JPH08267758A - オリフィスプレート、オリフィスプレートの製造方法、液体混合装置およびプリンタ装置 - Google Patents

オリフィスプレート、オリフィスプレートの製造方法、液体混合装置およびプリンタ装置

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JPH08267758A
JPH08267758A JP7069459A JP6945995A JPH08267758A JP H08267758 A JPH08267758 A JP H08267758A JP 7069459 A JP7069459 A JP 7069459A JP 6945995 A JP6945995 A JP 6945995A JP H08267758 A JPH08267758 A JP H08267758A
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隆昭 村上
Kouichirou Kijima
公一朗 木島
Masato Ando
真人 安藤
Tetsuo Nakayama
撤生 中山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 歩留まりの向上並びに大口径化が可能な低コ
ストのオリフィスプレートを提供する。 【構成】 供給口１，２が形成された第１のプレート１
１４と、ノズル３が形成された第２のプレート１１８
を、面内方向に流路４を有したドライフィルムレジスト
からなる第３のプレート１１６に対して厚み方向より貼
り合わせ積層する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば記録紙等に印字
を行うプリンタ等に使用されるオリフィスプレート、そ
のオリフィスプレートの製造方法、このオリフィスプレ
ートを用いた液体混合装置、及びこのオリフィスプレー
トを用いたプリンタ装置に関し、特にオリフィスプレー
トの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、いわゆるオンデマンド型のプリン
タ装置は、記録信号に応じてインク液滴をノズルより吐
出して紙やフィルムなどの記録媒体に記録するプリンタ
であり、小型化、低コスト化が可能なため近年急速に普
及しつつある。
【０００３】一方、近年、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等のカラーの自然画
像を文字や図形とともに出力するという要求が増加して
きている。このように高品位な自然画像をプリントする
には中間調の再現が重要である。
【０００４】このオンデマンド型のプリンタ装置におい
て、インク液滴を吐出するためには、例えばピエゾ素子
を用いる方法や発熱素子を用いる方法が一般的である。
ピエゾ素子を用いる方法は、ピエゾ素子の変形によりイ
ンクに圧力を与えノズルより吐出させる方法である。一
方、発熱素子を用いる方法は、発熱素子によりインクを
加熱沸騰させ、発生する泡の圧力でインクを吐出させる
方法である。
【０００５】また中間調を再現するためには、ピエゾ素
子又は発熱素子に与える電圧やパルス幅を変化させ、吐
出する液滴サイズを制御することで印字ドットの径を可
変として階調を表現するものや、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
て階調表現を行うものがある。
【０００６】ところが上述したようにオンデマンド型の
プリンタ装置において、ピエゾ素子又は発熱素子に与え
る電圧やパルス幅を変化させる方法では、ピエゾ素子又
は発熱素子に与える電圧やパルス幅を下げすぎるとイン
クを吐出できなくなるため最小液滴径に限界があり、表
現可能な階調段数が少なく、特に低濃度の表現ができ
ず、自然画像をプリントアウトするためには実用上不十
分であった。
【０００７】またディザ法を用いて階調表現を行う方法
で、例えば１画素を４×４のマトリクスで構成した場合
には、１７階調の濃度を表現できる。しかし、例えば第
１の方法と同じドット密度で印字した場合、解像度が１
／４に劣化しまって荒さが目立つため、この場合も自然
