JPH0687214A - インクジェットプリントヘッドとインクジェットプリンタ及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成のインクジェットプリントヘッド
で高精度の印字を安定して行なう。 【構成】 複数のヒータ３を同時に駆動して、透明溶媒
７１中に複数のバブル２３を同時に生成させ、それぞれ
のバブル２３の吐出力により、所望の印字ドッド部分に
対応して、それぞれインク１１と透明溶媒７１との混合
液を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクと透明溶媒とを
混合し、発熱体（以下、ヒータ）により前記透明溶媒中
に気泡を発生させて混合液を吐出するインクジェットプ
リントヘッドとインクジェットプリンタ及びその駆動方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱インクジェットプリントヘッドには、
ノズルの開口方向によってエッジシュータ型熱インクジ
ェットプリントヘッドとサイドシュータ型熱インクジェ
ットプリントヘッドとの２方式がある。

【０００３】図２１及び図２３に、それぞれエッジシュ
ータ型及びサイドシュータ型の熱インクジェットプリン
トヘッドの構成を示す。いずれの方式もインク吐出につ
いての基本的原理は全く同じである。図２１、２３にお
いて、基板１上にＳｉＯ₂ などの絶縁膜２を介してヒー
タ３が設けられている。ヒータ３上には、１対のＡｌ電
極４、５が対向して設けられており、ヒータ３及び電極
４、５の上面は、３層の保護膜６、７、８で被覆されて
いる。また、最上層のポリイミドで構成された保護膜８
には、電極４、５が対向している位置に開口部８ａが形
成されており、保護膜８の上部にオリフィスプレート９
が設けられている。そして、オリフィスプレート９に形
成された液室１０に、図示しないインク供給部からイン
ク１１が供給される。

【０００４】ここで、図２１に示すエッジシュータ型ヘ
ッドでは、ヒータ３に平行の方向に液室１０が開口して
おり、図２３に示すサイドシュータ型ヘッドでは、ヒー
タ３に直角の方向に液室１０が開口していて、それぞれ
オリフィス１２、１３を形成している。なお、サイドシ
ュータ型ヘッドでは保護膜は６、８の２層となってい
る。

【０００５】上記のように構成されたエッジシュータ型
熱インクジェットプリントヘッドにおいて、ヒータ３に
所定の電圧パルスを一定時間加えると、図２２（ａ）に
示すように、ヒータ３の面上に核気泡２１が発生する。
核気泡２１は、同図（ｂ）に示すように、合体して膜気
泡２２となり、さらに同図（ｃ）に示すように、膜気泡
２２が断熱膨張により成長してバブル２３となる。次
に、ヒータ３に対する電圧の印加がなくなると、同図
（ｄ）に示すように、周囲のインク１１に熱を取られて
バブル２３は収縮し、同図（ｅ）に示すように、バブル
２３は消滅する。そして図２２（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）
の過程において生じる膜沸騰現象の吐出力により、イン
ク１１はインク粒１１ａとなってオリフィス１２から外
部に放出される。

【０００６】図２３に示すサイドシュータ型熱インクジ
ェットヘッドにおいても、図２４に示すように、同様の
作用によりインク粒１１ａの吐出が行なわれる。なお、
図２４では、複数個の液室１０がオリフィスプレート９
に並列に設けられており、共通のインク供給部２４から
インク１１が供給される。また、インク供給部２４に
は、各液室１０を仕切るバリア２５が設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来のインクジェットプリントヘッド
によると、それぞれのヒータ３を駆動する制御を独立し
て行なう必要があり、多数のドライブ回路を設けなけれ
ばならなかった。このため、ヘッド構成が大型となり、
部品点数も多くなって、コスト高になる欠点があった。
また、それぞれのヒータ３により独立してバブル２３を
発生させ、その吐出力を必要なインク粒の吐出にのみ使
用するため、液室１０内の各ヒータ３間にバリア２５を
設けなければならなかった。そしてバリア２５の形状に
より、吐出特性や耐久性が大きく影響されるため、設計
が困難であり、高度な製作技術が要求されるという問題
もあった。

【０００８】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、簡単な構成で高精度の印字を安定して行なうこ
とのできる、安価なインクジェットプリントヘッドとイ
ンクジェットプリンタ及びその駆動方法を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のインク
ジェットプリントヘッドの駆動方法は、インク１１と透
明溶媒７１とを混合し、発熱体としてのヒータ３を駆動
して透明溶媒７１中にバブル２３を発生させ、バブル２
３の吐出力によりインク１１と透明溶媒７１との混合液
を吐出するインクジェットプリントヘッドの駆動方法に
おいて、複数のヒータ３を同時に駆動して複数のバブル
２３を同時に生成させ、それぞれのバブル２３の吐出力
により、所望の印字ドット部分に対応してそれぞれ混合
液を供給することを特徴とする。

