ヘッドを支持する基板、５０６はインクを吐出する
吐出口、５０７はインク室５０３内のインク１の体積を
制御するための圧電素子、５０８はインクのメニスカス
である。

【０００９】この記録ヘッドがインク滴を吐出する際、
まず圧電素子５０７に通電し、図１（ｂ）に示す二点鎖
線で表わした形状５０７′に変形させる。このとき、イ
ンク室５０３内の体積は増加し、そのためメニスカス５
０８は後退する。メニスカス５０８が好適な位置まで移
動した時点でヒータ５０２に対応して設けられた電気熱
変換体に通電すると、ヒータ５０２上に発泡が生じ、イ
ンク５０１はそのエネルギにより吐出され、記録が行わ
れる。このように、圧電素子５０７の駆動ないしはヒー
タ５０２に対応した電気熱変換体の駆動タイミングを制
御することにより、ヒータ５０２よりメニスカス側に存
在しているインク量を所望の値に制御できるので、吐出
するインク滴の体積を好適な値にすることが可能とな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる方
法においてもなお以下のような課題がある。

【００１１】（１）熱作用部より吐出口側に位置する液
体の量を制御すべくメニスカス位置を制御する方式によ
って小ドットの液滴を吐出させ高階調を実現するには、
最大メニスカス後退量を大きくするとともにメニスカス
の曲率を小さくする必要がある。同時に記録速度を大き
くするためにはメニスカス振動の周波数が高い必要があ
る。ところが、例えば圧電素子５０７を使用した場合、
周波数の高いタイプ（２ｋＨｚ以上）は変位が１×１０
^-3μｍ程度と小さいため、最大メニスカス後退量が小さ
く、逆に変位が数μｍのものは発熱量が大きいため１０
０Ｈｚ程度の周波数で駆動するのが限界であり、記録速
度が著しく小さくなってしまう。従って、これはより高
階調かつ高速の装置を実現する上で解決すべき課題とな
る。

【００１２】（２）上記の理由で階調幅がとれず低速に
なることに加えて、素子５０７の変位が小さいため、上
記構成は専ら吐出口数の少ない小型のヘッド、例えばい
わゆるシリアルスキャン型のプリンタに搭載されるヘッ
ドに適用して好適なものであった。

【００１３】（３）圧電素子５０７は高湿や液体に接す
る環境下で性能が劣化するため、メニスカス制御の信頼
性が低くなる。

【００１４】（４）圧電素子５０７が変形し、インク室
５０３内部の体積を増加させる際において、インク供給
チューブ５０４を通してインク５０３が流入してくるの
で、好適なメニスカス後退位置を得ようとすると、圧電
素子５０７にはより大きなエネルギあるいは変位量が必
要となる。その結果、上記（１）と同様の理由により、
高い周波数での吐出が困難になることもあった。また、
その対策としてインク供給チューブ４を細くして流路抵
抗を増加させ、インク５０１の流入量を減少させること
も考えられるが、これではより高周波数での記録を行う
ときにインク供給不足を発生してしまうことが考えられ
る。

【００１５】（５）８値以上の高階調記録を実現するに
は圧電素子５０７の変位を大きくするため、素子５０７
に対する印加電圧を大きくする必要がある。これは結果
として圧電素子５０７の負担を大とし、実用寿命が短く
なってしまう。したがって圧電素子の変位には限界が生
まれ、最小液滴径にも限界が生じ、８値以上の高階調の
装置を実現することが容易ではない。

【００１６】本発明の主たる目的は、上記特開昭６０−
２７５４８号に開示された発明をさらに改良し、上記諸
課題をも解消してメニスカスをより効果的に制御し、以
て高階調，高速度の記録を可能とすることにある。

【００１７】本発明の他の目的は、シリアルスキャン型
のプリンタに搭載されるような小型の記録ヘッドのみな
らず、記録媒体の幅に対応した範囲にわたって吐出口を
配列した所謂フルマルチ型のような大型の記録ヘッドに
おいて高階調，高速度の記録を行えるようにすることに
ある。

【００１８】本発明のさらに他の目的は、メニスカス制
御を行う圧電素子等のアクチュエータの劣化を防止し、
メニスカス制御の信頼性を向上することにある。

【００１９】本発明のさらなる目的は、アクチュエータ
の伸縮を効果的に伝達すること、もしくはアクチュエー
タ動作時の補助動作を適切に行うことにより、アクチュ
エータを小型化することにある。

【００２０】本発明の別の目的は、アクチュエータ配設
位置を適切に定め、ヘッド構造の複雑化が生じないよう
にすることにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】以上の目的の一つ、もし
くは二つ以上を達成するために、本発明は、記録ヘッド
のインク吐出口に至るインクの供給経路内の体積を変化
させることにより前記吐出口付近に形成されるインクの
メニスカスの位置または形状を変化させるための作動部
材を具えたインクジェット記録装置において、前記作動
部材が組合されて前記供給経路に配置され、前記作動部
材の動作に応じて変位することにより前記体積を変化さ
せる変位部材であって、当該体積の変化量が、前記作動
部材を前記供給経路に直接配置したとしたときのその動
作によって生じる前記体積の変化量より大である当該変
位部材を具えたことを特徴とする。

【００２２】ここで、前記作動部材は伸縮型のアクチュ
エータであり、前記変位部材は、前記アクチュエータの
伸縮の方向と交差する前記アクチュエータの一端部が取
付けられ、当該取付け部分の前記アクチュエータの面積
より大きな面積を有する前記供給経路上の開口を覆って
配置される部材とすることができる。

【００２３】また、前記伸縮の方向と交差する前記アク
チュエータの他端部の変位を拘束して当該他端部と前記
開口との距離を不変とする拘束部材をさらに具えること
ができる。

【００２４】さらに、変位部材は、これをダイアフラム
とすること、または前記変位部材は、前記開口の周辺部
に配置された弾性部材と、該弾性部材に支持された板状
部材とから成るものとすることができる。

【００２５】また、本発明は、記録ヘッドのインク吐出
口に至るインクの供給経路内の体積を変化させることに
より前記吐出口付近に形成されるインクのメニスカスの
位置または形状を変化させるための作動部材を複数具え
たことを特徴とする。

