JPH09169124A - プリンタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクと希釈液を正確な混合比で混合し、ド
ット内の濃度階調を正確に再現し、高解像度の記録画像
の形成を可能とする。 【解決手段】 希釈液及びインクが導入され、これらを
それぞれ吐出する第１及び第２のノズル３５，３８を、
基板３１の一主面３１ａ上に、比較的濡れ性の良好な金
属材料よりなる第１の材料層４１と比較的濡れ性の劣る
樹脂材料よりなる第２の材料層４２よりなる積層材料層
３２を配し、これを選択除去して形成する。そして、こ
の積層材料層３２を構成する材質によってインク或いは
希釈液のどちらか一方の吐出方向を規定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクと希釈液を混
合吐出するプリントヘッドを有するプリンタ装置に関す
る。詳しくは希釈液及びインクが導入される第１及び第
２のノズル間に濡れ性の異なる材料を配することによ
り、インク或いは希釈液の定量を正確に行い、濃度階調
を正確に再現することを可能とするプリンタ装置に係わ
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、特にオフィス等においてデスクト
ップパブリッシングと称されるコンピュータを使用した
文書作成が盛んに行われるようになってきており、最近
では文字や図形だけでなく、写真様のカラーの自然画像
を文字，図形とともに出力するといった要求も増加して
きている。そして、これに伴い、高品位な自然画像をプ
リントすることが要求され、中間調の再現が重要となっ
てきている。

【０００３】また、印刷信号に応じて印刷時に必要な時
だけインク液滴をノズルより吐出して紙，フィルム等の
印刷媒体に印刷する、いわゆるオンデマンド型のプリン
タ装置は、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】このようにインク液滴を吐出する方法とし
ては、様々な方法が提案されているが、ピエゾ素子を用
いる方法または発熱素子を用いる方法が一般的である。
前者はピエゾ素子の変形によりインクに圧力を加えて吐
出させる方法である。後者は、発熱素子によりインクを
加熱沸騰させて発生する泡の圧力でインクを吐出させる
方法である。

【０００５】そして、上記のような中間調を上述のイン
ク液滴を吐出するオンデマンド型のプリンタ装置で再現
する方法としては、様々な方法が提案されている。すな
わち、第１の方法としてはピエゾ素子或いは発熱素子に
与える電圧パルスの電圧やパルス幅を変化させて吐出す
る液滴サイズを制御し、印刷ドットの径を可変として階
調を表現するものが挙げられる。

【０００６】しかしながらこの方法によると、ピエゾ素
子或い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
が困難であり、自然画像をプリントアウトするには不十
分である。

【０００７】また、第２の方法としては、ドット径は変
化させずに１画素を例えば４×４のドットよりなるマト
リクスで構成し、このマトリクス単位でいわゆるディザ
法を用いて階調表現を行う方法が挙げられる。なお、こ
の場合には１７階調の表現が可能である。

【０００８】しかしながらこの方法で、例えば第１の方
法と同じドット密度で印刷を行った場合、解像度は第１
の方法の１／４であり、荒さが目立つため、自然画像を
プリントアウトするには不十分である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】これに対して、本発明
者等は、希釈液とインクを混合し、これらの混合液滴を
吐出することにより、吐出されるインク液滴の濃度を変
化させ、印刷されるドットの濃度を制御することを可能
にし、解像度の劣化を発生させることなく階調を表現
し、自然画像をプリントアウトする方式のプリンタ装置
を提案してきた。

【００１０】このようなプリンタ装置のプリントヘッド
としては、吐出媒体が導入される第１のノズルと定量媒
体が導入される第２のノズルを互いに隣合うようにして
有し、第２のノズルから所定量の定量媒体を第１のノズ
ルに向けて滲み出させて当該第１のノズル開口近傍にて
吐出媒体と混合させ、第１のノズルから吐出媒体を定量
媒体と混合されている吐出媒体と共に押し出して、定量
媒体と吐出媒体を第１及び第２のノズルの面内方向に混
合吐出するようなプリントヘッドが挙げられる。なお、
上記定量媒体及び吐出媒体は、どちらか一方がインクで
あり、残りの一方が希釈液であれば良い。

【００１１】そして、上記のようなプリンタ装置におい
ては、当然のことながら、ドット内の濃度階調を正確に
再現するために、希釈液とインクを正確な混合比にて混
合吐出させることが重要である。

【００１２】しかしながら、上述したようなプリンタ装
置のプリントヘッドにおいては、定量媒体の定量を正確
に行うことが困難である。

【００１３】すなわち、このようなプリントヘッドとし
ては、図２４に模式的に示すような、基板１０１の上面
となる一主面１０１ａ上に、吐出媒体を吐出する第１の
ノズル１０２とこれに連通される第１の圧力室１０３を
形成する第１の孔部１０４と、定量媒体を吐出する第２
のノズル１０５とこれに連通する第２の圧力室１０６を
形成する第２の孔部１０７が形成される単層の材料層１
０８が積層され、さらにこの上に蓋材１０９が配される
ものが挙げられる。この第１の孔部１０４と第２の孔部
１０７は第１及び第２のノズル１０２，１０５が材料層
１０８の端面に臨んで互いに隣合って開口するように形
成されている。

【００１４】そしてこのプリントヘッドにおいては、材
料層１０８の第１及び第２の孔部１０４，１０７を基板
１０１及び蓋材１０９により上下方向から塞ぎ、これに
よって形成された空間により、第１のノズル１０２と第
１の圧力室１０３、第２のノズル１０５と第２の圧力室
１０６を形成するようにしている。なお、第１及び第２
の圧力室１０３，１０６の第１及び第２のノズル１０
２，１０５に連通しない側の端部は図示しない吐出媒体
或いは定量媒体供給路に接続可能となされており、第１
及び第２のノズル１０２，１０５に吐出媒体及び定量媒
体が充填可能となされている。

