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JP3161635B2 - インクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents

インクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリンタ

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JP3161635B2
JP3161635B2 JP23894092A JP23894092A JP3161635B2 JP 3161635 B2 JP3161635 B2 JP 3161635B2 JP 23894092 A JP23894092 A JP 23894092A JP 23894092 A JP23894092 A JP 23894092A JP 3161635 B2 JP3161635 B2 JP 3161635B2
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ink jet
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薫 友野
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Sony Corp
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオンデマンド型インクジ
ェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタには、大別して
連続噴射型とオンデマンド型とがある。又、オンデマン
ド型インクジェットプリンタには、電気機械変換式、電
気熱変換式、静電吸引式及び放電式がある。
【０００３】連続噴射型インクジェットプリンタは、圧
力によって微小ノズルからインク液滴を吐出させ、振動
によってその液滴を一定周期に吐出させ、その液滴に電
荷を与えることによって、その液滴を偏向させたり、拡
散させたりする。
【０００４】この連続噴射型インクジェットプリンタ
は、装置が大型と成り、インクの回収を要する等の欠点
もあるが、周波数応答性が高いため高速記録に好適であ
り、又、ノズルを細くすることや、液滴を細かく分裂さ
せることで、解像度の高い画像記録が可能である。
【０００５】これに対し、オンデマンド型のインクジェ
ットプリンタは、連続噴射型のものに比べて、構造が簡
単と成り、小型に成し得、このため低廉なものが得やす
いので、広く普及している。
【０００６】このオンデマンド型インクジェットプリン
タのプリントヘッドにおいては、ピエゾ素子の変形によ
る圧力、または発熱素子によりインクを加熱沸騰させて
生ずる気泡の圧力を用いてインクを吐出させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかるオンデ
マンド型のインクジェットプリンタは、連続噴射型のも
のと異なり、ノズルから常時インクを吐出させるもので
はないので、インクの乾燥、変質、ゴミ詰まり等によっ
て、ノズルが閉塞してインクが円滑に吐出しない場合が
多々あり、このためメンテナンスが必要であるという欠
点があった。又、この型のインクジェットプリンタは、
中間調の印刷が困難であるため、ディザ処理によって、
擬似的に中間調の印刷を行っていたため、印刷品質があ
まり良くなく、又、フルカラーの同時印刷も困難であっ
た。更に、この型のインクジェットプリンタは、ドライ
ブ機構が大型に成るため、マルチノズル化にかなりの制
限があるため、ラインヘッド化による印刷の高速化が困
難であった。
【０００８】
【０００９】かかる点に鑑み、本発明の第１の目的は、
オンデマンド型のインクジェットプリントヘッド及びイ
ンクジェットプリンタにおいて、ノズルが閉塞される虞
がなく、メンテナンスが殆ど不要と成るものを提案する
ことにある。
【００１０】本発明の第２の目的は、オンデマンド型の
インクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリ
ンタにおいて、印刷品質の高い中間調の印刷が可能なも
のを提案することにある。
【００１１】本発明の第３の目的は、オンデマンド型の
インクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリ
ンタにおいて、フルカラーの同時印刷の可能なものを提
案することにある。
【００１２】本発明の第４の目的は、オンデマンド型イ
ンクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリン
タにおいて、マルチノイズ化が容易で、ラインヘッド化
による印刷の高速化が容易なものを提案することにあ
る。
【００１３】
【００１４】
【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は、キャリア液体としての透明
溶媒７が充填される液体室２と、液体室２に設けられた
インクジェット駆動手段としてのピエゾ素子、３、４
と、液体室２に連通するノズル１４と、ノズル１４の近
傍に設けられた透明溶媒７にインク９を混合する混合部
１４ａとを備えたことを特徴とする。
【００１５】請求項２に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、混合部１４ａにおける透明溶媒７に対するイ
ンク９の混合量を調整する調整手段としての電気滲透部
１１、１２、１３を設けたことを特徴とする。
【００１６】請求項３に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、調整手段は、複数の色のインクの混合量を各
別に調整する複数の調整手段としての電気滲透部１１、
１２、１３から成ることを特徴とする。
【００１７】請求項４に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、液体室２に連通するノズル１４は複数である
ことを特徴とする。
【００１８】請求項５に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、インク９の混合量を調整する調整手段は、イ
ンク９が充填されたインクタンク８内に設けられた、第
１の多孔質膜５２を有する電気滲透インク定量部である
ことを特徴とする。
【００１９】請求項６に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、インクタンク８と混合部１４ａとを連通する
インク供給路に、インク９の逆流を防止する第１の一方
向弁５５を設けたことを特徴とする。
【００２０】請求項７に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、インク供給路と混合部１４ａとの接続部に、
第２の多孔質膜５６を設けたことを特徴とする。
【００２１】請求項８に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、液体室２と混合部１４ａとの間に第２の一方
向弁５８を設けたことを特徴とする。
【００２２】請求項９に記載のインクジェットプリント
ヘッドは、液体室２の入口に、第３の一方向弁６６を設
けたことを特徴とする。
【００２３】請求項１０に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、液体室２に設けられたピエゾ素子３、４
は、バイモルフ・ピエゾ素子であることを特徴とする。
【００２４】請求項１１に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、バイモルフ・ピエゾ素子が液体室２内の透
