JPH09327934A

JPH09327934A - 記録装置、その使用方法及び記録方法

Info

Publication number: JPH09327934A
Application number: JP9086480A
Authority: JP
Inventors: Toshio Fukuda; 敏生福田; Takashi Aihara; 隆相原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】インクや希釈液を供給する際、これらの供給
通路に気泡が侵入するおそれがなく、インクの正常な排
出及び希釈液の正常な吐出が気泡の存在に起因して妨げ
られるのを防止し、常に良好な記録がなされる記録装
置、その使用方法及び記録方法を提供する。【解決手段】希釈液供給通路５、希釈液貯溜室５ａ、
希釈液吐出ノズル１、インク供給通路７、インク貯溜室
７ａ及びインク排出ノズル２に予め充填液11を充填し、
記録に際し、充填液11を希釈液４、インク６で置換して
から記録を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録装置、その使
用方法及び記録方法に関し、更に詳述すれば、記録部か
ら記録液を液滴として吐出させ、対向する被記録体（例
えば記録紙）に転写する記録装置、この記録装置の使用
方法及び記録方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ、コンピュータグラ
フィックス等のカラー化が進むにつれ、ハードコピーの
カラー化に対するニーズが急速に高まっている。それに
対して、昇華型熱転写方式、溶融熱転写方式、インクジ
ェット方式、電子写真方式、熱現像銀塩方式等のカラー
ハードコピー方式が提案されている。これらの記録方式
の中で、高画質の画像を簡単な装置で手軽に出力する方
法は、染料拡散熱転写方式とインクジェット方式とに大
きく分類できる。

【０００３】これらの記録方式の中で、染料拡散熱転写
方式によれば、適当なバインダ樹脂中に高濃度の転写染
料の分散するインク層が塗布されているインクリボン又
はシートと、転写された染料を受容する染着樹脂がコー
ティングされた印画紙等の被転写体とを、一定の圧力で
密着させ、インクシート上に位置する感熱記録ヘッドか
ら画像情報に応じた熱が加えられ、インクシートから受
容層に加えられた熱量に応じて転写染料を熱転写させ
る。

【０００４】上記の操作を、減法混色の三原色、即ち、
イエロー、マゼンタ、シアンに分解された画像信号につ
いてそれぞれ繰り返すことによって、連続的な階調を持
つフルカラー画像を得ることを特徴とする、いわゆる熱
転写方式は、小型化、保守が容易で、即時性を備え、銀
塩カラー写真並の高品位な画像を得る優れた技術として
注目を集めている。

【０００５】図25は、こうした熱転写方式のプリンタの
要部の概略正面図である。

【０００６】感熱記録ヘッド（以下、サーマルヘッドと
呼ぶ)101とプラテンローラ103 とが対向し、これらの間
に、ベースフィルム 104ｂ上にインク層 104ａを設けた
インクシート104 と、紙 105ｂ上に染着樹脂層 105ａを
設けた被記録紙（被転写体）105 とが挟まれ、これらが
回転するプラテンローラ103 によってサーマルヘッド10
1 に押し付けられて走行する。

【０００７】そして、サーマルヘッド101 によって選択
的に加熱されたインク層 104ａ中のインク（転写染料）
が、被転写体105 の染着樹脂層 105ａにドット状に転写
され、熱転写記録が遂行される。このような熱転写記録
には、被記録紙105 の走行方向と直交する方向にサーマ
ルヘッドを走査するシリアル方式や、同被記録紙走行方
向に直交して一本のサーマルヘッドを固定して配したラ
イン方式が採用されている。

【０００８】しかし、この方式は、インクシートの使い
捨てに起因する多量の廃棄物の発生と、高いランニング
コストが大きな欠点であり、その普及が妨げられてい
る。

【０００９】このように、従来の熱転写方式は、高画質
であるが、専用印画紙と使い捨てのインクリボン又はシ
ートを使用するために、ランニングコストが高い。

【００１０】熱現像銀塩方式も高画質であるが、やはり
専用印画紙と使い捨てのインクリボン又はシートを使用
するために、ランニングコストが高く、装置コストも高
い。

【００１１】こうしたノンインパクト記録法は、記録時
における騒音が極めて小さいという点で広く普及しつつ
ある。中でもいわゆるインクジェット記録法は、高速記
録が可能であり、しかも、いわゆる普通紙に特別の定着
処理を必要とせずに記録できるため、近年、コンピュー
タグラフィックス等の画像をハードコピーする技術とし
て極めて有力な記録方法となりつつある。

【００１２】上記のインクジェット方式とは、特公昭６
１−５９９１１号や特公平５−２１７号公報等に示され
るように、画像情報に応じて、静電吸引方式、連続振動
発生方式（ピエゾ方式）、サーマル方式（バブルジェッ
ト方式）等の方法で記録液の小滴を、記録ヘッドに設け
られたノズルから飛翔させて記録部材に付着せしめ、記
録を行うものである。

【００１３】従って、インクシート等を使用する場合の
ような廃棄物の発生は軽減され、ランニングコストは低
い。

【００１４】中でも、オンデマンド型のインクジェット
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、紙、フィルムなどの被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。他方、特にオフィスにおいて、デ
スクトップパブリッシングと呼ばれるコンピュータを用
い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、文字や図形だけではなく、写真と同等のカラ
ーの自然画像を文字、図形と共に出力するという要求が
増加してきている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように、インクジ
ェット記録法は、多くの利点を持っているのであるが、
本発明者が検討を加えた結果、インクジェット記録法に
も、次のような解決すべき点がなお残されていることが
判明した。

【００１６】インク液滴を吐出する方法には、上記のよ
うに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。

【００１７】前者は、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方法であり、後者
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方法である。

【００１８】上記のようにインクに圧力を加えて液滴と
して吐出させるに当たり、インク中に気泡が存在する
と、この気泡も圧力を受け、その反作用が働いて、正常
な液滴吐出が妨げられ、濃度不足やドット抜けが起こる
ことがある。その結果、良好な記録がなされないことが
あり、特に、ピエゾ素子を用いる方法においては、この
現象が顕著である。

【００１９】階調性を必要としない、例えば文書作成用
のプリンタにあっては、染料を水及び水溶性溶媒に溶か
してなるインクが使用される。

【００２０】階調性を必要とするプリンタにあっては、
いわゆるキャリアジェット方式として、画像情報に基づ
いた所定量のインクを、定量ノズルから吐出ノズルに供
給し、この所定量のインクを、吐出ノズルから吐出する
希釈液によって希釈し、インクと希釈液とからなる液滴
として吐出させる。

【００２１】特に、階調性記録にあっては、定量ノズル
において、インクに掛かる圧力が吐出ノズルにおける希
釈液に掛かる圧力に較べて大幅に小さい場合（低濃度の
記録ドットの場合）には、通常では問題にならない程度
の微量な気泡の存在でも、記録結果に悪影響を及ぼし易
い。希釈液中に気泡が存在する場合でも、良好な記録が
なされない傾向が強いことは言う迄もない。

【００２２】図24は、気泡が混入したヘッドの吐出ノズ
ル周辺の拡大断面図である。ピエゾ素子12、13を駆動さ
せても、気泡99の存在により、インク６及び希釈液４
は、ノズル２や１からの正常な吐出が妨げられるのであ
る。

【００２３】インクや希釈液に気泡が混入する大きな要
因としては、ヘッドのインク供給空間にインクを充填す
る際や、希釈液供給空間に希釈液を充填する際に、大気
がインクや希釈液中に侵入することが挙げられる。

【００２４】ここで、「インクが充填されるとき」と
は、プリンタが組み立てられて、一般にユーザーに渡っ
てから、空のヘッドにインクカートリッジが装着される
ときまでである。空のヘッドにインクを充填すると、ヘ
ッド内部に気泡が混入し、インクの吐出不良を起こし易
い。希釈液についても、インクにおけると同様である。
また、塵埃の混入も起こり得る。

【００２５】本発明の目的は、上記した熱転写方式とイ
ンクジェット方式の双方の利点を生かしつつ、それらの
欠点を同時に解消して、高画質と即時性を兼ね備え、装
置の小型、軽量化が可能であり、廃棄物が発生せずに、
普通紙にも転写可能であり、低消費電力及び低ランニン
グコストで実施でき、かつ、常に高品質の記録が保証さ
れる、記録装置、その使用方法及び記録方法を提供する
ことにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は、記録に供され
る液体の吐出口と、この吐出口に前記液体を供給する液
体通路とを有し、前記液体を前記吐出口から液滴として
吐出させて前記吐出口に対向配置された被記録体へ飛翔
させ、記録を行うように構成されている記録装置におい
て、前記記録の前に前記液体通路に予め液体が充填され
ていることを特徴とする記録装置に係るものである。