【００１５】このようなプリントヘッドにより印刷を行
うべく、定量媒体を第２のノズル１０５から第１のノズ
ル１０２側に向けて滲み出させると、図２５に示すよう
に、定量媒体１１０は第２のノズル１０５の開口近傍に
等方的に広がり、必ずしも第１のノズル１０２側に向け
て滲み出すわけではない。

【００１６】従って、所定量の定量媒体の全量が第１の
ノズル１０２の開口近傍において吐出媒体と混合される
とは限らず、定量媒体と吐出媒体の混合比にズレが生じ
る可能性がある。このような現象は、インクを定量媒体
とし、希釈液を吐出媒体とするプリントヘッドにより低
濃度のドットを形成しようとする場合に特に顕著であ
る。

【００１７】また、このようなプリントヘッドにおいて
は、定量媒体を第２のノズル１０５から滲み出させた後
に、この定量媒体を第２のノズル１０５内に引き込み、
所定量の定量媒体のみを第１のノズル１０２の開口近傍
内に残存させる必要がある。しかし、上記のように所定
量の定量媒体が第２のノズル１０５の開口近傍に等方的
に広がっていると、第２のノズル１０５内に定量媒体を
引き込む際に、第１のノズル１０２側に滲み出さなかっ
た定量媒体が再度、第２のノズル１０５内に入り込むこ
ととなり、次回の印刷時の定量の際にこれを上乗せした
量を定量することとなってしまい、定量媒体と吐出媒体
の混合比にズレが生じる可能性がある。

【００１８】このように定量媒体と吐出媒体、すなわち
インクと希釈液が正確な混合比で混合されないと、ドッ
ト内の濃度階調を正確に再現することができず、記録画
像の解像度を損なってしまう。

【００１９】そこで本発明は、従来の実状に鑑みて提案
されたものであり、インクと希釈液を正確な混合比で混
合し、ドット内の濃度階調を正確に再現し、高解像度の
記録画像の形成を可能とするプリンタ装置を提供するこ
とを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明者等が鋭意検討した結果、プリンタ装置のプ
リントヘッドの吐出媒体として希釈液或いはインクの一
方を吐出する第１のノズルと定量媒体として希釈液或い
はインクの残りの一方を吐出する第２のノズルの間に希
釈液或いはインクが伝わり易い部分を形成し、希釈液或
いはインクの吐出方向、言い換えれば、滲み出し方向
（定量方向）に方向性を持たせるようにすれば良いこと
を見い出した。

【００２１】すなわち本発明は、インクと希釈液とを混
合し、該インクと希釈液の混合液滴を吐出するプリンタ
装置のプリントヘッドを、基板の一主面上に、希釈液が
導入されて該希釈液を吐出する第１のノズルとインクが
導入されて該インクを吐出する第２のノズルを混合液滴
が第１及び第２のノズルの面内方向に吐出されるように
開口して配したものとし、この第１及び第２のノズルを
異なる２種類以上の材質よりなる積層材料層を選択除去
して形成し、上記積層材料層を構成する材質によってイ
ンク或いは希釈液のどちらか一方の吐出方向（定量方
向）を規定することを特徴とするものである。

【００２２】また、上記本発明のプリンタ装置において
は、積層材料層を構成する材料層が、比較的濡れ性の良
好な材料よりなる材料層と比較的濡れ性の劣る材料より
なる材料層を含むことが好ましい。

【００２３】なお、上記本発明のプリンタ装置のプリン
トヘッドの積層材料層を構成する材料層の材料のうち、
比較的濡れ性の良好な材料としては金属材料等が挙げら
れ、比較的濡れ性の劣る材料としては感光性樹脂材料や
ポリイミド等が挙げられ、積層材料層を構成する材料層
が上述した材料よりなる層を含むことが好ましい。

【００２４】また、上記本発明のプリンタ装置において
は、プリントヘッドの濡れ性の良好な材料よりなる材料
層のノズル開口面が他の材料層のノズル開口面に対して
凹部となされていることが好ましい。

【００２５】本発明のプリンタ装置においては、希釈液
及びインクが導入され、これらをそれぞれ吐出する第１
及び第２のノズルを、異なる２種類以上の材質よりなる
積層材料層を選択除去して形成し、上記積層材料層を構
成する材質によってインク或いは希釈液のどちらか一方
の吐出方向を規定するようにしているため、定量側とさ
れる方の吐出方向を吐出媒体が吐出されるノズル側に向
かう方向とすれば、定量媒体は吐出媒体が吐出されるノ
ズル側に向かって滲み出し、定量媒体と吐出媒体が正確
な混合比にて混合される。

【００２６】なお、本発明のプリンタ装置において、積
層材料層を構成する材料層を、比較的濡れ性の良好な材
料よりなる材料層と比較的濡れ性の劣る材料よりなる材
料層を含むものとすれば、第１のノズルと第２のノズル
間には濡れ性の比較的良好な部分とこれに比べて濡れ性
が劣る部分が存在することとなる。従って、このプリン
タ装置においては、上記濡れ性の良好な部分により、イ
ンク或いは希釈液の吐出方向が容易に規定される。

【００２７】また、本発明のプリンタ装置において、プ
リントヘッドの濡れ性の良好な材料よりなる材料層のノ
ズル開口面が他の材料層のノズル開口面に対して凹部と
なされていれば、この濡れ性の良好な部分は濡れ性だけ
でなく形状においてもインク或いは希釈液の吐出方向を
規定することとなる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２９】本発明のプリンタ装置が搭載された液体噴
射記録装置としては、図１に示すような構成のいわゆる
シリアル型のものが挙げられる。すなわち、被印刷物で
あるプリント紙１が支持されるドラム２と、本発明を適
用したプリンタ装置を構成し、上記プリント紙１に印刷
を行うプリントヘッド３により主に構成されるものであ
る。

