JPH07195682A - インクジエツトプリントヘツド、インクジエツトプリンタ及びインクジエツトプリントヘツド製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、インクジエツトプリントヘツド、イ
ンクジエツトプリンタ及びインクジエツトプリントヘツ
ド製造方法において、簡易な構成で濃度データに従つて
確実に中間調を表現する。 【構成】与えられた各画素毎の濃度データに従つてイン
ク（１３）と透明溶媒（１０）とを定量混合し、この混
合されたインク液滴を記録媒体に付着させることによ
り、与えられた各画素毎の濃度データに基づいた所定の
濃度のインク液滴を記録媒体に付着させ、簡易な構成で
濃度データに従つて確実に中間調を表現し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図７、図２７及び図３７） 作用（図７、図２７及び図３７） 実施例（図１〜図４６） （１）ピエゾ素子を用いたインクジエツトプリントヘツ
ド（図１〜図２３） （１−１）第１実施例のインクジエツトプリントヘツド
（図１〜図１２） （１−２）第２実施例のインクジエツトプリントヘツド
（図１３〜図１９） （１−３）インクジエツトプリントヘツドの作成方法
（図２０〜図２３） （１−４）実施例の効果 （２）発熱素子を用いたインクジエツトプリントヘツド
（図２４〜図４１） （２−１）第３実施例のインクジエツトプリントヘツド
（図２４〜図３５） （２−２）インクジエツトプリントヘツドの作成方法
（図３６及び図３７） （２−３）第４実施例のインクジエツトプリントヘツド
（図３８〜図４１） （２−４）実施例の効果 （３）インクジエツトプリンタの構成（図４２〜図４
５） （４）他の実施例（図４６） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はインクジエツトプリント
ヘツド及びインクジエツトプリンタに関し、例えば中間
調をプリントし得るオンデマンド型インクジエツトプリ
ンタに適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、いわゆるオンデマンド型インクジ
エツトプリンタは、記録信号に応じてインク液滴をノズ
ルより吐出して、紙やフイルムなどの記録媒体に記録す
るプリンタであり、小型化、低コスト化が可能なため近
年急速に普及しつつある。

【０００４】一方近年、特にオフイスにおいてデスクト
ツプパブリツシングと呼ばれるコンピユータを用いた文
書作成が盛んに行われるようになり、最近では文字や図
形だけではなく写真等のカラーの自然画像を文字や図形
と共に出力するという要求が増加してきている。このよ
うに高品位な自然画像をプリントするためには中間調の
再現が重要である。

【０００５】このオンデマンド型インクジエツトプリン
タにおいて、インク液滴を吐出するためには、例えばピ
エゾ素子を用いる方法や発熱素子を用いる方法が一般的
である。ピエゾ素子を用いる方法は、ピエゾ素子の変形
によりインクに圧力を与えノズルより吐出させるもので
あり、発熱素子を用いる方法は、発熱素子によりインク
を加熱沸騰させ発生する泡の圧力でインクを吐出させる
ものである。

【０００６】また中間調を再現するためには、ピエゾ素
子又は発熱素子に与える電圧やパルス幅を変化させ、吐
出する液滴サイズを制御することで印字ドツトの径を可
変として階調を表現するものや、ドツト径は変化させず
に１画素を例えば４×４のドツトより成るマトリクスで
構成し、このマトリクス単位でいわゆるデイザ法を用い
て階調表現を行うものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述したよう
にオンデマンド型インクジエツトプリンタにおいて、ピ
エゾ素子又は発熱素子に与える電圧やパルス幅を変化さ
せる方法では、ピエゾ素子又は発熱素子に与える電圧や
パルス幅を下げすぎるとインクを吐出できなくなるため
最小液滴径に限界があり、表現可能な階調段数が少な
く、特に低濃度の表現ができず、自然画像をプリントア
ウトするためには、実用上不十分であつた。

【０００８】またデイザ法を用いて階調表現を行う方法
で、例えば１画素を４×４のマトリクスで構成した場合
には、17階調の濃度を表現できる。しかし例えば上述の
方法と同じドツト密度で印字した場合、解像度が１／４
に劣化してしまつて荒さが目立つため、この場合も自然
画像をプリントアウトするためには、実用上不十分であ
つた。

【０００９】このような問題を解決するため、透明溶媒
とインクを定量混合して得られる混合液を吐出して、印
刷を行うインクジエツトプリンタがある。このインクジ
エツトプリンタにおいては、透明溶媒及びインクのうち
一方の液体、例えばインクを所望する階調に合わせて定
量し、この定量したインクを、他方の液体として例えば
透明溶媒と混合し、その混合液量を一定として吐出し印
刷を行う。すなわちドツト内濃淡階調によつて印刷を行
うようになされている。

【００１０】このようにインク及び透明溶媒を混合した
混合液により、印刷を行うインクジエツトプリンタとし
て、電気浸透を利用してインク及び透明溶媒の定量混合
を行うものが提案されている（特開平５−２０１０２４
号公報（米国特許第９６１９８２号））。ここで電気浸
透とは、電解質溶液が満たされている容器を、例えば左
右に仕切るように多孔質隔膜を設け、仕切られた左右の
電解質溶液それぞれの中に電極板を挿入して電圧を印加
した場合に、電解質溶液が多孔質隔膜を介して一方から
他方に移動する現象である。

【００１１】この電気浸透を用いれば、電解質溶液の浸
透量（移動量）が流れた電気量に比例するので、比較的
正確な定量混合を行うことができる。しかしながら、電
気浸透現象の周波数応答は、例えばピエゾ素子や発熱素
子等と比較して遅いため、印刷速度の高速化を図ること
が困難であつた。また電気浸透自体、電解質溶液を用い
るため透明溶媒として水を用いると電気分解して気泡が
発生してしまう問題があつた。

【００１２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、簡易な構成で濃度データに従つて確実に中間調を表
現し得るインクジエツトプリントヘツド及びインクジエ
ツトプリンタを提案しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、与えられた濃度データに従つて第
１の圧力付与手段（９、１７）を制御して、インク（１
３）又は透明溶媒をその透明溶媒（１０）又はインクに
定量混合する定量混合手段（２、３、４、５）と、その
定量混合手段（２、３、４、５）によつて混合された液
体でなるインク液滴を第２の圧力付与手段（８、１６）
を制御して吐出し記録媒体に付着させる液体吐出手段
（１）とを設け、インク液滴の濃度変調によつて中間調
をプリントするようにした。

【００１４】また本発明においては、与えられた濃度デ
ータに従つて第１の圧力付与手段（３４）を制御してイ
ンク（３２）又は透明溶媒をその透明溶媒（３１）又は
インクに定量混合する定量混合手段（３６、３７、３
８）と、その定量混合手段（３６、３７、３８）によつ
て混合された液体でなるインク液滴を第２の圧力付与手
段（３３）を制御して吐出し記録媒体に付着させる液体
吐出手段（３５）とを有するインクジエツトプリントヘ
ツドを設け、インク液滴の濃度変調によつて中間調をプ
リントするようにした。

【００１５】また本発明においては、インク（３２）及
び透明溶媒（３１）を定量混合する筒形状の混合室（３
７）と、その混合室（３７）の底面部に形成され透明溶
媒（３１）又はインクが吐出される第１のオリフイス
（３５）と、混合室（３７）の側面部に形成されインク
（３２）又は透明溶媒が吐出される第２のオリフイス
（３６）と、その第２のオリフイス（３６）にインク
（３２）又は透明溶媒を導く混合溝（３８）とを有する
オリフイスプレート（４０６）をレジストパターン及び
電気メツキの金属パターンを多層に繰り返して一体に形
成するようにした。