画像をプリントするためには、実用上不十分であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このため、上記した従
来の方法における問題点を克服するために、本願出願人
は先に、いわゆるオンデマンド型のプリンタ方式におい
て吐出される液滴のインクの濃度、すなわち印字される
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、自然画像をプリントするプリン
タ装置を提案している。
【０００９】本願出願人が先に提案したオンデマンド型
のプリンタ装置に用いるノズル部分、すなわちインクと
希釈液である透明溶媒を混合させ吐出させるために用い
るオリフィスプレートの構造を図１２に示し、その製造
プロセスを図１３に示す。
【００１０】オリフィスプレート４１８は、３層のプレ
ート４１９、４２０、４２１が積層されてなる。このオ
リフィスプレート４１８の一方の面４１８ａには、例え
ばインクと透明溶媒が供給される２つの供給口４２２、
４２３が設けられている。そして、これら供給口４２
２、４２３と対向するオリフィスプレート４１８の他方
の面４１８ｂには、これらインクと透明溶媒を混合した
混合液体を吐出させるノズル４２４が設けられている。
【００１１】このノズル４２４と一方の供給口４２２と
は、相対向する位置に設けられるようになっている。さ
らに、真ん中に設けられるプレート４２０には、各供給
口４２２、４２３とノズル４２４を接続する流路４２５
がこのプレート４２０の面内方向に形成されている。
【００１２】このオリフィスプレート４１８を製造する
には、先ず図１３（ａ）に示すように、ステンレス等の
母材プレート４０１にドライフィルムレジストあるいは
液状レジスト等からなる感光性レジストにより露光現像
して、レジストパターン４１１を得る。このレジストパ
ターン４１１は、供給口となる位置に形成される。
【００１３】次に、同図（ｂ）に示すように、ニッケル
（Ｎｉ）をレジストパターン４１１と同じ厚さで電鋳
（電気メッキ）し、Ｎｉパターン４１２を得る。そし
て、同図（ｃ）に示すように、この上にドライフィルム
レジストあるいは液状レジスト等よりなる感光性のレジ
ストにより露光現像して、レジストパターン４１３を得
る。
【００１４】さらに、同図（ｄ）に示した工程と同様に
して、Ｎｉをレジストと同じ厚さで電鋳（電気メッキ）
し、Ｎｉパターン４１４を得る。次に、同図（ｅ）に示
すように、ドライフィルムレジストあるいは液状レジス
ト等よりなる感光性のレジストにより露光現像して、レ
ジストパターン４１５を得る。
【００１５】そして、同図（ｆ）に示すように、上記レ
ジストパターン４１５上及びＮｉパターン４１４上に、
スパッタリングまたは蒸着によりＮｉ膜４１６を形成す
る。次いで、同図（ｇ）に示すように、Ｎｉをレジスト
パターン４１５の厚さよりも薄く電鋳（電気メッキ）し
てＮｉパターン４１７を得る。
【００１６】そして最後に、同図（ｈ）に示すように、
レジストパターン除去液、例えばＫＯＨ水溶液等により
レジストパターンを除去し、母材プレート４０１よりＮ
ｉを剥がしてオリフィスプレート４１８を得る。
【００１７】しかしながら、このオリフィスプレート４
１８は、図１３に示す製造プロセスにおいて説明した如
く、スパッタリングあるいは蒸着を用いて製造する必要
がある。そのため、メッキプロセスのみでオリフィスプ
レートを作製することができず、スパッタリング装置等
の如き高額な装置を必要としていた。
【００１８】また、真空蒸着装置を用いてオリフィスプ
レート４１８を製造した場合、図１４（ａ）に示すＮｉ
膜４１６の形成時において、蒸着源４２６よりＮｉ粒子
が飛来して本来付着される部分以外の部分に付くことが
ある。
【００１９】すなわち、蒸着源４２６より蒸発したＮｉ
粒子は、途中で方向を変化させることなく、ほぼ直進し
てくる。このため、蒸着源４２６が基板の法線方向に一
致していない領域においては、レジストパターン４１５
の側面においても、Ｎｉ膜４１６Ｄが形成されてしまう
ことになる。
【００２０】このレジストパターン４１５の側面に形成
されたＮｉ膜４１６Ｄにより、最上層のレジストパター