【００３０】このとき、上記プリント紙１は、ドラム２
の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ４により、ド
ラム２に圧着保持されている。また、上記ドラム２の外
周近傍には、送りネジ５がドラム２の軸方向に平行に設
けられている。そして、この送りネジ５には、プリント
ヘッド３が保持されている。すなわち、かかるプリント
ヘッド３は、送りネジ５の回転によって、図中矢印Ｍで
示すようにドラム２の軸方向に移動するようになってい
る。

【００３１】一方、ドラム２は、プーリ６、ベルト７、
プーリ８を介してモータ９により図中矢印ｍで示すよう
に回転駆動される。さらに、送りネジ５及びモータ９の
回転とプリントヘッド３は、ヘッドドライブ，ヘッド送
り制御，ドラム回転制御１０により印画データ及び制御
信号１１に基づいて駆動制御される。

【００３２】上記の構成においては、プリントヘッド３
が移動して１行分の印字を行うと、ドラム２を１行分だ
け回転させて次の印字を行う。プリントヘッド３が移動
し、印字する場合は、一方向の場合と往復方向の場合と
がある。

【００３３】本発明のプリンタ装置が搭載された液体噴
射記録装置としては、図２に示すような構成のいわゆる
ライン型のものも挙げられる。この液体噴射記録装置
は、図２に示すように、図１に示した液体噴射記録装置
と略同様の構成を有するものであり、送りネジ５により
保持され、この送りネジ５の回転によりドラム２の軸方
向に移動可能となされるプリントヘッド３の代わりにド
ラム２の軸方向に複数のプリントヘッドが固定されて配
列されるプリントヘッド１２が配されてなるものであ
る。すなわち、上記プリントヘッド１２においては、一
行分の印字が同時に行われることとなり、１行分の印字
を行うと、ドラム２を１行分だけ回転させて次の印字を
行う。さらに、この場合には、一行分を一括して印字す
る他、一行分を複数のブロックに分割する、或いは一行
おきに交互に印字するといったことも可能である。

【００３４】このような液体噴射記録装置における印字
及び制御系のブロック図を図３に示す。印字データなど
の信号入力２１は、信号処理制御回路２２に入力され、
この信号処理制御回路２２において印字順番に揃えられ
て、ドライバ２３を介してヘッド２４（プリントヘッ
ド）に送られる。印字順番は、ヘッド２４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２５に一旦記録してから取り出す。ヘッド
２４には、階調信号や吐出信号を入力する。

【００３５】なお、マルチヘッドでノズル数が非常に多
い場合には、ヘッド２４にＩＣを搭載してヘッド２４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２２には、補正２６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
行う。補正２６には、予め決められた補正データをＲＯ
Ｍマップ形式で格納しておき、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。

【００３６】信号処理制御回路２２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モータ駆動その他２７に
送られる。各種制御モータ駆動その他２７では、ドラム
及び送りネジ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、プリント紙の供給、排出などの制御
を行う。また、信号には、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言うまでもない。

【００３７】次に、本発明のプリンタ装置を構成するプ
リントヘッド３の構成について示す。ただし、ここでは
希釈液にインクを混合しながらこれらを混合吐出する、
いわゆるキャリアジェット方式のプリンタ装置のプリン
トヘッドの例について述べ、複数のノズル組を有するプ
リントヘッドの例について述べ、前述の液体噴射記録装
置の構造に対応するだけの複数のノズル組を有するもの
とする。

【００３８】上記プリントヘッドは、図４に示すよう
に、基板３１の上面となる一主面３１ａ上に、前面とな
る端面３２ａに臨んで開口する図示しない第１及び第２
のノズルよりなるノズル組を複数形成する積層材料層３
２を積層し、さらにその上に振動板３３が積層され、さ
らに複数のピエゾ素子等の圧電素子３４が配されてなる
ものである。

【００３９】このプリントヘッドにおいては、図５に模
式的に示すように（図５中には１組のノズル組のみを示
すこととする。）、吐出媒体として希釈液が導入される
第１のノズル３５と定量媒体としてインクが導入される
第２のノズル３８を互いに隣合うようにして開口して有
する。

【００４０】なお、このプリントヘッドにおいては、第
２のノズル３８から所定量のインクを第１のノズル３５
に向けて滲み出させて当該第１のノズル３５開口近傍に
て希釈液と混合させ、第１のノズル３８から希釈液をイ
ンクと混合されている希釈液と共に押し出して、インク
と希釈液を第１及び第２のノズル３５，３８の面内方向
に混合吐出する。

【００４１】そして、このプリントヘッドにおいては、
基板３１の上面となる一主面３１ａ上に積層される積層
材料層３２に、第１のノズル３５とこれに連通される第
１の圧力室３６を形成するために選択的に除去されてな
る第１の孔部３７と、第２のノズル３８とこれに連通す
る第２の圧力室３９を形成するために選択的に除去され
てなる第２の孔部４０が形成されている。

【００４２】上記第１の孔部３７は平面略長方形の第１
の圧力室３６形成部分と幅狭の平面長方形の第１のノズ
ル３５形成部分とをテーパー部分により接続した平面形
状をなし、第２の孔部４０も平面略長方形の第２の圧力
室３９形成部分と幅狭の平面長方形の第１のノズル３８
形成部分とをテーパー部分により接続した平面形状をな
すものであるが、第２の孔部４０の第２のノズル３８形
成部分は当該第２のノズル３８が第１のノズル３５に対
して近接して隣合うように屈曲したものとなされてい
る。また、これら第１及び第２の孔部３７，４０は、積
層材料層３２の厚さ方向だけでなく、第１及び第２のノ
ズル３５，３８形成部分が前面となる端面３２ａに臨ん
で開口するように形成されている。