【００２６】ここで、複数の作動部材を交互に駆動する
ようにしてもよく、また、同時に駆動するようにしても
よく、さらには交互駆動と同時駆動とが適宜切換えられ
るようにしてもよい。加えて、同時駆動される前記作動
部材の数を可変とするようにしてもよい。

【００２７】さらに、本発明は、記録ヘッドのインク吐
出口に至るインクの供給経路内の体積を変化させること
により前記吐出口付近に形成されるインクのメニスカス
の位置または形状を変化させるための作動部材を具えた
インクジェット記録装置において、前記インクの供給経
路上、前記作動部材が配置される部分より上流側の前記
供給経路を開閉する開閉手段を具えたことを特徴とす
る。

【００２８】ここで、前記作動手段の動作を前記開閉手
段に伝達して前記開閉手段を前記作動手段に従動させる
手段をさらに具えてもよい。

【００２９】そして、前記作動手段が前記供給経路の体
積を変化させている際もしくはその完了の際に、前記開
閉手段は前記供給経路を閉塞し、前記作動部材が前記供
給経路の体積を変化させるための動作をしていない際に
おいては、前記開閉手段は前記供給経路を開放するよう
にすることができる。

【００３０】加えて、本発明は、インク吐出口を有した
記録ヘッドと、該記録ヘッドに供給すべきインクを収納
したインクタンクとを具備したインクジェット記録装置
において、前記記録ヘッドと前記インクタンクとの水頭
差を変化させることにより前記吐出口付近に形成される
インクのメニスカスの位置または形状を変化させる手段
を具えたことを特徴とする。

【００３１】ここで、前記手段は、前記インクタンクに
取付けられてその高さを変化させる伸縮型のアクチュエ
ータとすることができる。

【００３２】以上において、前記作動部材または前記変
位部材は、記録ヘッドの液路に連通したインク室に対し
て設けられていてもよく、前記記録ヘッドに至るインク
供給経路の途中に設けられていてもよい。

【００３３】また、前記作動部材または前記伸縮型のア
クチュエータを圧電素子とすることができる。

【００３４】

【作用】本発明によれば、メニスカスをより効果的に制
御し、以て高階調，高速度の記録を行うことができるよ
うになる。

【００３５】また、シリアルスキャン型のプリンタに搭
載されるような小型の記録ヘッドのみならず、記録媒体
の幅に対応した範囲にわたって吐出口を配列した所謂フ
ルマルチ型のような大型の記録ヘッドにおいて高階調，
高速度の記録を行えるようになる。

【００３６】さらに、メニスカス制御を行う圧電素子等
のアクチュエータの劣化を防止し、メニスカス制御の信
頼性を向上することができる。

【００３７】加えて、アクチュエータの伸縮を効果的に
伝達すること、もしくはアクチュエータ動作時の補助動
作を適切に行うことにより、アクチュエータを小型化す
ることができる。

【００３８】さらに加えて、アクチュエータ配設位置を
適切に定め、ヘッド構造の複雑化が生じないようにする
ことができる。

【００３９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００４０】（実施例１）図２は本発明の第一の形態に
係る実施例の液体噴射記録ヘッドの構成を示す図であ
り、同図（ａ）がその吐出口方向からみた模式的正面
図、同図（ｂ）は図（ａ）の一点鎖線できった模式的断
面図である。

【００４１】本例記録ヘッドは、吐出口２の内方の液路
１２にはヒータ５を有し、これに対応した電気熱変換体
にパルスを与えてインク８を膜沸騰させインクを吐出さ
せる方式の液体噴射記録ヘッドである。そして、Ａｌ等
の基板１上に電気熱変換素子およびＡｌ電極や保護膜等
を具えたヒータボード６が形成されている。ヒータボー
ド６上にはドライフィルムなどにより液路１２ないし吐
出口２が形成されている。ガラス天板３はそのドライフ
ィルム上に接着されインクチューブ７の挿入部とダイア
フラム１１の下部との二ケ所に開口部をもつ。ダイアフ
ラム１１はその周縁部において接着剤によりガラス天板
の開口部の周辺部に固定される。このダイアフラム１１
は中央に接着された圧電素子１０の伸縮に応じてたわみ
を生じる。圧電素子１０の上面はガラス天板３に固定さ
れたアタッチメント９で保持され、アタッチメント方向
の変形を拘束されている。従って圧電素子１０に電流を
流すと圧電素子１０はダイアフラム１１方向に伸び、通
電を断つと元の状態に戻る。各液路１２の吐出口２と反
対側なインク室４に連通しており、インクはインクチュ
ーブ７からインク室４を経て各液路１２へと供給され
る。

【００４２】次に吐出動作について図２および図３を用
いて説明する。

【００４３】まず、図３（ａ）はメニスカス制御を行っ
ていない時のメニスカス１８の初期位置を示しており、
メニスカス１８は吐出口付近で吐出方向に対し凹状に一
定の曲率で保持されている。この状態から圧電素子１０
に電圧を印加すると圧電素子１０はダイアフラム１１の
中央部を加圧し、ダイアフラム１１にはたわみを生じ
る。中央部のたわみは３μｍである。この時メニスカス
は図３（ｃ）の状態となる。すなわちメニスカスは吐出
口部分で吐出方向に対し凸状に一定の曲率を形成する。
その後通電が遮断されると圧電素子１０は元の形状に戻
り始め、メニスカス１８は後退し始める。図３（ｂ）は
メニスカス１８が最も後退した時の状態を示す。メニス
カス１８は後退するとともにその曲率が初期状態に較べ
小さくなっている。このとき、ダイアフラム１１の外径
を圧電素子１０の径の５倍〜１０倍に設定すれば圧電素
子１０の変位が微小であってもメニスカス後退量を大き
くすることが可能である。

【００４４】以上のように圧電素子１０に対する電圧印
加後の時間に応じてメニスカスの位置とその曲率は変化
する。そこで電圧印加から吐出信号印加までの時間を画
像の濃度信号に応じてかえることで吐出液滴径をアナロ
グ変調させることが可能となる。すなわちメニスカス後
退量が小さく曲率が大きい状態で吐出すると大きな液滴
となり、後退量が大きく曲率が小さい状態で吐出する
と、液路中心部付近のインク流速が液路壁付近の流速に
較べて極端に高くなるので、主に中心部のインクが吐出
し小さな液滴を得ることができる。