【００１０】請求項２に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、インク１１と透明溶媒７１との混合液を吐出
するオリフィス１３が所定のピッチで形成されたオリフ
ィスプレート９と、オリフィス１３に対向して設けら
れ、吐出力を発生するバブル生成用のヒータ３を有する
基板１と、オリフィスプレート９と基板１との間に形成
され、透明溶媒７１が充填された液室１０と、基板１の
下部に設けられインク１１が充填されたインク定量部７
２と、液室１０とインク定量部７２とをヒータ３の中心
部分を貫通して連通するインク供給孔６１とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項３に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、液室１０は各オリフィス１３間において連通
していることを特徴とする。

【００１２】請求項４に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、吐出力を発生する吐出用ヒータ３の中間に、
バリア形成のためのバブル９１を生成するバリア用ヒー
タ９２を設けたことを特徴とする。

【００１３】請求項５に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、各オリフィス１３に対向して設けられたヒー
タ３を連続して一体に形成し、各オリフィス１３に対向
する部分のヒータ３に並列に電圧を印加することを特徴
とする。

【００１４】請求項６に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、各オリフィス１３に対向して設けられたヒー
タ３を連続して一体に形成し、ヒータ３の両端に直列に
電圧を印加することを特徴とする。

【００１５】請求項７に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、インク定量部７２をオリフィス１３の開口部
外周に設け、インク定量部７２にオリフィス１３に向っ
て開孔するインク供給孔６１を設けたことを特徴とす
る。

【００１６】請求項８に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、インク定量部７２は電気滲透膜７５及びメッ
シュ電極７６を備えることを特徴とする。

【００１７】請求項９に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、吐出力を発生するバブル２３の大きさは、ヒ
ータ３に印加される電圧のパルス幅により制御されるこ
とを特徴とする。

【００１８】請求項１０に記載のインクジェットプリン
タは、被印刷物としてのプリント紙３２を巻回して回転
するドラム３３の軸方向に移動可能にヘッド３１を配置
するとともに、ヘッド３１をドラム３３の回転に連動し
て移動させる駆動部材としての送りネジ３４を設けたこ
とを特徴とする。

【００１９】請求項１１に記載のインクジェットプリン
タは、プリント紙３２を巻回して回転するドラム３３の
軸方向に移動可能にヘッド３１を配置するとともに、ド
ラム３３をヘッド３１の移動と連動して回転させる駆動
部材としてのモータ３８を設けたことを特徴とする。

【００２０】請求項１２に記載のインクジェットプリン
タは、プリント紙３２を巻回して回転するドラム３３の
軸方向に、複数個のヘッド３１をライン状に配置したこ
とを特徴とする。

【００２１】

【作用】請求項１に記載のインクジェットプリントヘッ
ドの駆動方法においては、同一の制御信号により同時に
多数のヒータ３を制御し、バブル２３を同時のタイミン
グで発生させるので、同一のタイミングで多数のインク
１１と透明溶媒７１との混合液粒を吐出することがで
き、吐出誤差が少なく、プリント紙３２上の印字位置の
ズレが少ない、高精度の印字が可能となる。しかも、多
数のタイミング発生回路が不要となり、安価で小型なヘ
ッドを得ることができる。

【００２２】請求項２に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいては、インク定量部７２により、所望の量
のインク１１が、インク供給孔６１を介して透明溶媒７
１が充満された液室１０内に供給され、液室１０内で希
望する濃度の混合液が生成される。次に同一タイミング
で複数の隣接したヒータ３を駆動し、バブル２３を同時
に発生させることで、それぞれのバブル２３による吐出
力は隣接ヒータ方向に拡散することなく、オリフィス１
３方向にのみ作用し、混合液粒をオリフィス１３から吐
出する。

【００２３】請求項３に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいては、液室１０がバリアを設けることな
く、各オリフィス１３間で連通しているので、製作が容
易で安価な構成とすることができる。

【００２４】請求項４に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいては、吐出用ヒータ３の間にバリア用ヒー
タ９２を設けたので、バリア用ヒータ９２を駆動するこ
とにより、基板１とオリフィスプレート９との間に透明
溶媒７１の沸騰によるバブル９１が発生し、これらのバ
ブル９１により各オリフィス１３に対応して液室１０が
区画される。この結果、各オリフィス１３における混合
液粒の吐出力が増大する。

【００２５】請求項５、６に記載のインクジェットプリ
ントヘッドにおいては、ヒータ３を連続して一体に形成
し、それぞれの発熱体を並列または直列駆動するように
したので、ヒータ３の構成を簡単にすることができる。

【００２６】請求項７に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいては、定量されたインク１１をオリフィス
１３の外側から液室１０内に供給し、透明溶媒７１との
混合液を作成することができる。

【００２７】請求項８に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいては、インク定量部７２を電気浸透膜７５
及びメッシュ電極７６を有する電気浸透方式としたの
で、各液室１０へのインク供給量を任意に制御すること
ができる。