【００２７】ここで、「液体通路」とは、液が通過可能
な通路のことであって、後述のノズル部、液通路は勿論
のこと、液室や液貯溜室をも含む概念である。

【００２８】本発明はまた、記録に供される液体の吐出
口と、この吐出口に前記液体を供給する液体通路とを有
し、前記液体を前記吐出口から液滴として吐出させて前
記吐出口に対向配置された被記録体へ飛翔させ、記録を
行うように構成され、前記記録の前に前記液体通路に予
め液体が充填されている記録装置を使用するに際し、前
記記録の前に前記液体通路を予め液体で充填する工程
と、この充填された液体を、前記記録に供される液体で
置換する工程とを有する、記録装置の使用方法も提供す
るものである。

【００２９】本発明は更に、記録に供される液体の吐出
口と、この吐出口に前記液体を供給する液体通路とを有
し、前記液体を前記吐出口から液滴として吐出させて前
記吐出口に対向配置された被記録体へ飛翔させ、記録を
行うように構成され、前記記録の前に前記液体通路に予
め液体が充填されている記録装置を使用して記録を行う
に際し、前記予め充填されている液体を、前記記録に供
される液体で置換する工程と、前記記録に供される液体
の状態を変化させ、前記記録に供される液体の前記液滴
を前記被記録体へ飛翔させる工程とを有する記録方法を
も提供するものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明において、前記液体が、液
状記録材吐出ノズル部と、液状記録材供給路と、液状記
録材貯溜室とからなる液体通路にそれぞれ充填されてい
ることが望ましい。

【００３１】また、本発明において、予め充填されてい
る前記液体が、無色の不揮発性溶剤からなっていること
が、色濁りを防止し、記録に供されるインクの如き液体
との馴染みの観点から望ましい。

【００３２】上記において、予め充填されている前記液
体が、水溶性有機溶剤からなっていることが更に望まし
い。

【００３３】また、本発明において、予め充填されてい
る前記液体が、 100℃を超える沸点を有することが、保
管、輸送のときの環境変化に対して蒸発を防ぐ観点から
望ましい。

【００３４】また、本発明において、予め充填されてい
る前記液体が、15cp以下の粘度を有することが望まし
い。何故なら、記録に当たり、この液体を液状記録材で
置換した際、置換し切れずに液状記録材と混合している
前記充填液体を排出するのに、記録時の圧力で排出でき
なければならず、一般に使用されている液状記録材の粘
度は15cp以下であり、これを超える粘度の液体は吐出が
困難になるからである。

【００３５】上記した理由から、予め充填されている前
記液体は、 100℃を超える沸点と15cp以下の粘度とを有
することが望ましい。

【００３６】また、本発明において、予め充填されてい
る前記液体が、0.01mmHg以下の蒸気圧を有することが、
沸点同様、保管、輸送時の環境変化に対して蒸発を防ぐ
観点から望ましい。

【００３７】この場合、予め充填されている前記液体
が、15cp以下の粘度を有することが望ましい。何故な
ら、記録に当たり、この液体を液状記録材で置換した
際、置換し切れずに液状記録材と混合している前記充填
液体を排出するのに、記録時の圧力で排出しなければな
らず、一般に使用されている液状記録材の粘度は15cp以
下であり、これを超える粘度の液体は吐出が困難になる
からである。

【００３８】上記した理由から、予め充填されている前
記液体は0.01mmHg以下の蒸気圧と共に、 100℃を超える
沸点と15cp以下の粘度と更には−20℃以下の凝固点とを
有することが望ましい。

【００３９】また、本発明において、予め充填されてい
る前記液体は、１種又は２種以上の水溶性有機溶剤で構
成することができる。

【００４０】本発明において、予め充填されている前記
液体は、−20℃以下の凝固点を有することが、凍結によ
る吐出部の破損を防止する上で望ましい。

【００４１】以上の各理由から、予め充填されている前
記液体は、 100℃を超える沸点、0.01mmHg以下の蒸気
圧、15cp以下の粘度及び−20℃以下の凝固点を有するこ
とが望ましい。

【００４２】また、本発明において、前記記録に供され
る液体を、液状記録材及びこの液状記録材を希釈するた
めの希釈液とし、この希釈液と前記液状記録材とを含有
する液滴を生成させ、この際、前記液状記録材の吐出量
を可変にして、階調性の良好な記録を行うようにでき
る。更に、減法混色の三原色毎にヘッドを設け、フルカ
ラーの記録を行うこともできる。

【００４３】上記において、前記希釈液を吐出する希釈
液吐出部と、画像情報に対応した所定量の前記液状記録
材を排出する記録材排出部とが互いに近接して設けら
れ、前記希釈液と前記液状記録材とを含有する前記液滴
を生成させ、階調性のある記録を行えるように構成する
ことができる。

【００４４】上記において、希釈液吐出ノズル部と、希
釈液供給路と、希釈液貯溜室とからなる希釈液通路に、
前述した充填液体が予め充填され、液状記録材ノズル部
と、液状記録材供給路と、液状記録材貯溜室とからなる
液状記録材通路に、前述した充填液体が予め充填されて
いることが望ましい。

【００４５】上記のように記録に供される液体として液
状記録材と希釈液とを用いる場合は、前述したように、
記録時に液状記録材に掛かる圧力が希釈液に掛かる圧力
よりも一般に小さいので、前記の置換し切れずに残留し
ている充填液体を排出するためには、液状記録材通路に
充填する充填液体は、希釈液通路に充填する充填液体
（15cp以下、更には10cp以下の粘度のものがよい。）よ
りも粘度を低くするのが良く、10cp以下、更には５cp以
下の粘度とするのが望ましい。

【００４６】また、本発明において、圧電素子の変形に
よる圧力を作用させて駆動するように構成することがで
きる。

【００４７】また、上記に替えて、発熱手段の熱エネル
ギーを作用させて駆動するように構成することもでき
る。

【００４８】本発明に基づく記録方法において、前記希
釈液通路に予め充填されている前記液体を、前記希釈液
で置換する工程と、前記液状記録材通路に予め充填され
ている前記液体を、前記液状記録材で置換する工程と、
前記液状記録材と前記希釈液とを含有する前記液滴を生
成させる工程とを経ることが望ましい。

【００４９】本発明において、予め充填する前記液体を
構成する水溶性有機溶剤として使用できるものとして
は、多価アルコールや多価アルコール誘導体がある。こ
れらとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコ
ール、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル、ジ
エチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレン
グリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコー
ルモノブチルエーテル、メチルジグリコール、ブチルグ
リコール、ブチルジグリコール、ブチルトリグリコー
ル、アリルグリコール、メチルプロピレングリコール、
メチルプロピレンジグリコール、ジメチルグリコール、
ジエチルジグリコール、イソプレングリコール、グリセ
リン、ジグリセリンなどが挙げられる。その他に、アミ
ノアルコール類であるＮ，Ｎ−ジエチルエタノールアミ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミンなど、含窒素複
素環式ケトン類である１−メチル−２−ピロリドンな
ど、アミド類であるＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が
例として挙げられる。

【００５０】ただ、この中で単独では使用困難なもので
も、混合して使用することができるものがある。例え
ば、ジエチレングリコール、グリセリンなどである。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい実施の形
態を説明する。

【００５２】図１〜図13は、本発明の第１の実施の形態
を示すものである。

【００５３】この実施の形態は、液状記録材であるイン
クと、このインクを希釈するための希釈液とを用い、圧
電素子（以下、ピエゾ素子と呼ぶ。）の変形による圧力
を作用させて記録を行う例である。

【００５４】図１は、インクジェットプリンタのプリン
タヘッドのノズル周辺を示す拡大部分断面図であり、同
図（ａ）はトリエチレングリコールモノメチルエーテル
等の充填液11が充填されている初期の状態を、同図
（ｂ）は排出管14を接合して充填液11を排出しながら希
釈液４、インク６で置換している過程を、同図（ｃ）は
上記置換が完了した状態を、それぞれ示している。

【００５５】図１（ａ）に示すように、インクや希釈液
が供給されるに先立って、予め充填液11で液流路を充填
しておくことにより、液流路が充填液11で十分に濡らさ
れる。従って、同図（ｂ）の液置換を経た後は、同図
（ｃ）に示すように、インク６や希釈液４が液流路を完
全に充填することになる。そして、図24に示した気泡99
が混入することが防止され、常に高品質の記録が保証さ
れる。

