JP2001047625A - 画像記録ヘッドおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像信号に基づいてインク吐出量を変化させ
つつインクを画像受容体に移送することにより画像を形
成する場合に、素子の経時的特性変化や温度変化などに
よるインク吐出量の変動を防ぎ、インク吐出量も十分に
増大させて高画質の画像を安定して得られるようにす
る。 【解決手段】 インク流路に設けた逆止弁と、この逆止
弁の近傍に設けたキャビティ部と、キャビティ部の容積
を変化させる可動部材と、この可動部材を画像信号に基
づいて駆動する駆動部と、可動部材の移動範囲を制限す
るストッパとを備え、可動部材の１回の変位によるイン
クの吐出量を略一定にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像信号に基づ
いてインク吐出量を変化させつつ画像受容体に導くこと
により画像を形成するための画像記録ヘッドと、この画
像記録ヘッドを用いる画像形成装置とに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】画像信号に基づいてインクを吐出する画
像記録ヘッドとして、種々の方式のものが従来より提案
されている。例えばピエゾ素子（圧電素子）や磁歪素子
を用いたインク吐出ポンプが知られている（米国特許第
４，６１４，９５３号、特開平５−２０１０２４号、３
−２０７６６４号、９−１５６１３１号など）。

【０００３】特許第２８５４８７６号には、静電力を利
用してインクを吐出する画像記録ヘッドが示されてい
る。ここに示されたものは、インク流路の壁となる振動
板の外側に隣接してこの振動板と平行に可動電極（個別
電極）および固定電極（共通電極）を設けたものであ
る。そしてこれらの電極間に電圧を印加した時に両電極
間に発生する静電力を利用して可動電極を変位させ、こ
の可動電極の変位を振動板に伝えてインク流路の流路容
積を変化させ、インクをインクジェットとして吐出させ
るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ピエゾ素子、磁歪素子
を用いたインク吐出ポンプは、これらの素子の機械的振
動をインク流路壁に設けたダイヤフラムなどの可動部材
に伝えるものである。しかしこれらの素子は、経時的特
性変化や温度変化により駆動時の変位量が安定せず、イ
ンク吐出量が変動するという問題があった。また静電力
を利用したインク吐出ポンプには、一般に十分に大きな
駆動力が得られないという問題がある。

【０００５】この静電力を大きくするためには、平板状
の可動電極および固定電極をこれらの一方の平面が互い
に対向するように配置し、これら電極の対向面積（Ｓ）
を拡大することが考えられる。しかしこの場合には、記
録ヘッドの大型化を招き、また画素間隔を狭くして画質
を向上させることが困難になる。電極間隙（ｄ）を狭く
することも考えられるが、この場合には、可動電極の可
動変位量の減少を招くことになり、インク吐出量が減少
するという問題が生じる。

【０００６】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、素子の経時的特性変化や温度変化などによ
るインク吐出量の変動を防ぎ、高画質の画像を安定して
得ることができ、インク吐出量も十分に増大させること
ができる画像記録ヘッドを提供することを第１の目的と
する。またこの画像記録ヘッドを用いた画像形成装置を
提供することを第２の目的とする。

【０００７】

【発明の構成】この発明によれば第１の目的は、画像信
号に基づいてインク吐出量を変化させつつインクを画像
受容体に移送することにより画像を形成する画像記録ヘ
ッドにおいて、インク流路に設けた逆止弁と、この逆止
弁の近傍に設けたキャビティ部と、前記キャビティ部の
容積を変化させる可動部材と、この可動部材を前記画像
信号に基づいて駆動する駆動部と、前記可動部材の移動
範囲を制限するストッパとを備え、前記可動部材の１回
の変位によるインクの吐出量を略一定にしたことを特徴
とする画像記録ヘッド、により達成される。

【０００８】インク流路、逆止弁、キャビティ部、可動
部材およびストッパは、共通な基板上に形成しておくこ
とができる。これらの各部品を共通基板上に形成した場
合には、これらの基板を仕切板を挟んで積層することに
より、多数の画素に対して同時並列的に画像を形成でき
る記録ヘッドとすることができる。すなわち各基板の端
面に開口するインク吐出口が、画像受容体の相対移動方
向に対して直交あるいはほぼ直交する直線上に並ぶよう
にして、各基板のインク吐出口をこの直線上の各画素に
対応させればよい。