【００２８】請求項９に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいては、ヒータ３に印加されるパルス電圧の
パルス幅により、吐出力を発生するバブル２３の大きさ
を制御することができ、混合液の吐出量を制御すること
ができる。

【００２９】請求項１０乃至１２に記載のインクジェッ
トプリンタにおいては、被印刷物としてのプリント紙３
２を巻回して回転するドラム３３に対し、ヘッド３１の
送りと配置を３種類に変えることができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明のインクジェットプリントヘッ
ドとインクジェットプリンタ及びその駆動方法の実施例
を図面を参照して説明する。

【００３１】図１７乃至図２０に、本実施例によるイン
クジェットプリントヘッド３１が搭載されたインクジェ
ットプリンタの構成例を示す。図１７は、ドラム回転型
の構成例である。被印刷物としてのプリント紙３２は、
ドラム３３の外周に巻回され、所定位置に固定されてい
る。ドラム３３の外周には、送りネジ３４がドラム軸方
向に平行に設けられており、送りネジ３４にはヘッド３
１が螺合している。そして、送りネジ３４の回転によっ
てヘッド３１が軸方向に移動するようになっている。ま
た、ドラム３３は、プーリ３５、ベルト３６、プーリ３
７を介してモータ３８により回転駆動される。さらに、
送りネジ３４及びモータ３８の回転とヘッド３１の駆動
とは、駆動制御部３９により印画データ及び制御信号４
０に基づいて駆動制御される。

【００３２】上記の構成において、ドラム３３が回転す
ると、その回転に同期してヘッド３１からインクが吐出
され、プリント紙３２上に画像が形成される。ドラム３
３が１回転して、プリント紙３２上に円周方向に１列の
印刷が完了すると、送りネジ３４が回転してヘッド３１
を１ピッチ移動させ、次の列の印刷を行なう。この場
合、ドラム３３と送りネジ３４を同時に回転させ、印刷
しながらヘッド３１を徐々に移動させる方法もある。マ
ルチノズルヘッドの場合や同じ場所を何度か印字するよ
うな構成の場合は、ステップ送りが適するが、単ノズル
やマルチノズルでも本数が少ない場合は、ドラム３３と
送りネジ３４とを連動して同時に回転させながら、スパ
イラル状の印字を行なう。

【００３３】図１８は、シリアル型の構成例である。こ
の場合も、図１７に示すドラム回転型の場合とほぼ同様
の構成であるが、プリント紙３２はドラム３３に巻回さ
れておらず、軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ４
１により、ドラム３３に圧着保持されている。この場合
は、ヘッド３１が移動して１行の印字を行なうと、ドラ
ム３３を１行分だけ回転させて次の行の印字を行なう。
ヘッド３１の移動は、同一方向の場合と往復方向の場合
とがある。

【００３４】図１９は、ライン型の構成例である。この
場合は、図１８に示すシリアル型のヘッド３１及び送り
ネジ３４の代りに、多数のヘッド３１がライン状に配置
されたラインヘッド４２が軸方向に固定して設けられて
いる。この構成では、ラインヘッド４２で１行分の印字
が同時に行なわれ、印字が完了するとドラム３３を１行
分だけ回転させて次の行の印字を行なう。この場合、全
ラインを一括して印字したり、複数ブロックに分割した
り、１行おきに交互に印字する方法も考えられる。

【００３５】図２０は、印字及び制御系のブロック図で
ある。印字データなどの信号５１は、信号処理・制御回
路５２に入力され、回路５２において印字順番に揃えら
れて、ドライバ５３を介してヘッド５４に送られる。印
字順番は、ヘッドや印字部の構成で異なり、また、印字
データの入力順番との関係もあり、必要に応じてライン
バッファメモリや、１画面メモリなどのメモリ５５に一
旦記録してから取り出す。ヘッド５４には、階調信号や
吐出信号を出力する。

【００３６】なお、マルチヘッドでノズル数が非常に多
い場合は、ヘッド５４にＩＣを搭載して、ヘッド５４に
接続する配線数を減らすようにする。また信号処理・制
御回路５２には補正回路５６が接続されており、γ補
正、カラーの場合の色補正、各ヘッドのばらつき補正な
どを行なう。補正回路５６には、予め決められた補正デ
ータをＲＯＭマップ型式で格納しておき、外部条件、例
えばノズル番号、温度、入力信号などに応じて取り出す
ようにするのが一般的である。

【００３７】信号処理・制御回路５２は、ＣＰＵやＤＳ
Ｐ構成としてソフトウエアで処理することが一般的であ
り、処理された信号は各種制御部５７に送られる。各種
制御部５７では、ドラム３３及び送りネジ３４を回転駆
動するモータの駆動、同期、ヘッドのクリーニング、プ
リント紙３２の供給、排出などの制御を行なう。また、
信号５１には、印字データ以外の操作部信号や外部制御
信号が含まれることはいうまでもない。