【００１６】

【作用】与えられた各画素毎の濃度データに従つてイン
ク（１３、３２）と透明溶媒（１０、３１）とを定量混
合し、この混合されたインク液滴を記録媒体に付着させ
ることにより、与えられた各画素毎の濃度データに基づ
いた所定の濃度のインク液滴を記録媒体に付着させ、簡
易な構成で濃度データに従つて確実に中間調を表現し得
る。

【００１７】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１８】（１）ピエゾ素子を用いたインクジエツト
プリントヘツド （１−１）第１実施例のインクジエツトプリントヘツド 図１〜図３は本発明によるインクジエツトプリントヘツ
ドを印字面側から見た場合の上面図、正面図及び右側面
図を示し、図４〜図６はインクジエツトプリントヘツド
の各断面図であり、また図７は吐出ノズル部Ｇの拡大断
面図である。この図１〜図７において、１はオリフイ
ス、２はノズルＡ、３はノズルＢ、４は混合孔、５は１
方向弁、６はキヤビテイＡ、７はキヤビテイＢ、８はピ
エゾ素子Ａ、９はピエゾ素子Ｂを示す。透明溶媒１０は
透明溶媒タンク（図示せず）より供給され、供給パイプ
Ａ１１から供給溝Ａ１２を通つてキヤビテイＡ６及びノ
ズルＡ２に充填される。

【００１９】インク１３はインクタンク（図示せず）よ
り供給され、供給パイプＢ１４から供給溝Ｂ１５を通つ
てキヤビテイＢ７及びノズルＢ３に充填されている。ピ
エゾ素子Ａ８とピエゾ素子Ｂ９はピエゾ素子固定部材１
９に固定されていて、それぞれ振動板Ａ１６及び振動板
Ｂ１７を介してキヤビテイＡ６とキヤビテイＢ７に圧力
を加える。２０、２１、２２、２３はピエゾ素子Ａ８、
ピエゾ素子Ｂ９に駆動電圧を印加するためのフレキシブ
ル基板である。

【００２０】このインクジエツトプリントヘツドにおい
ては、図８に示す手順で、吐出の動作を実行する。すな
わち透明溶媒１０は、毛細管圧力によつてノズルＡ２に
充填され、表面張力によりオリフイス１で半月形のいわ
ゆるメニスカスを形成する（図８（Ａ））。吐出の前の
待機時は、あらかじめピエゾ素子Ａ８に例えば10〔ｖ〕
を印加しておく。

【００２１】吐出時には、まずピエゾ素子Ａ１０の印加
電圧を０〔ｖ〕にする。これにより、ピエゾ素子Ａ８は
縮小しキヤビテイＡ６の体積が増加し内圧が負圧とな
り、透明溶媒１０はノズルＡ２内に引き込まれる（第８
図（Ｂ））。これと同時又は少し遅れてピエゾ素子Ｂ９
に駆動電圧例えば10〔ｖ〕が与えられ、ピエゾ素子Ｂ９
が長手方向に伸長することで振動板Ｂ１７を介してキヤ
ビテイＢ７及びノズルＢ３に内圧が加えられる。

【００２２】ノズルＢ３内のインク１３とノズルＡ２内
の透明溶媒１０は１方向弁５によつて待機時は隔絶され
ているが、この内圧によつて１方向弁５は押しあけられ
て、インク１３が混合孔４を通つてノズルＡ２の中に押
し出される（図８（Ｃ））。インク１３の押し出される
量はピエゾ素子Ｂ９に与えられる駆動電圧パルスの電圧
値又はパルス幅によつて制御される。

【００２３】ピエゾ素子Ｂ９の電圧パルスが切れるとピ
エゾ素子Ｂ９は元のサイズに復帰する。この際、キヤビ
テイＢ７の内圧は負圧となりインクはノズルＢ３に逆流
しよとする。しかしここで１方向弁５が閉じるため、押
し出されたインクはノズルＡ２内に留まる（図８
（Ｄ））。ピエゾ素子Ａ８の縮小によつて生じたキヤビ
テイＡ６内の負圧はやがて元に戻り、ノズルＡ２に透明
溶媒が再充填される（図８（Ｅ））。

【００２４】次にピエゾ素子Ａ８に駆動信号として例え
ば20〔ｖ〕が与えられ、振動板Ａ１６を介してキヤビテ
イＡ６及びノズルＡ２に内圧が加わる。この内圧によつ
て透明溶媒１０と押し出されたインク１３が一体となつ
てオリフイス１から所定濃度のインク液滴として吐出さ
れる（図８（Ｆ）、図８（Ｇ）、図８（Ｈ））。

【００２５】この後ピエゾ素子Ａ８の電圧を10〔ｖ〕に
下げると、ピエゾ素子Ａ８の縮小によりキヤビテイＡ６
及びノズルＡ２の内圧は負圧となり、これにより透明溶
媒１０はノズルＡ２に引き込まれる（図８（Ｉ））。キ
ヤビテイＡ６、ノズルＡ２の内圧はやがて元に戻り、透
明溶媒１０は毛細管圧力によりノズルＡ２に再充填され
る（図８（Ｊ））。

【００２６】この一連の動作の中で、１方向弁５は、待
機時にインク１３と透明溶媒１０が拡散による不要な自
然混合を起こすのを防止する役割と、インク押し出し後
にピエゾ素子Ｂ９の変形が復帰する際のインクの逆流を
防止する役割、そして吐出時に吐出圧力によつて透明溶
媒１０が混合孔４を通つてノズルＢ３の方に侵入するこ
とを防止する役割を果たしている。

【００２７】ここでこのインクジエツトプリントヘツド
の場合、１方向弁５は図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すよ
うに、板状の基材に凸部分を設け、ここに放射状のスリ
ツトを加工して形成されている。また図８の動作で、待
機時に電圧をピエゾ素子Ａ８に与えておきインク押し出
しの時又は直前にこれをオフして透明溶媒をノズルＡ２
内に引き込むことにより、インク押し出しの際にオリフ
イス１からインク又は透明溶媒があふれ出すのを防止す
ることができる。

【００２８】ピエゾ素子Ａ８とピエゾ素子Ｂ９には、図
１０に示すタイミングで信号電圧が与えられる。図の場
合、横軸を時間とし縦軸を電圧としている。この実施例
の場合、吐出周期は１〔msec〕（周波数１〔ｋHz〕）で
あり、この間にインクの定量混合とインク液滴の吐出を
行う。図８（Ａ）〜図８（Ｊ）の時点をタイミングチヤ
ートの中に示す。図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）で押し出さ
れたインク１３は、すべて吐出されるインク液滴に含ま
れ、ノズルＡ２内に残存しないことが必要である。

【００２９】実際上インクがノズルＡ２内に残存しない
ためのインクの混合比は、吐出周波数等の条件による
が、この実施例のインクジエツトプリントヘツドでは、
実験的に70〔％〕以下としている。従つて充分な最大濃
度を得るためには、インクが充分な濃さを持つているこ
とが必要である。このためインクが混合重量％で70
〔％〕のとき、印字濃度が反射濃度で 1.5、好ましくは
２以上得られるように、インクに染料を含有させてい
る。

【００３０】このインクジエツトプリントヘツドの駆動
回路は、図１１に示すように構成され、デジタル中間調
データが他ブロツクより供給され、シリアルパラレル変
換回路１１１により各インク定量部（ピエゾ素子Ｂ）制
御回路１１３及び吐出制御回路１１４に送られる。シリ
アルパラレル変換回路１１１より与えられたデジタル中
間調データが所定のしきい値以下の場合はインク定量及
び吐出は行わない。

【００３１】ピエゾ素子Ａには10〔ｖ〕が、ピエゾ素子
Ｂには０〔ｖ〕が与えられている。印字タイミングにな
ると、他ブロツクから印字トリガが出力され、タイミン
グ制御回路１１２がそれを検出し、所定のタイミングで
インク定量部コントロール信号と吐出コントロール信号
をそれぞれインク定量部制御回路１１３及び吐出制御回
路１１４に出力する。それぞれの信号は、図１０につい
て上述したタイミングで出力される。