【０００９】インク吐出口は同一直線上に並べるのに代
えて、複数の平行な直線上に分散させてもよい。例えば
隣接するインク吐出口を異なる直線上に分散させること
ができる。また前記のように、１つの画素に対応するイ
ンク流路、逆止弁、キャビティ部、可動部材およびスト
ッパを共通の基板に形成して多数の画素に対する基板を
積層することによりインク吐出口を直線上に並べてアレ
イ状に配列するのに代えて次のようにしてもよい。すな
わち多数の画素に対するインク流路、逆止弁、キャビテ
ィ部、可動部材あるいはストッパ等のうち１または複数
を共通なブロック部材に形成し、これらのブロック状部
材を画像受容体の相対移動方向に積層することにより画
像記録ヘッドを形成してもよい。

【００１０】ストッパはキャビティ部内に立設した支柱
で形成することができる。この場合可動部材はキャビテ
ィ部内へ進出してこの支柱に当接することによりその移
動範囲が制限される。ストッパは、ピエゾ素子などの駆
動部と可動部材との間に設けた爪部を係合部に係合させ
ることによってその移動範囲を制限するものとすること
もできる。可動部材はキャビティ部の壁の一部となるダ
イヤフラムで形成することができる。駆動部はピエゾ素
子（圧電素子）が最適であるが、磁歪素子なども適当で
ある。また静電力を利用するものであってもよい。

【００１１】１つのインク吐出口に対して１つのインク
流路から１色のインクを供給するようにしてもよい。例
えば印字プリンタなどで単色の印字を行う場合や、複数
のインク吐出口から吐出される異なる色のインクの組合
せによって各画素の色を設定する場合には、このような
ものが使用可能である。１つのインク吐出口の上流側で
色が異なる複数のインク流路を集合させ、各インク流路
から供給されるインクの量を別々に制御することにより
インク吐出口から吐出される流体の色を設定するように
してもよい。

【００１２】本発明によれば第２の目的は、請求項１〜
１０のいずれかの画像記録ヘッドを用いる画像形成装置
であって、インク吐出口は画像受容体に近接して対向
し、インクはインク吐出口から吐出されて連続した流体
流となって画像受容体に移送されることを特徴とする画
像形成装置、により達成される。

【００１３】ここにインク吐出口は画像受容体の相対移
動方向に対して直交または略直交する方向に画素に対応
して並設することができる。また塗布ヘッドから連続流
として吐出される流体（インク）は中間受容体を介して
画像受容体に移送するものであってもよい。

【００１４】インク吐出口から吐出される流体（イン
ク）は、連続流として画像受容体に移送する連続塗布方
式に代えてインクジェット方式により移送してもよい。
この場合には、可動部材の変位によりインクをインク吐
出口から直接インクジェット状にして吐出させることが
できる。しかし可動部材の変位によって流量が制御され
た流体を、別に設けたインク移送手段を用いたインクジ
ェット方式により画像受容体へ導くようにしてもよい。

【００１５】

【実施態様】図１は本発明の一実施態様である連続塗布
方式の画像形成装置の概念図、図２はここに用いる画像
記録ヘッドの拡大断面図、図３はそのIII−III線断面
図、図４はインク吐出ポンプの拡大斜視図、図５は塗布
ヘッドの分解斜視図である。図１において符号１０はプ
ラテン、１２はこのプラテン１０に巻掛けられた画像受
容体としてのプリント用紙である。このプリント用紙１
２はプラテン１０の図上時計方向の回転によって一定速
度で矢印方向に送られる。

【００１６】１４は下塗り部であり、インクの付着性を
向上させて画質の向上を図るために透明な下塗り液をプ
リント用紙１２に塗布する。１６は画像記録ヘッドであ
り、第１のインクと第２のインクとを混合してプリント
用紙１２に導くことによりプリント用紙１２に画像を形
成する。１８はこの画像記録ヘッド１６で画像が形成さ
れたプリント用紙１２を加熱し、インクを乾燥させるヒ
ータである。

【００１７】画像記録ヘッド１６は図２に示すように、
第１のインク流路２０と、第２のインク流路２２とを備
え、これらの各流路２０，２２にはそれぞれ第１のイン
クおよび第２のインクが供給される。各インクの流量は
インク吐出ポンプ２４，２６によって制御されてから合
流し、インク吐出口２８に導かれる。第１のインクとし
ては無色透明インク、すなわち乾燥した時に無色透明と
なるインクが使用可能であり、酸化防止剤や紫外線吸収
剤などの退色防止剤を含む。第２のインクは例えば黒色
のインクである。