【００４５】なお、本実施例ではアクチュエータとして
圧電素子を用いたが、これに限ることなく例えば磁歪素
子のような素子を用いることもでき、記録装置の階調
数，吐出口数，吐出口径，所望の駆動周波数に応じて適
宜選択すれば良い。

【００４６】また、上記実施例では天板３上にダイアフ
ラム１１を設けたが、ダイアフラムの設置位置は吐出口
に至るインク供給経路途中であれば任意の位置に配設で
き、例えば図４に示すように、インクチューブ７の途中
に中間接続部材１５を設け、そこにアタッチメント９，
圧電素子１０およびダイアフラム１１を配設するように
しても良い。

【００４７】いずれにせよ、高周波数駆動可能にして変
位の小さいアクチュエータを適用し、高周波駆動かつメ
ニスカス後退量の大きいメニスカス制御を可能にし、最
小液滴径を小さくして階調幅をひろげることが可能であ
る。

【００４８】また、アクチュエータの変位を増幅するよ
うに構成したので、吐出口数の多いいわゆるラインプリ
ンタ搭載用のヘッドでもメニスカス制御方式を適用でき
るようになる。

【００４９】さらに、アクチュエータが直接インクにふ
れないので、特に圧電素子のように水分により性能が劣
化する素子を使用する場合、装置の信頼性を高めること
がでできる。

【００５０】加えて、図４の構成によると、記録ヘッド
自体の構成を複雑にする必要がないという効果も得られ
る。

【００５１】（実施例２）図５は本発明の第一の形態に
係る液体噴射記録ヘッドの他の実施例の構成を示し、同
図（ａ）がその吐出口方向からみた模式的正面図、同図
（ｂ）が図（ａ）の一点斜線で切った模式的断面図であ
る。ここで、図２と同様に構成できる各部については対
応箇所に同一符号を付してある。

【００５２】本例が実施例１と異なるのは、ダイアフラ
ム１１に代えてそれより剛性の高い振動板２１を配設
し、その周縁部を枠状のゴム２２で支持したことであ
る。ゴム２２と振動板２１との接着、およびゴム２２と
天板３との接着には適宜の接着剤を用いることができ
る。なお、接着剤として乾燥後にも弾性を有するものを
選定すれば、ゴム２２の配設は必ずしも必要ではない。

【００５３】本例でも圧電素子１０を駆動することによ
り実施例１と同様の動作を得て同様の効果を得ることが
できるが、本例ではさらに振動板１１の平面状態を維持
した変位を得て、吐出口列の広範囲にわたり遅れの少な
い均一な圧力作用を生じさせることができる。

【００５４】また、本例でも実施例１と同様に、圧電素
子に代えて、記録装置の階調数等に応じて適宜磁歪素子
その他をアクチュエータとして用いることもでき、さら
に図６に示すように、インクチューブ７の途中に中間接
続部材１５を設け、ここにアタッチメント９，圧電素子
１０および振動板２１等を配設することできる。

【００５５】（実施例３）図７は本発明の第二の形態に
係る液体噴射記録ヘッドの一実施例の構成を示し、同図
（ａ）がその吐出口方向からみた模式的正面図、同図
（ｂ）が図（ａ）の一点鎖線で切った模式的断面図であ
る。ここで、図２と同様に構成できる各部については対
応箇所に同一符号を付してある。

【００５６】本例における天板３には、インクチューブ
７の挿入部と板状の振動部材３１ａおよび３１ｂの取付
部との三ケ所に開口部を有する。振動部材３１ａおよび
３１ｂはその周縁部において接着剤により天板３上の開
口部の周辺部に固定される。振動部材３１ａおよび３１
ｂは、実施例１の如くダイアフラムであっても実施例２
の如く比較的剛性の高い振動板であってもよいが、後者
の場合には振動部材３１ａおよび３１ｂの上記周縁部と
天板３上の開口の上記周辺部との間にゴム等の弾性部材
を介在させる、または接着剤自体を乾燥後に弾性を有す
るものから選択することが好ましい。

【００５７】本例のガラス天板３はインクチューブ７の
挿入部と振動部材３１ａおよび３１ｂの下部との三ケ所
に開口部をもつ。振動板Ａ１２，振動板Ｂ１３はその周
辺部を接着剤によりガラス天板のこれらの振動板３１ａ
および３１ｂはそれぞれ中央に接着された圧電素子１０
ａおよび１０ｂの伸縮に応じてたわみを生じる。圧電素
子１０ａおよび１０ｂの上面は天板３に固定されたアタ
ッチメントで保持され、アタッチメント方向の変形を拘
束されている。従って圧電素子１０ａ，１０ｂに電流を
流すと振動部材３１ａ，３１ｂ方向に伸び、電流を断つ
と元の状態に戻る。

【００５８】次に、本例の吐出動作について図７，図８
および図９を用いて説明する。

【００５９】メニスカス１８はオリフィス部で吐出方向
に対し凹状に一定の曲率で保持されているメニスカス制
御を行っていない時のメニスカス初期位置を示す図８
（ａ）の状態から、圧電素子１０ａに電圧を印加すると
圧電素子１０ａは振動部材３１ａの中央部を加圧し振動
部材３１ａはたわみを生じる。中央部の変位は３μｍで
ある。この時メニスカスは図８（ｃ）の状態となる。す
なわちメニスカスは吐出口部分で吐出方向に対し凸状に
一定の曲率を形成する。その後通電が遮断されると圧電
素子１０ａは元の形状に戻り始め、メニスカス１８は後
退し始める。メニスカス１８は後退するとともにその曲
率が初期状態に較べ小さくなっている。図８（ｂ）はメ
ニスカスが最も後退した状態である。その後毛細管現象
によりメニスカスは復帰し図８（ａ）の状態となる。次
に圧電素子１０ｂに電圧が印加され上記と同様に今度は
振動部材１０ｂにたわみが生じる。すなわち、図９に示
すように、圧電素子１０ａと１０ｂとに交互に電圧を印
加することでメニスカス振動の周波数を高くすることが
可能となる。