【００５６】但し、前述したように、充填液11をインク
６や希釈液４で置換したつもりでも、液流路中の下流側
程、充填液11が残存していて、インクや希釈液に混入し
ているので、後に図５で説明する記録時の記録液吐出と
同様の要領でインク及び希釈液を排出し、充填液を液流
路から完全に除去する。即ち、空打ちの記録を行う。そ
して、充填液の確実な除去を、空打ちの記録ドットの濃
度を例えば光学的に検出し、確認する。

【００５７】図２は上記置換のステップを示すフローチ
ャートである。

【００５８】気泡の混入を防ぐために、プリンタが組み
立てられた時点で、インクや希釈液を充填しておくこと
も一案である。但し、上記の充填液11は蒸発し難いた
め、インクとの置換がスムーズとなり、置換されたイン
クの吐出性が良好となる点で、充填液11を使用するのが
望ましい。

【００５９】このプリンタヘッドは、図１に示したよう
に、希釈液側の吐出ノズル１と、インク側の定量ノズル
２とを独立に備えたオリフィスプレート３を有してい
る。オリフィスプレート３は、ニッケルやステンレス鋼
等の金属プレート、またはガラス、シリコン等のセラミ
ックプレート、或いはポリイミドやポリエチレンテレフ
タレート等のプラスチックプレートまたはフィルムから
形成されている。

【００６０】オリフィスプレート３に形成される吐出ノ
ズル１は、当該オリフィスプレート３の厚み方向に貫通
するストレート形状とされた貫通孔として形成されてい
る。そして、吐出ノズル１の一方の開口が希釈液オリフ
ィスとなる吐出口１ａとされ、他方の開口が供給口１ｂ
とされている。供給口１ｂには、例えば透明な希釈液４
が、希釈液供給流路５を介して供給されるようになって
いる。

【００６１】他方、定量ノズル２は、インクの所定量の
混合を行い易くする目的で、吐出ノズル１に向かって傾
斜された貫通孔として形成されている。即ち、定量ノズ
ル２は、インクオリフィスとなる排出口２ａが排出ノズ
ル１の吐出口１ａに向かって次第に近付くように傾斜し
て形成されている。定量ノズル２を斜め孔として形成す
るには、例えばレーザー加工を使用する。

【００６２】本実施の形態では、厚み50μｍのポリイミ
ドフィルムにエキシマレーザによって、オリフィスプレ
ート３の法線方向に対して、43度の傾きをもって定量ノ
ズル２を形成してある。かかる定量ノズル２の傾斜角度
については、特に限定されるものではない。

【００６３】そして、定量ノズル２の一方の開口がイン
クオリフィスとなる排出口２ａとされ、他方の開口が供
給口２ｂとされている。供給口２ｂには、インク６が、
インク供給流路７を介して供給されるようになってい
る。

【００６４】吐出ノズル１の吐出口１ａは、液滴を吐出
するという機能上、点対称の形状であることが望まし
い。また、設計や製造の容易さから、円形状や正方形状
が好適である。本実施の形態では、円形状としている。

【００６５】これに対して、定量ノズル２の排出口２ａ
は、自由度が高く、円形状に限らず、例えば楕円形状、
三角形状、三日月形状であってもよい。本実施の形態で
は、円形状としている。排出口２ａの形状は、レーザー
加工時に使用するマスクの形状を変えることにより、簡
単に形成できる。例えば、円形状とするには、マスクの
形状を楕円形状とすればよい。

【００６６】図１（ａ）及び図１（ａ）の III−III 線
断面図である図３に示すように、基板15に設けられたイ
ンク供給流路７中のインク貯溜室７ａには、振動板16上
にピエゾ素子13が設けられている。希釈液供給流路５中
の希釈液貯溜室５ａ上にも同様にピエゾ素子12が設けら
れているのであるが、ピエゾ素子12、13は、図１中に仮
想線で示してある。

【００６７】図４は、フルカラー用のプリンタのヘッド
を示す。このヘッド部では、減法混色法三原色のイエロ
ー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のヘッド17
Ｙ、17M、17Ｃに加えてブラック（Ｂｋ）のヘッド17Ｂｋ
が並び、各ヘッド上には、色毎に、インクタンク18Ｙ、
18Ｍ、18Ｃ、18Ｂｋと、各希釈液タンク18Ｄとが設けら
れている。

【００６８】次に、このプリンタ装置における記録動作
について、図５を参照しながら説明する。

【００６９】先ず、インク６と希釈液４との吐出待機時
においては、図５（ａ）に示すように、表面張力によ
り、吐出ノズル１の吐出口１ａに希釈液メニスカス８が
形成され、定量ノズル２の排出口２ａにインクメニスカ
ス９が形成される。

【００７０】次に、インク６を定量し、透明溶媒４と混
合させる。即ち、ピエゾ素子13（図１、図３参照）から
なる圧力付与手段によって定量ノズル２内の圧力を高
め、図５（ｂ）に示すようにインク６を定量（所定量排
出）する。インク６の混合量は、後述するように、ピエ
ゾ素子13に印加する電圧パルスの電圧値、パルス幅或い
はパルス数をコントロールすることで調整できる。

【００７１】この場合、定量ノズル２が吐出ノズル１に
向かって傾斜しているので、インク６は吐出ノズル１の
吐出口１ａ方向に排出され、表面張力により希釈液４と
混ざって混合する。

【００７２】次いで、定量側に設けられているピエゾ素
子１３への印加電圧を切り、吐出側に設けられているピ
エゾ素子12（図１参照）に駆動パルスを印加すると、定
量ノズル２内の圧力は負圧となり、吐出ノズル１の圧力
は高まる。その結果、図５（ｃ）に示すように、インク
６と希釈液４とが混合してなる混合液10と、定量ノズル
２内に戻るインク６とに分かれ、インクメニスカス９は
定量ノズル２内部まで引き込まれる。また、混合液10
は、吐出ノズル１の吐出口１ａより突き出る。

【００７３】続いて、吐出側のピエゾ素子12への駆動パ
ルスを切る。これによって、吐出ノズル１内の圧力は負
圧となり、図５（ｄ）に示すように希釈液４は吐出ノズ
ル１内に引き込まれ、混合液10は引きちぎれて所定のイ
ンク濃度の液滴10となって吐出される。

【００７４】その後、図５（ｅ）に示すように、定量ノ
ズル２にインク６が再充填されると共に、吐出ノズル１
にも希釈液４が再充填されて、最初の待機状態（同図
（ａ））に復帰する。

【００７５】図６は、図５に示した記録動作におけるピ
エゾ素子の駆動を示しており、図６の（ａ）〜（ｅ）は
図５の（ａ）〜（ｅ）のそれぞれに対応している。な
お、図６は図１（ｃ）のVI−VI線断面図である。

【００７６】ピエゾ素子13の変形量の増大により、イン
ク６が、変形した振動板16を介して圧せられて排出し、
また、ピエゾ素子12の変形量の増大により、希釈液４が
同様に圧せられて吐出する。ピエゾ素子13の変形量の増
大は、ピエゾ素子12の図５（ｄ）、図６（ｄ）における
ものよりも一般に小さい。

【００７７】次に、種々の充填液を使用し、これら充填
液の評価を行った実験について説明する。評価方法とし
ては、充填液をインク供給流路及び希釈液供給流路に充
填し、一カ月経過後、充填液の状態を確認し、更にこの
充填液をインク及び希釈液でそれぞれ置換し、気泡及び
塵埃の混入の有無並びに記録時の定量性及び吐出性を調
べた。これらの評価については後記にまとめて示す。

【００７８】この実験に供した充填液は、下記表１に示
すものである。

【００７９】

【００８０】

【００８１】＜実験１＞ヘッドの各液供給通路に充填液
を充填し、常温にて一カ月放置し、充填液の状態を確認
した。結果は下記表２に示す通りである。

【００８２】

【００８３】表２中、◎は充填液に体積変化を認めず、
充填したときと同じ状態を保持していること、○は充填
液の一部が蒸発するが、問題は実質的に生じないこと、
△は充填液の蒸発で部分的に空洞（気泡）が生じるこ
と、×は充填液が完全に蒸発して液供給通路が空になっ
ていること、をそれぞれ示している。