【００３２】タイミング制御回路１１２は、ピエゾ素子
Ａへの印加電圧を10〔ｖ〕→０〔ｖ〕→20〔ｖ〕→10
〔ｖ〕の順で変化させるタイミングを吐出制御回路１１
４に与え、これにより吐出制御回路１１４はこれに従つ
て吐出部（ピエゾ素子Ａ）１１６に上述の所定電圧を印
加する。

【００３３】また同時にタイミング制御回路１１２は、
ピエゾ素子Ｂへの印加電圧を０〔ｖ〕→10〔ｖ〕→０
〔ｖ〕と変化させるタイミングをインク定量部制御回路
１１３に与え、これによりインク定量部制御回路１１３
はインク定量部（ピエゾ素子Ｂ）１１５に前記の所定電
圧を印加する。これによつて所定量のインクがピエゾ素
子Ｂ９によつてノズルＡ２に押し出される。

【００３４】なおこの実施例のインクジエツトプリント
ヘツドの主な寸法は、オリフイス１のピツチが 0.338
〔mm〕（75〔dpi 〕）、ピエゾ素子８、９のサイズが0.
15× 0.5×３〔mm〕に選定されている。またオリフイス
１の形状は20〔μm 〕角の矩形、ノズルＡ２、ノズルＢ
３の断面は20〔μm 〕角の矩形、インク混合孔４は20
〔μm 〕φの丸穴に成形されている。

【００３５】またこの実施例では、インクジエツトプリ
ントヘツドを単ノズルのヘツドとして構成したが、８ノ
ズル以上として、例えば32ノズル、64ノズル、 100ノズ
ル又は紙の全幅に対応したフルラインマルチヘツドとし
て構成するようにしても良い。因にオリフイスピツチ
0.338〔mm〕すなわち75〔dpi 〕としたが、これで解像
度が不足の場合には、図１２に示すように、例えば４個
のヘツドを１／４ピツチすなわち84.5〔μm 〕ずつずら
して配設し、結果として 300〔dpi 〕の解像度を得るよ
うにしても良い。この場合ノズル数は32ノズルとなる。

【００３６】（１−２）第２実施例のインクジエツトプ
リントヘツド ここでインクを透明溶媒に混合する方法の場合には、吐
出をオンデマンドでなくすることができる。上述した第
１実施例では、デジタル中間調データが所定のしきい値
以下の場合にはインク定量も吐出も行わない、すなわち
何も印字しないようにしたが常に吐出を行う、すなわち
常に印字するようにすることも可能である。

【００３７】すなわちこのインクジエツトプリントヘツ
ドの場合、図１〜図６の対応部分に同一符号を付した図
１３〜図１８に示すように、定量混合用のピエゾ素子の
みをマルチ構成として、吐出側は１つのピエゾ素子で複
数のノズルから同時に吐出するなされている。これによ
り、回路の構成を簡略化し得ると共にヘツド構造自体を
簡略化し、部品点数を削減できる。

【００３８】この場合は、白を表現するのに透明溶媒を
印字することになる。これにより、ヘツドの駆動回路の
吐出制御回路部分を図１９に示すように簡略化すること
ができる。すなわちこの場合、吐出制御回路１２４を単
一化することができ、シリアルパラレル変換回路１２１
を吐出制御回路１２４に結線する必要がない。また吐出
用のピエゾ素子１２６を共通化することもできる。

【００３９】（１−３）インクジエツトプリントヘツド
の作成方法 ここで実施例のインクジエツトプリントヘツドの作成方
法として、図２０〜図２３に加工組立工程を示す。簡単
のためシングルノズルのヘツドとして説明する。まずヘ
ツド部分の加工として、図２０に示すように、 0.3〔m
m〕厚のガラス３０１の端面に、ダイシングにより幅30
〔μm 〕、深さ30〔μm 〕の溝を加工する。また50〔μ
m 〕厚のステンレスにキヤビテイ、供給溝、供給孔をエ
ツチング加工してプレート３０２を作成する。同じく50
〔μm〕厚のステンレスに供給孔をエツチング加工して
プレート３０３を作成する。これらをエポキシ系接着剤
により接着ラミネートして部材３０４を形成する。

【００４０】次に１方向弁部分の作成を図２１に示す。
これはフオトエレクトロフオーミング法を用いて行う。
まず母型となるステンレス板３０５にエツチングにより
直径20〔μm 〕、深さ５〔μm 〕のクレーター状の窪み
３０６を形成する（図２１（Ａ））。続いてメツキ用母
型の前処理（剥離皮膜処理）、フオトレジスト塗布、露
光、現像を行う。露光用原版には十字形状を有するよう
なパターンを使用し、予め母型３０５に作成しておいた
窪み３０６上に幅３〔μm 〕程度の十字形のレジストパ
ターン３０７が残るようにする（図２１（Ｂ））。

【００４１】次にレジストパターン３０７が形成された
母型３０５にニツケルメツキ３０８を施す（図２１
（Ｃ））。メツキ厚は１〜10〔μm 〕好ましくは３〜５
〔μm 〕とする。この状態でフオトレジストを再度塗布
し、露光、現像する。この際の露光用原版は図のような
パターンを用い、十字のパターンの上に円柱状のレジス
ト３０９が残るようにする（図２１（Ｄ））。続いてニ
ツケルメツキを今度はメツキ厚５〜30〔μm 〕好ましく
は10〜20〔μm 〕で施す（図２１（Ｅ））。メツキ後、
レジストを除去しメツキされたニツケル皮膜を母型から
剥離して図のような半球状の凸部分に十字のスリツトを
もつニツケル薄板３１０を得る（図２１（Ｆ））。

【００４２】次に図２０で加工したヘツド部分の部材３
０４と、１方向弁部分のニツケル薄板３１０を図２２に
示すように組み合わせる。すなわちまず図に示すような
開口部をエツチング又はワイヤーカツトで形成した 0.3
〔mm〕厚ステンレス板３１１を用意する。図２０及び図
２１について上述したように作成した部材３０４と、こ
れと鏡像の形である部材３０４′（同じ形でも良い）、
ニツケル薄板３１０、ステンレス板３１１を図のように
組み合わせ接着する。接着後、図中Ｃ面を研削し平滑に
する。この際、１方向弁５の中心から研磨面までの距離
が30〜40〔μm〕となるよう、あらかじめ各部品の寸法
及び研磨代を見込んでおく。

【００４３】最後に、図２３に示すように、オリフイス
プレート３１２及びピエゾ素子３１３、ピエゾ素子固定
ブロツク３１４を図のように組み合わせて接着し、この
ようにしてインクジエツトプリントヘツドを完成する。
なおピエゾ素子には積層型ピエゾ素子を短冊状にカツト
したものが使用されている。

【００４４】（１−４）実施例の効果 以上の構成によれば、与えられた各画素毎の濃度データ
に従つてインクと透明溶媒とを定量混合し、この混合さ
れたインク液滴を記録媒体に付着させることにより、与
えられた各画素毎の濃度データに基づく濃度のインク液
滴を記録媒体に付着させ、簡易な構成で濃度データに従
つて確実に中間調を表現し得る。

【００４５】さらに上述の構成によれば、インクジエツ
トプリントヘツドにおいて、１画素単位で高階調記録が
できるため、高品位の連続階調記録を行うことができ、
従来不可能であつた１ドツト単位での印字濃度による濃
度階調ができる。また板状の基材にスリツトを加工した
１方向弁によりインクと透明溶媒の不要な自然混合を防
止することができ、吐出時の透明溶媒又はインクの逆流
を防止することができるため、インク又は透明溶媒供給
量の高精度の定量制御が可能となり高品位の連続階調記
録が可能となる。