【００６０】以上のように、圧電素子１０ａおよび１０
ｂに対する電圧印加後の時間に応じてメニスカスの位置
とその曲率は変化する。そこで電圧印加から吐出信号印
加までの時間を画像の濃度信号に応じてかえることで吐
出液滴径をアナログ変調させることが可能となる。すな
わちメニスカス後退量が小さく曲率が大きい状態で吐出
すると大きな液滴となり、後退量が大きく曲率が小さい
状態で吐出すると、液路中心部付近のインク流速が液路
壁付近の流速に較べて極端に高くなるため、主に中心部
のインクが吐出し小さな液滴を得ることができる。

【００６１】本例でも実施例１と同様に、圧電素子に代
えて、記録装置の階調数等に応じて適宜磁歪素子その他
をアクチュエータとして用いることもでき、さらに図１
０に示すように、インクチューブ７の途中に中間接続部
材１５を設け、ここにアタッチメント９、圧電素子１０
ａ，１０ｂおよび振動板３１ａ，３１ｂ等を配設するこ
ともできる。また、図７に示した例では２個のアクチュ
エータを用いてメニスカスの制御を行ったが、３個以上
のアクチュエータを使用してより高周波数の駆動を行う
こともできる。

【００６２】いずれにせよ、インク供給経路に設けられ
た２個以上の伸縮型アクチュエータを用いてメニスカス
の位置あるいは形状を制御することにより、メニスカス
制御を高周波で行うことが可能となり、高速かつ高階調
の液体噴射記録装置を実現できる。

【００６３】（実施例４）上記実施例３の変形例とし
て、２個のアクチュエータを用いた構成においてその駆
動方式を適切に定めた実施例について説明する。この実
施例は、アクチュエータ等については図７の構成を採用
し、２個のアクチュエータを実施例３における図９に示
した交互駆動のモードに加えて、同時駆動のモードをも
適宜行うようにしたものである。

【００６４】図１１は本例の吐出動作の説明図であり、
（ａ）は初期状態、（ｂ）は交互駆動時のメニスカス後
退状態、（ｃ）は交互駆動時のメニスカス前進状態を示
し、それぞれ図８の（ａ），（ｂ）および（ｃ）に対応
している。

【００６５】本例では、写真調等、より高画質が要求さ
れる画像を出力するときは上記の交互駆動方法に代え圧
電素子同時駆動を行う。すなわち圧電素子１０ａと１０
ｂとを同時に駆動することにより、メニスカスは図１１
（ａ）に示す初期状態から、同図（ｅ）の状態を経て、
同図（ｄ）のような最大後退状態となる。この図１１
（ｄ）のメニスカス位置は圧電素子交互駆動時の同図
（ｂ）の状態のメニスカス位置のほぼ２倍の後退量とな
り、メニスカスの曲率もより小さくなっている。図１１
（ｄ）の状態で吐出パルスを印加すると実施例３につき
上述した理由で交互駆動の時よりもさらに小さな液滴が
吐出される。よってより高階調の画像を実現できること
になる。但し、印字周波数は交互駆動時の１／２とな
る。

【００６６】以上のように本例では圧電素子１０ａおよ
び１０ｂの駆動タイミングを変えることで、ある程度の
階調数をもった画像を高速で出力するモードと、低速で
はあるが写真調の高画質を出力できるモードとを選択可
能な装置を実現できる。写真調の高画質の出力枚数の少
なさを考えれば、低速になるとはいえ駆動タイミングを
変えるだけで階調幅が拡がる利点は大きいといえる。

【００６７】なお、以上の説明では２個のアクチュエー
タの駆動タイミングを交互とするか同時とするかの選択
を行ったが、３個以上のアクチュエータのうちで同時駆
動するアクチュエータの数を選択できるようにすれば、
記録速度を優先するモードではより高速記録を実現で
き、画質を優先するモードではより高階調な画像を実現
できる。

【００６８】また、記録速度と画質とのいずれを優先す
るかの選択は、上述のように２段階のモードに限らず、
アクチュエータの同時駆動の数の選択を３段階以上に
し、例えば高速低画質モード，中速中画質モード，低速
高画質モードの選択が可能な装置も実現できる。

【００６９】いずれかによせ、本例によれば、インク供
給経路に設けられた２個以上の伸縮型アクチュエータに
よりメニスカスの位置あるいは形状を制御する液体噴射
記録装置において、少なくとも２個以上の伸縮型アクチ
ュエータを同タイミングで駆動することにより、吐出し
うる最小液滴径を小さくし高階調画像を出力可能な記録
装置を実現できる。

【００７０】また同時駆動するアクチュエータの数を可
変できるようにすることで、記録速度優先モード記録と
画質優先モード記録の選択ができ、より多くの用途に対
応しうる記録装置を実現できる。

【００７１】（実施例５）図１２は本発明のさらに他の
形態に係る液体噴射記録ヘッドの一実施例の構成を示
し、同図（ａ）がその吐出口方向からみた模式的正面
図、同図（ｂ）が図（ａ）の模式的断面図である。ここ
で、図２と同様に構成できる各部については対応箇所に
同一箇所を付してある。

【００７２】本例における天板３には、インクチューブ
７の取付部に弁ユニット５１を配設してある。弁ユニッ
ト５１は、ヘッド内へのインク導入口５３を閉塞可能な
弁５９を有する。弁５９は、圧電素子１０と同様の圧電
素子で構成することができ、電圧の印加に応じて図１２
（ｂ）の実線で示す状態から二点鎖線で示す状態に変形
し、その変形によってインク導入口５３を閉塞する。こ
の弁５９は、圧電素子１０に対して図１３に示すような
タイミングで駆動することができる。