【００４３】そして、この積層材料層３２上に蓋材とし
て機能する振動板３３を配して、この第１及び第２の孔
部３７，４０を基板３１と振動板３３により上下方向か
ら塞ぐことで形成される空間により、前面となる端面３
２ａに臨んで開口する第１のノズル３５とこれに連通す
る第１の圧力室３６、同じく端面３２ａに臨み、第１の
ノズル３５に隣合うようにして開口する第２のノズル３
８とこれに連通する第２の圧力室３９が形成されてい
る。

【００４４】なお、第１及び第２の圧力室３６，３９の
第１及び第２のノズル３５，３８の連通しない側の端部
は図示しない希釈液或いはインク供給路に接続可能とな
されており、第１及び第２のノズル３５，３８に希釈液
及びインクが充填可能となされている。

【００４５】さらに、複数のノズル組の第１及び第２の
圧力室３６，３９の上には振動板３３を介して上述のよ
うな複数の圧電素子３４がそれぞれ対応するように配さ
れている。なお、図５中においては図示を省略する。こ
の場合、第１及び第２の圧力室３６，３９を平面略長方
形としていることから、この上に配される圧電素子３４
も平面略長方形とされている。

【００４６】すなわち、上記プリントヘッドを圧電素子
３４側から見ると、このプリントヘッドは前述のように
複数のノズル組を有することから、図６に示すように振
動板３３上に平面略長方形の複数の圧電素子３４が並列
して配されていることとなり、一方側面側から見ると、
図７に示すように基板３１の一主面３１ａ上の振動板３
３上に短冊上の圧電素子３４が配されることとなる。

【００４７】上記圧電素子３４としては、前述のように
ピエゾ素子が使用され、例えば圧電材と導電材を交互に
積層した積層ピエゾ素子が使用される。この積層ピエゾ
素子としては、振動板３３の面内方向を積層方向として
積層したもの、或いは振動板３３の面内方向と直交する
方向を積層方向として積層したもののどちらを使用して
も良い。積層ピエゾ素子は電圧を加えられるとその積層
方向に伸びる特性を有している。

【００４８】このため、前者の積層ピエゾ素子は、電圧
の印加により振動板３３の面内方向に伸びる一方で、こ
れと直交する方向には縮むこととなる。従って、この積
層ピエゾ素子は、第１及び第２の圧力室３６，３９に圧
力を付与しないようになる。このような積層ピエゾ素子
をｄ₃₁モードの積層ピエゾ素子と称する。

【００４９】一方の後者の積層ピエゾ素子においては、
電圧を加えると振動板３３の面内方向と直交する方向に
伸び、第１及び第２の圧力室３６，３９に圧力を付与す
るようになる。このような積層ピエゾ素子をｄ₃₃モード
の積層ピエゾ素子と称する。

【００５０】そして、本例のプリンタ装置においては、
特に、プリントヘッドの積層材料層３２が、金属材料よ
りなる第１の材料層４１と感光性樹脂材料よりなる第２
の材料層４２の２層により構成されている。なお、上記
金属材料としては、濡れ性が比較的良好なニッケル，ス
テンレス等が挙げられ、上記感光性樹脂材料としては、
濡れ性が比較的良好ではないアクリル或いはエポキシ
系，アクリルとエポキシの混合物等のドライフィルム等
が挙げられる。

【００５１】次に、このような構成のプリンタ装置の圧
電素子３４として例えばいわゆるｄ₃₃モードの積層ピエ
ゾ素子を使用して印刷を行う場合の駆動電圧の印加タイ
ミングとこれに応じたプリントヘッドの動作を併せて示
す。

【００５２】すなわち、図８（ａ）に示すように、印刷
前の待機時、図中（Ａ）で示す時点において、予め第１
の圧力室３６に対応する第１の積層ピエゾ素子に例えば
１０［Ｖ］を印加しておく。

【００５３】この印刷待機状態においては、図９に示さ
れるように、第１のノズル３５に希釈液４３が充填さ
れ、第２のノズル３８にインク４４が充填され、各ノズ
ル開口部にそれぞれメニスカスが形成されている。

【００５４】そして、印刷時には、信号に基づいて、先
ず第１のノズル３５への希釈液４３の引き込みを行うべ
く、図中（Ｂ）で示す時点で第１の積層ピエゾ素子の印
加電圧を０［Ｖ］にする。これにより、第１の積層ピエ
ゾ素子は縮小し第１の圧力室３６の体積が増加し内圧が
負圧となり、希釈液４３は第１のノズル３５内に引き込
まれる。

【００５５】そしてこれと同時、または少し遅れて図８
（ｂ）に示すように、第２のノズル３８からインク４４
を押し出して滲み出させるべく、図中（Ｃ）で示す時点
で第２の圧力室３９に対応する第２の積層ピエゾ素子に
駆動電圧、例えば１０［Ｖ］を１５０［μｓｅｃ］与
え、第２の積層ピエゾ素子を長手方向に伸長させ、振動
板３３を介して第２の圧力室３９に加圧し、第２のノズ
ル３８に内圧を加える。

【００５６】すると、図１０に示すように、インク４４
が第２のノズル３８から押し出される。このとき、本例
のプリンタ装置においては、積層材料層３２の第２の孔
部４０の第２のノズル３８形成部分を第１のノズル３５
に近接して隣合うように屈曲させており、当然のことな
がらインク４４は第２のノズル３８から第１のノズル３
５に向けて押し出されることとなる。

【００５７】さらに、このとき、本例のプリンタ装置に
おいては、積層材料層３２を金属材料よりなる第１の材
料層４１とドライフィルム等の感光性樹脂材料よりなる
第２の材料層４２の２層により構成しており、第１のノ
ズル３５と第２のノズル３８間を結ぶようにして比較的
濡れ性の良好な金属材料よりなる第１の材料層４１が存
在することとなり、インク４４は、インクに対して上記
比較的濡れ性の良好な金属材料よりなる第１の材料層４
１の部分を伝うようにして押し出される。