明溶媒７に接していることを特徴とする。
【００２５】請求項１２に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、液体室２に設けられたピエゾ素子３、４は
モノモルフ・ピエゾ素子であることを特徴とする。
【００２６】請求項１３に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、混合部１４ａのインク供給口にインク９の
混合量を調整するための開閉機構７１を設けたことを特
徴とする。
【００２７】請求項１４に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、弁座７２と、電圧の印加によって弁座７２
との間の間隔が変化するピエゾ素子７３とからなること
を特徴とする。
【００２８】請求項１５に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、開閉機構は、液体室２に設けられ、ピエゾ
素子３で構成された駆動手段の一部であることを特徴と
する。
【００２９】請求項１６に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、弁座７２とピエゾ素子７３との間の間隔が
振動的に開閉することを特徴とする。
【００３０】請求項１７に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、弁座７２とピエゾ素子との間の間隔がイン
クジェット駆動手段のピエゾ素子３により開閉すること
を特徴とする。
【００３１】請求項１８に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、開閉機構がそれぞれ設けられた混合部１４
ａを複数個設けたことを特徴とする。
【００３２】請求項１９に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、複数個の混合部１４ａにより、それぞれ異
なる色のインク９が時分割で混合されることを特徴とす
る。
【００３３】請求項２０に記載のインクジェットプリン
トヘッドは、複数個の混合部１４ａが、それぞれに設け
られたピエゾ素子の共振周波数の変化により、複数色の
インク９の混合を行なうことを特徴とする。
【００３４】請求項２１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２２を巻回して回転
するドラム２３の軸方向に移動可能にヘッド２１を配置
するとともに、ヘッド２１をドラム２３の回転と連動し
て移動させる駆動部材としての送りネジ２９を設けたこ
とを特徴とする。
【００３５】請求項２２に記載のインクジェットプリン
タは、プリント紙２２を巻回して回転するドラム２３の
軸方向に移動可能にヘッド２１を配置するとともに、ド
ラム２３をヘッド２１の移動と連動して回転させる駆動
部材としてのモータ２８を設けたことを特徴とする。
【００３６】請求項２３に記載のインクジェットプリン
タは、プリント紙２２を巻回して回転するドラム２３の
軸方向に、複数個のヘッド２１をライン状に配置したこ
とを特徴とする。
【００３７】
【作用】請求項１に記載のインクジェットプリントヘッ
ドにおいては、混合部１４ａで液体室２の透明溶媒７に
インク９が混合され、これがピエゾ素子３、４によって
駆動されて、ノズル１４から吐出される。従って、ノズ
ル１４内には常時透明溶媒７が充填されているので、ノ
ズル１４が詰まることはない。
【００３８】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、電気滲透部１１、１２、１３によっ
て透明溶媒７に混合されるインク９の量が調整され、中
間調印刷が可能となる。
【００３９】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、複数の電気滲透部１１、１２、１３
により、それぞれ複数の色のインク９Ｍ、９Ｙ、９Ｃ、
９ＢＫの混合量を各別に調整することにより、フルカラ
ーの同時印刷が可能となる。
【００４０】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、液体室２に連通するノズル１４が複
数であるので、ラインヘッド化による印刷の高速化が容
易となる。
【００４１】請求項５に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいては、インクタンク８内に第１の多孔質膜
５２を有する電気滲透部を設けたので、所定の量のイン
ク９を混合部１４に供給することができる。
【００４２】請求項６に記載のインクジェットプリント
ヘッドにおいては、インク供給路に第１の一方向弁５５
を設けたので、インク９の逆流を防止することができ
る。
【００４３】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、インク供給路と混合部１４ａとの間
に第２の多孔質膜５６を設けたので、インク９と透明溶
媒７との不要な混合を防ぐことができる。
【００４４】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、液体室２と混合部１４ａとの間に第
２の一方向弁５８を設けたので、インク９が混合された
透明溶媒７が液体室２内に逆流することを防止できる。
【００４５】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、液体室２の入口に第３の一方向弁６
６を設けたので、ピエゾ素子３によって液体室２側に伝
わる圧力が阻止され、効率的に混合液を吐出することが
できる。
【００４６】請求項１０乃至１２に記載のインクジェッ
トプリントヘッドにおいては、ピエゾ素子３、４の種類
及び配置を示している。
【００４７】請求項１３乃至１７に記載のインクジェッ
トプリントヘッドにおいては、混合部１４ａのインク供
給口に開閉機構７１を設けたので、インク９と透明溶媒
７との自然混合が防止できる。
【００４８】請求項１８乃至２０に記載のインクジェッ
トプリントヘッドにおいては、開閉機構７１が設けられ
た混合部１４ａを複数個設けたので、１ノズルで多数色
が混合することなく明瞭なカラープリントを行なうこと
ができる。
【００４９】請求項２１乃至２３に記載のインクジェッ
トプリンタにおいては、プリント紙２２を巻回して回転
するドラム２３に対し、ヘッド２１の送りと配置を３種
類に変えることができる。
【００５０】
【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。
【００５１】図１、図２及び図３を参照して、本発明の
実施例１を説明する。この実施例のインクジェットプリ
ンタは、ハウジング１を有し、その中に以下の各構成部
分が配されている。２は液体室で、この中にキャリア液
体７が充填されている。５は液体室２に連通するパイプ
で、これに図３に示すキャリア液体送給パイプ１７が連
結される。６はパイプ５の入口である。キャリア液体７
は、透明な水、アルコール、その他の有機溶剤が可能で
ある。液体室２には、インクジェットドライバ３、４が
設けられている。このドライバ３、４は、ピエゾ素子に
て構成され、これらにパルス的電圧が印加されることに
よって、液体室２の内側に向って変形し、これによって
液体室２内のキャリア液体が瞬間的に加圧されるように
なされている。
【００５２】尚、この電気機械変換式インクジェットド
ライバ３、４の代わりに、従来公知の電気熱変換式、静
電吸引式、放電式インクジェットドライバ等を採用する
ことができる。
【００５３】この液体室２に連通する細いノズル１４が
設けられる。そして、インクタンク８内の濃縮インク９
が、パイプ１０を通じてノズル１４内に導入されるよう
に成されている。図２にも図示されているように、パイ