【００１８】これら第１および第２のインクはそれぞれ
インクタンク３０，３２に収容され、これらのインクタ
ンク３０，３２からインク供給ポンプ３４，３６によっ
てそれぞれ第１および第２のインク流路２０，２２に一
定圧力で送出される。ここで用いるポンプ３４，３６と
して例えばインク吐出側に圧力調整弁を備え、吐出圧を
一定に保持する構造のものが適する。またタンク３０，
３２を密閉型のものとしてこれらに一定空気圧を供給す
ることによりインクを加圧するものも適する。さらに細
いパイプの毛細管現象によってインクをインクタンク３
０，３２から吸い上げるものであってもよい。

【００１９】インク吐出ポンプ２４，２６は、共通の基
板３８上に形成され、図５に示すように各基板３８は仕
切板４０を挟んで積層される。

【００２０】ポンプ２４，２６は、逆止弁４２ａ，４２
ｂおよび４４ａ，４４ｂと、これらの逆止弁４２ａと４
２ｂの間および４４ａ，４４ｂの間に形成されたキャビ
ティ部４６，４８と、このキャビティ部４６，４８に臨
むダイヤフラム５０，５２と、これらのダイヤフラム５
０および５２を駆動する駆動部５４，５６とを有する。

【００２１】逆止弁４２ａ，４２ｂおよび４４ａ，４４
ｂは、このキャビティ部４６，４８に対してインクの流
れ方向によってコンダクタンス（抵抗の逆数）が変化す
る形状とした絞りで形成される。すなわちこれらの逆止
弁４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂはインクの流れ方向
に対するコンダクタンス（抵抗の逆数）がその逆方向に
対するコンダクタンスよりも大きくなるような幾何学的
形状を持つ絞りとしたものである。従って可動部分を持
たず、マイクロマシンの製造方法によって製造すること
が容易である。４つの逆止弁４２ａ，４２ｂ，４４ａ，
４４ｂはいずれも同じ構造であるから、その１つ逆止弁
４２ａを用いて構造を説明する。

【００２２】逆止弁４２ａは、インクの流れ方向（図２
の左から右に向かう方向）に向ってインク流路面積がほ
ぼ連続的に増加する斜面Ａと、逆方向に向ってインク流
路面積が急激に増加する平面Ｂとを持つ。この逆止弁４
２ａの動作を定性的に説明する。まずインクは図２上で
左側から右側に向って流れる時には、インクは絞りを通
り斜面Ａに沿って整流に近い流れとなって流れる。この
ためその時の圧力損失は小さくなり、流動抵抗が小さ
い。反対にインクが右側から左側へ向って流れる時に
は、インクは絞りを通り平面Ｂにより急激に膨張するこ
とになり、乱流となる。このため圧力損失が大きくな
り、流動抵抗が大きくなる。なお絞り角度によってはこ
の流れ方向が逆になることもあり得るので、この時は絞
りの向きを逆にする。

【００２３】逆止弁４２ａと４２ｂの間および４４ａと
４４ｂの間には容積が変動するキャビティ部４６，４８
があり、このキャビティ部４６，４８の容積は駆動部５
４，５６により駆動されるダイヤフラム５０，５２によ
って変化する。駆動部５４，５６はピエゾ素子（圧電素
子）、磁歪素子が適し、特にＰＺＴ（チタン酸鉛・ジル
コン酸鉛固容体）チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、
ＰＺＴとチタン酸バリウムの固容体などを用いたピエゾ
素子が最適である。

【００２４】なお駆動部５４，５６には、ピエゾ効果や
磁歪効果を利用するものに代えて他の効果を利用するも
のでもよい。熱一圧力効果、静電引力もしくは静電斥
力、画像形成に用いる複数の流体とは異なる流体の界面
張力の効果、画像形成に用いる複数の流体とは異なる流
体の電気分解and/or熱により生じる気泡、画像形成に用
いる複数の流体とは異なる流体の流路抵抗を変化させて
該液体の液圧の変化させる効果、などを利用するもので
もよい。

【００２５】ダイヤフラム５０，５２の変動によってキ
ャビティ部４６，４８の容積が変動すると、インクが逆
止弁４２ａ，４２ｂおよび４４ａ，４４ｂを往復動す
る。この時のインク流動は図２で右方向に向かう時に抵
抗は小さくなり、逆方向（左方向）に向かう時に抵抗が
大きくなる。このためキャビティ部４６，４８の連続す
る容積変動により、インクは抵抗の小さい方向へ流れる
ことになり、逆止弁として機能するものである。なお逆
止弁はインク流路に１つ設けてもよいが、この実施態様
のようにキャビティ部４６，４８を挟んで両側に設けれ
ば、ポンプの機能が一層向上する。