【００４６】さらに上述の構成によれば、インク又は透
明溶媒の押し出し前に透明溶媒又はインクの引き込み動
作を行うことにより、オリフイスからのインク又は透明
溶媒の溢れ出しを防止することができ、さらに高精度の
インク又は透明溶媒供給量が定量制御できる。さらに１
方向弁を凸部分に放射状のスリツトを設けた形とするこ
とで確実に逆流を防止し得、さらにこの作成をフオトエ
レクトロフオーミング法によつて行うことにより高精度
の１方向弁が作成できる。

【００４７】（２）発熱素子を用いたインクジエツトプ
リントヘツド （２−１）第３実施例のインクジエツトプリントヘツド 図２４及び図２５に本発明によるインクジエツトプリン
トヘツドの第３実施例の主要部を、図２６及び図２７に
その吐出部を拡大して示す。図２４及び図２５でベース
ＢにヘツドチツプＴが接着されており、透明溶媒３１が
ベースＢ内の透明溶媒溜４５より、インク３２がベース
Ｂ内のインク溜４６よりそれぞれ、ヘツドチツプＴの第
１の連通溝４３及び第２の連通溝４２に供給されてい
る。ヘツドチツプＴ内において透明溶媒３１は第１の連
通溝４３、第１の供給溝４１を通つて、第１のキヤビテ
イ３９に充填され毛細管力によつて維持され、第１のオ
リフイス３５において半月形のいわゆるメニスカスＭ１
を形成している。

【００４８】インク３２は第２の連通溝４４、第２の供
給溝４２を通つて、第２のキヤビテイ４０を経てさらに
混合溝３８に充填され毛細管力によつて維持され、第２
のオリフイス３６においてメニスカスＭ２を形成してい
る。第１の発熱素子３３と第２の発熱素子３４は、それ
ぞれ第１のキヤビテイ３９と第２のキヤビテイ４０に接
して図のように配設されている。透明溶媒３１及びイン
ク３２は種々の構成のものが使用可能であるが、この実
施例で透明溶媒３１は純水に界面活性剤を添加したもの
を使用し、インク３２は水性インクを使用するようにな
されている。

【００４９】図２８にこのインクジエツトプリントヘツ
ドの吐出の動作を説明する。透明溶媒３１は、毛細管力
によつて第１のキヤビテイ３９に充填されていて、表面
張力によりオリフイス３５で半月形のいわゆるメニスカ
スＭ１を形成する。インク３２は、毛細管力により第２
のキヤビテイ４０を経て混合溝３８に充填されていて第
２のオリフイス３６でメニスカスＭ２を形成している
（図２８（Ａ））。第２の発熱素子３４に電圧パルスが
与えられ、インク３２が膜沸騰して発熱素子３４上でバ
ブルＢ２が発生し第２のキヤビテイ４０内の内圧が高ま
る。これによりインク３２は第２のオリフイス３６より
混合部３７に押し出される（図２８（Ｂ））。インク３
２の押し出される量は第２の発熱素子３４に与えられる
駆動電圧パルスの電圧値又はパルス幅によつて制御され
る。

【００５０】次に第１の発熱素子３３に電圧パルスが与
えられ、バブルＢ１が発生し第１のキヤビテイ３９内の
内圧が高まる。これにより透明溶媒３１は第１のオリフ
イス３５より突出し始め、混合部３７に押し出されてい
たインク３２が透明溶媒３１と合体する。このときもし
くはこれに先立つて、発熱素子３４への電圧パルスはオ
フされバブルＢ２は急速に消滅し、第２のキヤビテイ４
０内の内圧が低下する。これによつて透明溶媒３１とイ
ンク３２は第２のオリフイス３６近傍で引きちぎれ、イ
ンク３２は第２のキヤビテイ４０方向に引き込まれる
（図２８（Ｃ））。

【００５１】図２８（Ｄ）において、第１のオリフイス
３５より突出したインク３２が混合した透明溶媒３１は
さらに液柱となつて成長する。第２のキヤビテイ４０及
び混合溝３８ではインク３２の再充填がはじまる。図２
８（Ｅ）では発熱素子３３への電圧パルスがオフされ、
バブルＢ１の収縮がはじまり透明溶媒３１はキヤビテイ
３９に引き込まれ、液柱にくびれが生じる。インク３２
は混合溝３８に再充填される。図２８（Ｆ）で液柱は引
きちぎれ、独立したインクと透明溶媒の混合液滴Ｄとそ
のサテライトＳにわかれて記録媒体方向に飛翔してい
く。透明溶媒３１のメニスカスＭ１は第１のキヤビテイ
３９内に後退する。図２８（Ｇ）において透明溶媒３１
は第１のキヤビテイ３９に再充填され、初期状態に戻
る。

【００５２】このような一連の動作は代表的なものであ
り、各動作のタイミングや状態、例えば液柱の形状、再
充填動作、サテライト液滴の有無等は、オリフイスのサ
イズなどの構造的要素、インク３２や透明溶媒３１の粘
性や表面張力等の物性的要素、吐出周波数等の動作条件
によつて変化する。混合液滴Ｄのインク濃度は図２８
（Ｂ）において第２のオリフイス３６より押し出される
インク３２の量により決まり、上述したようにこれは発
熱素子３４に与えられる駆動電圧パルスの振幅やパルス
幅により制御される。振幅やパルス幅を大きくするとイ
ンク３２の量は増加し、小さくするとインク３２の量は
減少する。振幅やパルス幅の可変範囲は実験的に最適な
値に定める。第２のオリフイス３６の開口面積は第１の
オリフイス３５の開口面積以下、好ましくは２分の１以
下である。これによつてインク３２をより精度よく定量
する事が可能である。

【００５３】図２９に第１の発熱素子３３と第２の発熱
素子３４に与える信号電圧のタイミングを、横軸に時
間、縦軸に電圧をとつて示す。この実施例の場合、吐出
周期は200〔μsec 〕（周波数５〔ｋHz〕）であり、こ
の間にインク３２の定量混合とインク滴の吐出を行つて
いる。図２８（Ａ）〜（Ｇ）の時点をタイミングチヤー
トの中に示した。吐出の周期すなわち発熱素子３３に駆
動電圧を印加する周期は200〔μsec 〕で一定であり、
インク３２を押し出すタイミングすなわち第２の発熱素
子３４に加える駆動電圧パルスをオンする時期を早くし
たり遅くしたりすることで（オフする時期は一定）パル
ス幅を変化させている。

【００５４】図２８（Ｂ）で押し出されたインク３２は
すべて吐出されるインク滴に含まれ、ノズルＡ２内に残
存しないことが必要である。インク３２がノズルＡ２内
に残存しないためのインク３２の混合比は、吐出周波数
などの条件によるがこの実施例のインクジエツトプリン
トヘツドでは実験的には50〔％〕以下である。従つて充
分な最大濃度を得るために、インク３２が充分な濃さを
持つていることが必要である。そのためにインク３２が
混合重量％で50〔％〕のとき、印字濃度が反射濃度で
1.5、好ましくは２以上得られる程度にインク３２に
は、着色剤（染料や顔料）を含有させる。この実施例で
はインク３２に水性インクを使用し透明溶媒３１には純
水に界面活性剤などを混合したものを使用しているが、
油性インクや油性溶媒を使用することもできる。

【００５５】図３０はこの実施例によるインクジエツト
プリントヘツドの駆動回路である。デジタル中間調デー
タが他のブロツクより供給され、データ転送回路１３１
により第２の発熱素子ドライバ１３３に送られる。デジ
タル中間調データがある所定のしきい値以下の場合は２
つの発熱素子３３、３４の駆動は行われない。吐出タイ
ミングになると他ブロツクから吐出トリガが出力され、
タイミング制御回路１３２がそれを検出し、所定のタイ
ミングで第２の発熱素子イネーブル信号と第１の発熱素
子イネーブル信号をそれぞれ第２の発熱素子ドライバ１
３３及び第１の発熱素子ドライバ１３４に出力する。そ
れぞれの信号は図２９で示したタイミングで出力する。