【００８４】＜実験２＞前記実験１に続いて、ヘッドを
塵埃中に入れ、塵埃の侵入の有無を確認した。結果は下
記表３に示す通りである。

【００８５】

【００８６】表３中、○は塵埃の侵入が認められなかっ
たこと、△は塵埃の侵入がある量認められたこと、をそ
れぞれ示している。

【００８７】＜実験３＞吐出側のピエゾ素子を駆動さ
せ、吐出ノズルからの充填液の吐出性を確認した。結果
は下記表４に示す通りである。

【００８８】

【００８９】表４中、○は良好に吐出したこと、△は一
部吐出しなかったこと、×は吐出しなかったこと、をそ
れぞれ示している。

【００９０】＜実験４＞定量側のピエゾ素子を駆動さ
せ、定量ノズルからの充填液の排出性を確認した。結果
は下記表５に示す通りである。

【００９１】

【００９２】表５中、○は良好に排出したこと、△は一
部排出しなかったこと、×は排出しなかったこと、をそ
れぞれ示している。

【００９３】＜実験５＞ヘッドの各液供給通路に充填液
を充填し、−20℃の低温に保持して充填液の凝固の有無
を確認した。結果は表６に示す通りである。

【００９４】

【００９５】表６中、○は凝固を起こさず、ヘッドに異
常がなかったこと、△は凝固が認められたが、ヘッドに
異常はなかったこと、×は凝固が認められ、ヘッドの一
部に異常が確認できたこと、をそれぞれ示している。

【００９６】＜実験６＞前記実験１に続いて、希釈液供
給通路中の充填液を希釈液で、インク供給通路中の充填
液をインクで、それぞれ置換し、各液供給通路中に気泡
の有無を確認した。

【００９７】希釈液の組成は下記表７に、インクの組成
は下記表８にそれぞれ示す通りである。なお、結果は下
記表９に示す。

【００９８】

【００９９】

【０１００】

【０１０１】表９中、○は吐出または排出がなされたこ
と、△は吐出または排出が一部なされなかったこと、×
は吐出または排出がなされなかったこと、をそれぞれ示
している。

【０１０２】＜実験７＞前記実験１に続いて、希釈液供
給通路中の充填液を希釈度（表７の希釈液１）で、イン
ク供給通路中の充填液をインク（表８中の調整インク）
でそれぞれ置換したヘッド10個について、記録時におけ
るピエゾ素子の駆動に準じてインクの定量及び希釈液の
吐出を行い、定量性及び吐出性を確認した。結果は下記
表10に示す通りである。なお、表10には正常な定量又は
吐出がなされたヘッドの個数ｎをｎ／10で表してある。

【０１０３】

【０１０４】以上の実験結果をまとめて下記表11に示
す。

【０１０５】

【０１０６】実験７における充填液８、９は難水溶性が
原因とみられる置換の不備を確認することができた。

【０１０７】前記充填液に使用した溶剤の水溶性を表12
に示す。

【０１０８】

【０１０９】表１〜表12により、充填液としては、 100
℃を超える沸点、−20℃以下の凝固点、15cp以下（特に
10cp以下）の粘度、蒸気圧が0.01mmHg以下、水溶性であ
ることが好ましいことが理解できる。

【０１１０】次に、上記したものとは異なる種々の充填
液を使用し、これら充填液の評価を行った実験について
説明する。評価方法としては、充填液をインク供給流路
及び希釈液供給流路に充填し、一週間経過後、充填液の
状態を確認し、更にこの充填液をインク及び希釈液でそ
れぞれ置換し、気泡及び塵埃の混入の有無並びに記録時
の定量性及び吐出性を調べた。これらの評価については
後記にまとめて示す。

【０１１１】この実験に供した充填液は、下記表13に示
すものである。

【０１１２】

【０１１３】

【０１１４】＜実験８＞ヘッドの各液供給通路に充填液
を充填し、常温にて１週間放置し、充填液の状態を確認
した。結果は下記表14に示す通りである。

【０１１５】

【０１１６】表14中、◎は充填液に体積変化を認めず、
充填したときと同じ状態を保持していること、○は充填
液の一部が蒸発するが、問題は実質的に生じないこと、
△は充填液の蒸発で部分的に空洞（気泡）が生じるこ
と、×は充填液が完全に蒸発して液供給通路が空になっ
ていることをそれぞれ示している。

【０１１７】＜実験９＞前記実験８に続いて、ヘッドを
塵埃中に入れ、塵埃の侵入の有無を確認した。結果は下
記表15に示す通りである。

【０１１８】

【０１１９】表15中、○は塵埃の侵入が認められなかっ
たこと、△は塵埃の侵入がある量認められたことをそれ
ぞれ示している。

【０１２０】＜実験10＞吐出側のピエゾ素子を駆動さ
せ、吐出ノズルからの充填液の吐出性を確認した。結果
は下記表16に示す通りである。

【０１２１】

【０１２２】表16中、○は良好に吐出したこと、△は一
部吐出しなかったことをそれぞれ示している。

【０１２３】＜実験11＞定量側のピエゾ素子を駆動さ
せ、定量ノズルからの充填液の排出性を確認した。結果
は下記表17に示す通りである。

【０１２４】

【０１２５】表17中、○は排出したことを、△は一部排
出しなかったものがあることをそれぞれ示している。

【０１２６】＜実験12＞ヘッドの各液供給通路に充填液
を充填し、−20℃の低温に保持して充填液の凝固の有無
を確認した。結果は下記表18に示す通りである。

【０１２７】

【０１２８】表18中、○は凝固を起こさず、ヘッドに異
常がなかったことを、△は凝固が認められたがヘッドに
異常がなかったことをそれぞれ示している。

【０１２９】＜実験13＞前記実験８に続いて、希釈液供
給通路中の充填液を希釈液で、インク供給通路中の充填
液をインクで、それぞれ置換し、各液供給通路中の気泡
の有無を確認した。

【０１３０】希釈液の組成は上記表７のものとし、イン
クの組成は下記表19にそれぞれ示す通りである。なお、
結果は下記表20に示す。

【０１３１】注）％はいずれも重量％である。

【０１３２】

【０１３３】表20中、○は吐出又は排出がなされたこ
と、△は吐出又は排出が一部なされなかったことをそれ
ぞれ示している。充填液19は定量ノズルで実験した。

【０１３４】＜実験14＞前記実験８に続いて、希釈液供
給通路中の充填液を希釈液（表７の希釈液２）で、イン
ク供給通路中の充填液をインク（表19の調整インク）で
それぞれ置換したヘッド10個について、記録時における
ピエゾ素子の駆動に準じてインクの定量及び希釈液の吐
出を行い、定量性及び吐出性を確認した。結果は下記表
21に示す通りである。なお、表21には正常な定量又は吐
出がなされたヘッドの個数ｎをｎ／10で表してある。

【０１３５】

【０１３６】以上の実験の結果をまとめて下記表22に示
す。

【０１３７】

【０１３８】表22及び表13から、充填液としては、 100
℃を超える沸点、−20℃以下の凝固点、15cp以下（特に
10cp以下）の粘度を有するものが好ましいことが理解で
きよう。

【０１３９】次に、ピエゾ素子へのパルス電圧印加のタ
イミングその他について説明する。

【０１４０】階調性の記録を実現するには、定量側の圧
電素子13に印加するパルス電圧、パルス幅又は１ドット
当たりのパルス数を制御して行うことができる。

【０１４１】図７は、インク定量側の圧電素子13への印
加パルス電圧を制御して記録ドットの所望の濃度を実現
するときのタイムチャートであり、同図（ａ）は定量パ
ルスを、同図（ｂ）は吐出パルスをそれぞれ示してい
る。

【０１４２】図７（ａ）に示すように、記録ドットを高
濃度にするときは、実線で示すようにパルス電圧を大き
くしてインクの排出量を多くする。記録ドットを中濃度
にするときは、一点鎖線で示すようにパルス電圧を少し
小さくしてインクの排出量を少し少なくする。記録ドッ
トを低濃度にするときは、二点鎖線で示すようにパルス
電圧を小さくしてインクの排出量を更に少なくする。こ
れらの定量パルスに続いて、図７（ｂ）に示すように、
吐出側の圧電素子12に一定の吐出パルスを印加する。

【０１４３】図８は、インク定量側の圧電素子13に印加
するパルスの幅を制御して記録ドットの所望の濃度を実
現するときの、図７と同様のタイムチャートである。

【０１４４】図８（ａ）に示すように、記録ドットを高
濃度にするときは、実線で示すようにパルス幅を大きく
してインクの排出量を多くする。記録ドットを中濃度に
するときは、一点鎖線で示すようにパルス幅を少し小さ
くしてインクの排出量を少し少なくする。記録ドットを
低濃度にするときは、二点鎖線で示すようにパルス幅を
小さくしてインクの排出量を更に少なくする。その他は
図７の例におけると同様である。

【０１４５】図９は、定量側の圧電素子13へのパルス電
圧、パルス幅を一定にし、１記録ドット当たりのパルス
の数を制御して記録ドットの所望の濃度を実現するとき
のタイムチャートである。

【０１４６】図９（ａ）に示すように、定量側の圧電素
子13へのパルス電圧印加回数を、記録ドットの濃度に対
応して設定する。即ち、記録ドットを高濃度にするとき
程パルス数を多くしてインクの排出量を増加させ、記録
ドットを低濃度にするとき程パルス数を少なくしてイン
クの排出量を減少させる。そして、所定の回数だけパル
ス電圧を印加した後、図９（ｂ）に示すように吐出側の
圧電素子12に一定のパルス電圧を印加する。