【００５８】さらには、図１１に示すように、第２のノ
ズル３８の開口部から第１のノズル３５の開口付近まで
滲み出し、当該第１のノズル３５の開口付近で希釈液４
３と接触する。

【００５９】その後、第２のノズル３８内にインク４４
を引き込むべく、図８（ｂ）中（Ｄ）で示す時点で第２
の積層ピエゾ素子の駆動電圧を０［Ｖ］に下げると、図
１２に示すように、積層材料層３２の一主面３２ａ上に
残存するインク４４は、第１のノズル３５内のインク４
４と分離されるとともに、安定な位置、すなわち第２の
ノズル３８開口部に、再びメニスカスを形成するために
第２のノズル３８に引き込まれていく。

【００６０】このとき、本例のプリンタ装置において
は、前述のように、インク４４が比較的濡れ性の良好な
金属材料よりなる第１の材料層４１の部分を伝うように
して押し出されているため、インク４４の広がっている
範囲が狭く、上記のようなインク４４の分離が安定して
行われる。

【００６１】その結果、第１のノズル３５内に所定量の
インクが残存してインクの定量が行われ、第１のノズル
３５開口近傍においては、希釈液４３と所定量のインク
４４の混合溶液４５が形成される。

【００６２】なお、図８（ｂ）中Ｔで示し、図中（Ｃ）
で示す時点と図中（Ｄ）で示す時点間で示されるインク
定量パルス幅は可変である。

【００６３】さらにこの状態で、第１のノズル３５に再
充填されている希釈液４３を吐出するべく、図８（ａ）
中に示すように、再充填の状態の図中（Ｅ）で示す時点
から図中（Ｆ）で示す時点で第１の積層ピエゾ素子に駆
動電圧として、例えば２０［Ｖ］を１００［μｓｅｃ］
加え、振動板３３を介して第１の圧力室３６に加圧し、
第１のノズル３５に内圧を加える。その結果、図中
（Ｇ）で示す時点では上記第１のノズル３５内の内圧に
よって希釈液４３が押し出され、これと共に第１のノズ
ル３５の開口近傍の混合溶液４５も押し出され、第１の
ノズル３５からは所定濃度の混合液滴が吐出され、これ
が前述のプリント紙１に被着して印刷が行われる。

【００６４】この希釈液４３の押し出し動作は、第１の
ノズル３５の開口近傍の混合溶液４５が当該第１のノズ
ル３５の奥まで拡散するよりも前に行う必要がある。

【００６５】このように希釈液４３を押し出せば、図１
３に示すように、所定濃度の混合液滴４６を吐出した後
の第１のノズル３５内の希釈液４３内にインクが残存す
ることはない。

【００６６】この後、第１のノズル３５に希釈液４３を
引き込むべく、図８（ａ）中（Ｈ）で示す時点で第１の
積層ピエゾ素子の電圧を１０［Ｖ］に下げると、第１の
積層ピエゾ素子の縮小により第１の圧力室３６および第
１のノズル３５の内圧は負圧となり、これにより希釈液
４３は、第１のノズル３５内に引き込まれる。この後、
第１の圧力室３６及び第１のノズル３５の内圧はやがて
元に戻り、図中（Ｉ）及び（Ｊ）で示す時点において
は、希釈液４３は毛細管現象により第１のノズル３５に
再充填され、再度メニスカスを形成し、図９に示した状
態に戻る。

【００６７】そして、図８（ａ），図８（ｂ）に示され
るように、周期を例えば１［ｍｓｅｃ］として上記動作
を繰り返すことで印刷がなされる。

【００６８】次に、上記プリントヘッドの駆動回路を図
１４に示す。すなわち、デジタル中間調データが他ブロ
ックより供給され、シリアルパラレル変換回路２１１に
より各インク定量部（第２の積層ピエゾ素子）制御回路
２１３および吐出制御回路２１４に送られる。シリアル
パラレル変換回路２１１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、インク定量およ
び吐出は行わない。印字タイミングになると、他ブロッ
クから印字トリガが出力され、タイミング制御回路２１
２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（第２の積層ピエゾ素子）制御回路２１３およ
び吐出制御回路２１４に出力する。それぞれの信号は、
先に図８で示したタイミングで出力される。これにした
がって、インク定量部（第２の積層ピエゾ素子）２１５
および吐出部（第１のピエゾ素子）２１６に所定電圧が
印加される。

【００６９】本例のプリントヘッドにおいては、希釈液
４３及びインク４４が導入され、これらをそれぞれ吐出
する第１及び第２のノズル３５，３８を、異なる２種類
以上の材質よりなる第１及び第２の材料層４１，４２よ
りなる積層材料層３２を選択除去して形成し、第１の材
料層４１を比較的濡れ性の良好な金属材料よりなるもの
とし、第２の材料層４２を比較的濡れ性の劣る樹脂材料
よりなるものとしているため、第１のノズル３５と第２
のノズル３８間にはこれらの間を結ぶようにして濡れ性
の比較的良好な部分とこれに比べて濡れ性が劣る部分が
存在することとなる。

【００７０】従って、このプリンタ装置においては、イ
ンク４４は濡れ性の良好な第１の材料層４１に沿って第
２のノズル３８から第１のノズル３５に向かって滲み出
し、定量側とされるインク４４の吐出方向（滲み出し方
向）が容易に規定され、インク４４が正確に定量され
る。

【００７１】その結果、インクと希釈液が正確な混合比
にて混合され、ドット内の濃度階調が正確に再現され、
高解像度の記録画像が形成される。このことは、低濃度
の記録画像を形成しようとする場合に特に効果が高い。