プ１０の出口には仕切りバルブの機能を有する隔膜１１
が貼付されている。この隔膜１１には、いわゆるマイク
ロポーラスメンブレンフィルターなどの多孔質膜が使用
可能である。この隔膜１１の存在によって、インクタン
ク８内のインク９がノズル１４内のキャリア液体７に自
然に混入しないように成されている。
【００５４】この隔膜１１の両側にはそれぞれメッシュ
電極１２、１３が配され、これら電極１２、１３間に直
流電圧が印加されることによって、電気浸透（電気泳
動）により、インクタンク８内の濃縮インク９が隔膜１
１を通過して、ノズル１４内に浸透し、キャリア液体７
に混合される。このノズル１４内に浸透するインク９の
量は、電極１２、１３間を流れる電流に比例するので、
その電流を制御することによって、ノズル１４内に浸透
するインク９の量を高精度を以て制御することができる
が、この量はキャリア液体７の物性、電極１２、１３の
間隔、面積、印加電圧、電圧印加時間等によって決定さ
れる。
【００５５】尚、インク９をノズル１４内のキャリア液
体７側に移動させる手段としては、公知の電気的、電気
化学的、機械的手段等が可能である。
【００５６】キャリア液体７と、インク９とは互いに混
ざりやすいもの（水系−水系）でも、混ざり難いもの
（水系−油系）でも良く、後者の場合、ドライバ３、４
に印加する電圧を高周波電圧にして、超音波により両者
を強制的に混合させることができる。
【００５７】図３に示す如く、それぞれドライバ３、４
（図３では図示を省略した）及びノズル１４が設けられ
た液体室２が、複数個設けられ、その各液体室２にキャ
リア液体送給パイプ１７を通じてキャリア液体７が送給
される。又、各液体室２に対応して設けられたインクタ
ンク８（図３では図示を省略した）に、インク送給パイ
プ１８から濃縮インク９が送給される。尚、複数のノズ
ル１４は直線上に等間隔に一例に配される。
【００５８】次に本実施例の動作を説明する。所望のイ
ンクタンク８及びノズル１４間に設けられた電極１２、
１３間に、ある時間に亘ってある電圧を印加して、タン
ク８内の所望の量の濃縮インク９を、隔膜１１を浸透さ
せて、ノズル１４内のキャリア液体７に混入し、その
後、所望の液体室２のドライバ３、４にそれぞれ所定電
圧を所定時間印加することによって、ノズル１４からイ
ンク粒子１５又はインクを含まないキャリア液体のみの
粒子を飛翔させ、これを図示を省略した紙に付着させる
ことによって、文字、図形、画像等の印刷を行うことが
できる。尚、このノズル１４内の容積は、インク粒子１
５又はインクなしの液体粒子１個分の体積に相当するよ
うにされる。これによって、今吐出した粒子と次に吐出
す粒子との間で、インクの濃さの干渉は殆んどないこと
に成る。この場合、電極１２、１３間に印加する電圧及
び電圧印加時間を制御すれば、キャリア液体７に混入さ
れるインク９の量が制御され、これによって、任意の濃
度の中間調の印刷が可能と成る。従って、最もうすい印
刷の場合は、インク９の混入量が０で、キャリア液体の
みの透明な粒子が紙に付着することに成る。
【００５９】次に、図４を参照して、本発明の他の実施
例を説明するも、図４において、図１、図２と対応する
部分には同一符号を付して、重複説明を省略する。この
実施例では、ハウジング１内に、それぞれマゼンタイン
ク９Ｍ、イエローインク９Ｙ、シアンインク９Ｃ及び黒
インク９が入ったインクタンク８Ｍ、８Ｙ、８Ｃ及び８
ＢＫを設け、それぞれのインクタンク８Ｍ、８Ｙ、８Ｃ
及び８ＢＫのパイプ１０をそれぞれノズル１４に連結
し、それぞれの隔膜１１及び電極１２、１３によって、
それぞれ各別の所望の量の各色インク９Ｍ、９Ｙ、９Ｃ
及び９ＢＫを、ノズル１４内のキャリア液体７に混入す
ることによって、ノズル１４から任意の色のインク粒子
１５（図４では図示を省略する）を飛翔させて、紙に付
着させることによって、同時多色印刷を可能にしてい
る。この場合、黒インク９ＢＫを使用して下色除去処理
を行うことによって、カラーインク９Ｍ、９Ｙ、９Ｃの
みの混合の場合に比べて、インクの混合全体量を少なく
することができる。これは各色インクの混合による黒に
相当する部分を、黒インクで置き換えることにより、墨
部分のインク量を３倍から２倍に低減することができ
る。
【００６０】上述の実施例１の場合には、図３に示した
如く、ドライバ３、４をそれぞれ備えた液体室２に対
し、それぞれ１個のノズル１４を設けた場合であるが、
図５に示すように、１個の液体室２に対し、それぞれ複
数個のノズル１４を設けることができる。そして、その
各ノズル１４毎に、キャリア液体７に対し濃縮インク９
を所望量ずつ混合し、その液体室２のドライバ３、４
（図示せず）によって、各ノズル１４から一斉にインク
粒子１５又はインクを含まないキャリア液体のみの粒子
を飛翔させて、紙に同時に付着させることができる。
【００６１】図６乃至図９に本実施例によるインクジェ
ットプリントヘッド２１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６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２２はドラム２３の
外周に巻回され、所定位置に固定されている。ドラム２
３の外周には送りネジ２４がドラム軸方向に平行に設け
られており、送りネジ２４にはヘッド２１が螺合してい
る。そして、送りネジ２４の回転によってヘッド２１が
軸方向に移動するようになっている。また、ドラム２３
はプーリ２５、ベルト２６、プーリ２７を介してモータ
２８により回転駆動される。さらに、送りネジ２４及び
モータ２８の回転とヘッド２１の駆動とは、駆動制御部
２９により印画データ及び制御信号３０に基づいて駆動
制御される。
【００６２】上記の構成において、ドラム２３が回転す
るとその回転に同期してヘッド２１からインクが吐出さ
れ、プリント紙２２上に画像が形成される。ドラム２３
が１回転してプリント紙２２上に円周方向に１列の印刷
が完了すると、送りネジ２４が回転してヘッド２１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２３と送りネジ２４を同時に回転させ、印刷しなが
らヘッド２１を除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２３と送りネジ
２４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。
【００６３】図７はシリアル型の構成例である。この場
合も、図６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２２はドラム２３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３１によ
り、ドラム２３に圧着保持されている。この場合はヘッ
ド２１が移動して１行の印字を行なうと、ドラム２３を
１行分だけ回転させて次の行の印字を行なう。ヘッド２
１の移動は同一方向の場合と往復方向の場合とがある。
【００６４】図８はライン型の構成例である。この場合
は、図７に示すシリアル型のヘッド２１及び送りネジ２
４の代りに、多数のヘッド２１がライン状に配置された
ラインヘッド３２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３２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２３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。
【００６５】図９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４１は信号処理・制御回路４
２に入力され、回路４２において印字順番に揃えられ