【００２６】ここにダイヤフラム５０，５２の移動範囲
はストッパ５８，６０により制限されている。ストッパ
５８，６０は図３に示すように、キャビティ部４６，４
８内に立設した支柱で形成される。すなわちこのストッ
パ５８，６０はキャビティ部４６，４８のダイヤフラム
５０，５２に対向する壁面から起立し、その先端がダイ
ヤフラム５０，５２の中央付近に対向している。このス
トッパ５８，６０は、ダイヤフラム５０，５２がキャビ
ティ部４６，４８内に進入する際の最大進入位置を決め
るものである。

【００２７】なおピエゾ素子などの駆動部５４，５６
は、電圧印加時に伸びてダイヤフラム５０，５２を押
し、電圧遮断時に元の予め決まった長さに収縮するもの
である。すなわちダイヤフラム５０，５２のキャビティ
部４６，４８からの退出位置は駆動部５４，５６の長さ
によって規定され、進入位置はストッパ５８，６０によ
り規定される。また駆動部５４，５６としてピエゾ素子
を用いる場合には、ダイヤフラム５０，５２がストッパ
５８，６０に当接し始めるために必要な最小駆動電圧に
対して十分に高い電圧、例えば１．５倍の電圧を印加
し、ダイヤフラム５０，５２を確実にストッパ５８，６
０に当接させるのがよい。

【００２８】このため駆動部５４，５６を駆動すると、
ダイヤフラム５０，５２がキャビティ部４６，４８内へ
進退動し、キャビティ部４６，４８の容積が変化する。
このためインクはインク吐出口２８に向って流れる。こ
の時のダイヤフラム５０，５２の移動範囲は前記のよう
に規制されているから、ダイヤフラム５０，５２の１回
の往復動により吐出されるインク量は一定となる。従っ
て各駆動部５４，５６に印加する駆動パルス数を制御す
ることにより、第１および第２のインクの供給量を高精
度に制御することができる。

【００２９】このように駆動部５４，５６の１回の往復
動によるインク吐出量は一定になるから、各インク吐出
ポンプ２４，２６によるインク吐出量は駆動部５４，５
６の駆動回数に比例することになる。ここでは各インク
通路２０，２２から供給される第１および第２のインク
の合計供給量Ｓ₀を常に一定とするように、各駆動部５
４，５６は制御部６２（図１）によって制御される。

【００３０】この制御部６２は、図２に示すように演算
部６４とドライバ６６，６８を備える。演算部６４は、
濃度信号（画像信号）に基づいて第１および第２のイン
クの混合割合（Ｓ₁／Ｓ₂）を演算する。ここに第１およ
び第２のインクの供給量Ｓ₁，Ｓ₂は、その合計（Ｓ₁＋
Ｓ₂）が一定量Ｓ₀となるように決める。ドライバ６６，
６８は各流路２０，２２の供給量がＳ₁，Ｓ₂となるよう
に駆動部５４，５６を駆動する。

【００３１】駆動部５４，５６はパルスによって駆動さ
れ、このパルス数によってダイヤフラム５０，５２の開
閉回数が制御され、その結果流量Ｓ₁，Ｓ₂が制御される
ように構成することができる。この場合に、インク流路
２０，２２の流路抵抗やインク供給圧力やダイヤフラム
５０，５２の開閉条件等が揃っていて、１つのパルスに
よってそれぞれが吐出するインク量が同じであるものと
すれば、駆動部５４，５６の駆動パルス数の合計が一定
になるように制御することにより、合計流量Ｓ ₀＝Ｓ₁＋
Ｓ₂を一定に管理することができる。

【００３２】画像記録ヘッド１６は図４に示すように基
板３８と仕切板４０とを交互に積層したものである。各
基板３８には、図２，３に示すように１つの画素に対応
するインク吐出口２８、インク流路２０，２２、インク
吐出ポンプ２４，２６が形成される。ここに各基板３８
のインク吐出口２８は、プリント用紙１２の走行方向に
直交する直線上に並ぶ。またこの場合には隣接する各イ
ンク吐出口２８の間隔は記録画像の画素間隔に一致す
る。従って１枚の基板３８と１枚の仕切板４０の合計厚
さは画素間隔に一致する。

【００３３】前記したようにインク吐出ポンプ２４，２
６で流量が制御された第１および第２のインクは、第１
および第２の流路２０，２２が合流するインク吐出口２
８から連続流となって吐出され、このインク吐出口２８
に近接して対向するプリント用紙１２に連続塗布され
る。この時駆動パルス数により合計吐出流量Ｓ₁＋Ｓ₂＝
Ｓ₀が一定になるように管理するから、インクを円滑か
つ安定してプリント用紙１２に塗布できる。この場合に
第１および第２のインクは図２に示すように互いに混合
せず乱れの無い層流として塗布する。