【００５６】インク３２を透明溶媒３１に混合する方法
の場合には、吐出をオンデマンドでなく行うことができ
る。この実施例では、デジタル中間調データがある所定
のしきい値以下の場合にはインク定量も吐出も行わな
い、すなわち何も印字しないようになしたが、常に吐出
を行うすなわち常に印字するようにすることも可能であ
る。この場合は白を表現するのに透明溶媒３１を印字す
ることになる。

【００５７】またこの実施例では図２９及び図３０で上
述したようにインク３２の定量を第２の発熱素子３４へ
の駆動パルス幅を変化させることで行つているが、上述
したように駆動パルスの電圧値を変化させる方法をとる
こともできる。なおこの実施例のインクジエツトプリン
トヘツドの主な寸法は、発熱素子３３、３４のサイズが
60〔μm 〕角、オリフイス３５、３６の径は30〔μm
〕、第１のキヤビテイ３９及び第２のキヤビテイ４０
が直径 105〔μm 〕、深さ35〔μm 〕、混合溝３８の断
面は10〔μm 〕角、混合部３７は直径75〔μm 〕、深さ
25〔μm 〕である。

【００５８】さらにオリフイスプレートには撥水処理を
施す。図３１及び図３２に示すように、少なくとも混合
部３７の表面Ｃ（図中斜線部）に撥水処理を施すことに
より、透明溶媒３１とインク３２のメニスカスＭ１、Ｍ
２を安定して、オリフイス３５及びオリフイス３６に形
成することが可能となり、インク３２と透明溶媒３１の
不要な自然混合を防止することができる。撥水処理は例
えばフツ素系樹脂をコーテイングすることにより行う。
撥水処理はＣだけでなくオリフイスプレート全体もしく
はＣを含む１部に施してもよい。

【００５９】図３３及び図３４に第３実施例のインクジ
エツトプリントヘツドをマルチノズル化した構成を示
す。この実施例のインクジエツトプリントヘツドは基本
的構造は図２４及び図２５のインクジエツトプリントヘ
ツドと全く同じである。ここでは図２４及び図２５の構
造が16個インラインに並列されており、これが左右に２
組、合計32個のインクジエツトプリントヘツドが配設さ
れている。

【００６０】各インクジエツトプリントヘツドのピツチ
は図３３及び図３４に示したように170〔μm 〕であ
り、左の組と右の組のインクジエツトプリントヘツド群
は、半ピツチ85〔μm 〕ずらして配置している。これに
より、１回のスキヤンで１〔mm〕当たり12ドツト（ 300
〔dpi 〕）で32ドツト（約 2.7〔mm〕幅）の記録を行う
ことができる。左右それぞれの組において、ヘツドチツ
プＴに設けられた第１の連通溝４３と第２の連通溝４４
は長穴となり、ここに第１の供給溝４１と第２の供給溝
４２が16本ずつ連結している。

【００６１】このインクジエツトプリントヘツドの動作
は、図２４及び図２５のインクジエツトプリントヘツド
と同じであり、図２８の動作原理及び図２９のタイミン
グチヤートに応じて動作する。図３５にこのインクジエ
ツトプリントヘツドの駆動回路のブロツク図を示す。デ
ジタル中間調データが他ブロツクより供給され、シリア
ルパラレル変換回路１４１により、各第２の発熱素子ド
ライバ１４３に送られる。

【００６２】印字タイミングになると、他ブロツクから
印字トリガが出力され、タイミング制御回路１４２がそ
れを検出し、所定のタイミングで第２の発熱素子イネー
ブル信号と第１の発熱素子イネーブル信号をそれぞれ第
２の発熱素子ドライバ１４３及び第１の発熱素子ドライ
バ１４４に出力する。

【００６３】第２の発熱素子イネーブル信号によつて、
第２の発熱素子ドライバ１４３は各第２の発熱素子１４
５を制御し、これによつて所定量のインクが第２のオリ
フイス３６より混合部３７へ供給される。一方第１の発
熱素子イネーブル信号によつて各第１の発熱素子ドライ
バ１４４は各第１の発熱素子１４６を制御し、これによ
つて透明溶媒がインクと混合しながら吐出される。

【００６４】（２−２）インクジエツトプリントヘツド
の作成方法 次にこの実施例のインクジエツトプリントヘツドの作成
方法について述べる。図３６に加工組立工程を示す。ま
ずＳｉやアルミナ等の基板４０１上にＺｒＢ₂、ＴａＡ
ｌ等の発熱抵抗体４０２及びアルミニウムや銅等の電極
４０３を選択エツチングによつて形成する。表面には必
要に応じＳｉＯ₂ 等の保護層を被覆する（図３６（Ａ）
及び図３６（Ｂ））。次に基板４０１に貫通穴４０４を
超音波加工により加工する（図３６（Ｃ））。続いてド
ライフイルムレジスト（実施例では35〔μm 〕厚）４０
５を基板４０１にラミネートし、所定のパターンを有す
るフオトマスクを重ね露光する。この後ドライフイルム
フオトレジスト４０５の未露光部を所定の現像液で溶解
除去し、図のような中間品を得る（図３６（Ｄ））。最
後に図３６（Ｅ）のように、オリフイスプレート４０６
を熱ラミネートもしくは接着しヘツドチツプＴが完成す
る。

【００６５】図３７にオリフイスプレート４０６の作成
方法を示す。オリフイスプレート４０６はいわゆる電鋳
を基本とした方法で作成する。ステンレスなどの母材４
１０にドライフイルムレジストをラミネート、あるいは
液状レジストをコーテイングし、露光現像してレジスト
パターン４１１を得る（図３７（Ａ））。Ｎｉをドライ
フイルムと同じ厚さで電鋳（電気メツキ）し、Ｎｉパタ
ーン４１２を得る（図３７（Ｂ））。この上にドライフ
イルムあるいは液状レジストを10〔μm 〕厚でラミネー
トもしくはコーテイングし、露光現像してレジストパタ
ーン４１３を形成する（図３７（Ｃ））。図３７（Ｂ）
と同様にＮｉをレジストと同じ厚さで電鋳しＮｉパター
ン４１４を得る（図３７（Ｄ））。

【００６６】さらにドライフイルムレジストあるいは液
状レジストをラミネート又はコーテイングし、露光現像
してレジストパターン４１５を形成する（図３７
（Ｅ））。この上にスパツタリング又は蒸着でＮｉ膜４
１６を形成する（図３７（Ｆ））。Ｎｉをレジスト４１
５の厚さよりも薄く電鋳してＮｉパターン４１７を得
る。最後にレジスト除去液、例えばＫＯＨ水溶液やＮａ
ＯＨ水溶液によりレジストを除去し、母材４１０よりＮ
ｉをはがしてオリフイスプレート４０６を得る（図３７
（Ｈ））。

【００６７】この実施例では、電鋳する金属にＮｉを用
いたが、適宜銅やクロムなどの他の金属やこれらを含め
た組み合わせでも作成可能である。また腐食防止のため
金メツキを最後に施す場合もある。オリフイスプレート
の混合部３７の直径はオリフイス３５の直径よりも大き
くすることにより、毛管力を利用して吐出待機時の透明
溶媒３１の混合部３７への侵入を防いでいる。これによ
り透明溶媒３１とインク３２は吐出待機時は接触するこ
とがなく、これらが自然に混合してしまうことがないよ
うになされている。