て、ドライバ４３を介してヘッド４４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４５に一旦記録し
てから取り出す。ヘッド４４には階調信号や吐出信号を
出力する。
【００６６】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４４にＩＣを搭載してヘッド４４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４２には補正回路４６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４６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。
【００６７】信号処理・制御回路４２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４７に送られる。各種
制御部４７ではドラム２３及び送りネジ２４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２２の供給、排出などの制御を行なう。また、信
号４１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。
【００６８】次に本発明のインクジェットプリントヘッ
ドの具体的構成例を図１０乃至図４１を参照して説明す
る。これらの図において、図１に示す実施例の部分と対
応する部分には同一の符号を付して示す。
【００６９】図１０及び図１１に本発明のヘッドの構成
の１例およびその動作原理を示す。
【００７０】図１０、１１（ａ）において、インク９は
図示しないインクタンク８より導かれ、インク室５１に
満たされている。インク室５１は第１の多孔質膜５２に
よって２つに仕切られている。第１の多孔質膜５２の表
裏にはインク９を透過することのできる金属メッシュ電
極５３、５４が固定されている。インク９はさらに第１
の一方向弁５５を介して第２の多孔質膜５６まで図のよ
うに導かれる。ここで一方向弁とは図１２に示すよう
に、中心に通過口５５ａを有する弁座５５ｂと、円環状
の弁板５５ｃとから構成されており、インク９の逆流を
防ぐ役目を持つ。
【００７１】一方、透明溶媒７は図示しない透明溶媒タ
ンクより導かれて、液体室としての透明溶媒キャビティ
５７に満たされ、第２の一方向弁５８を経て、混合室１
４ａのインク吐出口５９まで達している。インク吐出口
５９では、透明溶媒７はその表面張力によって、半月形
のいわゆるメニスカス６０を形成する。
【００７２】インク９と透明溶媒７とは第２の多孔質膜
５６によって仕切られていて不要な混合を制限されてい
る。
【００７３】ここで図１０、１１（ｂ）に示すように、
メッシュ電極５４にメッシュ電極５３に対して例えば負
のパルス状直流電圧を印加すると、インク９はインク室
５１のメッシュ電極５３側から５４側に一定量電気浸透
する。
【００７４】電気浸透とは、例えば図１３に示すように
Ｕ字管６１の中央部に多孔質隔膜６２が配設されてお
り、Ｕ字管６１が電解質溶液６３で満たされていると
き、Ｕ字管６１の両開口から電極板６４、６５を挿入
し、直流電圧を印加すると、電解質溶液６３が一方から
他方に移動するというような現象である。
【００７５】この電気浸透は多孔質隔膜６２と電解質溶
液６３の界面に電気二重層が形成され、液体（電解質溶
液）が固体（多孔質隔膜）にたいして、ある電位を持つ
ことによって起きる。
【００７６】この電位は界面動電位またはζ電位と呼ば
れ、これは液体および固体の材質や界面の状態によって
決まる。液体が電気浸透する速度はζ電位及び電界の強
さに比例する。液体の浸透量は流れた電気量に比例す
る。
【００７７】再び図１０、１１（ｂ）において、インク
室５１でメッシュ電極５３側から５４側に第１の多孔質
膜５２を通って電気浸透したインク９によってメッシュ
電極５４側の内圧が高まり、インク９は一方向弁５５を
押し上げ、さらに第２の多孔質膜５６を透過して混合室
１４ａ内に滲み出す。混合室１４ａに滲み出すインク９
の量は、メッシュ電極５３、５４間に流す電流の量で正
確にコントロールできる。実際には、メッシュ電極５４
に印加する電圧パルスのパルス幅でインクの浸透量を制
御するのが回路上簡便である。
【００７８】しみだした所定量のインク９は混合室１４
ａ内で透明溶媒７と混合されつつ、直ちにピエゾ素子３
が駆動されることによる圧力によって、インク吐出口５
９より所定濃度の混合インクとなって吐出される。
【００７９】ピエゾ素子３に電圧パルスが与えられる
と、図１０、１１（ｃ）のようにピエゾ素子３は湾曲す
る。同時に、これが接着されている透明溶媒キャビティ
５７の壁面も共に湾曲し、キャビティ５７の容積が減少
し内圧が発生する。圧力は図の黒矢印方向に伝わるが、
透明溶媒タンク側に伝わる圧力は第３の一方向弁６６に
よって阻止され、圧力は混合室１４ａおよびインク吐出
口５９方向に集中し、効率的にインクを吐出することが
できる。インクは図のように柱状にインク吐出口５９よ
り突出する。
【００８０】第１の一方向弁５５は、既に述べたように
インクの逆流を防止するためのものであり、特に、図１
０、１１（ｃ）で混合したインクを吐出する際に、混合
したインクもしくは透明溶媒７が吐出圧力により第２の
多孔質膜５６を透過してインク側に混入することを防
ぐ。一方向弁の構造は図２に示した。
【００８１】図１０、１１（ｄ）のように、ピエゾ素子
３に対する電圧パルスがＯＦＦされるとピエゾ素子３は
元の形状に復帰し、透明溶媒キャビティ５７も元の体積
となるためのキャビティの内圧が下がり、第３の一方向
弁６６が開き透明溶媒７がキャビティ５７内に引き込ま
れる。インク吐出口５９では、突出した混合インク柱が
切り離される。混合インクは主インク滴９ａとサテライ
トインク滴９ｂに分かれて飛翔する。このとき、混合イ
ンクがすべて飛翔するインク滴に含まれ、キャビティ５
７内に引き込まれる透明溶媒７に残存しないことが必要
である。そのため、混合するインク９の量に対し吐出す
る混合インクの量が充分多いことが必要である。
【００８２】インク９がキャビティ５７側の透明溶媒７
に混じらないためのインク９の混合比は、吐出周波数な
どの条件によるが実験的には５０％以下である。好まし
くは、最大濃度を出すときのインク混合比は３０％程度
とすることが望ましい。従って、充分な最大濃度を得る
ためにインク９が充分な濃さを持っていることが必要で
ある。そのために、インク９が混合重量％で３０％のと
き、印字濃度が反射濃度で1.５以上得られる程度にイン
ク９に染料を含有させる。
【００８３】引き込まれた透明溶媒メニスカス６０は、
図１０、１１（ｅ）のように再び毛細管現象によりイン
ク吐出口５９まで充填され、初期状態に戻る。
【００８４】電気浸透によりインク９を混合室１４ａに
押し出す電圧パルスと、混合室１４ａ内のインク９と透
明溶媒７を吐出する電圧パルスは、ある所定のタイミン
グにて与える必要がある。電気浸透で押し出されたイン
ク９が、拡散して第２の一方向弁５８側の透明溶媒７に
混入しないためには、所定量のインク９が押し出された
ら直ちに透明溶媒７と共に吐出してしまうのがよい。図
１４に電気浸透の電圧パルスＰａと吐出の電圧パルスＰ
ｂのタイミングの１例を示す。
【００８５】電気浸透のパルス幅tei はインク９を混合
させる量に応じてte１、te２、te３のように変化させ
る。インク９を吐出する間隔Ｔ、吐出の電圧パルス幅tp
および電気浸透のパルスが切れてから吐出のパルスをon
するまでの時間tdは一定である。従って、印字ドットの
濃度すなわちインクの混合量は電気浸透の電圧パルスを
ＯＮさせる時期の早さ遅さでコントロールする。電気浸
透の電圧パルスと実際のインクの動きは完全には同期せ
ず後者が遅れを持つ。その遅れ、すなわち応答性はヘッ
ド及びインクの特性によって変化する。tdの値は実験的