【００３４】ここに層流は、第１および第２のインクの
境界近傍だけで混合した状態の流れを含む。第１、第２
のインクは均一に混合してもよいが、このように層流と
することにより、プリント用紙１２に形成した画像表面
をいずれかのインク（ここでは第１のインク）で覆うこ
とができる。またいずれかのインク（ここでは第２のイ
ンク）をプリント用紙１２の下塗り層に対してなじみが
良いインクとすることにより画質を向上させることがで
きる。

【００３５】第１、第２のインク流路２０，２２および
インク吐出ポンプ２４，２６はプリント用紙１２の幅方
向（移動方向に直交する方向）に多数並設され画素ごと
に設けられるから、各画素に対応するインク吐出ポンプ
２４，２６をそれぞれの濃度信号（画像信号）によって
制御することにより画像を形成することができる。この
場合、各画素ごとにインク吐出口２８を独立させてプリ
ント用紙１２に対向させておくことができる。またこれ
らのインク吐出口２８をプリント用紙１２の幅方向に連
通するスリット内に開口させ、インク液体をこのスリッ
トから帯状にプリント用紙１２に移送し塗布することも
できる。

【００３６】

【他の実施態様】図６はこのような画像記録ヘッド１６
Ａの一実施態様を示す斜視図、図７はその塗布状態を示
す拡大断面図である。この画像記録ヘッド１６Ａは、画
素ごとに独立したインク吐出口２８と、各画素のインク
吐出口２８と平行なスリット２８Ａとを備え、各インク
吐出口２８から連続的に吐出されるインク液体がスリッ
ト２８Ａ内で層流となって帯状に集合し、プリント用紙
１２に吐出される。

【００３７】この画像記録ヘッド１６Ａには下塗り部１
４Ａが一体に組込まれている。下塗り部１４Ａは、第１
および第２のインク流路２０，２２と平行な下塗り液流
路１４Ｂと、前記スリット２８Ａと平行なスリット１４
Ｃとを備える。下塗り液Ｌは無色透明でプリント用紙１
２の表面にインクが安定して付着するように下処理する
ものであるから、プリント用紙１２の移動方向に対して
画像記録ヘッド１６Ａのスリット２８Ａの上流側に位置
する。

【００３８】この下塗り液Ｌは、インク液体Ｉ_NKの連続
塗布時にインク液体Ｉ_NKの流動に乱れやうずが発生する
のを防止して、画質を向上させる機能も有する。すなわ
ち図７に示すように、画像記録ヘッド１６Ａがプリント
用紙１２との間に形成する間隙Ｇ内では、スリット１４
Ｃから出た直後の下塗り液Ｌの一部がスリット１４Ｃの
上流側に流れて液溜まりＬ₁ができる。この液溜まりＬ₁
内では下塗り液Ｌのうずが発生することがあるが、下塗
り液Ｌは透明なので塗布面に影響は生じない。

【００３９】下塗り液Ｌはプリント用紙１２の移動に伴
って一定厚さの安定した層流となってスリット２８Ａの
前に来るから、このスリット２８Ａから吐出されるイン
ク液体Ｉ_NKはこの安定した下塗り液Ｌの層流の上に載っ
て塗布される。このためインク液体Ｉ_NKの流動に乱れや
うずが発生せず、画像品質を向上させることができるも
のである。

【００４０】画像記録ヘッド１６Ａには第３のインク流
路２３を設けてもよい。この第３のインク流２３から供
給される第３のインクをインク吐出ポンプ（図示せず）
を介してインク吐出口２８に導き、第１のインクおよび
第２のインクと共にプリント用紙１２に移す。この第３
のインク流路２３を設ける場合には、第１、第２、第３
のインク流路２０，２２，２３にイエロー、マゼンタ、
シアンの色インクを供給し、これらの混合比を変化させ
ることによりカラー画像の形成が可能になる。

【００４１】

【他の実施態様】図８はインク吐出ポンプの他の実施態
様を示す図であり、前記図２におけるIII−III線相当位
置で断面した断面図である。このインク吐出ポンプ２６
Ａは、前記図３に示した支柱からなるストッパ６０に代
えて、キャビティ部４８Ａの内壁に設けた凸部６０Ａ，
６０Ｂを用いるものである。すなわちダイヤフラム５０
に直交する２つの内壁に凸部６０Ａ，６０Ｂを形成し、
これらの凸部６０Ａ，６０Ｂの端面にダイヤフラム５０
の縁を当接させてダイヤフラム５０の進出量を規制する
ものである。