ン４１５の上面に形成されたＮｉ膜４１６Ａと、中間層
のＮｉ膜４１４上に形成されたＮｉ膜４１６Ｂ及びレジ
ストパターン４１３上に形成されたＮｉ膜４１６Ｃと
を、大面積にわたり電気的に完全に分離することが困難
となる。
【００２１】図１４（ｂ）に蒸着後、レジストパターン
を除去し母材プレート４０１よりＮｉを剥がしたオリフ
ィスプレート４１８を示す。この図より、最上層のレジ
ストパターン４１５の側面に形成されたＮｉ膜４１６Ｄ
が存在する領域は、このＮｉ膜４１６Ｄの上にも次工程
でＮｉ膜４１７Ｄが付いてしまうため、不良部分となっ
てしまう。
【００２２】この最上層のレジストパターン４１５の側
面に形成されたＮｉ膜４１７Ｄは、他の部分と同様Ｎｉ
によって構成されているので、化学的に除去することは
困難である。このため、例えば研磨等の機械的な方法に
よって除去するしかなく、オリフィスプレート４１８の
歩留まりの低下という問題を招いていた。
【００２３】上記した不良部分を発生させないために
は、蒸着源４２６より飛来するＮｉ粒子の方向を、絶え
ずレジストパターン４１５の法線方向に一致させる必要
がある。そうすると、真空蒸着装置の大型化、すなわち
設備が高額化し、あるいは作製するオリフィスプレート
の小型化、つまり大口径化（低コスト化）が不可能とな
るといった問題が生ずる。
【００２４】図１４において真空蒸着装置を用いた例を
示したが、Ｎｉ膜４１６を成膜する方法としてスパッタ
リングを用いた場合においては、蒸着よりもＮｉ粒子の
直進性は劣るので、不良部分はさらに広がり、歩留まり
のさらなる低下をもたらす。
【００２５】そこで本発明は、上述の問題点に鑑みて提
案されたものであり、オリフィスプレートの歩留まりを
向上させると共に、大口径化を可能となす低コスト化を
実現するオリフィスプレートを提供する。また、このオ
リフィスプレートを用いた信頼性が高く安価な液体混合
装置並びにプリンタ装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るオリフィス
プレートは、上記した課題を解決するために、３枚のプ
レートを積層した積層プレートのうち、中間に設けられ
るプレートをドライフィルムレジストとする。そして、
このドライフィルムレジストからなる中間プレートに
は、このプレートの面内方向に流路を形成する。
【００２７】そして、この中間プレートに形成した流路
は、オリフィスプレートに設けられた各供給口と接続さ
せると共に、ノズルと接続させる。また、複数の供給口
のうち少なくとも１つの供給口をノズルと相対向した位
置に設ける。
【００２８】このオリフィスプレートの供給口に供給す
る液体は、２種以上の液体のうち１種以上をインクとす
る。または、２種以上の液体のうち１種以上をインクと
し、他の１種以上を希釈液、例えば透明溶媒とする。
【００２９】このオリフィスプレートの製造方法として
は、中間に設けられた第３のプレートに対して、この第
３のプレートを厚み方向より、供給口が形成された第１
のプレートとノズルが形成された第２のプレートとによ
って挟み込むようにして積層形成する。
【００３０】液体混合装置においては、このオリフィス
プレートを用いたもので、液体が満たされた液体収容容
器を各供給口に接続すると共に、２種以上の液体を混合
した混合液体を収容する混合液収容容器をノズルに接続
する。
【００３１】一方、プリンタ装置においては、やはりこ
の積層プレートを用いたもので、供給口近傍部における
液体の圧力を上昇させる圧力上昇手段を該供給口近傍部
に設ける。そして、この圧力上昇手段によって各供給口
近傍部における液体の圧力を上昇させ、混合した混合液
体をノズルより吐出して記録媒体に付着させる。
【００３２】圧力上昇手段としては、ヒーターまたは圧
電素子を使用する。圧電素子としては、例えばピエゾ素
子が使用できる。
【００３３】
【作用】本発明によれば、積層プレートのうち中間に設
けられるプレートをドライフィルムレジストとしている
ので、このドライフィルムレジストの上下面に供給口が
形成されたプレートとノズルが形成されたプレートを単
に貼り合わせることのみで、真空薄膜形成装置を用いる
ことなく簡単に歩留りが良く、しかも大口径で信頼性の