【００６８】またこの実施例のインクジエツトプリント
ヘツドはオリフイスプレート４０６内部にインク３２を
混合部３７に導入するための通路、混合溝３８を作成し
た構造を特徴とする。このような構造によりインク３２
を吐出直前に透明溶媒３１に混合することが可能にな
る。オリフイスプレート４０６は上述の通り、図３６
（Ｅ）のように図３６（Ｄ）で得られた中間品に熱ラミ
ネート又は接着され、ヘツドチツプＴが出来上がる。ヘ
ツドチツプＴは図２４及び図２５に示したようにベース
Ｂに接着される。このようにして、インクジエツトプリ
ントヘツドが作成される。

【００６９】（２−３）第４実施例のインクジエツトプ
リントヘツド 図３８に本発明によるインクジエツトプリントヘツドの
第４実施例の主要部を、図３９にその吐出部を拡大して
示す。図２４、図２５、図３３、図３４に示したインク
ジエツトプリントヘツドは、発熱素子３３、３４の実装
形態からサイドシユータ型と呼ばれるものであつたが、
この実施例は発熱素子３３、３４をエツジシユータ型の
実装形態で用いるものである。図３８は全体図、図３９
は吐出ノズル部の拡大図、図４０はマルチノズル化した
実施例である。この例では８ノズルの場合であり、ノズ
ル数は限定されるものではない。

【００７０】図４１は図４０のマルチノズルヘツドを２
個使用し、互いに半ピツチずらして解像度とノズル数を
２倍にしたものである。図４０でオリフイス（第１のオ
リフイス）のピツチは 170〔μｍ〕である。これは約６
〔dot/mm〕（ 150〔dpi 〕）の解像度に相当する。図４
１のヘツドでは２倍の約12〔dot/mm〕（ 300〔dpi 〕）
の解像度である。図３８〜図４１のインクジエツトプリ
ントヘツドも、図２４、図２５、図３３、図３４のイン
クジエツトプリントヘツドと同様に図３１及び図３２の
ように撥水処理を施しても良い。

【００７１】（２−４）実施例の効果 以上の構成によれば、１画素単位で高階調記録が出来る
ため、高品位の連続階調記録が行える。従来液滴サイズ
の変調では液滴を小さくすることに限界があり、特に低
濃度部の表現力が甚だ不満足なものであつたが、この実
施例によれば液滴の濃度を自在に変えられるため、液滴
を小さく保つたままで、高濃度部から低濃度部を含め高
品位な階調記録が可能になる。またいわゆるデイザ法な
どの疑似面積階調法を用いる必要がなく、解像度を劣化
させずに階調記録できるインクジエツトプリントヘツド
を実現できる。

【００７２】（３）インクジエツトプリンタの構成 図４２〜図４４に上述した実施例によるインクジエツト
プリントヘツドが搭載されたインクジエツトプリンタの
構成を示す。図４２はドラム回転型インクジエツトプリ
ンタの構成である。被印刷物としてのプリント紙２２２
はドラム２２３の外周に巻回され、所定位置に固定され
ている。ドラム２２３の外周には送りネジ２２４がドラ
ム軸方向に平行に設けられており、送りネジ２２４には
ヘツド２２１が螺合している。そして、送りネジ２２４
の回転によつてヘツド２２１が軸方向に移動する。また
ドラム２２３はプーリ２２５、ベルト２２６、プーリ２
２７を介してモータ２２８により回転駆動される。さら
に、送りネジ２２４及びモータ２２８の回転とヘツド２
２１の駆動とは、駆動制御部２２９により印画データ及
び制御信号２３０に基づいて駆動制御される。

【００７３】このような構成において、ドラム２２３が
回転するとその回転に同期してヘツド２２１からインク
が吐出され、プリント紙２２２上に画像が形成される。
ドラム２２３が１回転してプリント紙２２２上に円周方
向に１列の印刷が完了すると、送りネジ２２４が回転し
てヘツド２２１を１ピツチ移動させ、次の列の印刷を行
なう。この場合、ドラム２２３と送りネジ２２４を同時
に回転させ、印刷しながらヘツド２２１を除々に移動さ
せる方法もある。マルチノズルヘツ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ツプ送りが適
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２２３と送りネジ２２４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。

【００７４】図４３はシリアル型インクジエツトプリン
タの構成である。この場合も図４２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２２２は
ドラム２２３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２３１により、ドラム２２３に圧着
保持されている。この場合はヘツド２２１が移動して１
行の印字を行なうと、ドラム２２３を１行分だけ回転さ
せて次の行の印字を行なう。ヘツド２２１の移動は同一
方向の場合と往復方向の場合とがある。

【００７５】図４４はライン型インクジエツトプリンタ
の構成である。この場合は図４３に示すシリアル型のヘ
ツド２２１及び送りネジ２２４の代りに、多数のヘツド
２２１がライン状に配置されたラインヘツド２３２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
ヘツド２３２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２２３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、複数ブロツクに分割したり、１行おきに交互に印
字する方法も考えられる。

【００７６】図４５はインクジエツトプリンタの印字及
び制御系の構成を示す。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、信号処理制御回路５２
において印字順番に揃えられて、ドライバ５３を介して
ヘツド５４に送られる。印字順番はヘツドや印字部の構
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ツフアメモリや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。ヘツド
５４には階調信号や吐出信号を出力する。

【００７７】なおマルチヘツドでノズル数が非常に多い
場合は、ヘツド５４にＩＣを搭載してヘツド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、各ヘツ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ＲＯ
Ｍマツ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。

【００７８】信号処理制御回路５２はＣＰＵやＤＳＰ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２２３及び送りネジ２２４を回転駆動
するモータの駆動、同期、ヘツドのクリーニング、プリ
ント紙２２２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云うまでもない。

【００７９】（４）他の実施例 上述の実施例においては、透明溶媒にインクを定量混合
した場合について述べたが、これに代え、インクと透明
溶媒を入れ換えて使用する、すなわち、インクに透明溶
媒を定量混合してインク液滴の濃度を変調するようにし
ても、上述の実施例と同様の効果を実現できる。この場
合インクジエツトプリントヘツドの構成及び動作も上述
の実施例と同様にできる。但し、上述したように透明溶
媒の混合比率が最大70〔％〕、50〔％〕程度であるた
め、淡色のドツトの表現、すなわちハイライト部の表現
力に限界がり、逆にシヤドウ部に関しては、透明溶媒に
インクを混合する場合のように、シヤドウ部で充分な濃
度を得るためにインクを予め濃くしておく必要がないた
め有利である。

【００８０】上述の実施例においては、インク液滴のイ
ンク濃度を変調するようにしたが、これに加えて、イン
ク液滴のサイズを変調する方法を組み合わせて用いるよ
うにしても良い。因に、上述の実施例のインクジエツト
プリントヘツドにおいて、吐出用のピエゾ素子Ａに与え
る電圧パルスの電圧値又はパルス幅を変化させてインク
液滴のサイズを変えることができ、これにより、さらに
ダイナミツクレンジの広い階調記録が可能となる。

【００８１】例えば、図４６（Ａ）に示すように、濃度
の濃いほうからインク液滴の濃度を最大として液滴サイ
ズのみを順次下げていき、液滴サイズをそれ以上下げら
れなくなつたら、ここからインク液滴の濃度を順次下げ
ていく方法を適用しても良い。または図４６（Ｂ）に示
すように、濃度の濃いほうからインク液滴のサイズを最
大として液滴濃度のみを順次下げていき、液滴濃度があ
る所定の値になつたら、ここからインク液滴のサイズを
下げていく方法を適用しても良い。さらに図４６（Ｃ）
に示すように、濃度の濃いほうからインク液滴のサイズ
と濃度を並行して下げていく方法が適用できる。