【００７２】次に、上記のようなプリンタ装置のプリン
トヘッドの製造方法について述べる。すなわち、先ず、
図１５に示すように、基板３１の上面となる１主面３１
ａ上に、例えばメッキ法等の手法によりニッケル等の金
属材料よりなる比較的濡れ性の良好な第１の材料層４１
を形成する。

【００７３】次に、図１６に示すように、この第１の材
料層４１の上にドライフィルム等の感光性樹脂材料より
なる比較的濡れ性が劣る第２の材料層４２を積層形成
し、積層材料層３２を形成する。

【００７４】続いて、上記第２の材料層４２に対し、フ
ォトマスク等を使用したフォトリソグラフィー工程によ
り、図１７に示すように、第１のノズル及び第１の圧力
室に対応する形状の第１の孔部３７ａと第２のノズル及
び第２の圧力室に対応する形状の第２の孔部４０ａを形
成する。

【００７５】さらに、上記第２の材料層４２をマスク材
として第１の材料層４１に対し、塩化第２鉄溶液等に浸
すこと等によってエッチングを行う。その結果、図１８
に示すように、第１の材料層４１における第２の材料層
４２の第１の孔部３７ａ及び第２の孔部４０ａに対応す
る位置がエッチングされ、第１の孔部３７ｂ及び第２の
孔部４０ｂが形成され、第１及び第２の材料層４１，４
２よりなる積層材料層３２を貫通する第１及び第２の孔
部３７，４０が形成されることとなる。

【００７６】このように、感光性樹脂材料よりなる第２
の材料層４２をマスク材とし、他の材料層（ここでは第
１の材料層４１）に貫通孔をエッチング等の手法により
形成するようにすれば、アスペクト比（深さ／幅）の高
い形状の貫通孔も精度良好に形成される。

【００７７】次に、図１９に示すように、積層材料層３
２の上に振動板３３を積層し、ホットプレス等の手段に
より、第２の材料層４２を接着層として機能させて、振
動板３３の接着を行う。

【００７８】この結果、積層材料層３２の第１及び第２
の孔部３７，４０が上下方向から基板３１と振動板３３
により塞がれることとなり、これにより形成される空間
が前述のように第１のノズル及び第１の圧力室と第２の
ノズル及び第２の圧力室を形成することとなる。

【００７９】そして最後に、第１及び第２のノズルの先
端加工を行うべく、図２０に示すように、基板３１の前
面となる一主面３１ｂ、積層材料層３２のノズル開口面
で前面となる一主面３２ａ、振動板３３の前面となる一
主面３３ａ側にダイシングブレード５０を当接させてダ
イシング加工を行う。

【００８０】本例のプリンタ装置においては、このよう
に最後にダイシング加工を行って第１及び第２のノズル
の先端加工を行うようにしていることから、基板３１と
してかなり面積の大きな基板を使用し、一度に多数の第
１及び第２のノズルよりなるノズル組を形成し、必要な
大きさに分割するようにしても良く、量産性が非常に良
好である。

【００８１】また、本例のプリンタ装置のプリントヘッ
ドにおいては、ドライフィルム等の感光性樹脂材料より
なる第２の材料層４２を接着層として機能させているこ
とから、これを製造工程中において剥離する必要がな
い。

【００８２】例えば、プリント配線板業界においては、
ドライフィルム等の感光性樹脂材料をエッチングの際の
マスク材等として多用しているが、このようにエッチン
グのマスク材として使用する場合には、エッチング後に
このマスク材を剥離する必要がある。そして、当然のこ
とながら、これを回収するようにしており、この使用済
みのドライフィルム等の感光性樹脂材料を管理する必要
がある。しかしながら、本例のプリンタ装置のプリント
ヘッドにおいては、ドライフィルム等の感光性樹脂材料
を回収する必要がなく、その管理の必要もない。

【００８３】上述の例においては、プリンタ装置のプリ
ントヘッドの積層材料層が２層の材料層により構成され
ている例について述べたが、本発明を適用したプリンタ
装置としては積層材料層をさらに多層化したプリントヘ
ッドを有するものも挙げられる。

【００８４】すなわち、前述のプリントヘッドと略同様
の構成を有するものであり、図２１に示すように積層材
料層３２が、比較的濡れ性の良好な第１の材料層４１と
比較的濡れ性の劣る第２の材料層４２の他に、比較的濡
れ性の劣る第３の材料層５１により構成されているもの
である。なお、ここでは、前述のプリントヘッドと異な
る部分のみを説明することとする。

【００８５】基板３１を構成する材料としては、シリコ
ンやガラス等の材料が挙げられる。この中でガラスは比
較的濡れ性の良好な材料であり、ガラスよりなる基板を
使用した場合には、第２のノズルから滲み出したインク
が、この基板の方へ流れ出してしまう可能性がある。

【００８６】そこで、本例のプリンタ装置においては、
積層材料層３２を比較的濡れ性の良好な第１の材料層４
１を比較的濡れ性の劣る第２及び第３の材料層４２，５
１で厚さ方向から挟み込んだ構成としている。

【００８７】この第３の材料層５１を構成する材料とし
ては、第２の材料層４２と同様のドライフィルム等の感
光性樹脂材料の他、ポリイミドフィルムやエポキシ接着
フィルム等の熱可塑性の樹脂材料等が挙げられ、耐薬品
性の強いポリイミド等の樹脂材料が好ましい。また、こ
の第３の材料層５１には孔部を形成する必要はない。

【００８８】本例のプリンタ装置のプリントヘッドを製
造する方法としては、前述のプリンタ装置のときと同様
に、金属材料よりなる第１の材料層４１をパターニング
する方法が考えられる。

【００８９】また、本発明を適用したプリンタ装置のプ
リントヘッドとしては、上述のプリンタ装置のプリント
ヘッドの感光性樹脂材料よりなる第２の材料層の代わり
にポリイミド等よりなる第３の材料層と同様の材料層を
形成したものも挙げられる。