高いオリフィスプレートが得られる。
【００３４】また、この安価で信頼性の高いオリフィス
プレートを液体混合装置に用いることで、この液体混合
装置自体のコストの低下が望める。
【００３５】同様に、安価なオリフィスプレートをプリ
ンタ装置に用いることで、このプリンタ装置自体のコス
トの低下が望める。
【００３６】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】実施例１ 始めにオリフィスプレートの実施例について説明する。
オリフィスプレート１１は、図１に示すように、第１の
プレート１１４と、第２のプレート１１８と、第３のプ
レート１１６とからなり、この第３のプレートを厚み方
向より第１のプレート１１４と第２のプレート１１８に
よって挟み込んで積層した、いわゆる積層プレートとし
て形成されている。
【００３８】第１のプレート１１４、言い換えれば積層
プレートの一方の面１１ａには、２種以上の異なる液体
が供給される複数の供給口１，２が設けられている。こ
の例では、液体を２種類とするため、供給口１，２を２
つとした。なお、液体が３種類以上の場合は、その液体
の種類に応じて供給口１，２を３つ以上とする。
【００３９】これら供給口１，２には、少なくとも一方
にインクが供給されるようになっている。この例では、
一方の供給口１に希釈液である透明溶媒が供給され、他
方の供給口２にインクが供給される。供給口１，２は、
図２にオリフィスプレートの供給口１，２が設けられる
面１１ａとは反対側の面１１ｂから見た平面図に示すよ
うに、円形の貫通孔として、第１のプレート１１４に形
成されている。なお、かかる供給口１，２は、必ずしも
円形の貫通孔でなくてもよく、例えば楕円形状或いは矩
形形状であっても構わない。
【００４０】第２のプレート１１８、言い換えれば積層
プレートの他方の面１１ｂには、２種以上の液体を混合
した混合液体を吐出するノズル３が形成されている。か
かるノズル３は、一方の供給口１と相対向する位置に設
けられ、該供給口１の開口径よりも大きな開口径を有し
た円形の貫通孔として形成されている。なお、ノズル３
は、上記のように供給口１の開口径よりも大きな開口径
とすることが望ましいが、該供給口１の開口径と同じで
あってもよい。また、ノズル３は、供給口１，２と同じ
く円形の貫通孔でなくてもよく、例えば楕円形状或いは
矩形形状であっても構わない。
【００４１】第３のプレート１１６は、第１のプレート
１１４と第２のプレート１１８の間に設けられている。
この第３のプレート１１６は、ドライフィルムレジスト
からなり、プレートの内面方向に流路４を有している。
かかる流路４は、各供給口１，２と接続されると共に、
ノズル３とも接続するようになされている。また、この
流路４は、図２に示すように、ノズル３と対向しない供
給口２よりノズル３へ向かって次第にその幅が狭まるよ
うなテーパー形状とされている。なお、流路４は、スト
レート形状であっても構わない。
【００４２】実施例２ 次に、上記構成のオリフィスプレート１１の製造方法に
ついて説明する。先ず、供給口１，２が形成された第１
のプレート１１４を、図３（ａ）に示すように、例えば
Ｎｉの電鋳法（電気メッキ）等により作製する。供給口
１，２は、例えば円形の貫通孔として、所定間隔を隔て
て設ける。
【００４３】次に、同図（ｂ）に示すように、この第１
のプレート１１４上に永久マスク用のドライフィルムレ
ジストを約１１０°Ｃにて熱ラミネートする。そして、
このドライフィルムレジストに先に説明した形状を有す
る流路４を形成すべく、露光・現像する。その結果、こ
のドライフィルムレジストからなる第３のプレート１１
６の面内方向に流路４が形成される。
【００４４】次いで、同図（ｃ）に示すように、例えば
Ｎｉの電鋳法等により作製したノズル３が形成されてな
る第２のプレート１１８を第１のプレート１１４とによ
って、第３のプレート１１６をその厚み方向から挟み込
むようにして積層する。この第２のプレート１１８を積
層するに際しては、ノズル３を一方の供給口１と相対向
するように位置合わせして貼り合わせる。
【００４５】そして最後に、１５０°Ｃで約３０分程度
の熱処理（後加熱処理）を行い、ドライフィルムレジス