【００８２】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、与えられ
た各画素毎の濃度データに従つてインクと透明溶媒とを
定量混合し、この混合されたインク液滴を記録媒体に付
着させることにより、与えられた各画素毎の濃度データ
に基づいた所定の濃度のインク液滴を記録媒体に付着さ
せ、簡易な構成で濃度データに従つて確実に中間調を表
現し得るインクジエツトプリントヘツド、インクジエツ
トプリンタ及びインクジエツトプリントヘツド製造方法
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジエツトプリントヘツドの
第１実施例の構成を印字面側から見て示す上面図であ
る。

【図２】図１のインクジエツトプリントヘツドの構成を
示す正面図である。

【図３】図１のインクジエツトプリントヘツドの構成を
示す右側面図である。

【図４】図１のインクジエツトプリントヘツドをIV−IV
線でとつて示す断面図である。

【図５】図１のインクジエツトプリントヘツドをV −V
線でとつて示す断面図である。

【図６】図２のインクジエツトプリントヘツドをVI−VI
線でとつて示す断面図である。

【図７】図１のインクジエツトプリントヘツドのノズル
部の拡大断面図である。

【図８】図１のインクジエツトプリントヘツドの動作の
説明に供する略線的断面図である。

【図９】図１のインクジエツトプリントヘツドに使用す
る１方向弁の構造を示す略線的斜視図である。

【図１０】図１のインクジエツトプリントヘツドの駆動
電圧の説明に供するタイミングチヤートである。

【図１１】図１のインクジエツトプリントヘツドの駆動
回路を示すブロツク図である。

【図１２】図１のインクジエツトプリントヘツドを用い
てノズルピツチを狭小化する方法の説明に供する平面図
である。

【図１３】本発明によるインクジエツトプリントヘツド
の第２実施例の構成を印字面側から見て示す上面図であ
る。

【図１４】図１３のインクジエツトプリントヘツドの構
成を示す正面図である。

【図１５】図１３のインクジエツトプリントヘツドの構
成を示す右側面図である。

【図１６】図１３のインクジエツトプリントヘツドをXV
I −XVI 線でとつて示す断面図である。

【図１７】図１３のインクジエツトプリントヘツドをXV
II−XVII線でとつて示す断面図である。

【図１８】図１４のインクジエツトプリントヘツドをXV
III −XVIII 線でとつて示す断面図である。

【図１９】図１３のインクジエツトプリントヘツドの駆
動回路を示すブロツク図である。

【図２０】第１実施例のインクジエツトプリントヘツド
の作成工程の説明に供する略線的斜視図である。

【図２１】本発明によるインクジエツトプリントヘツド
に使用する１方向弁の作成工程の説明に供する略線的斜
視図である。

【図２２】本発明によるインクジエツトプリントヘツド
の作成工程の説明に供する略線的斜視図である。

【図２３】本発明によるインクジエツトプリントヘツド
の作成工程の説明に供する略線的斜視図である。

【図２４】本発明によるインクジエツトプリントヘツド
の第３実施例の構成を印字面側から見て示す正面図であ
る。

【図２５】図２４のインクジエツトプリントヘツドの構
成を示す右側面図である。

【図２６】図２４のインクジエツトプリントヘツドのノ
ズル部を拡大して示す正面図である。

【図２７】図２５のインクジエツトプリントヘツドのノ
ズル部を拡大して示す断面図である。

【図２８】図２４のインクジエツトプリントヘツドの動
作の説明に供する略線的断面図である。

【図２９】図２４のインクジエツトプリントヘツドの駆
動電圧の説明に供するタイミングチヤートである。

【図３０】図２４のインクジエツトプリントヘツドの駆
動回路を示すブロツク図である。

【図３１】図２４のインクジエツトプリントヘツドのオ
リフイスプレートの撥水処理の説明に供する正面図であ
る。

【図３２】図２５のインクジエツトプリントヘツドのオ
リフイスプレートの撥水処理の説明に供する断面図であ
る。

【図３３】図２４のインクジエツトプリントヘツドをマ
ルチノズル化した構成を印字面側より見て示す正面図で
ある。

【図３４】図３３のインクジエツトプリントヘツドの構
成を示す右側面図である。

【図３５】図３３のインクジエツトプリントヘツドの駆
動回路を示すブロツク図である。

【図３６】図２４のインクジエツトプリントヘツドの作
成工程の説明に供する略線的斜視図である。

【図３７】図２４のインクジエツトプリントヘツドのオ
リフイスプレートの作成工程の説明に供する略線的断面
図である。

【図３８】本発明によるインクジエツトプリントヘツド
の第４実施例の構成を示す略線図である。

【図３９】図３８のインクジエツトプリントヘツドのノ
ズル部を拡大して示す略線図である。

【図４０】図３８のインクジエツトプリントヘツドをマ
ルチノズル化した構成を示す略園図である。

【図４１】図４０のインクジエツトプリントヘツドを用
いてノズルピツチを狭小化する方法の説明に供する平面
図である。

【図４２】本発明によるインクジエツトプリントヘツド
が搭載されたドラム回転型インクジエツトプリンタの構
成を示す略線図である。

【図４３】本発明によるインクジエツトプリントヘツド
が搭載されたシリアル型インクジエツトプリンタの構成
を示す略線図である。

【図４４】本発明によるインクジエツトプリントヘツド
が搭載されたライン型インクジエツトプリンタの構成を
示す略線図である。

【図４５】インクジエツトプリンタにおける信号処理及
び制御系の構成を示すブロツク図である。

【図４６】本発明のインクジエツトヘツドを用いてドツ
トの濃度変調と面積変調を組み合わせた場合の印字ドツ
トを模式的に示す略線図である。

【符号の説明】

１……オリフイス、２……ノズルＡ、３……ノズルＢ、
４……混合孔、５……１方向弁、６……キヤビテイＡ、
７……キヤビテイＢ、８……ピエゾ素子Ａ、９……ピエ
ゾ素子Ｂ、１０、３１……透明溶媒、１３、３２……イ
ンク、３３……第１の発熱素子、３４……第２の発熱素
子、３５……第１のオリフイス、３６……第２のオリフ
イス、３７……混合部、３８……混合溝、４０６……オ
リフイスプレート、Ｔ……ヘツドチツプ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 2/205 2/045 2/055 Ｈ０４Ｎ 1/034 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０２ Ｚ １０３ Ｘ １０３ Ａ