【００７３】本例に係る記録ヘッドからインク滴を吐出
させるとき、まず圧電素子１０に電圧を印加し、図示の
二点鎖線で描いた形１０′に変形させる。このとき、イ
ンク室４内の体積は増加していき、それに従いメニスカ
ス１８は後退してゆく。メニスカス１８が好適な位置ま
で移動した時点でヒータ５に対応した電気熱変換素子に
通電を行うとヒータ５上に発泡が生じ、インク８はその
エネルギにより吐出口２より吐出され、記録が行われ
る。このように、ヒータ５よりメニスカス１８側に存在
しているインク体積が所望の値に制御できるので吐出イ
ンク滴の体積を好適ないしは所望の値にすることが可能
である。一方、図１３に示すように、弁５９は圧電素子
１０が動作してインク室４内部の体積増加を開始すると
きにはすでにインク導入口を閉じており、インク供給チ
ューブ７からのインクの流入は停止している。これによ
り、圧電素子１０は必要最小限の変位量を得るべく効率
よく動作させさえすれば足りる。また、インク滴吐出後
の失われたインク補充のためには、弁５９を開放し、イ
ンク供給チューブ７からインクを流入させれば何ら問題
は生じない。

【００７４】なお、弁ユニット５１の構成は、図１２に
示したように圧電素子を弁９として用いたものの他、適
宜の形態とすることができる。例えば、図１４（ａ）お
よび（ｂ）は、それぞれ、図１２の変形例を示す模式的
正面図および模式的断面図である。ここに、６９は弁で
あり、ソレノイド６２およびばね６３により上下動が可
能であり、インク導入口５３を開閉することが可能であ
る。他の構成，動作等は図１２に示した実施例と同様で
ある。

【００７５】さらに、導入口を開閉する弁は、回転式そ
の他の適宜の形態を採るものでよく、圧電素子１０との
動作タイミングが維持可能であればいずれも用いること
ができる。

【００７６】また、図１２および図１４では、アクチュ
エータである圧電素子１０を直接天板３の開口部に取付
けた構成を示したが、図１，図３に示した如くダイアフ
ラム，振動板２１を用いた構成も採用できる。また、図
７のようにアクチュエータを２個以上配設してもよい。
さらに、図４，図６，図１０に示したようにヘッドに至
るインク供給経路の途中にアクチュエータを設けてもよ
く、この場合インクタンク側のインク供給路を弁にて適
宜閉塞すればよい。加えて、これらの場合にはアクチュ
エータによる加圧によってのメニスカスが前進し（図８
（ｃ））、その後に後退するとき（図８（ｂ））を利用
して吐出動作を行うようになるが、それに応じて弁の駆
動タイミングを適切に定めればよい。

【００７７】さらに加えて、アクチュエータとしても、
前述の各実施例と同様、圧電素子に限らず適宜のものを
用いることができるのは勿論である。

【００７８】いずれにしても、吐出口に至るインク供給
経路に流路開閉手段を設けることにより、圧電素子等の
アクチュエータによるメニスカス位置ないし形状の制御
動作を補助して、インク流入（またはインクタンク側へ
の流れ）を抑制できるので、アクチュエータを用いたメ
ニスカス制御を効率よくかつ確実に行うことが可能とな
り、変位量の比較的小さい高周波数駆動可能な圧電素子
を用いて所望の記録が得られる効果がある。

【００７９】（実施例６）上記実施例５の思想をさらに
発展させた実施例として、流路開閉手段をメニスカス制
御用のアクチュエータと独立に駆動するものではなく、
従動させるようにした実施例について説明する。

【００８０】図１５は本実施例による記録ヘッドの模式
的断面図であり、上述の各実施例と同様に構成できる各
部については対応箇所に同一符号を付してある。

【００８１】本例に係る弁ユニット５１は、インク供給
チューブ７から弁ユニット５１へのインク流入口５５を
閉塞可能な弁７１と、この弁７１が設けられた軸７２
と、軸７２を介して弁７１を流入口５５を閉塞する方向
に付勢するばね７３とを有している。７５は圧電素子１
０の変位を弁５１に伝達するためのリンクであり、軸７
２に係合する先端部を有する腕部７５Ａと、腕部７５Ａ
の他端側に設けた回動中心軸７７と、腕部７５Ｂの中間
に設けられて圧電素子１０に係合する端部を有する腕部
７５Ｂとから成る。

【００８２】本例においても、メニスカス１８を制御
し、ヒータ１５より吐出口側に存在しているインク体積
を制御し吐出インク滴の体積を好適な値にするために圧
電素子１０が駆動される。このとき圧電素子１０の動き
はリンク７５の回動中心軸７７を中心とした回動によっ
て増幅され、腕部７５Ａと軸７２との接触点まで伝えら
れる。すなわち、腕部７５Ａの回動中心軸と先端部との
間に腕部７５Ｂを設けたことにより、圧電素子１０の変
形量が小であっても腕部７５Ａの先端部の十分な変位量
を得ることができる。本実施例の場合には、かかる先端
部の図中上方への回動に伴い、ばね７３の作用によって
弁７１は図中上方へ押し上げられ、インク流入口５５を
閉塞する位置まで移動する。これにより圧電素子１０に
よるインク室４内部の体積増加時において、インク室４
へのインクの流入が制限されるので、圧電素子１０は必
要最小限の変位量を得るべく効率よく動作するものであ
ればよい。圧電素子１０の動作が終了し、もとの形状に
戻るときには、リンク７５の自重、もしくはリンク７５
に図中時計方向の回動習性を与えるべく設けたばね（不
図示）により、ばね７３の付勢力に抗して腕部７５Ａの
先端部は下方へ回動し、弁７１を押し下げてインク流入
口５５を開放するので、インク室４へのインク補充が液
路１２の毛細管力によって行われ、次の吐出の準備が完
了する。

【００８３】なお、図１５では弁ユニット５１内へのイ
ンク流入口が開閉されるように構成されているが、ヘッ
ド内への流入口５３が開閉されるように構成してもよ
い。この場合には、例えば一端が圧電素子１０に、他端
が軸７２に係合するリンクを設け、その中間に回動中心
軸を定めればよい。そして圧電素子１０の変位量を増幅
する必要があれば、回動中心軸から圧電素子１０との係
合部までの長さを、軸７２との係合部までの長さより小
とすればよい。

【００８４】図１６はそのような構成を応用した他の実
施例を示す模式的断面図である。８１はヘッド内へのイ
ンク流入口を開閉可能な弁、８２は弁８１を設けた軸、
８３は軸８２を介して流入口５３を開放する方向に弁８
１を付勢するばね、８５は圧電素子１０の動きを弁８１
に伝える連結アーム、８７は連結アーム８５の回動中心
軸、８４は弁９と連結アーム８５先端部に設けられた高
さ調節用のねじであり、その先端部が軸８２と係合して
いる。８８は圧電素子１０の動きを連結アーム８５に伝
えるための連結棒、８９は連結棒１４を摺動自在に支持
する支持部である。