に求められる最適値に設定する。
【００８６】吐出の電圧パルスが、ＯＦＦしてから電気
浸透の電圧パルスがＯＮするまでの間隔txは電気浸透の
電圧パルスをＯＮするタイミングによって変化する。吐
出口近傍では既に述べたように、この間に透明溶媒７の
再充填が行われる。再充填にはある一定の時間trがかか
る。この値はインク９の粘度や表面張力、ヘッドのノズ
ル径などに依存する。電気浸透でインク９を混合室１４
ａ内に押し出す前に透明溶媒７の再充填が完了している
事が必要であり、そのためtxはtr以上でなければならな
い。電気浸透のパルス幅teiが最大のときtxは最小とな
るが、この時のtxがtr以上になるよう設定する。
【００８７】既に述べたように、インク９と透明溶媒７
は、第２の多孔質膜５６によって隔絶されており、拡散
による自然混合が制限されている。これによって、印字
中にインク９と透明溶媒７が不要な混合をすることはな
い。長期間は放置されて、第２の多孔質膜５６を通って
インク９と透明溶媒７が自然混合した場合でも、第１の
一方向弁５５および第２の一方向弁５８によって、それ
以上の拡散が防止される。印字していないときは、第１
の一方向弁５５と第２の一方向弁５８に挟まれた部分で
は基本的に常にインク９と透明溶媒７が自然混合する状
態にある。従って、印字を始める前には毎回第１の一方
向弁５５と、第２の一方向弁５８に挟まれた部分の混合
したインクを排出する。排出の際には、まず第２の一方
向弁５８と第２の多孔質膜５６に挟まれた部分の混合イ
ンクをピエゾ素子３を必要回数駆動することにより排出
する。これによって、この部分の混合インクは透明溶媒
７に置き換えられる。次に、第１の一方向弁５５と第２
の多孔質膜５６に挟まれた部分の混合インクを電気浸透
によって、混合室１４ａに押し出しながらピエゾ素子３
を駆動して排出する。このような動作により、第１の一
方向弁５５と第２の多孔質膜５６の間はインク９に、第
２の一方向弁５８と第２の多孔質膜５６の間は透明溶媒
７に置き換えられ、印字待機状態となる。
【００８８】第２の多孔質膜５６のもう一つの役割は、
微量インクの定量を可能にすることである。図１５のよ
うに、インク９が多孔質膜５６の微細な孔を透過するこ
とにより、微量ずつのインク９を混合室１４ａに押し出
すことが可能となる。
【００８９】第２の多孔質膜５６の代わりに、図１６の
ように微小径の穴を有するプレート５６ａとすることも
できる。穴径は0.５μｍ乃至２μｍが適当である。この
ような穴は、例えば厚さが３μｍのステンレス薄膜にエ
キシマレーザーを照射する方法によって得られる。
【００９０】この場合も、この孔の役割はインク９と透
明溶媒７の不要な混合を防止し、また、微量インクの定
量を可能にすることである。
【００９１】第１の多孔質膜５２には、例えば、いわゆ
るマイクロポーラスメンブレンフィルターを使用する。
その材質としては、ニトロセルロース、アセチルセルロ
ース、再生セルロース等のセルロース類、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリ
エチレン等のプラスチック、ガラス、アルミナ等のセラ
ミックなどが使用できるが、使用するインク９により膨
潤したり侵されたりせず、インク９を電気浸透させるこ
とが必要である。
【００９２】インク９には、水系のもの、非水系のもの
両方使用可能だが、水系のものは電気分解を起こすた
め、分解電圧（１Ｖ前後）以下に駆動電圧を設定せねば
ならず、浸透スピードがとれないため好ましくない。非
水系いわゆる油性インクが好ましいが、第１の多孔質膜
５２にたいして電気浸透性を持つことが必要である。上
記の多孔質膜５２の材質のうち、例えばニトロセルロー
スに対しては、例えばクロロオクタンを溶媒として、こ
れに電解質としてドデシルベンゼンスルホン酸の４級ア
ンモニウム塩を重量比で１〜５％溶解し、さらに染料、
湿潤剤、ビヒクル剤等を加えて構成したインクが使用で
きる。
【００９３】透明溶媒７には、インク９と相溶性をもつ
もの、または相溶性を持たないものを用いる。相溶性を
持つものとしては、例えば上記の構成のインク９に対し
ては、クロロオクタン、あるいはこれに湿潤剤、ビヒク
ル剤等を加えたものが使用できる。相溶性を持たないも
のとしては水、或いはこれに湿潤剤、ビヒクル剤等を加
えたものが使用できる。
【００９４】相溶性を持たないものを透明溶媒７に用い
た場合には、透明溶媒７中へのインク９の拡散が不完全
なため、透明溶媒７はインク９を紙まで運ぶためのキャ
リアが主な役目となり、プリントされる画像はインクド
ットの大きさ、すなわち面積の変化によって階調表現さ
れたものに近くなる。この場合には、インク９は透明溶
媒７に混ざらないため、前述した拡散によるインク９の
透明溶媒７への自然混合や、電気浸透でインク９を混合
室１４ａに押し出す際のインク９の透明溶媒キャビティ
５７側への混入が起こりにくくなるという好ましい面も
ある。
【００９５】相溶性を持つものを透明溶媒７に用いた場
合には、インク９が透明溶媒７によく拡散するため、混
合インク滴の濃度が均一となるため、プリント画像はド
ットの濃淡で階調表現されたものとなり、より高画質が
得られる。
【００９６】ところで、このようなヘッドにおいては印
字しない待機時には、インク吐出口５９には従来のイン
クジェットヘッドとは異なり、染料を含まない透明溶媒
７が露出していることになる。従って、例えば透明溶媒
７に純水を用いれば従来のようなインク溶媒の蒸発によ
る染料などの析出は増粘は起きず、吐出口５９の目詰ま
りの確率は著しく低減する。このことも本発明のヘッド
の大きな利点である。
【００９７】金属メッシュ電極５３、５４はインク９中
の物質と不必要な反応を起こさないように、不活性金属
であることが好ましく、例えば厚さ５０μｍ、１００μ
ｍピッチの鉄のメッシュにニッケルメッキ後、白金或い
は金をメッキしたものなどが適する。或いは、第１の多
孔質膜５２の表裏に直接例えば金を蒸着し、これを電極
として用いることもできる。
【００９８】第２の多孔質膜５６は既に述べたように、
印字時にインク９と透明溶媒７が不要な混合を起こさぬ
ように、これらの拡散混合のスピードを遅らせ、また微
量のインク９の定量を可能とするものである。材質とし
てはポリテトラフルオロエチレン（商品名テフロンな
ど）、ポリエチレン、ポリアミドなどのプラスチック、
ニトロセルロース、アセチルセルロース、再生セルロー
ス等のセルロース、ガラス、アルミナ等のセラミックが
使用できる。第２の多孔質膜５６も第１の多孔質膜５２
同様、インク９および透明溶媒７に侵されたり、それら
によって膨潤したりしないことが必要である。従って、
プラスチックの場合、テフロン等の耐溶剤性のものが好
ましく、また、ガラス、アルミナ等のセラミックも好適
である。電気浸透性は必要ない。多孔質膜の孔径は、イ
ンク９、透明溶媒７の組成にもよるが、0.１μｍ乃至１
０μｍ好ましくは0.５μｍ乃至２μｍが混合防止性と透
過性の兼ね合いから適当である。
【００９９】本体の材質も、インク９や透明溶媒７に使
用する溶剤に対する耐溶剤性を持つものである必要があ
る。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテト
ラフルオロエチレン等のプラスチック、或いはガラス、
アルミナなどのセラミック材料、ステンレス等の金属な
どで構成する。
【０１００】このようなインク記録ヘッドを用い、フル
カラーのインクジェットプリンタを構成した例を図１７
に示す。
【０１０１】イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの
各色用のヘッド７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１ＢＫが図
のようにリードネジ７２上に配設されている。紙７３は