【０１４７】図10は、印字及び制御系も示すブロック図
である。印字データなどの信号21は、信号処理制御回路
22に入力され、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。

【０１４８】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、当該ヘッド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、補正回路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。

【０１４９】補正回路26には、予め決められた補正デー
タをＲＯＭ（read only memory）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。信号
処理制御回路22は、ＣＰＵ（central processing unit
）やＤＳＰ（degital signal processor）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27に送られる。

【０１５０】各種制御部27では、後に図12、図13で説明
するプリンタのドラム35及び送りねじ36を回転駆動する
モータの駆動、同期、ヘッド37、44のクリーニング、プ
リント紙33の供給、排出なとの制御を行う。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。

【０１５１】図７〜図９に示したパルスの制御により、
例えば２５６階調の記録を行うことができる。図11は、
図７〜図９に示したパルス制御によって記録された記録
ドットを、高濃度のドットから低濃度のドットへ並べて
模式的に示すものである。

【０１５２】図７〜図９のパルス変調により、０〜２５
５の濃度階調が得られる。図11中の左側最端のドット
は、図７のパルス電圧、図８のパルス幅が２５５の濃度
になるように最大にした、或いは図９のパルス数を２５
５とした（いずれも定量側電圧素子）ときの記録ドット
を示している。そして、図11中の右側最端の破線は、パ
ルス電圧、パルス幅又はパルス数を０にしたときの記録
ドットを示す。

【０１５３】なお、図９に示したパルス数変調方式で
は、パルス数を可変にできるパルス発生装置が必要であ
るが、高価なＤ／Ａ変換器を必要とせず、所望の濃度階
調を得ることができ、低コストのプリンタを提供するこ
とができる。

【０１５４】なお、図９のパルス数変調方式によって、
例えば１ドット内で２５６の濃度階調を得ようとする
と、２５５のパルスをピエゾ素子13に印加する必要があ
る。そのため、定量するに要する時間がかかり、混合液
体を吐出する駆動周波数が低減してしまうおそれがあ
る。

【０１５５】これを解決するため、ドット内の濃度階調
のみにおいて２５６階調を得るのではなく、例えばドッ
ト内で１６階調を取り、残りの１６階調をディザ法（誤
差拡散法、組織的ディザ法等）のような疑似階調表現を
使って表現する。つまり、パルス数によって１６階調を
表現し、１画素を例えば４×４のドットよりなるマトリ
ックスで構成し、このマトリックス単位で２５６階調を
得る。この場合、１６×４×４＝２５６となる。

【０１５６】このように、インクを定量する際に、パル
ス数変調に加えてディザ法を併用することで、混合液体
の吐出を要する時間を軽減することができ、結果とし
て、駆動周波数を向上させることができる。

【０１５７】図７のパルス電圧変調方式や図８のパルス
幅変調方式にあっても、２５５段階のパルス電圧やパル
ス幅を設定するに替えて、前記と同様のディザ法によっ
て疑似階調表現をなすことができ、プリンタの設計を簡
略にすることができる。

【０１５８】前述したようにして構成されたプリンタヘ
ッドは、例えば図12に示すようなシリアル型のプリンタ
装置に搭載される。記録紙33は、ドラム35の軸方向に平
行に設けられた紙圧着ローラ34により、ドラム35に圧着
保持されている。ドラム35の外周近傍には、送りねじ36
がドラム軸方向に平行に設けられている。そして、送り
ねじ36には、プリンタヘッド37が保持されている。この
プリンタヘッド37は、送りねじ36の回転によってドラム
35の軸方向に移動するようになされている。

【０１５９】一方、ドラム35は、プーリ38、ベルト39及
びプーリ40を介してモータ41により回転駆動される。更
に、送りねじ36及びモータ41の回転とプリンタヘッド37
の駆動は、駆動制御部42により印画データ及び制御信号
43に基づいて駆動制御される。

【０１６０】上記の構成においては、プリンタヘッド37
が移動して１行分の印字を行うと、ドラム35を１行分だ
け回転させて次の行の印字を行う。プリンタヘッド37の
移動は、同一方向の場合と往復方向の場合とがある。

【０１６１】図13は、ライン型のプリンタ装置の構成例
である。このプリンタ装置では、図12に示したシリアル
型のプリンタヘッド37及び送りねじ36の代わりに多数の
ヘッドがライン状に配置されたラインヘッド44がドラム
35の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44で１行分の印字が同時に行われ、印字が
完了するとドラム35を１行分だけ回転させて次の行の印
字を行う。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。

【０１６２】図14は、図１のヘッドに変形を加えた例を
示す、図１（ｃ）と同様の断面図である。

【０１６３】このプリンタ装置は、吐出ノズル55と定量
ノズル56とをやはり独立に備えたオリフィスプレート57
を有している。このオリフィスプレート57に形成される
吐出ノズル56は、先の図１のオリフィスプレート３と同
じく、オリフィスプレート57の厚み方向に貫通するスト
レート形状とされた貫通孔として形成されている。

【０１６４】そして、吐出ノズル55の一方の開口が希釈
液オリフィスとなる吐出口55ａとされ、他方の開口が供
給口55ｂとされている。供給口55ｂには、やはり先の図
１の例と同じく、希釈液４が、希釈液供給流路５を介し
て供給されるようになっている。

【０１６５】定量ノズル56は、吐出ノズル55が設けられ
る部分の厚みよりも厚くなされた部分に設けられてい
る。定量ノズル56は、やはりインク６を希釈液４に混合
し易くするために、吐出ノズル55に向かって傾斜して設
けられている。定量ノズル56の排出口56ａは、吐出ノズ
ル55が設けられる部分よりも厚みが厚くなされた部分に
おける傾斜面58にその開口55ａを臨ませている。他方、
供給口56ｂは、インク供給流路７に接続され、このイン
ク供給流路７を介してインク６が供給されるようになっ
ている。

【０１６６】なお、オリフィスプレート57は、成形され
たポリイミド等のプラスチックシートにエキシマレーザ
等で孔開け加工することで作製可能である。

【０１６７】その他は図１に示した前記の例と同様であ
り、希釈液４、インク６の供給に先立って、図１（ａ）
に示した充填液11（図14に括弧を付して示してある）が
予め充填されていて、気泡の混入を防止することは言う
迄もない。

【０１６８】図15は、図１のヘッドに、図14とは異なる
変形を加えた例を示し、図１（ｃ）と同様の断面図であ
る。

【０１６９】このプリンタ装置は、吐出ノズル61と定量
ノズル62とを独立に備えたオリフィスプレート63を有し
ている。オリフィスプレート63に形成される吐出ノズル
61は、先の図１のオリフィスプレート３と同じく、オリ
フィスプレート63の厚み方向に貫通するストレート形状
とされた貫通孔として形成されている。

【０１７０】そして、吐出ノズル61の一方の開口が希釈
液オリフィスとなる吐出口61ａとされ、他方の開口が供
給口61ｂとされている。供給口61ｂには、やはり先の図
１の例と同じく、希釈液４が、希釈液供給流路５を介し
て供給されるようになっている。

【０１７１】定量ノズル62は、オリフィスプレート63の
凸部64内に形成されている。この凸部64は、吐出ノズル
61の吐出口61ａにおける開口面よりも突出した平面矩形
状をなす突起として形成されている。定量ノズル62は、
インク６を希釈液４に混合し易くするために、インクオ
リフィスとなる排出口62ａが吐出ノズル61の吐出口61ａ
に対して直交する向きとなるように設けられると共に、
供給口62ｂがインク供給流路７に接続されている。この
例では、定量ノズル62は、断面略Ｌ字状として形成され
ている。そして、供給口62ｂには、インク供給流路７を
介してインク６が供給されるようになっている。

【０１７２】なお、オリフィスプレート63は、ニッケ
ル、銅等を多段めっきすることにより作製される。

【０１７３】その他は、図１に示した前記の例と同様で
あり、希釈液４、インク６の供給に先立って、図１
（ａ）に示した充填液11（図15は括弧を付して示してあ
る）が予め充填されていて、気泡の混入を防止すること
は言う迄もない。

【０１７４】図16及び図17は、本発明の他の例を示すも
のである。この例は、インクと希釈液とを用い、抵抗発
熱体の熱エネルギーを作用させて記録を行う例である。

【０１７５】図16は、ヘッドのノズル周辺を示し、同図
（ａ）は拡大底面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ
線断面図である。