【００３８】図１乃至図４に本発明のインクジェットプ
リントヘッドの第１の実施例の構成を示す。以下、各実
施例において、図２３、２４に示す従来例の部分に対応
する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜
省略する。

【００３９】本実施例は、サイドシュータ型熱インクジ
ェットプリントヘッドに適用したマルチノズルの構成例
であり、図１はマルチ方向に対して直角方向の縦断面
図、図２はマルチ方向に沿った縦断面図である。オリフ
ィスプレート９には混合液粒１１ａを吐出するためのオ
リフィス１３が、希望する印字ピッチで設けられてお
り、各オリフィス１３にそれぞれ連通してオリフィスプ
レート９に形成された液室１０はバリア２５で仕切られ
ている。上記構成のオリフィスプレート９は、電蝕、フ
ォトエッチング、エレクトロ・ファイン・フォーミング
などの加工方法により製作される。

【００４０】基板１上には絶縁膜２を介してヒータ３が
設けられており、ヒータ３の中心はオリフィス１３の中
心とほぼ一致するように配置されている。ヒータ３に
は、１対のＡ１電極４、５が接続されており、ヒータ３
の中心部分から基板１を貫通してインク供給孔６１が形
成されている。そして、基板１を支持する支持板６２に
設けられたインク供給室６３とインク供給孔６１とは連
通している。また電極４、５の上面とインク供給孔６１
の内面とは保護膜６で被覆されており、保護膜６により
ヒータ３及び電極４、５をインク１１による腐食から防
ぎ、かつバブル２３の消滅過程に発生する破壊力に耐え
られるようにしている。

【００４１】インク供給孔６１の内径は、インク吐出過
程で発生する吐出力に影響を与えず、インク吐出後に液
室１０に円滑にインク１１を供給できる径となってい
る。この内径は、インク１１の粘度、インク１１の加圧
力、ヒータ３の発熱特性、動作タイミングなどで決定さ
れる。また、液室１０内には透明溶媒７１が充填されて
おり、液室１０を区画するバリア２５の下端は保護膜６
に完全に密着しておらず、僅かな間隙が形成されてい
て、液室１０間において透明溶媒７１の移動が可能とな
っている。また、各液室１０の一部分は、マルチ方向に
対して共通の透明溶媒供給部７３を形成しており、透明
溶媒供給部７３から各液室１０を形成するバリア２５の
間隙を通して、各液室１０に対し透明溶媒７１が供給さ
れる。

【００４２】基板１の下部には、定量部保持板７４に保
持されたインク定量部７２が設けられており、定量部保
持板７４の下部には、インク供給部６３を有する支持板
６２が取り付けられている。また、インク定量部７２
は、インク供給孔６１を介して液室１０に連通してお
り、インク供給部６３とも連通している。さらに、イン
ク定量部７２には、電気滲透膜７５と、電気滲透膜７５
の両面を挾持するメッシュ電極７６とが設けられてお
り、メッシュ電極７６間に所定の電圧パルスを印加する
ことにより、インク供給部６３から電気滲透膜７２を介
して所望量のインク１１を液室１０側に供給するように
なっている。

【００４３】次に、ヘッド制御部の構成要素を図３及び
図４に示す。図３はヒータ３の電極４、５の接続配線図
であり、図５はヘッド制御ブロック図である。図３、４
において、他ブロックから発生した印字トリガは、タイ
ミング信号作成回路８１に取り込まれ、タイミング信号
作成回路８１によりパラレル部ラッチ信号、インク定量
部イネーブル信号及びバブル発生用のヒータイネーブル
信号を発生する。そして、パラレル部ラッチ信号はシリ
アル・パラレル変換回路８２に、インク定量部イネーブ
ル信号は各インク定量部コントローラ８３に、ヒータイ
ネーブル信号は各ヒータ３のドライバ８４に、それぞれ
入力される。このとき、印字トリガを検出してから、そ
れぞれのラッチ信号、イネーブル信号を発生するタイミ
ング及びその有効時間は、前以って定められている。

【００４４】一方、他ブロックから発生したシリアルの
印字データは、シリアル・デジタル変換回路８２に取り
込まれ、パラレルの印字データに変換される。このパラ
レル化された印字データは、各インク定量部コントロー
ラ８３に出力され、タイミング信号作成回路８１から入
力されたパラレル部ラッチ信号によって一度ラッチされ
る。そしてインク定量部イネーブル信号が有効な区間に
おいては、出力印字データは変更されない。

【００４５】タイミング信号作成回路８１からのインク
定量部イネーブル信号と、シリアル・パラレル変換回路
８２からのパラレル化された印字データとを基にして、
各インク定量部７２に印字データに対応したインク定量
信号を出力する。この信号により各インク定量部７２を
制御し、各液室１０に所要インク量を供給する。インク
定量信号は印字データによって、パルス幅変調またはア
ナログ的な電圧変調などの制御がなされる。