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】与えられた濃度データに従つて第１の圧力
   付与手段を制御して、インク又は透明溶媒を当該透明溶
   媒又は上記インクに定量混合する定量混合手段と、 当該定量混合手段によつて混合された液体でなるインク
   液滴を第２の圧力付与手段を制御して吐出し記録媒体に
   付着させる液体吐出手段とを具え、上記インク液滴の濃
   度変調によつて中間調をプリントすることを特徴とする
   インクジエツトプリントヘツド。
2. 【請求項２】上記定量混合手段及び上記液体吐出手段の
   第１及び第２の圧力付与手段として、ピエゾ素子及びピ
   エゾ素子、発熱素子及び発熱素子、ピエゾ素子及び発熱
   素子又は発熱素子及びピエゾ素子の組み合わせを用いる
   ようにしたことを特徴とする請求項１に記載のインクジ
   エツトプリントヘツド。
3. 【請求項３】上記インク液滴を濃度変調することに加
   え、上記インク液滴の大きさを変調するようにしたこと
   を特徴とする請求項１に記載のインクジエツトプリント
   ヘツド。
4. 【請求項４】上記インク又は上記透明溶媒の定量混合前
   に上記透明溶媒又は上記インクを引き込むようにしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載のインクジエツトプリン
   トヘツド。
5. 【請求項５】上記インクと上記透明溶媒を隔てる隔壁部
   に１方向弁手段を具えることを特徴とする請求項１に記
   載のインクジエツトプリントヘツド。
6. 【請求項６】上記１方向弁手段は、板状の基材に凸部分
   を配し、上記凸部分に放射状のスリツトを形成してなる
   ことを特徴とする請求項５に記載のインクジエツトプリ
   ントヘツド。
7. 【請求項７】上記透明溶媒が充填された第１のオリフイ
   スと、上記インクが充填された第２のオリフイスとを具
   えることを特徴とする請求項１に記載のインクジエツト
   プリントヘツド。
8. 【請求項８】上記透明溶媒と上記インクとの混合室を具
   えることを特徴とする請求項７に記載のインクジエツト
   プリントヘツド。
9. 【請求項９】上記混合室は所定の筒形状で、当該筒形状
   の底面部に上記第１のオリフイスが配され、上記筒形状
   の側面部に上記第２のオリフイスが配されて形成される
   ことを特徴とする請求項７に記載のインクジエツトプリ
   ントヘツド。
10. 【請求項１０】上記混合室は撥液性処理を施されてなる
    ことを特徴とする請求項８に記載のインクジエツトプリ
    ントヘツド。
11. 【請求項１１】上記インク又は上記透明溶媒を上記混合
    室に導入するための通路を、オリフイスプレート内部に
    作成したことを特徴とする請求項８に記載のインクジエ
    ツトプリントヘツド。
12. 【請求項１２】上記第１又は第２のオリフイスの開口面
    積を、上記第２又は第１のオリフイスの開口面積以下に
    選定したことを特徴とする請求項７に記載のインクジエ
    ツトプリントヘツド。
13. 【請求項１３】上記第１又は第２のオリフイスの開口面
    積を、上記第２又は第１のオリフイスの開口面積の１／
    ２以下に選定したことを特徴とする請求項１２に記載の
    インクジエツトプリントヘツド。
14. 【請求項１４】与えられた濃度データに従つて第１の圧
    力付与手段を制御して、インク又は透明溶媒を当該透明
    溶媒又は上記インクに定量混合する定量混合手段と、当
    該定量混合手段によつて混合された液体でなるインク液
    滴を第２の圧力付与手段を制御して吐出し記録媒体に付
    着させる液体吐出手段とを有するインクジエツトプリン
    トヘツドを具え、上記インク液滴の濃度変調によつて中
    間調をプリントすることを特徴とするインクジエツトプ
    リンタ。
15. 【請求項１５】上記インクジエツトプリントヘツドは、
    上記定量混合手段及び上記液体吐出手段の第１及び第２
    の圧力付与手段として、ピエゾ素子及びピエゾ素子、発
    熱素子及び発熱素子、ピエゾ素子及び発熱素子又は発熱
    素子及びピエゾ素子の組み合わせを用いるようにしたこ
    とを特徴とする請求項１４に記載のインクジエツトプリ
    ンタ。
16. 【請求項１６】上記インクジエツトプリントヘツドは、
    上記インク又は上記透明溶媒の定量混合前に上記透明溶
    媒又は上記インクを引き込むようにしたことを特徴とす
    る請求項１４に記載のインクジエツトプリンタ。
17. 【請求項１７】上記インクジエツトプリントヘツドは、
    上記インク液滴を濃度変調することに加え、上記インク
    液滴の大きさを変調するようにしたことを特徴とする請
    求項１４に記載のインクジエツトプリンタ。
18. 【請求項１８】上記インクジエツトプリントヘツドは、
    上記インクと上記透明溶媒を隔てる隔壁部に１方向弁手
    段を具えることを特徴とする請求項１４に記載のインク
    ジエツトプリンタ。
19. 【請求項１９】上記インクジエツトプリントヘツドの上
    記１方向弁手段は、板状の基材に凸部分を配し、上記凸
    部分に放射状のスリツトを形成してなることを特徴とす
    る請求項１８に記載のインクジエツトプリンタ。
20. 【請求項２０】上記インクジエツトプリントヘツドは、
    上記透明溶媒が充填された第１のオリフイスと、上記イ
    ンクが充填された第２のオリフイスとを具えることを特
    徴とする請求項１４に記載のインクジエツトプリンタ。
21. 【請求項２１】上記インクジエツトプリントヘツドは、
    上記透明溶媒と上記インクとの混合室を具えることを特
    徴とする請求項２０に記載のインクジエツトプリンタ。
22. 【請求項２２】上記インクジエツトプリントヘツドの上
    記混合室は、所定の筒形状で当該筒形状の底面部に上記
    第１のオリフイスが配され、上記筒形状の側面部に上記
    第２のオリフイスが配されて形成されることを特徴とす
    る請求項２１に記載のインクジエツトプリンタ。
23. 【請求項２３】上記インクジエツトプリントヘツドの上
    記混合室は、撥液性処理を施されてなることを特徴とす
    る請求項２１に記載のインクジエツトプリンタ。
24. 【請求項２４】上記インクジエツトプリントヘツドは、
    上記インク又は上記透明溶媒を上記混合室に導入するた
    めの通路を、オリフイスプレート内部に作成したことを
    特徴とする請求項２１に記載のインクジエツトプリン
    タ。
25. 【請求項２５】上記インクジエツトプリントヘツドは、
    上記第１又は第２のオリフイスの開口面積を、上記第２
    又は第１のオリフイスの開口面積以下に選定したことを
    特徴とする請求項２０に記載のインクジエツトプリン
    タ。
26. 【請求項２６】上記第１又は第２のオリフイスの開口面
    積を、上記第２又は第１のオリフイスの開口面積の１／
    ２以下に選定したことを特徴とする請求項２５に記載の
    インクジエツトプリンタ。
27. 【請求項２７】インク及び透明溶媒を定量混合する筒形
    状の混合室と、当該混合室の底面部に形成され上記透明
    溶媒又は上記インクが吐出される第１のオリフイスと、 上記混合室の側面部に形成され上記インク又は上記透明
    溶媒が吐出される第２のオリフイスと、 当該第２のオリフイスに上記インク又は上記透明溶媒を
    導く混合溝とを有するオリフイスプレートをレジストパ
    ターン及び電気メツキの金属パターンを多層に繰り返し
    て一体に形成するようにしたことを特徴とするインクジ
    エツトプリントヘツド製造方法。
28. 【請求項２８】母材上に所定高さで形成したレジスト膜
    を露光現像して、上記第１のオリフイスに応じた第１の
    筒形状と当該第１の筒形状と同形状の第２の筒形状とで
    なる第１のレジストパターンを形成し、 上記母材上に上記第１のレジストパターンと同じ高さま
    で、所定の金属を電気メツキして第１の金属パターンを
    形成し、 上記第１のレジストパターン及び上記第１の金属パター
    ン上に、上記第１の筒形状の上面側が上記第２のオリフ
    イスに応じた厚みで上記混合室の底面形状に応じた形状
    を有し、上記第２の筒形状の上面側が上記第２のオリフ
    イスに応じた厚み及び幅で上記混合室に伸張する上記混
    合溝に応じた形状を有する第２のレジストパターンを形
    成し、 上記第１の金属パターン及び上記第２のレジストパター
    ン上に、上記第２のレジストパターンと同じ高さまで、
    上記所定の金属を電気メツキして第２の金属パターンを
    形成し、 上記第２のレジストパターン上に、上記第１の筒形状の
    上面側に上記混合室に応じた形状の第３のレジストパタ
    ーンを形成し、 上記第２及び第３のレジストパターン及び上記第２の金
    属パターン上に、上記所定の金属で金属膜を形成すると
    共に、上記第３のレジストパターンより薄く上記所定の
    金属を電気メツキして第３の金属パターンを形成し、 上記第１、第２及び第３のレジストパターンを除去する
    と共に、上記第１、第２及び第３の金属パターンを上記
    母材より剥して、上記オリフイスプレートを作成するよ
    うにしたことを特徴とする請求項２７に記載のインクジ
    エツトプリントヘツド製造方法。