【００８５】調節ねじ８４は、流路を閉塞する際に流入
口５３部分に対して弁８１の押し付けを行う本実施例の
構成にあって、ばね８３等により圧電素子１０の動きが
極力妨げられないようにするべく、適切な位置にアーム
先端部の高さを調節するためのものである。また、連結
棒８８は圧電素子１０に対しその垂直方向の動きを効率
よく伝えるものである。

【００８６】その他の構成および動作は図１５に示した
実施例と同様であるので省略する。

【００８７】なお、図１５，図１６につき説明した実施
例にあっても、アクチュエータの種類、その配設態様、
配設位置等に関して実施例５について述べた変形等が可
能であるのは勿論である。

【００８８】いずれにしても、吐出口に至るインク供給
経路に流路開閉手段を設け、かつこれをアクチュエータ
の変位に連動させることにより、アクチュエータによる
メニスカス位置ないし形状の制御動作中において、イン
ク室と供給側との間のインク位相が自動的に抑制できる
ので、アクチュエータは効率よく確実にメニスカスの制
御を行うことが可能となる。

【００８９】また、上記動作中でのインク位相の制限を
インク供給経路の内壁等の流体抵抗によって行う必要が
ないので、充分大きな断面積の供給経路を使うことがで
き、最大供給量を増大させることが可能となり、より高
周波での吐出を行うときの障害にならないという効果を
合わせもつ。

【００９０】（実施例７）図１７は本発明の別の形態に
係る実施例を示し、同図（ａ）が液体噴射記録ヘッドを
吐出口方向からみた模式的正面図、同図（ｂ）がインク
タンクからヘッドに至るインク供給系の模式的断面図で
あり、図２等と同様に構成できる各部については対応箇
所に同一符号を付してある。

【００９１】本実施例では、インク８は図示しない主イ
ンクタンクからインクタンク９０に供給され、可撓性の
インク供給管７を経て、記録ヘッドに導かれる。

【００９２】記録ヘッドへのインクの供給は、液路１２
の毛細管現象を利用しており、インクタンク９０は一定
距離Ｈだけ低く設定されている。

【００９３】またメニスカス１８がｘ＝０の状態で、イ
ンクタンク９０内の水頭が図示しないレベルセンサによ
って一定となるように制御されている。

【００９４】インクタンク９０の鉛直下部には伸縮型ア
クチュエータとして積層型の圧電素子１０を取付けてあ
り、同素子に電圧を印加して駆動することにより、図示
のように振動するように構成してある。

【００９５】次に動作について説明する。

【００９６】まず、非記録時には、メニスカス１８は図
１７（ｂ）の実線で示したように吐出口部で吐出方向に
対し凹状に一定の曲率で保持されている。またこの時の
水頭差として、図示のＨで示した。

【００９７】記録待機状態において、圧電素子１０が駆
動されインクタンク９０とヘッドとの水頭差はＨ〜（Ｈ
＋４０μｍ）だけ振動する。

【００９８】インクタンク９０が下方に移動するに従っ
てメニスカスは後方に引かれ、しかもその形状は初期の
曲率よりも小さくなっていく。

【００９９】以上のように圧電素子１０に対する電圧印
加後の時間に応じてインクタンクとヘッドとの水頭差が
変わり、これによりメニスカスの位置とその曲率が変化
するように構成してある。

【０１００】この時のメニスカスの挙動は図３の
（ａ），（ｂ），（ｃ）の順となる。

【０１０１】記録時には、記録タイミングに従ってヒー
タ５がインクを加熱し、この加熱によりインク中にバブ
ルが発生し、液滴が吐出口から吐出する。そしてこの液
滴が記録媒体（紙など）に着弾しドットを形成する。さ
らに具体的には、圧電素子への電圧印加から吐出信号
（ヒータ加熱）までの時間を画像の濃度信号に応じてか
えることで吐出液滴径をアナログ変調させることが可能
となる。

【０１０２】すなわち、前述と同様に、メニスカス後退
量が小さく曲率が大きい状態で吐出すると大きな液滴と
なり後退量が大きく曲率が小さい状態で吐出すると、液
路中心部付近のインク流速が液路壁付近の流速に較べて
極端に高くなるため、主に中心部のインクが吐出し小さ
な液滴となる。

【０１０３】また、ある径の液滴を吐出させるために
は、メニスカス後退途中とメニスカス復帰途中の両方の
タイミングが利用できるが、ここではメニスカスの後退
している時にのみ吐出することとし、メニスカスの位置
がｘ＝０，（１／４）δ，（２／４）δ，（３／４）
δ，（４／４）δとなる時に加熱を行い、１ドットを４
階調で記録可能となるように構成した。

【０１０４】図１８（ａ）および（ｂ）は本実施例の変
形例を説明するもので、ヘッド部は図１７に示したもの
と同一であり、インクタンク部の構成のみ異なる。

【０１０５】インクタンク９０は、底板を側板よりも薄
くして弾性変形可能とするとともに、図示のように支持
部材９０は積層型圧電素子を挟んでタンク側板を固定し
ている。

【０１０６】この動作も図１７とほぼ同様であるが、圧
電素子１０を駆動するとインクタンク９０の底板は図示
のように変形することから水頭差もこれに応じて変動す
る。

【０１０７】底板が上方に変形した時にメニスカスはｘ
方向に移動し、逆に底板が下方に復元した時にはメニス
カスも初期位置に復帰する。

【０１０８】記録動作も上述と同様であり、メニスカス
の移動とヒータによる加熱タイミングを適宜制御するこ
とによって、記録ドットの階調が制御可能となる。

【０１０９】なお、本実施例では伸縮型アクチュエータ
として積層型の圧電素子を用いたが、これに限定される
ものではなく、例えば磁歪素子などであってもよい。

【０１１０】また、伸縮型アクチュエータと変位拡大機
構との組み合わせであってもよい。

【０１１１】いずれにしても、記録ヘッドの構成を複雑
化することなく、簡単な構成でインクタンクと記録ヘッ
ドとの水頭差を制御することにより、ヘッド内のメニス
カスが制御可能となって、吐出液滴の径が制御可能とな
る。