【００４６】一方、タイミング信号作成回路８１からの
バブル用ヒータイネーブル信号により、各ドライバ８４
を介して各ヒータ３が駆動される。ここで各ヒータ３の
抵抗特性差がほとんどない場合は、各ヒータ３に対応し
てそれぞれドライバ８４を設ける必要はなく、ドライバ
８４を共通化することができる。

【００４７】また図３に示すように、各ヒータ３の一方
の電極４は、それぞれドライバ８４に接続されており、
他方の電極５は共通化され、共通電極を形成している。

【００４８】次に図５を参照して、ヘッド制御部の動作
タイミングを説明する。印字タイミングになると、外部
から印字トリガがタイミング信号作成回路８１に入力さ
れ、同時に外部からシリアル化されたデジタル印字デー
タがシリアル・パラレル変換回路８２に入力される。

【００４９】タイミング信号作成回路８１は、入力され
たデジタル印字データの転送に同期し、複数の印字デー
タごとにパラレル部ラッチ信号をシリアル・パラレル変
換回路８２に出力する。シリアル・パラレル変換回路８
２内では、シリアルのデジタル印字データを順次パラレ
ル化し、パラレル部ラッチ信号で一度ラッチし、印字デ
ータとして各インク定量部コントローラ８３に出力す
る。印字データは次のパラレル部ラッチ信号が有効にな
るまで変化しない。

【００５０】タイミング信号作成回路８１は、印字デー
タが変化しない区間で、インク定量部イネーブル信号を
各インク定量部コントローラ８３に出力する。各インク
定量部コントローラ８３は、印字データ及びインク定量
部イネーブル信号に基づいて、各インク定量部７２にイ
ンク定量信号を出力し、インク定量制御を行なう。この
インク定量信号は、一定電圧のパルス幅変調またはアナ
ログ的な電圧変調によりインク定量部７２を制御する。

【００５１】インク定量部イネーブル信号がＯＦＦにな
った後、タイミング信号作成回路８１は、バブル用ヒー
タイネーブル信号を、各ヒータドライバ８４へ同時に出
力する。バブル用ヒータイネーブル信号のパルス幅は、
ヘッド吐出特性によって決定される。そして各ヒータ３
のドライバ８４は、それぞれのヒータ３に対して、ある
一定の電力エネルギを印加する。

【００５２】次に図１、２に示すヘッドの動作を説明す
る。まず共通インク供給室６３にインク１１を供給し、
共通インク供給室６３及びインク定量部７２の内部をイ
ンク１１で充満する。また透明溶媒供給部７３に透明溶
媒７１を供給し、透明溶媒供給部７３及び各液室１０の
内部を透明溶媒７１で充満する。

【００５３】印字タイミングになると、各インク定量部
７２は印字すべきデータに基づいた制御がなされ、共通
インク供給室６３内のインク１１がインク定量部７２を
通過し、その圧力でインク供給孔６１を介して、各液室
１０内へ所望の量のインク１１を供給する。各液室１０
内に供給されたインク１１は、透明溶媒７１と混合し、
希望する濃度の混合液を作成する。

【００５４】次に吐出タイミングになると、各ヒータ３
のドライバ８４は、それぞれのヒータ３に対して一定電
力のエネルギを印加する。そしてヒータ３が発熱するこ
とで、透明溶媒７１とインク１１との混合液中の透明溶
媒７１が膜沸騰現象を起こし、その断熱膨張過程でバブ
ル２３が発生して吐出力を生み出す。この吐出力によ
り、所望の濃度に調整された混合液をオリフィス１３外
へ吐出し、混合液粒１１ａとしてプリント紙３２上に印
字する。上記のようにして、同一タイミングで複数の隣
接したヒータ３を駆動し、バブル２３を発生させること
で、それぞれのバブル２３による吐出力は、隣接ヒータ
３方向に拡散することはなく、オリフィス１３方向にの
み作用し、混合液粒１１ａの吐出力となる。

【００５５】本実施例によれば、タイミング信号作成回
路８１を、各インク定量部７２及び各ヒータ３について
共通としたので、回路構成を簡単とし、小型で安価なヘ
ッドを得ることができる。また、インク１１と透明溶媒
７１との混合液を複数のオリフィス１３から同一タイミ
ングを吐出するので、吐出誤差が少なく、高精度の印字
を行なうことができる。さらに、各液室１０を隔てるバ
リアを必要としないので、吐出特性が安定し、寿命を長
くすることができ、しかも製作が容易となる。

【００５６】図６乃至図８に本発明のインクジェットプ
リントヘッドの第２の実施例の構成を示す。本実施例
は、図６に示すように、吐出用ヒータ３の中間に、それ
ぞれバリアの効果を有するバルブ９１を発生させるバリ
ア用ヒータ９２を設けたものである。