【０１７６】基板66には、希釈液供給流路67、円形の希
釈液貯溜室68、吐出ノズル69が設けられ、希釈液４が充
填されている。そして、吐出ノズル69の先端開口（吐出
口）69ａに接して凹部74が形成されている。

【０１７７】また、基板66には、インク供給通路70、円
形のインク貯溜室71、水平の定量ノズル73が設けれ、イ
ンク貯溜室71と定量ノズル73とは接続孔72によって接続
され、インク６が充填されている。そして、定量ノズル
73の先端の開口（排出口）73ａが凹部74に臨んでいる。

【０１７８】また、蓋体77には、吐出ノズル69に対向し
て発熱素子75が、接続孔72に対向して発熱素子76がそれ
ぞれ配設されている。

【０１７９】発熱素子76の発熱によって定量ノズル73の
排出口73ａからインクが凹部74に排出し、この排出した
インクは、発熱素子75の発熱によって吐出ノズル69の吐
出口69ａから吐出した希釈液と凹部74にて混合するよう
になっている。

【０１８０】図17は、発熱素子の駆動により、インクと
希釈液とからなる記録液滴が吐出する状況を示すもので
ある。

【０１８１】図17（ａ）は、記録直前の初期の状態を示
す。希釈液４は、希釈液供給通路67から吐出ノズル69の
吐出口69ａに至る迄充填されている。インク６は、イン
ク供給通路70から定量ノズル73の排出口73ａに至る迄充
填されている。

【０１８２】記録に際しては、先ず図17（ｂ）に示すよ
うに、発熱素子76に通電してこれを発熱させる。これに
よって、発熱素子76に接しているインクが気化して蒸気
粒Ｂ１となって膨張し、その圧力によってインク６の一
部が定量ノズル73から凹部74に排出する。

【０１８３】次に、図17（ｃ）に示すように、発熱素子
76への通電を停止する。これによって、同図（ｂ）の蒸
気粒Ｂ１が液化して消失し、インク貯溜室71内は負圧に
なり、定量ノズル73中のインクは接続孔72へ引き込ま
れ、インクメニスカス９は接続孔７２内に位置するよう
になる。

【０１８４】次いで、発熱素子75に通電してこれを発熱
させる。これによって、発熱素子75に接している希釈液
が気化して蒸気粒Ｂ２となって膨張し、その圧力によっ
て希釈液の一部が吐出ノズル69から凹部74内に侵入し、
此所で先に排出しているインクと混合し、混合液の小滴
10を生成する。

【０１８５】発熱素子75への通電中に、図17（ｄ）に示
すように、同図（ｃ）の蒸気粒Ｂ２はＢ３へと大きくな
り、希釈液の吐出ノズル69からの吐出が続く。そして、
混合液滴は希釈液に希釈されながら成長する。これと同
時に、インク６は定量ノズル73中に入っていく。

【０１８６】次に、発熱素子75への通電を停止すると、
図17（ｅ）に示すように、希釈液貯溜室68内が負圧にな
り、同図（ｄ）の蒸気粒Ｂ３は蒸気粒Ｂ４へと収縮す
る。これにより、希釈液４が吐出ノズル69内に引き込ま
れ、混合液滴10の希釈液４に接する箇所が小径になって
混合液滴10が吐出ノズル69から離れ易くなる。同時に、
インク６の先端は、定量ノズル73の排出口73ａに達す
る。

【０１８７】引続き、図17（ｆ）に示すように、同図
（ｅ）の蒸気粒Ｂ４が消失し、吐出ノズル69中の希釈液
４は希釈液貯溜室68内に引き込まれ、希釈液メニスカス
８が希釈液貯溜室68内に位置するようになる。

【０１８８】これと同時に、同図（ｅ）の混合液滴10
は、混合液滴10Ａとなって凹部74から吐出する。混合液
滴10Ａの吐出に続いて、同図（ｅ）の液滴10の小径部が
分離され、微小な混合液滴10Ｂ（マイクロドット）とし
て吐出する。そして、希釈液メニスカス８は、希釈液貯
溜室68内に後退する。

【０１８９】引続き、図17（ｇ）に示すように、希釈液
４が吐出ノズル69内を充填する。混合液滴10Ａは、その
表面張力によって略球形となり、図示しない記録紙へ向
かって飛翔する。

【０１９０】発熱素子75、76の駆動パルスは、前記第１
の例におけると同様に、図７〜図９に示したパルス波形
によることができる。

【０１９１】この例にあっても、希釈液４及びインク６
の供給に先立って、それらの供給空間を予め充填液で充
填しておくことは言う迄もなく、前記第１の例における
と同様の効果が奏せられる。

【０１９２】この例において、希釈液やインクの加熱
を、発熱素子の発熱によるのに替えて、加熱ビーム（例
えばレーザー光）によって行うことができる。

【０１９３】この場合、発熱素子75、76の位置に、厚さ
１μｍ以下のニッケル−コバルト合金の薄膜を光熱変換
体として設ける。図16及び図17には、上記ニッケル−コ
バルト合金薄膜の符号「79」を、括弧を付して示してあ
る。レーザービームＬを、図17に仮想線で示すように、
ニッケル−コバルト薄膜合金79に照射し、発熱素子75、
76によると同様にしてヘッドの駆動を行う。但し、図17
では、レーザービーム発生用の半導体レーザーは図示省
略してある。なお、この場合は、蓋体77をレーザービー
ムに対して透明にする必要がある。

【０１９４】図18〜図21は、本発明の他の例を示すもの
である。この例は、希釈液を使用せず、インクのみを記
録に供するようにした例である。

【０１９５】図18は、インクタンク及びヘッド内部に充
填液が充填されている状態を示し、同図（ａ）は同図
（ｂ）のａ−ａ線断面斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）
のｂ−ｂ線断面図である。

【０１９６】ヘッドは基板91Ａ、91Ｂを有し、基板91
Ａ、91Ｂ上にインクタンク92が載設されている。基板91
Ａ、91Ｂには、インクタンク92に連通するインク供給孔
90、共通のインク分配通路89、インク分配通路89から分
岐する複数のインク供給通路８５が形成され、インク供
給通路８５の途中にインク貯溜室85ａが形成されてい
る。基板91Ａ、91Ｂの下端面にはオリフィスプレート83
が固定されていて、オリフィスプレート83にノズル81が
設けられ、その先端がインク吐出口81ａとなっている。

【０１９７】インク貯溜室85ａには、振動板87を介して
ピエゾ素子88が設けられ、ピエゾ素子88は基板91Ａに形
成された空間91ａ内に位置している。

【０１９８】そして、インクタンク92内及び上記の各イ
ンク供給空間内は、充填液11が充填されている。

【０１９９】図19は、充填液をインクで置換する過程を
示し、同図（ａ）は同図（ｂ）のａ−ａ線断面斜視図、
同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。

【０２００】インクタンク92の蓋体92ａに管94を接続す
ると共に、オリフィスプレート83に樋93を接当させ、そ
の排出管93ａからポンプ（図示省略）によって充填液11
を排出する。これと同時に、管94からインク６をインク
タンク92内に供給する。図19は、インク貯溜室85ａの半
分程迄、インク６が充填液11を置換している状態を示し
ている。

【０２０１】図20は、インクによる充填液の置換が完了
した状態を示し、同図（ａ）は同図（ｂ）のａ−ａ線断
面斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線断面図で
ある。

【０２０２】インクタンク92内及び前記のインク供給空
間内はインク11によって充填されている。

【０２０３】図21は、このヘッドを使用して記録を行っ
ている状態を示し、同図（ａ）は同図（ｂ）のａ−ａ線
断面斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線断面図
である。

【０２０４】前記の置換が完了して不要になった樋93及
び管94（図20参照）が撤去され、ピエゾ素子88の駆動に
より、前記第１の例におけると同様にして、インク液滴
90が吐出ノズル81の吐出口81ａから吐出する。

【０２０５】この例にあっても、インク供給に先立っ
て、インクタンク内及びインク供給空間内を予め充填液
で充填しているので、図24の気泡99の発生が防止され、
常に良好な記録が得られることが保証される。

【０２０６】図22及び図23は、本発明の更に他の例を示
すものである。この例は、前記した図18〜図21の例にお
けるピエゾ素子に替えて発熱素子の駆動によって記録を
行うようにした例である。この例も図18〜図21の例と同
様、希釈液を使用せず、インクのみによって記録を行う
ようにした例である。

【０２０７】図22は、インクタンク内及びヘッドのイン
ク供給空間内にインクが充填されている状態を示してい
る。この例によるヘッドは、図18〜図21の例におけるヘ
ッドと略同様の構造にしているが、インク供給通路85を
基板91側に設け、インク貯溜室85ａの図において右側内
壁面に発熱素子96を配している。その他は、前記例にお
ける図18〜図21の構造と同様であり、図18〜図21と共通
する部分には同じ符号を付して表してある。