トの硬化処理を行って、オリフィスプレート１１を完成
する。
【００４６】なお、上記製造プロセスにおいては、第１
のプレート１１４と第２のプレート１１８を構成する材
質としてＮｉを用いたが、特にＮｉに限定されるもので
はない。例えば、第１のプレート１１４と第２のプレー
ト１１８としては、共に同じ材質である必要はなく、電
鋳法で作製する場合、Ｃｕ等の金属を用いてもよい。ま
た、ガラスやＳｉ等の無機材料、ポリイミドなどの有機
材料等も使用できる。一方、第１のプレート１１４と第
２のプレート１１８の製造方法も電鋳法に限らず、供給
口１，２及びノズル３の形成が可能であれば、例えばエ
ッチングやレーザーによる穴開け加工法、或いは射出成
形法等が採用できる。
【００４７】ただし、第１のプレート１１４と第２のプ
レート１１８は、ドライフィルムレジストの熱ラミネー
ト及び後加熱処理での温度（およそ１５０°Ｃ）に耐え
得るものである必要がある。また、これら第１のプレー
ト１１４と第２のプレート１１８は、流路４に落ち込ん
で、当該流路４を塞いでしまわない程度の剛性があるこ
とが必要である。
【００４８】ところで、上記構成のオリフィスプレート
１１において、液体に対する化学的安定性を高めるため
に、図４に示すように、このオリフィスプレート１１の
全面或いは液体に接触する部分に保護膜１２を形成する
ようにしてもよい。具体的には、オリフィスプレート１
１を例えばＡｕの無電解メッキ液に浸すことにより、該
オリフィスプレート１１の全面にＡｕよりなる保護膜１
２を形成する。かかる保護膜１２が形成されることによ
り、オリフィスプレート１１の化学的安定性が高まる。
【００４９】実施例３ 次に、液体混合装置の実施例を図５を参照しながら詳細
に説明する。
【００５０】液体混合装置は、図１に示すオリフィスプ
レート１１と、このオリフィスプレート１１の各供給口
１，２に接続され、液体がそれぞれ満たされた液体収容
容器である第１のタンク３１と第２のタンク３２と、ノ
ズル３に接続され、２種以上の液体を混合した混合液体
２３を収容する混合液収容容器である第３のタンク３３
とを有して構成されている。
【００５１】第１のタンク３１は、ノズル３と対向して
設けられる供給口１と接続されている。この第１のタン
ク３１には、第２のタンク３２に満たされる液体と異な
る第１の液体２１が満たされている。
【００５２】一方、第２のタンク３２は、他方の供給口
２と接続されている。この第２のタンク３２には、第２
の液体２２が満たされている。
【００５３】そして、第３のタンク３３は、ノズル３に
接続されている。この第３のタンク３３には、第１の液
体２１と第２の液体２２が混合された混合液体２３が、
ノズル３より吐出されて満たされるようになされてい
る。
【００５４】この液体混合装置では、各タンク３１，３
２，３３内の圧力をそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３とした場
合（ただし、Ｐ１＞Ｐ３、Ｐ２＞Ｐ３とする。）に、一
方の供給口１よりオリフィスプレート１１内に供給され
た第１の液体２１と、他方の供給口２よりオリフィスプ
レート１１内に供給され流路４を通過した第２の液体２
２は、混合室５において混合される。そして、その混合
液体２３は、ノズル３より第３のタンク３３へ吐出され
ることになる。
【００５５】ここで、混合液体２３の混合比率及び混合
された液体２１，２２の流量は、各々の液体２１，２２
の粘度及びタンク内の圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、さらには
供給口１，２及び流路４並びに混合室５の流路抵抗によ
り変化させることができる。このオリフィスプレート１
１においては、供給口１，２のうちいずれかに対向して
ノズル３が配置されていることが、構造上簡単であり、
流路抵抗を低下させることが容易となる。また、混合さ
れる２種以上の液体２１，２２のうち混合比率の高い方
の液体を、ノズル３と対向する第１のタンク３１に満た
すことが望ましい。
【００５６】また、この液体混合装置で用いられるオリ
フィスプレート１１は、図３に示した製造プロセスから