【００５７】図７は、ヒータ３、９２の電極４、５及び
９３、９４の接続配線図であり、図８は、ヘッド制御ブ
ロック図である。本実施例では、図４に示す第１の実施
例のヘッド制御部に、バリア用ヒータ９２のドライバ９
５を設け、各ドライバ９５を、タイミング信号作成回路
８１から発するバリア用ヒータイネーブル信号により駆
動するようにした。また、図７に示すように、各ヒータ
９２の一方の電極９３はドライバ９５に接続されてお
り、他方の電極９４は共通化され、共通電極を形成して
いる。ここで、各ヒータ３、９２のそれぞれの抵抗特性
差がほとんどない場合は、各ヒータ３、９２にそれぞれ
対応したドライバ８４、９５を個々に設ける必要はな
く、ドライバ８４、９５をそれぞれ共通化することがで
きる。

【００５８】次に、本実施例によるヘッド制御部の動作
タイミングを、図９を参照して説明する。ここで図５に
示す第１の実施例の動作タイミングと等しい部分につい
ては説明を省略し、バリア用ヒータ９２の動作タイミン
グを説明する。パラレル部ラッチ信号で印字データが固
定された後、タイミング信号作成回路８１は、バリア用
ヒータイネーブル信号を各バリア用ヒータ９２へ同時に
出力する。バリア用ヒータイネーブル信号の有効開始時
は、そのパルス幅を長くし、各バリア用ヒータドライバ
９５がそれぞれ駆動する各バリア用ヒータ９２の発熱に
より発生する透明溶媒７１の沸騰膜が一定の大きさにな
るまで成長させる。

【００５９】バリアの効果を満たすまで沸騰膜が成長し
た後、その後の混合液吐出完了時まで、そのバリアとな
るバブル９１を保持させるため、バリア用ヒータイネー
ブル信号を一定周期で短パルスＯＮにし、各バリア用ヒ
ータ９２を発熱させる。バリア用ヒータイネーブル信号
の長短パルス幅及び短パルス間の周期は、液室１０の形
状及び透明溶媒７１の特性によって決定される。バリア
用ヒータイネーブル信号によってバリア効果を有するバ
ブル９１が成長した後、タイミング信号作成回路８１
は、インク定量部イネーブル信号を各インク定量部コン
トローラ８３に出力する。

【００６０】次に、本実施例によるヘッドの動作を説明
する。ここで第１の実施例の動作と等しい部分について
は説明を省略し、バリア用ヒータ９２の動作について説
明する。印字タイミングになると、バリア用ヒータイネ
ーブル信号が各ドライバ９５を介して各バリア用ヒータ
９２を駆動する。バリア用ヒータ９２のドライバ９５
は、それぞれのバリア用ヒータ９２に対して、ある一定
電力のエネルギを印加する。そしてバリア用ヒータ９２
が発熱することで、基板１とオリフィスプレート９との
間に透明溶媒７１の沸騰によるバブル９１が発生し、バ
ブル９１によって各液室１０が分断される。

【００６１】第１の実施例の場合と同様の動作により混
合液粒１１ａが吐出した後、バリア用ヒータイネーブル
信号は完全にＯＦＦとなり、バリア用バブル９１が消滅
する。同時に吐出用バブル２３も消滅し、両バブル９
１、２３が消滅すると、透明溶媒７１が透明溶媒供給部
７３から液室１０内に供給される。上記動作において、
バリア用ヒータ９２の駆動タイミングを若干遅らすこと
により、バブル用ヒータ３の発熱による吐出力をさらに
増加することが可能となる。

【００６２】本実施例によれば、第１の実施例の場合と
同様な効果が得られるとともに、吐出用バブル２３の吐
出力を増大することができる。

【００６３】図１０乃至図１２に、本発明のイックジェ
ットプリントヘッドの第３の実施例の構成を示す。本実
施例では、第１の実施例に示すように、ヒータ３が各オ
リフィス１３に対応して分割して設けられているのでは
なく、マルチ方向に一体として形成されている。また電
極４、５は、各オリフィス１３に対応するヒータ３の部
分以外のヒータ３を全体的に被っている。従って、駆動
時は吐出に関係する部分のヒータ３以外の部分には電位
差が発生せず、発熱しない。

【００６４】電極４、５は、図１１に示すように、ヒー
タ３上に交互に設けられており、ヒータ３の各オリフィ
ス１３に対応する部分のみが露出している。そして、１
つおりに設けられた電極４は、それぞれバブル用ヒータ
ドライバ８４に接続されており、各電極４の両側に設け
られた電極５は、共通化され、共通電極となっている。
また、電極４、５をともに共通電極とし、ヒータ３の中
心付近に別に細電極を付加し、その細電極と共通電極と
の間に電位差を印加してもよい。図１２に示すヘッド制
御部の構成は、上記の点以外は第１の実施例と同様であ
り、その動作タイミング及びヘッドの動作も第１の実施
例と同様である。