【０１１２】従って記録ドットの高階調制御が可能とな
り、ハーフトーンを含む画像を高品位に記録することが
できる。

【０１１３】（記録装置の具体例）以上の各実施例は、
変位量の小さいアクチュエータを用いても効率よくメニ
スカス制御を行うことができるので、シリアルプリンタ
に搭載されるような小型の記録ヘッドのみならず、ライ
ンプリンタに搭載される大型の記録ヘッドにおいてメニ
スカス制御を行う場合にも有効に適用できる。

【０１１４】図１９は本発明を適用可能な記録装置の一
例として、フルカラー記録が可能なラインプリンタを示
す模式的斜視図である。

【０１１５】図１９において、２０１Ａおよび２０１Ｂ
は、記録媒体Ｒを副走査方向Ｖ_S に挾持搬送するために
設けたローラ対である。２０３ＢＫ，２０２Ｙ，２０２
Ｍおよび２０２Ｃは、それぞれ、記録媒体Ｒの全幅にわ
たってノズルを配列したブラック，イエロー，マゼンタ
およびシアンの記録を行うフルマルチタイプの記録ヘッ
ドであり、その順に記録媒体搬送方向上流側より配置し
てある。２００は回復系であり、吐出回復処理にあたっ
ては記録媒体Ｒに代って記録ヘッド２０２ＢＫ〜２０２
Ｃに対向する。

【０１１６】かかる構成に対し、メニスカス制御用のア
クチュエータないしはそれに付帯する各部が、図２，図
５，図７，図１２，図１４，図１５および図１６等につ
いて説明した例では記録ヘッド２０２ＢＫ〜２０２Ｃに
配列され、図４，図６および図１０等について説明した
例では各ヘッドに対応して設けたインク供給源（不図
示）からヘッドに至るインク供給系に配列され、図１７
および図１８等について説明した例ではインク供給源と
ヘッドとの間に介挿されるインクタンクに配設されるわ
けである。

【０１１７】図２０は図１９の構成に対する制御系の構
成例を示す。ここで１５０は画像データ供給源としての
ホスト装置Ｈから直接もしくは記録装置の主制御部（Ｃ
ＰＵ）１６０を介して供給される画像データＩＤＡＴＡ
を格納する画像メモリである。１７０は駆動部であり、
主制御部１６０からの駆動タイミング信号Ｔに応じて、
画像メモリ１５０に展開された画像データを読み出し、
所定の階調に応じて上記各実施例に係る圧電素子等のア
クチュエータ１０等を駆動してメニスカス制御を行いつ
つ（特に図８の実施例では１ヘッドに２つ配設されたア
クチュエータの交互駆動、図１１について述べた実施例
ではさらに同時駆動、図１２，図１４の各実施例では流
路開閉手段の駆動を含む）、記録ヘッド２０２ＢＫ〜２
０２Ｃを駆動して画像形成を行わせる。

【０１１８】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【０１１９】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【０１２０】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【０１２１】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【０１２２】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【０１２３】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【０１２４】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【０１２５】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。

【０１２６】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
メニスカスをより効果的に制御し、以て高階調，高速度
の記録を行うことができるようになる。

【０１２８】また、シリアルスキャン型のプリンタに搭
載されるような小型の記録ヘッドのみならず、記録媒体
の幅に対応した範囲にわたって吐出口を配列した所謂フ
ルマルチ型のような大型の記録ヘッドにおいて高階調，
高速度の記録を行えるようになる。

【０１２９】さらに、メニスカス制御を行う圧電素子等
のアクチュエータの劣化を防止し、メニスカス制御の信
頼性を向上することができる。

【０１３０】加えて、アクチュエータの伸縮を効果的に
伝達すること、もしくはアクチュエータ動作時の補助動
作を適切に行うことにより、アクチュエータを小型化す
ることができる。

【０１３１】さらに加えて、アクチュエータ配設位置を
適切に定め、ヘッド構造の複雑化が生じないようにする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の前
提となったメニスカス制御手段を付加した記録ヘッドの
模式的正面図および模式的断面図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の一
形態による実施例に係る記録ヘッドの模式的正面図およ
び模式的断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）はメニスカス制御時の状態を示
す説明図である。

【図４】図２に示すメニスカス制御手段をインク供給経
路に配置した例を示す模式図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の一
形態による他の実施例に係る記録ヘッドの模式的正面図
および模式的断面図である。

【図６】図５に示すメニスカス制御手段をインク供給液
路に配置した例を示す模式図である。

【図７】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の他
の形態による実施例に係る記録ヘッドの模式的正面図お
よび模式的断面図である。

【図８】（ａ）〜（ｃ）は図７の構成によるメニスカス
制御時の状態説明図である。

【図９】図７の構成に対するアクチュエータの駆動タイ
ミングを示す波形図である。

【図１０】図７に示すメニスカス制御手段をインク供給
経路に配置した例を示す模式図である。

【図１１】（ａ）〜（ｅ）は図７の構成に対してアクチ
ュエータの駆動タイミングを変更したときのメニスカス
制御時の状態を示す説明図である。

【図１２】（ａ）および（ｂ）は、ぞれぞれ、本発明の
さらに他の形態として、メニスカス制御動作の補助を行
う流路開閉手段を設けた実施例に係る記録ヘッドの模式
的正面図および模式的断面図である。

【図１３】そのアクチュエータおよび補助部材の駆動タ
イミングの説明図である。

【図１４】（ａ）および（ｂ）は、ぞれぞれ、上記流路
開閉手段を設けた他の実施例に係る記録ヘッドの模式的
正面図および模式的断面図である。

【図１５】上記流路開閉手段をアクチュエータに従動さ
せるようにした実施例に係る記録ヘッドの模式的断面図
である。

【図１６】上記流路開閉手段をアクチュエータに従動さ
せるようにした他の実施例に係る記録ヘッドの模式的断
面図である。

【図１７】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の
別の形態による実施例に係る記録ヘッドの模式的正面図
およびインク供給系の模式的断面図である。