【００４２】一方の凸部６０Ａは基板３８にキャビティ
部４８を例えばエッチングにより加工する際にキャビテ
ィ部４８と同時に加工できる。他方の凸部６０Ｂは仕切
板４０側に予め形成しておけばよい。このためこの実施
態様によれば凸部６０Ａ、６０Ｂをマイクロマシンの製
造方法により加工し易くなる。

【００４３】

【他の実施態様】図９は塗布ヘッドの他の実施態様を示
す分解斜視図である。この塗布ヘッド１６Ｂは多数の画
素に対応する多数のインク吐出口２８の並列方向と略平
行なブロック部材３８Ａ〜Ｆに分け、多数の画素に対応
するインク流路、逆止弁、作動流体流路等の１または複
数をそれぞれ異なるブロック部材３８Ａ〜Ｆに形成して
積層したものである。なおこの図９の実施態様は図４の
ものと比較してブロック部材の積層方向が異なるだけで
ある。従って図４と同一部分に同一符号を付したから、
その説明は繰り返さない。

【００４４】

【他の実施態様】図１０はインク吐出ポンプの他の実施
態様を示す断面図である。このインク吐出ポンプ２６Ｂ
は、ダイヤフラム５２と、ピエゾ素子などからなる駆動
部５４との間に外側（伸縮方向に直交する方向）へ突出
する爪部６０Ｃを設ける一方、駆動部５４の収容部には
この爪部６０Ｃが当接する係合部６０Ｄを設けたもので
ある。すなわち駆動部５４の伸長時に爪部６０Ｃを係合
部６０Ｄに当接させることにより、ダイヤフラム５２の
キャビティ部４８内への進入量を規制するものである。

【００４５】

【他の実施態様】図１１〜１５は他の実施態様であるイ
ンクジェット方式によるインク移送手段を備える画像記
録ヘッドを示す。図１１はピエゾインクジェット方式、
図１２はサーマルインクジェット方式、図１３はコンテ
ィニュアスインクジェット方式、図１４は静電吸引イン
クジェット方式、図１５は超音波インクジェット方式を
それぞれ示す。

【００４６】これらの実施態様では前記図２〜５と同様
なインク吐出ポンプ２４，２６で制御された第１および
第２のインクがインク吐出口２８に導かれる。図１１の
インク移送手段Ａでは、このインク吐出口２８付近に設
けた吐出用ピエゾ素子１００を用いてインクを液滴１０
２として吐出し、プリント用紙１２に導くものである。

【００４７】図１２のインク移送手段Ｂでは、インク吐
出口２８付近に設けたヒータ１０４によってインク液体
を加熱してバブル１０６を発生させ、インク液滴１０２
を吐出させるものである。図１３の方式では、インク吐
出口２８の前に設けた電極１０８（１０８ａ，１０８
ｂ）間に発振器１１０によって画像信号に応じた高電圧
を印加する。この結果、インク吐出口２８から引出した
インク液滴１０２は画像信号に応じて電荷を付与され
る。これを偏向電極１１２（１１２ａ，１１２ｂ）によ
って偏向させ、不要な液滴１０２ａをじゃま板１１４で
除去しつつ必要な液滴１０２ｂだけをプリント用紙１２
に導くものである。

【００４８】図１４のインク移送手段Ｄでは、インク吐
出口２８を小径に絞り、このインク吐出口２８とプリン
ト用紙１２との間に発振器１１６により画像信号に応じ
た高電圧を印加する。高電圧によってインク吐出口２８
からインク液滴１０２を引出してプリント用紙１２に吸
引するものである。図１５のインク移送手段Ｅではイン
ク吐出口２８の外壁に超音波トランスデューサ１１８を
設け、この超音波トランスデューサ１１８が射出する超
音波をインク吐出口２８の内壁に設けたフレネルレンズ
１２０でインク液体に集束させることによりインク液体
を加振し、液滴１０２を発生させるものである。

【００４９】図１１〜１５に示したインクジェット方式
のものは、インク吐出ポンプ２４，２６で吐出量を制御
したインクを、このポンプ２４，２６とは別個なインク
移送手段Ａ〜Ｅを用いてインクジェットとして噴射する
ものである。しかしインク吐出ポンプ２４，２６からイ
ンクを直接インクジェットとして噴射させることも可能
であり、本発明はこのようなものを含む。

【００５０】以上図１〜１５で説明した実施態様では２
種のインクを混合するもので、その一方を無色透明イン
クとしたから、濃度を変化させて画像を形成することが
できる。しかしこの発明は２種以上のインク、例えばイ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクを混合し
たり、これらと無色透明なインクとを混合することによ
って色と濃度を同時に変化させるものであってもよい。
画像記録ヘッド１６，１６Ａ，１６Ｂは、プリント用紙
１２などの画像受容体に直接画像を形成するものに代え
て、中間ドラムなどの中間画像受容体に画像を形成し、
この中間画像受容体からプリント用紙などの最終画像受
容体に画像を転写するものであってもよい。