【００６５】本実施例によれば、第１の実施例の場合と
同様な効果を得られるとともに、ヒータ３の特性が安定
し、製作が容易となる。

【００６６】図１３乃至図１５に、本発明のインクジェ
ットプリントヘッドの第４の実施例の構成を示す。本実
施例は、図１０乃至図１２に示す第３の実施例の場合と
同様に、ヒータ３及び電極４、５を構成し、マルチ方向
に並んだヒータ３上の電極４、５のうち、一端をＧＮＤ
に接続し、他端をドライバ８４に接続したものである。
従って、ヒータ３による抵抗分は直列に接続されること
になり、ＧＮＤとドライバ８４との間にある一定電圧を
印加することにより、それぞれの電極４、５間のヒータ
３が発熱する。ドライバ８４が印加する電圧が高電圧に
なってしまう場合は、全部のヒータ３を直列に接続する
のではなく、適切な個数単位を直列に接続し、それを複
数グループに分割してもよい。なお、ヘッド制御部の動
作タイミング及びヘッドの動作は第１の実施例と同様で
ある。

【００６７】本実施例によれば、第３の実施例の場合と
同様の効果を得ることができる。

【００６８】図１６に、本発明のインクジェットプリン
トヘッドの第５の実施例の構成を示す。本実施例では、
図１に示す第１の実施例のインク供給室６３を透明溶媒
供給室とし、インク供給孔６１を透明溶媒供給孔とし
て、透明溶媒供給室６３から透明溶媒供給孔６１を介し
て、定量されていない透明溶媒７１を液室１０内に供給
するようにしたものである。また、インク定量部７２を
オリフィスプレート９の外側のオリフィス１３の外周に
設け、インク供給孔７７をオリフィス１３の外周に開口
させた。

【００６９】本実施例によっても、第１の実施例と同様
の効果を得ることができる。

【００７０】上記、各実施例では、サイドシュータ型熱
インクジェットプリントヘッドについて説明したが、図
２１に示すようなエッジシュータ型熱インクジェットプ
リントヘッドに応用しても同様の効果が得られる。この
場合は、図１に示す構成と同様に、インク定量部７２を
基板１の下部に設け、定量されたインク１１を透明溶媒
７１が充満された液室１０内に供給するようにする。

【００７１】上記各実施例では、インクジェットプリン
トヘッドが単色マルチヘッドである場合について説明し
たが、１ノズルのみのシングルヘッドの場合、インク供
給室６３を色数に分割して多色化した多色カラーヘッド
の場合、または単色マルチヘッドを色数分だけ複数列設
けた多色マルチヘッドの場合に応用しても、同様の効果
が得られる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェットプリントヘッドとインクジェットプリンタ及びそ
の駆動方法によれば、複数のヒータを同時に駆動して複
数のバブルを同時に生成させ、それぞれのバブルの吐出
力により、所望の印字ドット部分に対応して、それぞれ
混合液を供給するようにしたので、タイミング回路の数
を最小限とすることができ、小型で安価な構成とするこ
とができる。また、混合液を同一タイミングで吐出する
ので、吐出誤差が少なく、高精度の印字を行なうことが
できる。しかもバリアを必要としないので、吐出特性及
び寿命が安定し、製作も容易となる。

【００７３】また、ヒータを基板上に連続して形成する
ことにより、ヒータの特性が安定し、製作が容易とな
る。さらに、バリアの作用を有するバブルを発生させる
ことにより、混合液の吐出力を増大させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットプリントヘッドの第１
の実施例の構成を示すマルチ方向に対して直角方向の縦
断面図である。

【図２】図１のマルチ方向に沿った縦断面図である。

【図３】図１のヒータと電極との接続を示す配線図であ
る。

【図４】本発明の第１の実施例のヘッド制御ブロック図
である。

【図５】本発明の第１の実施例のヘッド制御タイミング
チャートである。

【図６】本発明の第２の実施例の構成を示すマルチ方向
に沿った縦断面図である。

【図７】図６のヒータと電極との接続を示す配線図であ
る。

【図８】本発明の第２の実施例のヘッド制御ブロック図
である。

【図９】本発明の第２の実施例のヘッド制御タイミング
チャートである。

【図１０】本発明の第３の実施例の構成を示すマルチ方
向に沿った縦断面図である。

【図１１】図１０のヒータと電極との接続を示す配線図
である。

【図１２】本発明の第３の実施例のヘッド制御ブロック
図である。

【図１３】本発明の第４の実施例によるヒータと電極と
の構成を示す側面図である。

【図１４】図１３の平面図である。

【図１５】本発明の第４の実施例のヘッド制御ブロック
図である。

【図１６】本発明の第５の実施例の構成を示すマルチ方
向に対して直角方向の縦断面図である。

【図１７】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施例が搭載されるドラム回転型インクジェットプリンタ
の一例の構成を示す説明図である。

【図１８】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施例が搭載されるシリアル型インクジェットプリンタの
一例の構成を示す説明図である。