【図１８】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の
別の形態による他の実施例に係る記録ヘッドの模式的正
面図およびインク供給系の模式的断面図である。

【図１９】本発明を適用可能な液体噴射記録装置の模式
的斜視図である。

【図２０】その制御系の構成例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１基板２吐出口３天板４インク室５熱作用部（ヒータ）６ヒータボード７インク供給チューブ８インク９アタッチメント１０，１０ａ，１０ｂ圧電素子１１ダイアフラム１２液路１５中間接続部材１８メニスカス２１振動板２２ゴム３１ａ，３１ｂ振動部材５１弁ユニット７５リンク８４調節ねじ８５連結アーム９０インクタンク２０２ＢＫ，２０２Ｙ，２０２Ｍ，２０２Ｃ記録ヘッ
ド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本恒介東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録ヘッドのインク吐出口に至るインク
の供給経路内の体積を変化させることにより前記吐出口
付近に形成されるインクのメニスカスの位置または形状
を変化させるための作動部材を具えたインクジェット記
録装置において、前記作動部材が組合されて前記供給経路に配置され、前
記作動部材の動作に応じて変位することにより前記体積
を変化させる変位部材であって、当該体積の変化量が、
前記作動部材を前記供給経路に直接配置したとしたとき
のその動作によって生じる前記体積の変化量より大であ
る当該変位部材を具えたことを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。
【請求項２】前記作動部材は伸縮型のアクチュエータ
であり、前記変位部材は、前記アクチュエータの伸縮の
方向と交差する前記アクチュエータの一端部が取付けら
れ、当該取付け部分の前記アクチュエータの面積より大
きな面積を有する前記供給経路上の開口を覆って配置さ
れる部材であることを特徴とする請求項１に記載のイン
クジェット記録装置。
【請求項３】前記伸縮の方向と交差する前記アクチュ
エータの他端部の変位を拘束して当該他端部と前記開口
との距離を不変とする拘束部材を具えたことを特徴とす
る請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】前記変位部材はダイアフラムを有するこ
とを特徴とする請求項２または３に記載のインクジェッ
ト記録装置。
【請求項５】前記変位部材は、前記開口の周辺部に配
置された弾性部材と、該弾性部材に支持された板状部材
とを有することを特徴とする請求項２または３に記載の
インクジェット記録装置。
【請求項６】前記記録ヘッドは、前記吐出口と、該吐
出口に連通する液路と、該液路に連通したインク室とを
有し、前記変位部材は前記記録ヘッドの前記インク室に
対して設けられているこを特徴とする請求項１ないし５
のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】前記変位部材は前記記録ヘッドに至るイ
ンク供給経路の途中に設けられていることを特徴とする
請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記
録装置。
【請求項８】記録ヘッドのインク吐出口に至るインク
の供給経路内の体積を変化させることにより前記吐出口
付近に形成されるインクのメニスカスの位置または形状
を変化させるための作動部材を複数具えたことを特徴と
するインクジェット記録装置。
【請求項９】前記複数の作動部材を交互に駆動するよ
うにしたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１０】少なくとも２つの前記作動部材を同時
に駆動するようにしたことを特徴とするインクジェット
記録装置。
【請求項１１】同時駆動される前記作動部材の数を可
変とするようにしたことを特徴とする請求項１０に記載
のインクジェット記録装置。
【請求項１２】前記複数の作動部材を交互に駆動する
モードと少なくとも２つの前記作動部材を同時に駆動す
るモードとを有することを特徴とする請求項８に記載の
インクジェット記録装置。
【請求項１３】前記作動部材は伸縮型のアクチュエー
タであることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれ
かに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１４】記録ヘッドのインク吐出口に至るイン
クの供給経路内の体積を変化させることにより前記吐出
口付近に形成されるインクのメニスカスの位置または形
状を変化させるための作動部材を具えたインクジェット
記録装置において、前記インクの供給経路上、前記作動部材が配置される部
分より上流側の前記供給経路を開閉する開閉手段を具え
たことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１５】前記作動手段の動作を前記開閉手段に
伝達して前記開閉手段を前記作動手段に従動させる手段
を具えたことを特徴とする請求項１４に記載のインクジ
ェット記録装置。
【請求項１６】前記作動手段が前記供給経路の体積を
変化させている際もしくはその完了の際に、前記開閉手
段は前記供給経路を閉塞し、前記作動部材が前記供給経
路の体積を変化させるための動作をしていない際におい
ては、前記開閉手段は前記供給経路を開放することを特
徴とする請求項１４または１５に記載のインクジェット
記録装置。
【請求項１７】前記作動部材は伸縮型のアクチュエー
タであることを特徴とする請求項１４ないし１６のいず
れかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１８】前記記録ヘッドは、前記吐出口と、該
吐出口に連通する液路と、該液路に連通したインク室と
を有し、前記作動部材は前記記録ヘッドの前記インク室
に対して設けられていることを特徴とする請求項８ない
し１７のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１９】前記作動部材は前記記録ヘッドに至る
インク供給経路の途中に設けられていることを特徴とす
る請求項８ないし１７のいずれかに記載のインクジェッ
ト記録装置。
【請求項２０】インク吐出口を有した記録ヘッドと、
該記録ヘッドに供給すべきインクを収納したインクタン
クとを具備したインクジェット記録装置において、前記
記録ヘッドと前記インクタンクとの水頭差を変化させる
ことにより前記吐出口付近に形成されるインクのメニス
カスの位置または形状を変化させる手段を具えたことを
特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２１】前記手段は、前記インクタンクに取付
けられてその高さを変化させる伸縮型のアクチュエータ
を有することを特徴とする請求項２０に記載のインクジ
ェット記録装置。
【請求項２２】前記伸縮型のアクチュエータは圧電素
子であることを特徴とする請求項２，１３，１７または
２１に記載にインクジェット記録装置。
【請求項２３】前記記録ヘッドは、インクを吐出する
ために利用されるエネルギとしてインクに膜沸騰を生じ
させる熱エネルギを発生する電気熱変換素子を有するこ
とを特徴とする請求項１ないし２２のいずれかに記載の
インクジェット記録装置。