【０２０８】図23は、記録中のヘッドを示している。発
熱素子96に通電すると、発熱素子96の発熱により、これ
に接しているインクが気化し、その蒸気による空洞Ｂを
形成して膨張し、これによって生ずる圧力により、前記
例（図17）におけると同様にしてインク液滴90が吐出ノ
ズル81の吐出口81ａから吐出し、記録が遂行される。

【０２０９】この例にあっても、前記例におけると同様
に、インク６の供給に先立ってインクタンク内やインク
供給通路内に予め充填液を充填しておくことは言う迄も
なく、気泡の発生が防止される。

【０２１０】この例において、インクの加熱を、発熱素
子の発熱によるのに替えて、加熱ビーム（例えばレーザ
ー光）によって行うことができる。

【０２１１】この場合、発熱素子96の位置に、厚さ１μ
ｍ以下のニッケル−コバルト合金の薄膜を光熱変換体と
して設ける。図22及び図23には、上記ニッケル−コバル
ト合金薄膜の符号「97」を、括弧を付して示してある。
レーザービームＬを、図23に仮想線で示すように、ニッ
ケル−コバルト薄膜合金97に照射し、発熱素子96による
と同様にしてヘッドの駆動を行う。但し、図23では、レ
ーザービーム発生用の半導体レーザーは図示省略してあ
る。なお、この場合は、基体91Ｂをレーザービームに対
して透明にする必要がある。

【０２１２】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
前述した例は、本発明の技術的思想に基づいて種々の変
形を加えることができる。

【０２１３】例えば、予め充填する液体の種類や、イン
ク等との置換方法は種々に変更してよい。また、希釈液
の吐出やインクの排出には、ピエゾ素子、発熱素子、レ
ーザー光によるほか、静電吸引方式等の他の適宜な方式
によることができる。

【０２１４】また、ヘッドの構造や形状は、前記以外の
他の適宜の構造、形状として良く、ヘッドを構成する材
料には適宜な材料を使用することができる。

【０２１５】

【発明の作用効果】本発明は、記録に供される液体を吐
出口へ供給する液体通路を有し、この液体通路に予め液
体を充填しているので、この予め充填されている液体に
よって前記液体通路が濡らされており、前記予め充填さ
れている液体を前記記録に供される液体でスムーズに置
換され、その際に前記液体通路に気泡が侵入するおそれ
がない。従って、前記記録に供される液体の正常な吐出
が、前記気泡の存在に起因して妨げられることがなく、
常に良好な記録が保証される。

【０２１６】このため、インクジェット記録として適用
する場合に、小型化、保守容易性、即時性、画像の高品
位化、高階調性等の特長を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるプリンタヘッドの一
例のノズル周辺の拡大断面図で、同図（ａ）は充填液が
充填されている状態、同図（ｂ）は充填液を希釈液、イ
ンクで置換している状態、同図（ｃ）はこの置換が完了
した状態を夫々示す。

【図２】同図１（ａ）〜（ｃ）のステップを示すフロー
チャートである。

【図３】同図１（ａ）の III−III 線断面図である。

【図４】同フルカラーのプリンタヘッドの斜視図であ
る。

【図５】同記録時のプリンタヘッドの動作を示す拡大部
分断面図で、同図（ａ）は記録直前の初期状態を、同図
（ｂ）はインク排出の状態を、同図（ｃ）は希釈液吐出
中の状態を、同図（ｄ）はインク−希釈液混合液の吐出
状態を、同図（ｅ）は初期状態に復帰した状態をそれぞ
れ示す。

【図６】同図５（ａ）〜（ｅ）の状態を示す断面図（図
１（ｃ）のVI−VI線断面図）である。

【図７】同ピエゾ素子駆動の一例を示すタイムチャート
である。

【図８】同ピエゾ素子駆動の他の例を示すタイミングチ
ャートである。

【図９】同ピエゾ素子駆動の更に他の例を示すタイムチ
ャートである。

【図10】同プリンタ制御系のブロック図である。

【図11】同０〜２５５の濃度階調を模式的に表した記録
ドットである。

【図12】同シリアル型プリンタ装置の概略斜視図であ
る。

【図13】同ライン型プリンタ装置の概略斜視図である。

【図14】前記例に変形を加えた、図１（ｃ）と同様のプ
リンタヘッドの拡大部分断面図である。

【図15】前記例に他の変形を加えた、図１（ｃ）と同様
のプリンタヘッドの拡大部分断面図である。

【図16】本発明の他の例によるプリンタヘッドのノズル
周辺を示し、同図（ａ）は拡大底面図、同図（ｂ）は同
図（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。

【図17】同記録時のプリンタヘッドの動作を示す拡大部
分断面図（図16と同様の断面図）で、同図（ａ）は記録
直前の初期の状態を、同図（ｂ）はインク排出の状態
を、同図（ｃ）及び（ｄ）は希釈液吐出中の状態を、同
図（ｅ）は希釈液吐出の初期終期の状態を、同図（ｆ）
はインク−希釈液混合液の吐出状態を、同図（ｇ）は吐
出した液滴が球形を呈した状態をそれぞれ示す。

【図18】本発明の他の例によるプリンタヘッドの記録直
前の初期状態を示し、同図（ａ）は拡大断面斜視図、同
図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。

【図19】同充填液をインクで置換中を示し、同図（ａ）
は拡大断面斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線
断面図である。

【図20】同プリンタヘッドの上記置換完了時を示し、同
図（ａ）は拡大断面斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の
ｂ−ｂ線断面図である。

【図21】同プリンタヘッドの記録中を示し、同図（ａ）
は拡大断面斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線
断面図である。