【００９０】このようなプリンタ装置のプリントヘッド
を製造する方法としては、振動板３３の上に第２の材料
層４２の代わりの第３の材料層と同様の材料よりなり所
定の孔部を有する材料層を形成し、この材料層の上のみ
に金属材料よりなる第１の材料層４１を形成し、その上
に第３の材料層５１を形成した上で、第３の材料層５１
を接着層として機能させて基板３１と貼り合わせる方法
が挙げられる。

【００９１】なお、このプリンタ装置において、第３の
材料層５１とこれと同様の材料層をポリイミドにより構
成するようにすれば、感光性樹脂材料よりなる第２の材
料層を使用する場合と比較して耐薬品性が良好となる。

【００９２】これらのプリンタ装置においても、先に述
べたプリンタ装置と同様に、第１のノズル３５と第２の
ノズル３８間にこれらの間を結ぶようにして濡れ性の比
較的良好な部分とこれに比べて濡れ性が劣る部分が存在
することとなる。

【００９３】従って、このプリンタ装置においては、上
記濡れ性の良好な第１の材料層４１に沿ってインク４４
が第２のノズル３８から第１のノズル３５に向かって滲
み出し、その滲み出す方向が規定されることとなり、イ
ンク４４が正確に定量される。

【００９４】さらに、これらのプリンタ装置において
は、第１のノズル３５と第２のノズル３８の間におい
て、比較的濡れ性の良好な部分が比較的濡れ性の劣る部
分に厚さ方向から挟まれた状態で配されており、インク
４４の滲み出す方向は前述のプリンタ装置よりもさらに
規定されることとなる。

【００９５】その結果、インク４４と希釈液４３がさら
に正確な混合比にて混合され、ドット内の濃度階調がさ
らに正確に再現され、より高解像度の記録画像が形成さ
れる。このことは、低濃度の記録画像を形成しようとす
る場合に特に効果が高い。

【００９６】さらに、本発明を適用したプリンタ装置の
プリントヘッドとしては、積層材料層の比較的濡れ性の
良好な第１の材料層のノズル開口面が他の材料層のノズ
ル開口面に対して凹部となされているようなプリントヘ
ッドも挙げられる。

【００９７】すなわち、図２２及び図２３に示すよう
に、これまで述べたプリンタ装置のプリントヘッドと略
同様の構成を有するものであり、積層材料層３２を構成
する比較的濡れ性の良好な第１の材料層４１の前面であ
り、ノズルが開口する面である一主面４１ａが、比較的
濡れ性の劣る第２及び第３の材料層４２，５１の前面で
ありノズルが開口する面である一主面４２ａ，５１ａに
対して凹部となされているものである。

【００９８】このようなプリンタ装置のプリンタヘッド
を製造する方法としては、これまで述べたような方法で
プリントヘッドを製造した後、第１の材料層４１の一主
面４１ａ側の表面近傍をエッチングして凹部とすれば良
い。

【００９９】この場合、ノズル開口面にダイシング加工
を行った後にエッチングを行うこととなるが、本例のプ
リンタ装置のプリントヘッドにおいては、エッチングす
べき金属材料よりなる第１の材料層４１を樹脂材料より
なる第２及び第３の材料層４２，５１により厚さ方向か
ら挟み込んでおり、この第２及び第３の材料層４２，５
１がマスク材としても機能し、第１の材料層４１のみが
エッチングされることとなる。

【０１００】なお、例えば従来のプリンタ装置のプリン
トヘッドにおいて、ノズルの形成される単層の材料層の
ノズル開口面のみをエッチングしようとする場合には、
基板及び蓋材のノズル開口面に対してマスク材を配する
必要があり、工程数が増加してしまう。また、このよう
な面にマスク材を形成するためにレジストを均一に塗布
したり、マスクを介したリソグラフィーは非常に困難で
ある。

【０１０１】従って、上記本例のプリンタ装置において
は、特別な工程や装置を要すること無く、ノズル開口面
の加工が行われ、工程数を不用意に増加させることもな
く、製造コストを不用意に増加させることもない。

【０１０２】本例のプリンタ装置においては、プリント
ヘッドの濡れ性の良好な金属材料よりなる第１の材料層
４１の第１及び第２のノズル３５，３８が開口する一主
面４１ａが他の第２及び第３の材料層４２，５１のノズ
ルが開口する一主面４２ａ，５１ａに対して凹部とされ
ているため、この濡れ性の良好な部分はインクの通路と
して機能し、濡れ性の差だけでなく形状においてもイン
クの滲み出し方向を規定することとなる。

【０１０３】その結果、インク４４と希釈液４３の混合
比がさらに正確となり、ドット内の濃度階調がさらに正
確に再現され、より高解像度の記録画像が形成される。

【０１０４】なお、これまでの例においては、キャリア
ジェット方式のプリンタ装置について述べてきたが、本
発明がインクに希釈液を混合しながら吐出する濃度変調
型のインクジェット方式のプリンタ装置にも適用可能で
あることは言うまでもない。

【０１０５】濃度変調型のインクジェット方式のプリン
タ装置においては、低濃度の表現力がキャリアジェット
方式のプリンタ装置に比較して劣るものの、逆に高濃度
部分において十分なインク濃度を得ることができる。

【０１０６】また、キャリアジェット方式及び濃度変調
型のインクジェット方式の何れにおいても、いわゆる連
続階調記録が可能であるため、特に写真画像等の印刷を
行う場合、滑らかな濃淡表現が可能であり、好適であ
る。

【０１０７】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のプリンタ装置においては、希釈液及びインクが導入
され、これらをそれぞれ吐出する第１及び第２のノズル
を、異なる２種類以上の材質よりなる積層材料層を選択
除去して形成し、上記積層材料層を構成する材質によっ
てインク或いは希釈液のどちらか一方の吐出方向を規定
するようにしているため、定量側とされる方の吐出方向
を吐出媒体が吐出されるノズル側に向かう方向とすれ
ば、定量媒体は吐出媒体が吐出されるノズル側に向かっ
て滲み出し、定量媒体と吐出媒体が正確な混合比にて混
合される。