ドラム７４に巻き付けられ、固定されている。ドラム７
４をモータ７５で回転させながらヘッド７１をドラム７
４の軸方向に移動させて、ヘッド７１から各色の所定濃
度のインク滴を吐出して紙７３に記録していく。この場
合は、スパイラル状に印字されることとなる。ドラム７
４の１回転ごとに、ヘッド７１を１ライン分ステップ的
に送る方法でもよい。
【０１０２】このようなインク記録ヘッドは、インク吐
出口を複数個並べた、いわゆるマルチヘッド構成とする
事もできる。この際は、インクを電気浸透させる部分の
みをマルチ化し、透明溶媒を吐出する部分は共通構造と
する事が出来る。すなわち、各ドットごとのインク濃度
を電気浸透でコントロールし、吐出は複数ドットもしく
は全ドット同時に行えば良い。ドットごとに吐出を制御
する必要がない。
【０１０３】また、次のようなヘッドも可能である。こ
のヘッドではイエロー、シアン、マゼンタ、３種のイン
クを同一ノズル内で混合し吐出する。従って、通常、中
間色を再生する場合、印字された各色のドットの組み合
わせで行っていたが、このヘッドによれば特定の中間色
を１ドット単位でつくる事が出来る。また、各色を別々
のヘッドで記録する場合、いわゆる色ずれが起こらない
ように高精度な（４００ＤＰＩの場合、誤差３０μｍ程
度）メカニカルな調整を必要としていたが、これも必要
なくなる。
【０１０４】以上のように構成したインク記録ヘッドは
次のような利点を持つ。
【０１０５】第１に、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点である。従来不
可能であった１ドット単位での濃度階調が可能となる。
【０１０６】第２に、簡単な構造で高精度なインク定量
機構が実現できる点である。電気浸透を利用すること
で、多孔質膜と電極の組み合わせだけでインク定量ポン
プができる。しかも、インクの浸透量は、電極間に流れ
る電気量のみに比例するため、微少量でも正確な定量が
出来る。マルチヘッド化も比較的容易である。
【０１０７】第３に、インクの目詰まりを引き起こしに
くい点である。従来のインクジェットヘッドでは、イン
クが吐出オリフィスに露出しているため、長時間放置す
るとインク溶媒の蒸発によって、オリフィスに染料が析
出してインクの目詰まりを引き起こしやすいことが問題
であった。本発明のヘッドによれば、待機時は吐出オリ
フィスには透明溶媒が露出しており、インクは露出して
いないため染料の析出によるインクの目詰まりの心配が
ない。既に述べたように、インクが透明溶媒に自然混合
したとしても、オリフィスに露出する混合インクの濃度
は従来に比べ格段に低く、目詰まりの確率は低い。従来
のヘッドのようにヘッドキャップ等を併用すれば、さら
に目詰まりは起きにくくなる。
【０１０８】次に、図１０、１１に示すインクジェット
プリントヘッドの混合部１４ａのインク供給口に開閉機
構を設けて、インク９と透明溶媒７との自然混合を防止
するようにした実施例を、図面を参照して説明する。
【０１０９】図１８乃至図３２に本実施例の構成及び作
用を示す。図１８に本実施例の基本構造を示す。透明溶
媒７が充填された混合部１４ａへのインク９の供給口に
開閉機構としての開閉部７１を設け、待機時には（ａ）
に示すように開閉部７１を閉じて、インク９が透明溶媒
７に混合することを防止している。そして、インク混合
時には（ｂ）に示すように開閉部７１を開く。また、混
合インクを吐出するときも開閉部７１を閉じることによ
り、吐出圧力の変化による不要な混合も防止できる。さ
らに、開閉部７１の動作をアナログ的に制御するか、パ
ルス幅変調などを用いるかすることにより、インク定量
機能を持たせることもできる。この場合は、インク９に
ある程度の一定圧力をかけておく。
【０１１０】図１９乃至図２８に開閉部７１の各種の構
成例を示す。図１９及び図２０に示す例は、弁座７２と
ピエゾ素子７３とを対向して配置したものである。そし
て、ピエゾ素子７３の電極７３ａ間に電圧を印加するこ
とにより、ピエゾ素子７３の厚みｔを変化させて、弁座
７２との間の間隔を変化させてインク流路の開閉を行な
う。なお、ピエゾ素子７３の代りに磁歪素子を用いても
よい。
【０１１１】図２１乃至図２４に示す例は、ピエゾ素子
７３のそりにより、弁座７２に設けられた開孔７２ａの
開閉を行なうものである。図１９及び図２０に示すよう
に、ピエゾ素子７３の厚みの変化を使った場合には、そ
の変化量は非常に小さいため、大きな寸法のピエゾ素子
７３が必要となるが、図２３に示すピエゾ素子７３の片
面に金属７４を接合したモノモルフか、図２４に示すよ
うに金属７４の両面にピエゾ素子７３を接合したバイモ
ルフを用いることにより、そりの変化量を大きくするこ
とができる。
【０１１２】図２５及び図２６に示す例は、図１９及び
図２０に示す例のピエゾ素子７３の電極７３ａ間に交流
電圧を印加し、超音波振動させて開閉を行なうものであ
る。この場合は、インク９と透明溶媒７との混合を速や
かに行なうことができ、特にインク９と透明溶媒７とが
不親和性の場合に、この効果がさらに有効となる。な
お、図２１及び図２２に示す例の場合に応用しても同様
の効果がある。
【０１１３】図２７に示す例は、図１０に示す吐出駆動
用のピエゾ素子３の一端を固定し、他端を自由端として
インク供給口に突出させたものである。本図では、吐出
駆動用としてバイモルフまたはモノモルフ構造を用いた
例を示す。吐出準備としてピエゾ素子３が除々にそり、
点線で示すように弁座７２との間に隙間が発生して、イ
ンク９が混合部１４ａ内に供給されて透明溶媒７に混合
される。吐出時にはピエゾ素子３が実線で示すように急
速に元に戻り、その圧力で混合液が吐出される。この状
態では開閉部７１は閉じているので、インク９と透明溶
媒７との自然混合が防止される。図２８に開閉部７１の
開閉動作と混合液の吐出動作の動作タイミングを示す。
すなわち、混合期間のみ開閉部７１が開いており、吐出
時と放置時は閉じている。
【０１１４】図２９にノズル１４をマルチ化した場合を
示す。櫛形のピエゾ素子７５の凸部が各インク供給路７
６に配置され、開閉部７１を開閉する。電極はピエゾ素
子７５の上面と下面に配置するが、片面を全面共通と
し、他の片面を各凸部ごとに分離すれば、各インク供給
路７６をそれぞれ独立して判断することができる。ま
た、両面とも共通電極とすれば、全インク供給路７６が
同時に開閉する。符号７７は透明溶媒通路である。
【０１１５】図３０及び図３１は混合部１４ａに複数個
のインク供給口を設け、２色のインクを同時に混合吐出
する場合の例である。ピエゾ素子７５の片面にノズル毎
に対応した電極があり、他の片面にＡ色、Ｂ色に対応し
各ノズルにまたがる２つの共通電極を設ける。そして各
ノズルのインク混合量に応じ、開閉部７１の開いている
時間を信号７８によって制御する。図３０に示す場合
は、色切換スイッチ７９によってＡ色を混合した後、次
にＢ色側に切換えてＢ色を混合する。すなわち、Ａ色を
混合し次にＢ色を混合してから吐出する。また、開閉部
７１がインク定量部を兼ねており、インク定量部が別に
設けられている場合は全開閉部を同時に開閉してもよ
い。ここで別に設けたインク定量部が色毎に順次定量す
るような場合は、ノズル毎の電極を共通とし、色切換電
極を制御するように構成することも容易である。
【０１１６】図３１は開閉部７１の弁に共振を持たせ、
その共振周波数を色毎に異なるように構成した例であ
る。本例では弁の長さを変えて共振周波数を変化させて
いる。図３２に示すように、Ａ色だけを混合したいとき
はＡ色の周波数、例えば低い周波数を信号とし、Ｂ色を
混合したいときはＢ色の周波数、例えば高い周波数を信
号としてピエゾ素子７５に印加すればよい。混合量は波
形の持続時間で制御する。また、複数の色に対応した周
波数の信号を同時に重ねて加えてもよい。さらに、弁自
身が加振機能を持たず、共振を持った構造でピエゾなど
の振動で外から励振してもよい。なお色数は２色に限定