【図１９】本発明のインクジェットプリントヘッドの実
施例が搭載されるライン型インクジェットプリンタの一
例の構成を示す説明図である。

【図２０】インクジェットプリンタの信号処理、制御系
の一例の構成を示すブロック図である。

【図２１】従来のエッジシュータ型熱インクジェットプ
リントヘッドの一例の構成を示す縦断面図である。

【図２２】図２１に示すヘッドによる液滴形成過程を示
す説明図である。

【図２３】従来のサイドシュータ型熱インクジェットプ
リントヘッドの一例の構成を示すマルチ方向に対して直
角方向の縦断面図である。

【図２４】図２３のマルチ方向に沿った縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ３ ヒータ（吐出用発熱体） ９ オリフィスプレート １０ 液室 １１ インク １２、１３ オリフィス ２３、９１ バブル ３１ ヘッド ３２ プリント紙（被印刷物） ３３ ドラム ３４ 送りネジ（駆動部材） ３８ モータ（駆動部材） ６１ インク供給孔 ７１ 透明溶媒 ７２ インク定量部 ７５ 電気滲透膜 ７６ メッシュ電極 ９２ ヒータ（バリア用発熱体）

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクと透明溶媒とを混合し、発熱体を
   駆動して前記透明溶媒中にバブルを発生させ、前記バブ
   ルの吐出力により前記インクと前記透明溶媒との混合液
   を吐出するインクジェットプリントヘッドの駆動方法に
   おいて、 複数の前記発熱体を同時に駆動して複数の前記バブルを
   同時に生成させ、それぞれのバブルの吐出力により、所
   望の印字ドット部分に対応してそれぞれ前記混合液を供
   給することを特徴とするインクジェットプリントヘッド
   の駆動方法。
2. 【請求項２】 インクと透明溶媒との混合液を吐出する
   オリフィスが所定のピッチで形成されたオリフィスプレ
   ートと、 前記オリフィスに対向して設けられ、吐出力を発生する
   バブル生成用の発熱体を有する基板と、 前記オリフィスプレートと前記基板との間に形成され、
   前記透明溶媒が充填された液室と、 前記基板の下部に設けられ前記インクが充填されたイン
   ク定量部と、 前記液室と前記インク定量部とを前記発熱体の中心部分
   を貫通して連通するインク供給孔とを備えることを特徴
   とするインクジェットプリントヘッド。
3. 【請求項３】 前記液室は前記各オリフィス間において
   連通していることを特徴とする請求項１記載のインクジ
   ェットプリントヘッド。
4. 【請求項４】 吐出力を発生する前記吐出用発熱体の中
   間に、バリア形成のためのバブルを生成するバリア用発
   熱体を設けたことを特徴とする請求項２または３記載の
   インクジェットプリントヘッド。
5. 【請求項５】 前記各オリフィスに対向して設けられた
   前記発熱体を連続して一体に形成し、前記各オリフィス
   に対向する部分の前記発熱体に、並列に電圧を印加する
   ことを特徴とする請求項２乃至４いずれか１項記載のイ
   ンクジェットプリントヘッド。
6. 【請求項６】 前記各オリフィスに対向して設けられた
   前記発熱体を連続して一体に形成し、前記発熱体の両端
   に直列に電圧を印加することを特徴とする請求項２乃至
   ４いずれか１項記載のインクジェットプリントヘッド。
7. 【請求項７】 前記インク定量部を前記オリフィスの開
   口部外周に設け、前記インク定量部に前記オリフィスに
   向って開孔する前記インク供給孔を設けたことを特徴と
   する請求項２乃至６いずれか１項記載のインクジェット
   プリントヘッド。
8. 【請求項８】 インク定量部は電気滲透膜及びメッシュ
   電極を備えることを特徴とする請求項２乃至７いずれか
   １項記載のインクジェットプリントヘッド。
9. 【請求項９】 吐出力を発生する前記バブルの大きさ
   は、前記発熱体に印加される電圧のパルス幅により制御
   されることを特徴とする請求項２乃至８いずれか１項記
   載のインクジェットプリントヘッド。
10. 【請求項１０】 被印刷物を巻回して回転するドラムの
    軸方向に移動可能にヘッドを配置するとともに、前記ヘ
    ッドを前記ドラムの回転と連動して移動させる駆動部材
    を設けたことを特徴とする請求項２乃至９いずれか１項
    記載のインクジェットプリンタ。
11. 【請求項１１】 前記被印刷物を巻回して回転する前記
    ドラムの軸方向に移動可能に前記ヘッドを配置するとと
    もに、前記ドラムを前記ヘッドの移動と連動して回転さ
    せる駆動部材を設けたことを特徴とする請求項２乃至９
    いずれか１項記載のインクジェットプリンタ。
12. 【請求項１２】 前記被印刷物を巻回して回転する前記
    ドラムの軸方向に、複数個の前記ヘッドをライン状に配
    置したことを特徴とする請求項２乃至９いずれか１項記
    載のインクジェットプリンタ。