【０１０８】なお、本発明のプリンタ装置において、積
層材料層を構成する材料層を、比較的濡れ性の良好な材
料よりなる材料層と比較的濡れ性の劣る材料よりなる材
料層を含むものとすれば、第１のノズルと第２のノズル
間には濡れ性の比較的良好な部分とこれに比べて濡れ性
が劣る部分が存在することとなる。従って、このプリン
タ装置においては、上記濡れ性の良好な部分により、イ
ンク或いは希釈液の吐出方向が容易に規定される。

【０１０９】従って、本発明のプリンタ装置において
は、ドット内の濃度階調が正確に再現され、高解像度の
記録画像が形成される。

【０１１０】また、本発明のプリンタ装置において、プ
リントヘッドの濡れ性の良好な材料よりなる材料層のノ
ズル開口面が他の材料層のノズルが開口する面に対して
凹部となされていれば、この濡れ性の良好な部分は濡れ
性だけでなく形状においてもインク或いは希釈液の吐出
方向を規定することとなり、定量媒体と吐出媒体の混合
比がさらに正確となり、より高解像度の記録画像が形成
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプリンタ装置の搭載された液
体噴射記録装置の一例を模式的に示す要部概略斜視図で
ある。

【図２】本発明を適用したプリンタ装置の搭載された液
体噴射記録装置の他の例を模式的に示す要部概略斜視図
である。

【図３】本発明を適用したプリンタ装置の搭載された液
体噴射記録装置の一例の印字及び制御系のブロック図で
ある。

【図４】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘッ
ドの一例を示す正面図である。

【図５】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘッ
ドの一例を模式的に示す要部拡大斜視図である。

【図６】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘッ
ドの一例を示す平面図である。

【図７】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘッ
ドの一例を示す側面図である。

【図８】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘッ
ドの一例の駆動電圧の印加タイミングを示すチャートで
ある。

【図９】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘッ
ドの一例の駆動時の動作を動作順に示すものであり、第
１及び第２のノズルに希釈液及びインクが充填されてい
る状態を示す正面図である。

【図１０】第２のノズルからインクが押し出された状態
を示す正面図である。

【図１１】インクが第１のノズルの開口付近で希釈液に
接触している状態を示す正面図である。

【図１２】インクが第２のノズルに引き込まれていく状
態を示す正面図である。

【図１３】混合液滴が吐出された後の状態を示す断面図
である。

【図１４】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘ
ッドの一例の駆動回路を示す回路ブロック図である。

【図１５】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘ
ッドの一例の製造方法を工程順に示すものであり、基板
上に第１の材料層を形成する工程を示す断面図である。

【図１６】第１の材料層上に第２の材料層を積層形成す
る工程を示す断面図である。

【図１７】第２の材料層に第１及び第２の孔部を形成す
る工程を示す断面図である。

【図１８】第１の材料層に第１及び第２の孔部を形成す
る工程を示す断面図である。

【図１９】振動板の接着を行う工程を示す断面図であ
る。

【図２０】ダイシング加工を行う工程を示す断面図であ
る。

【図２１】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘ
ッドの他の例を模式的に示す要部拡大斜視図である。

【図２２】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘ
ッドのさらに他の例を模式的に示す要部拡大斜視図であ
る。

【図２３】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘ
ッドのさらに他の例を示す側面図である。

【図２４】従来のプリンタ装置のプリントヘッドを模式
的に示す要部拡大斜視図である。

【図２５】従来のプリンタ装置のプリントヘッドを示す
要部拡大平面図である。

【符号の説明】

３１ 基板 ３２ 積層材料層 ３２ａ 一主面 ３３ 振動板 ３５ 第１のノズル ３７ 第１の孔部 ３８ 第２のノズル ４０ 第２の孔部 ４１ 第１の材料層 ４２ 第２の材料層 ５１ 第３の材料層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクと希釈液とを混合し、該インクと
   希釈液の混合液滴を吐出するプリントヘッドを有するプ
   リンタ装置において、 上記プリントヘッドが、基板の一主面上に、希釈液が導
   入されて該希釈液を吐出する第１のノズルとインクが導
   入されて該インクを吐出する第２のノズルが混合液滴を
   第１及び第２のノズルの面内方向に吐出するように開口
   して配されて構成され、上記第１及び第２のノズルが異
   なる２種類以上の材質よりなる積層材料層を選択除去す
   ることにより形成されており、上記積層材料層を構成す
   る材質によってインク或いは希釈液のどちらか一方の吐
   出方向が規定されることを特徴とするプリンタ装置。
2. 【請求項２】 積層材料層を構成する材料層が、比較的
   濡れ性の良好な材料よりなる材料層と比較的濡れ性の劣
   る材料よりなる材料層を含むことを特徴とする請求項１
   記載のプリンタ装置。
3. 【請求項３】 積層材料層を構成する比較的濡れ性の劣
   る材料層が感光性樹脂材料よりなることを特徴とする請
   求項１記載のプリンタ装置。
4. 【請求項４】 積層材料層を構成する比較的濡れ性の劣
   る材料層がポリイミドよりなることを特徴とする請求項
   １記載のプリンタ装置。
5. 【請求項５】 積層材料層を構成する比較的濡れ性の良
   好な材料層が金属材料よりなることを特徴とする請求項
   １記載のプリンタ装置。
6. 【請求項６】 比較的濡れ性の良好な材料よりなる材料
   層のノズル開口面が他の材料層のノズル開口面に対して
   凹部となされていることを特徴とする請求項１記載のプ
   リンタ装置。