【００５１】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、駆動部
により駆動される可動部材の移動範囲をストッパにより
制限したものであるから、駆動部や可動部などの経時的
特性変化や温度変化によるインク吐出量の変動を防ぐこ
とができる。このため画質を向上させ、動作を安定化さ
せることができる。また可動部材の変位量を大きくする
こともできるのでインク吐出量を増大させ、インク吐出
量の制御幅を増やすことが可能である。

【００５２】インク流路、逆止弁、キャビティ部、駆動
部およびストッパは共通な基板上に形成することができ
る（請求項２）。この場合エッチング、レーザ加工、積
層技術などの集積回路や多層プリント配線板の製造で用
いるマイクロマシン技術などを利用することができる。
この基板を仕切板と交互に積層することにより画素に対
応する多数のインク吐出口を持った画像記録ヘッドを作
ることができる（請求項３）。

【００５３】多数の画素に対応するインク流路、逆止
弁、キャビティ部、駆動部およびストッパのうち１また
は複数を共通なブロック状部材に形成し、これらのブロ
ック部材を画像受容体の相対移動方向に積層することに
よって画像記録ヘッドを形成してもよい（請求項４）。
この場合には前記の１つの画素ごとに１枚の基板を用い
る（請求項３）の場合に比べてインク吐出口の間隔を狭
くすることができ、画素密度を上げることが可能にな
る。

【００５４】ストッパはキャビティ部内に立設した支柱
とし、可動部材の進出動時にこの可動部材をこの支柱に
当接させて可動部材の移動範囲を制限することができる
（請求項５）。ストッパは可動部材に直交するキャビテ
ィ部の内壁に設けた凸部としてもよい。また可動部材と
駆動部との間に可動部材と一体的に移動する爪部を設け
る一方駆動部の収容部にはこの爪部が係合する係合部を
設けておき、可動部材の移動範囲をこの爪部と係合部と
の係合により制限するようにしてもよい（請求項６）。

【００５５】可動部材はダイヤフラムとすることがで
き、この場合にはインク流路やキャビティ部などを加工
する際にマイクロマシン等の加工技術を用いて同時に加
工することができる（請求項７）。駆動部はピエゾ素子
（圧電素子）が駆動力や変位量を十分大きくするために
最適である（請求項８）。

【００５６】前記のように多数の基板を積層する場合に
は、インク吐出口が画像受容体の相対移動方向に対して
直交あるいはほぼ直交する直線上に並べるのがよい（請
求項９）。１つのインク吐出口に対して複数のインク流
路から異なるインクを供給し、各インクの量を別々に制
御することによりインク吐出口から吐出するインクの色
を設定することができる（請求項１０）。

【００５７】請求項１１の発明によれば、インク吐出口
から吐出される流体を連続流として画像受容体に移送す
る連続塗布方式による画像形成装置が得られる。この場
合インク吐出口から吐出される連続流を中間受容体に移
送し、ここからさらに最終的な画像受容体に移送するも
のとしてもよい（請求項１２）。

【００５８】インク吐出口から吐出されるインクはイン
クジェット方式によって画像受容体に移送させるもので
あってもよい（請求項１３）。この場合、可動部材の変
位によってインクをインクジェットとして噴射すること
が可能である（請求項１４）。また可動部材によって噴
出量を制御した流体を、別途設けたインク移送手段によ
ってインクジェットとして噴射することも可能である
（請求項１５）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様の画像形成装置の概念図