されない。
【０１１７】次に、上記各実施例で使用するピエゾ素子
について説明する。ピエゾ素子とは圧電性を有するセラ
ミックスを利用したアクチュエータであり、その材料に
はジルコンチタン酸鉛（ＰＺＴ）が代表的に用いられ
る。バイモルフとは、この圧電セラミックの薄板を２枚
貼り合わせたものであり、結線方法によって図３３に示
すシリーズ型と図３４に示すパラレル型とがある。図３
３に示すシリーズ型は２枚のセラミック板８１、８２間
に電圧を印加するものである。図３４に示すパラレル型
はセラミック板８１、８２間に金属弾性板８３を挿入
し、セラミック板８１、８２間を金属箔８４で接続し、
一方のセラミック板８１と金属弾性板８３との間に電圧
を印加するものである。なお、図中の矢印は分極方向で
ある。
【０１１８】図３５、３６は、図１０に示すインクジェ
ットプリントヘッドにシリーズ型バイモルフ９１を使用
した例である。バイモルフ９１は電極９２、セラミック
板９３、電極９４、セラミック板９５、電極９６が積層
された構造である。セラミック板９３と９５の分極方向
は対向している。符号９７、９８は接続線であり、接続
線９７、９８間に電圧を印加することによりバイモルフ
９１が変形する。
【０１１９】図３７、３８は図３５、３６におけるバイ
モルフ９１の配置方法を変えた例である。この例では電
極９２を透明溶媒７に接している。このため電極９２に
は金、白金などの不活性金属を材料として用いるか、も
しくは、金、白金などでメッキすることが望ましい。
【０１２０】図３９、４０はバイモルフの代りに単層構
造のピエゾ素子を用いた例である。すなわち、ステンレ
スなどの振動板９９にピエゾ素子３を接着しており、接
続線９７、９８がそれぞれ振動板９９とピエゾ素子３の
電極３ａに接続されている。そして接続線９７、９８間
に電圧を印加することにより、振動板９９とピエゾ素子
３とが湾曲して、透明溶媒７を押し出す構造となってい
る。
【０１２１】図４１に図１４に示す電圧パルスを出力す
るための駆動回路の構成の一例を示す。デジタル中間調
データが他ブロックより供給されると、データ転送回路
１０１によりインク定量部ドライバ１０３に転送され
る。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１０２がそれを検出
し、所定のタイミングでインク定量部イネイブル信号と
透明溶媒吐出イネイブル信号とを、それぞれインク定量
部ドライバ１０３及び透明溶媒吐出ドライバ１０４に出
力する。それぞれの信号は図１４に示すタイミングで出
力する。
【０１２２】インク定量部イネイブル信号によって、イ
ンク定量部ドライバ１０３はインク定量部１０５を制御
し、これによって所定量のインクが電気浸透によってイ
ンク出口に圧送される。一方、インク定量部イネイブル
信号より所定の時間遅れをもつ透明溶媒吐出イネイブル
信号により、透明溶媒吐出部ドライバ１０４は透明溶媒
吐出部１０６を制御し、これによって透明溶媒がインク
と混合されながら吐出される。
【０１２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
キャリア液体としての透明溶媒が充填される液体室に連
通するノズルの近傍にインクを混合する混合部を設け、
インクジェット駆動手段により混合液を吐出するように
したので、ノズルが閉塞されることなく保守が容易とな
る。また、インクの混合量を調整する調整手段を設けた
ので、印刷品質の高い中間調の印刷が可能となる。
【０１２４】また、調整手段を複数個設けることによ
り、フルカラーの同時印刷が可能となり、液体室に連通
するノズルを複数個設けることにより、マルチノズルに
よるラインヘッドを構成することができ、印刷の高速化
が容易となる。
【０１２５】さらに、インク供給路及び液体室の前後に
一方向弁及び多孔質膜を設けることにより、インクと透
明溶媒との自然混合を防ぎ、インク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。
【０１２６】また、混合部へのインク供給口に開閉機構
を設けることにより、インクと透明溶媒との自然混合を
さらに確実に防ぐことができ、しかも精度のよいインク
濃度制御を行なうことができる。
【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一実
施例の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のノズル部分の拡大断面図である。
【図３】図１に示す実施例の全体構成を示す説明図であ
る。
【図４】本発明の他の実施例の概略構成を示す縦断面図
である。
【図５】本発明の更に他の実施例の全体構成を示す説明
図である。
【図６】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７】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８】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９】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１０】本発明のインクジェットプリントヘッドの一
実施例の具体的構成及び動作を示す縦断面説明図であ
る。
【図１１】図１０の要部拡大断面図である。
【図１２】図１０に一方向弁の構成を示す斜視図であ
る。
【図１３】図１０に示す電気滲透部の作用を示す説明図
である。
【図１４】電気滲透及び吐出の電圧パルスの一例を示す
線図である。
【図１５】図１０の第２の多孔質膜の拡大断面図であ
る。
【図１６】図１０の第２の多孔質膜に代る微細孔プレー
トを示す拡大断面図である。
【図１７】フルカラーインクジェットプリンタの一例の
構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明のインクジェットプリントヘッドの一
実施例のインク供給口に設けられた開閉部の基本構造を
示す説明図である。
【図１９】図１８に示す開閉部の第１の例の構成を示す
説明図である。
【図２０】図１９に示す開閉部の動作を示す説明図であ
る。
【図２１】図１８に示す開閉部の第２の例の構成を示す
説明図である。
【図２２】図２１に示す開閉部の動作を示す説明図であ
る。
【図２３】モノモルフの構成を示す側面図である。
【図２４】バイモルフの構成を示す側面図である。
【図２５】図１８に示す開閉部の第３の例の構成を示す
説明図である。
【図２６】図２５に示す開閉部の動作を示す説明図であ
る。
【図２７】図１８に示す開閉部の第４の例の構成を示す
説明図である。
【図２８】図２７に示す開閉部の動作を示す説明図であ
る。
【図２９】図１８に示す開閉部を有するノズルをマルチ
化した場合の構成の一例を示す説明図である。
【図３０】図２９に示すマルチノズルにより２色同時混
合する場合の構成の一例を示す説明図である。
【図３１】図３０の他の一例の構成を示す説明図であ
る。
【図３２】図３１に示すマルチノズルの信号の波形の一
例を示す線図である。
【図３３】シリーズ型アクチュエータの一例の構成を示
す説明図である。
【図３４】パラレル型アクチュエータの一例の構成を示
す説明図である。
【図３５】シリーズ型アクチュエータを使用したインク
ジェットプリントヘッドの一例の構成を示す平面図であ
る。
【図３６】図３５の縦断面図である。
【図３７】図３５のバイモルフの配置を変えた一例の構
成を示す平面図である。
【図３８】図３７の縦断面図である。
【図３９】単層構造のピエゾ素子のアクチュエータを使
用したインクジェットプリントヘッドの一例の構成を示
す平面図である。
【図４０】図３９の縦断面図である。
【図４１】本発明のインクジェットプリントヘッドの駆