【図22】本発明の更に他の例を示すプリンタヘッドの記
録直前の状態を示す拡大断面斜視図である。

【図23】同プリンタヘッドの記録中を示す拡大断面斜視
図である。

【図24】本発明の案出前に提案されたプリンタヘッドの
ノズル周辺の拡大断面図（図１（ｃ）と同様の断面図）
である。

【図25】従来の感熱記録ヘッドを用いた記録装置の要部
の一部断面正面図である。

【符号の説明】

１、55、61、69…希釈液ノズル、１ａ、55ａ、61ａ、69
ａ…希釈液吐出口、２、56、62、81…インクノズル、２
ａ、56ａ、62ａ…インク排出口、81ａ…インク吐出口、
３、57、63、83…オリフィスプレート、４…希釈液、
５、67…希釈液供給通路、５ａ、68…希釈液貯溜室、６
…インク、７、85…インク供給通路、７ａ、85ａ…イン
ク貯溜室、10、10Ａ、10Ｂ、90…液滴、11…充填液、1
2、13、88…ピエゾ素子、14…排出管、22…信号制御回
路、16、87…振動板、17Ｙ、17Ｍ、17Ｃ、17Ｂｋ、24、
36、44…プリンタヘッド、27…各種制御部、33…記録
紙、75、76、96…発熱素子、79、97…光熱変換体（ニッ
ケル−コバルト薄膜）、Ｂ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４…
気化による蒸気粒、Ｌ…レーザービーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録に供される液体の吐出口と、この吐
出口に前記液体を供給する液体通路とを有し、前記液体
を前記吐出口から液滴として吐出させて前記吐出口に対
向配置された被記録体へ飛翔させ、記録を行うように構
成されている記録装置において、前記記録の前に前記液
体通路に予め液体が充填されていることを特徴とする記
録装置。
【請求項２】液体が、液状記録材吐出ノズル部と、液
状記録材供給路と、液状記録材貯溜室とからなる液体通
路にそれぞれ充填されている、請求項１に記載した記録
装置。
【請求項３】予め充填されている液体が、無色の不揮
発性溶剤からなる、請求項１に記載した記録装置。
【請求項４】予め充填されている液体が、水溶性有機
溶剤からなる、請求項３に記載した記録装置。
【請求項５】予め充填されている液体が、 100℃を超
える沸点を有する、請求項１に記載した記録装置。
【請求項６】予め充填されている液体が、15cp以下の
粘度を有する、請求項１に記載した記録装置。
【請求項７】予め充填されている液体が、 100℃を超
える沸点と15cp以下の粘度とを有する、請求項１に記載
した記録装置。
【請求項８】予め充填されている液体が、0.01mmHg以
下の蒸気圧を有する、請求項１に記載した記録装置。
【請求項９】予め充填されている液体が、更に、 100
℃を超える沸点と−20℃以下の凝固点と15cp以下の粘度
とを有する、請求項８に記載した記録装置。
【請求項１０】予め充填されている液体が、１種又は
２種以上の水溶性有機溶剤からなっている、請求項１に
記載した記録装置。
【請求項１１】予め充填されている液体が、−20℃以
下の凝固点を有する、請求項１に記載した記録装置。
【請求項１２】予め充填されている液体が、−20℃以
下の凝固点を有する、請求項７に記載した記録装置。
【請求項１３】記録に供される液体が、液状記録材及
びこの液状記録材を希釈するための希釈液であり、この
希釈液と前記液状記録材とを含有する液滴を生成させ、
この際、前記液状記録材の吐出量を可変にした、請求項
１に記載した記録装置。
【請求項１４】希釈液を吐出する希釈液吐出部と、画
像情報に対応した所定量の液状記録材を排出する記録材
排出部とが互いに近接して設けられ、前記希釈液と前記
液状記録材とを含有する液滴を生成させ、階調性のある
記録を行えるように構成した、請求項１３に記載した記
録装置。
【請求項１５】希釈液吐出ノズル部と、希釈液供給路
と、希釈液貯溜室とからなる希釈液通路に、請求項１に
記載した充填液体が予め充填され、液状記録材ノズル部
と、液状記録材供給路と、液状記録材貯溜室とからなる
液状記録材通路に、請求項１に記載した充填液体が予め
充填されている、請求項１３又は１４に記載した記録装
置。
【請求項１６】圧電素子の変形による圧力を作用させ
て駆動するように構成されている、請求項１に記載した
記録装置。
【請求項１７】発熱手段の熱エネルギーを作用させて
駆動するように構成されている、請求項１に記載した記
録装置。
【請求項１８】記録に供される液体の吐出口と、この
吐出口に前記液体を供給する液体通路とを有し、前記液
体を前記吐出口から液滴として吐出させて前記吐出口に
対向配置された被記録体へ飛翔させ、記録を行うように
構成され、前記記録の前に前記液体通路に予め液体が充
填されている記録装置を使用するに際し、前記記録の前に前記液体通路を予め液体で充填する工程
と、この充填された液体を、前記記録に供される液体で置換
する工程とを有する、記録装置の使用方法。
【請求項１９】予め充填する液体を、液状記録材吐出
ノズル部と、液状記録材供給路と、液状記録材貯溜室と
からなる液体通路にそれぞれ充填する、請求項１８に記
載した、記録装置の使用方法。
【請求項２０】予め充填する液体が、無色の不揮発性
溶剤からなる、請求項１８に記載した、記録装置の使用
方法。
【請求項２１】予め充填する液体が、水溶性有機溶剤
からなる、請求項２０に記載した、記録装置の使用方
法。
【請求項２２】予め充填する液体が、 100℃を超える
沸点を有する、請求項１８に記載した、記録装置の使用
方法。
【請求項２３】予め充填する液体が、15cp以下の粘度
を有する、請求項１８に記載した、記録装置の使用方
法。
【請求項２４】予め充填する液体が、 100℃を超える
沸点と15cp以下の粘度とを有する、請求項１８に記載し
た、記録装置の使用方法。
【請求項２５】予め充填されている液体が、0.01mmHg
以下の蒸気圧を有する、請求項１８に記載した、記録装
置の使用方法。
【請求項２６】予め充填されている液体が、更に、 1
00℃を超える沸点と−20℃以下の凝固点と15cp以下の粘
度とを有する、請求項２５に記載した、記録装置の使用
方法。
【請求項２７】予め充填する液体が、１種又は２種以
上の水溶性有機溶剤からなっている、請求項１８に記載
した、記録装置の使用方法。
【請求項２８】予め充填する液体が、−20℃以下の凝
固点を有する、請求項１８に記載した、記録装置の使用
方法。
【請求項２９】予め充填する液体が、−20℃以下の凝
固点を有する、請求項２４に記載した、記録装置の使用
方法。
【請求項３０】記録に供される液体が、液状記録材及
びこの液状記録材を希釈するための希釈液であり、この
希釈液と前記液状記録材とを含有する液滴を生成させ、
この際、前記液状記録材の吐出量を可変にした、請求項
１８に記載した、記録装置の使用方法。
【請求項３１】希釈液を吐出する希釈液吐出部と、画
像情報に対応した所定量の液状記録材を排出する記録材
排出部とが互いに近接して設けられ、前記希釈液と前記
液状記録材とを含有する液滴を生成させ、階調性のある
記録を行える記録装置を使用する、請求項３０に記載し
た、記録装置の使用方法。
【請求項３２】希釈液吐出ノズル部と、希釈液供給路
と、希釈液貯溜室とからなる希釈液通路に、請求項１８
に記載した充填液体を予め充填し、液状記録材ノズル部
と、液状記録材供給路と、液状記録材貯溜室とからなる
液状記録材通路に、請求項１８に記載した充填液体を予
め充填する、請求項３０又は３１に記載した、記録装置
の使用方法。
【請求項３３】圧電素子の変形による圧力を作用させ
て駆動するように構成されている、請求項１８に記載し
た、記録装置の使用方法。
【請求項３４】発熱手段の熱エネルギーを作用させて
駆動するように構成されている、請求項１８に記載し
た、記録装置の使用方法。
【請求項３５】記録に供される液体の吐出口と、この
吐出口に前記液体を供給する液体通路とを有し、前記液
体を前記吐出口から液滴として吐出させて前記吐出口に
対向配置された被記録体へ飛翔させ、記録を行うように
構成され、前記記録の前に前記液体通路に予め液体が充
填されている記録装置を使用して記録を行うに際し、前記予め充填されている液体を、前記記録に供される液
体で置換する工程と、前記記録に供される液体の状態を変化させ、前記記録に
供される液体の前記液滴を前記被記録体へ飛翔させる工
程とを有する記録方法。
【請求項３６】液体が、液状記録材吐出ノズル部と、
液状記録材供給路と、液状記録材貯溜室とからなる液体
通路にそれぞれ充填されている記録装置を使用する、請
求項35に記載した記録方法。
【請求項３７】予め充填されている液体が、無色の不
揮発性溶剤からなる、請求項３５に記載した記録方法。
【請求項３８】予め充填されている液体が、水溶性有
機溶剤からなる、請求項３７に記載した記録方法。
【請求項３９】予め充填されている液体が、 100℃を
超える沸点を有する、請求項３５に記載した記録方法。
【請求項４０】予め充填されている液体が、15cp以下
の粘度を有する、請求項３５に記載した記録方法。
【請求項４１】予め充填されている液体が、 100℃を
超える沸点と15cp以下の粘度とを有する、請求項３５に
記載した記録方法。
【請求項４２】予め充填されている液体が、0.01mmHg
以下の蒸気圧を有する、請求項３５に記載した記録方
法。
【請求項４３】予め充填されている液体が、更に、 1
00℃を超える沸点と−20℃以下の凝固点と15cp以下の粘
度とを有する、請求項４２に記載した記録方法。
【請求項４４】予め充填されている液体が、１種又は
２種以上の水溶性有機溶剤からなっている、請求項３５
に記載した記録方法。
【請求項４５】予め充填されている液体が、−20℃以
下の凝固点を有する、請求項３５に記載した記録方法。
【請求項４６】予め充填されている液体が、−20℃以
下の凝固点を有する、請求項４１に記載した記録方法。
【請求項４７】記録に供される液体が、液状記録材及
びこの液状記録材を希釈するための希釈液であり、この
希釈液と前記液状記録材とを含有する液滴を生成させ、
この際、前記液状記録材の吐出量を可変にする、請求項
３５に記載した記録方法。
【請求項４８】希釈液を吐出する希釈液吐出部と、画
像情報に対応した所定量の液状記録材を排出する記録材
排出部とが互いに近接して設けられた記録装置を使用
し、前記希釈液と前記液状記録材とを含有する液滴を生
成させ、階調性のある記録を行う、請求項４７に記載し
た記録方法。
【請求項４９】希釈液吐出ノズル部と、希釈液供給路
と、希釈液貯溜室とからなる希釈液通路に、請求項３５
に記載した充填液体が予め充填され、液状記録材ノズル
部と、液状記録材供給路と、液状記録材貯溜室とからな
る液状記録材通路に、請求項３５に記載した充填液体が
予め充填されている記録装置を使用する、請求項４７又
は４８に記載した記録方法。
【請求項５０】圧電素子の変形による圧力を作用させ
て駆動する、請求項３５に記載した記録方法。
【請求項５１】発熱手段の熱エネルギーを作用させて
駆動する、請求項３５に記載した記録方法。
【請求項５２】希釈液通路に予め充填されている液体
を、希釈液で置換する工程と、液状記録材通路に予め充填されている液体を、液状記録
材で置換する工程と、前記液状記録材と前記希釈液とを含有する液滴を生成さ
せる工程とを有する、請求項４９に記載した記録方法。