【図２】同じく画像記録ヘッドの拡大断面図

【図３】図２におけるIII−III線断面図

【図４】インク吐出ポンプの拡大図

【図５】画像記録ヘッドの分解斜視図

【図６】画像記録ヘッドの他の実施態様を示す断面図

【図７】その塗布状態を示す拡大断面図

【図８】インク吐出ポンプの他の実施態様を示す断面図

【図９】塗布ヘッドの他の実施態様を示す分解斜視図

【図１０】インク吐出ポンプの他の実施態様を示す断面
図

【図１１】他の実施態様であるインク移送手段を備える
画像記録ヘッドを示す図

【図１２】他の実施態様であるインク移送手段を備える
画像記録ヘッドを示す図

【図１３】他の実施態様であるインク移送手段を備える
画像記録ヘッドを示す図

【図１４】他の実施態様であるインク移送手段を備える
画像記録ヘッドを示す図

【図１５】他の実施態様であるインク移送手段を備える
画像記録ヘッドを示す図

【符号の説明】

１２ 画像受容体としてのプリント用紙 １６、１６Ａ、１６Ｂ 画像記録ヘッド ２０ 第１のインク流路 ２２ 第２のインク流路 ２４、２６、２６Ａ、２６Ｂ インク吐出ポンプ ２８ インク吐出口 ３０、３２ インクタンク ３４、３６ インク供給ポンプ ３８ 基板 ３８Ａ〜Ｆ ブロック状部材 ４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂ 逆止弁 ４６、４８、４８Ａ キャビティ部 ５０、５２ 可動部材としてのダイヤフラム ５４、５６ 駆動部 ６０ 支柱からなるストッパ ６０Ａ、６０Ｂ ストッパとしての凸部 ６０Ｃ ストッパとしての爪部 ６０Ｄ ストッパとしての係合部 ６２ 制御部 ６４ 演算部 ６６、６８ ドライバ Ａ〜Ｅ インク移送手段

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号に基づいてインク吐出量を変化
   させつつインクを画像受容体に移送することにより画像
   を形成する画像記録ヘッドにおいて、 インク流路に設けた逆止弁と、この逆止弁の近傍に設け
   たキャビティ部と、前記キャビティ部の容積を変化させ
   る可動部材と、この可動部材を前記画像信号に基づいて
   駆動する駆動部と、前記可動部材の移動範囲を制限する
   ストッパとを備え、前記可動部材の１回の変位によるイ
   ンクの吐出量を略一定にしたことを特徴とする画像記録
   ヘッド。
2. 【請求項２】 インク流路、逆止弁、キャビティ部、可
   動部材、駆動部およびストッパは、共通な基板上に形成
   されている請求項１の画像記録ヘッド。
3. 【請求項３】 インク流路、逆止弁、キャビティ部、可
   動部材、駆動部およびストッパが形成された多数枚の基
   板が、仕切板を挟んで積層されている請求項２の画像記
   録ヘッド。
4. 【請求項４】 多数の画素に対するインク流路、逆止
   弁、キャビティ部、可動部材あるいはストッパのうち１
   または複数を共通なブロック状部材に形成し、これらの
   ブロック状部材を画像受容体の相対移動方向に積層する
   ことにより形成されている請求項１の画像記録ヘッド。
5. 【請求項５】 ストッパはキャビティ部内に立設された
   支柱で形成され、可動部材はキャビティ部内へ進出して
   前記支柱に当接することにより移動範囲が制限される請
   求項１〜４のいずれかの画像記録ヘッド。
6. 【請求項６】 ストッパは、駆動部と可動部材との間に
   保持され可動部材と一体的に移動する爪部と、この爪部
   が当接して可動部材の移動範囲を制限する係合部とを有
   する請求項１〜４のいずれかの画像記録ヘッド。
7. 【請求項７】 可動部材はキャビティ部の壁の一部を形
   成するダイヤフラムである請求項１〜６のいずれかの画
   像記録ヘッド。
8. 【請求項８】 駆動部はピエゾ素子である請求項１〜７
   のいずれかの画像記録ヘッド。
9. 【請求項９】 各基板の端面に開口するインク吐出口
   が、画像受容体の相対移動方向に対して直交あるいはほ
   ぼ直交する直線上に並んでいる請求項１〜８のいずれか
   の画像記録ヘッド。
10. 【請求項１０】 １つのインク吐出口に対してこのイン
    ク吐出口の上流側で集合する複数のインク流路を持つ請
    求項１〜９のいずれかの画像記録ヘッド。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかの画像記録
    ヘッドを用いる画像形成装置であって、 インク吐出口は画像受容体に近接して対向し、インクは
    インク吐出口から吐出されて連続した流体流となって画
    像受容体に移送されることを特徴とする画像形成装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１の画像形成装置において、
    さらにインク吐出口から吐出される流体を連続して受け
    取り画像受容体に移送する中間受容体を備える画像形成
    装置。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１０のいずれかの画像記録
    ヘッドを用いる画像形成装置であって、 インク吐出口から吐出される流体をインクジェット方式
    によって画像受容体に導く画像形成装置。
14. 【請求項１４】 可動部材の変位によって流体はインク
    吐出口からインクジェットとなって吐出され、画像受容
    体に移送される請求項１３の画像形成装置。
15. 【請求項１５】 可動部材の変位によって流量を制御さ
    れた流体は、別に設けたインク移送手段を用いたインク
    ジェット方式により画像受容体に導かれる請求項１３の
    画像形成装置。