動回路の一例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２ 液体室 ３、４ ピエゾ素子（インクジェット駆動手段） ７ 透明溶媒（キャリア液体） ８ インクタンク ９ インク １１ 隔膜（インク混合量調整手段） １２、１３ 電極（インク混合量調整手段） １４ ノズル １４ａ 混合部 ２１、７１ ヘッド ２２、７３ プリント紙（被印刷物） ２３、７４ ドラム ２４、７２ 送りネジ（駆動部材） ２８ モータ（駆動部材） ５２ 第１の多孔質膜 ５５ 第１の一方向弁 ５６ 第２の多孔質膜 ５７ 透明溶媒キャビティ（液体室） ５８ 第２の一方向弁 ６６ 第３の一方向弁 ７１ 開閉部（開閉機構） ７２ 弁座 ７３ ピエゾ素子 ７６ インク供給路
フロントページの続き (72)発明者 友野 薫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 佐藤 正幸 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 新屋 正雄 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−179753（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−85769（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−27956（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/175 B41J 2/015 B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/21

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャリア液体が充填される液体室と、 前記液体室に設けられたインクジェット駆動手段と、 前記液体室に連通するノズルと、 前記ノズルの近傍に設けられた前記キャリア液体にイン
    クを混合する混合部とを備えたことを特徴とするインク
    ジェットプリントヘッド。
  2. 【請求項２】 前記混合部における前記キャリア液体に
    対する前記インクの混合量を調整する調整手段を設けた
    ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリ
    ントヘッド。
  3. 【請求項３】 前記調整手段は、複数の色のインクの混
    合量を各別に調整する複数の調整部から成ることを特徴
    とする請求項２に記載のインクジェットプリントヘッ
    ド。
  4. 【請求項４】 前記液体室に連通する前記ノズルは複数
    であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項
    ３に記載のインクジェットプリントヘッド。
  5. 【請求項５】 前記インクの混合量を調整する調整手段
    は、前記インクが充填されたインクタンク内に設けられ
    た、第１の多孔質膜を有する電気浸透インク定量部であ
    ることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項
    記載のインクジェットプリントヘッド。
  6. 【請求項６】 前記インクタンクと前記混合部とを連通
    するインク供給路に、前記インクの逆流を防止する第１
    の一方向弁を設けたことを特徴とする請求項１乃至５の
    うちいずれか１項記載のインクジェットプリントヘッ
    ド。
  7. 【請求項７】 前記インク供給路と前記混合部との接続
    部に、第２の多孔質膜を設けたことを特徴とする請求項
    １乃至６のうちいずれか１項記載のインクジェットプリ
    ントヘッド。
  8. 【請求項８】 前記液体室と前記混合部との間に、第２
    の一方向弁を設けたことを特徴とする請求項１乃至７の
    うちいずれか１項記載のインクジェットプリントヘッ
    ド。
  9. 【請求項９】 前記液体室の入口に、第３の一方向弁を
    設けたことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか
    １項記載のインクジェットプリントヘッド。
  10. 【請求項１０】 前記液体室に設けられた前記駆動手段
    は、バイモルフ・ピエゾ素子であることを特徴とする請
    求項１乃至９のうちいずれか１項記載のインクジェット
    プリントヘッド。
  11. 【請求項１１】 前記バイモルフ・ピエゾ素子が前記液
    体室内のキャリア液体に接していることを特徴とする請
    求項１乃至１０のうちいずれか１項記載のインクジェッ
    トプリントヘッド。
  12. 【請求項１２】 前記液体室に設けられた前記駆動手段
    は、モノモルフ・ピエゾ素子であることを特徴とする請
    求項１乃至９のうちいずれか１項記載のインクジェット
    プリントヘッド。
  13. 【請求項１３】 前記混合部のインク供給口に前記イン
    クの混合量を調整するための開閉機構を設けたことを特
    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。
  14. 【請求項１４】 前記開閉機構は、弁座と、電圧の印加
    によって前記弁座との間の間隙が変化するピエゾ素子と
    からなることを特徴とする請求項１３記載のインクジェ
    ットプリントヘッド。
  15. 【請求項１５】 前記開閉機構は、前記液体室に設けら
    れ、前記ピエゾ素子で構成された駆動手段の一部である
    ことを特徴とする請求項１３記載のインクジェットプリ
    ントヘッド。
  16. 【請求項１６】 前記弁座と前記ピエゾ素子との間の間
    隙が振動的に開閉することを特徴とする請求項１３記載
    のインクジェットプリントヘッド。
  17. 【請求項１７】 前記弁座と前記ピエゾ素子との間の間
    隙が前記インクジェット駆動手段により開閉することを
    特徴とする請求項１または１３記載のインクジェットプ
    リントヘッド。
  18. 【請求項１８】 前記開閉機構がそれぞれ設けられた前
    記混合部を複数個設けたことを特徴とする請求項１、１
    ０乃至１５のうちいずれか１項記載のインクジェットプ
    リントヘッド。
  19. 【請求項１９】 前記複数個の混合部により、それぞれ
    異なる色のインクが時分割で混合されることを特徴とす
    る請求項１３、１４、１８のうちいずれか１項記載のイ
    ンクジェットプリントヘッド。
  20. 【請求項２０】 前記複数個の混合部が、それぞれに設
    けられた前記ピエゾ素子の共振周波数の変化により、複
    数色のインクの混合を行なうことを特徴とする請求項１
    ３、１４、１８のうちいずれか１項記載のインクジェッ
    トプリントヘッド。
  21. 【請求項２１】 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１乃至２０のうちいず
    れか１項記載のインクジェットプリンタ。
  22. 【請求項２２】 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１乃至２
    ０のうちいずれか１項記載のインクジェットプリンタ。
  23. 【請求項２３】 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１乃至２０のうちいずれ
    か１項記載のインクジェットプリンタ。
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