も理解できるように、該オリフィスプレート１１の厚さ
を薄くすることが容易であり、且つ供給口１，２及びノ
ズル３の寸法も小さくすることも容易である。そのた
め、従来配置することが不可能であった微細領域に使用
することが可能な液体混合装置を提供することができ
る。
【００５７】さらに、このオリフィスプレート１１の厚
さは、第１のタンク３１又は第２のタンク３２と、第３
のタンク３３との圧力差（Ｐ１−Ｐ３、Ｐ２−Ｐ３）及
び流路抵抗に耐え得ることができる厚さであればよく、
例えば０．２ｍｍ或いは０．１ｍｍ以下としても問題は
ない。従って、従来にない極めて薄型の液体混合装置が
得られる。
【００５８】次に、ノズル３に接続される第３のタンク
３３を取り外し、そのノズル３側の面を気体に開放した
例について、図６を参照しながら説明する。
【００５９】例えば、第１のタンク３１と第２のタンク
３２の圧力をそれぞれＰ１，Ｐ２とし、ノズル３側の大
気圧をＰ３とする。そして、Ｐ１及びＰ２に圧力を加え
ない状態、つまりＰ１＝Ｐ２＝Ｐ３においては、供給口
１よりオリフィスプレート１１内に供給された第１の液
体２１と、供給口２よりオリフィスプレート１１内に供
給された第２の液体２２は、それぞれの表面張力のつり
あいを有する位置において、それぞれメニスカスを形成
し静止状態となる。
【００６０】なお、上記メニスカスを形成する位置、例
えば第１の液体２１におけるメニスカス４１及び第２の
液体２２におけるメニスカス４２の位置は、流路形状に
より与えられることとなる。すなわち、図２に示した形
状のオリフィスプレート１１を用いた場合においては、
図７の拡大図に示すメニスカス４１，４２の位置とな
る。
【００６１】さらに、少なくとも混合がなされる流路４
及び混合室５の近傍においては、撥液性処理がなされて
いる場合においては、これら液体２１，２２は、混合が
なされる部分より供給口１側においてメニスカス４１，
４２を安定に形成し静止状態とすることができる。
【００６２】次に、第１のタンク３１又は第２のタンク
３２内の圧力Ｐ１，Ｐ２を交互に上昇させた場合につい
て説明する。始めに、第２のタンク３２内の圧力Ｐ２を
一時的に上昇させた後、第１のタンク３１内の圧力Ｐ１
を一時的に上昇させた場合の動作説明を示す。
【００６３】第２のタンク３２内の圧力Ｐ２を一時的に
上昇させると、図８（ａ）に示すように、第２の液体２
２のメニスカス４２は、第２のタンク３２の圧力Ｐ２の
上昇により移動することになる。すなわち、メニスカス
４２は、混合室５側へと移動する。
【００６４】ここで、同図（ｂ）に示すように、圧力の
上昇量及び上昇時間を調整することにより、メニスカス
４２は、第１の液体２１のメニスカス４１と混合室５に
おいて接触することとなる。つまり、混合室５の近傍に
おいて、第１の液体２１と第２の液体２２とが混合し
て、混合液体２３が生成されることとなる。
【００６５】次に、第２のタンク３２内の圧力Ｐ２を大
気圧Ｐ３に戻す。すると、流路４内に形成されるメニス
カス４２は、他方のメニスカス４１と接触しない位置に
存在することが安定であるので、第２のタンク３２に接
続される供給口２側に後退することとなる。ここで、同
図（ｂ）において接触していた第１の液体２１と第２の
液体２２とは分離を生じ、同図（ｃ）に示すように、新
たにメニスカス４２を生成することとなる。
【００６６】そして、同図（ｄ）に示すように、新たに
生成された第２の液体２２のメニスカス４２は、第２の
タンク３２内の圧力Ｐ２の上昇が存在しない場合の安定
な位置に移動する。そして、混合室５の近傍において
は、混合された混合液体２３がメニスカス４３を形成す
ることとなる。
【００６７】なお、ここで、第２の液体２２の圧力Ｐ２
の上昇量及び上昇時間をさらに増加させることにより、
混合液体２３に含まれる第２の液体２２の混合比率を上
昇させることができる。つまり、生成される混合液体２
３の混合比は、第２のタンク３２内の圧力Ｐ２の上昇量
及び上昇時間により調節される。
【００６８】次に、第１のタンク３１内の圧力Ｐ１を一
時的に上昇させる。すると、メニスカス４３は、混合室
５内へ向かって移動することとなる。ここで、第１のタ
ンク３１内の圧力Ｐ１を増大すると、混合液体２３は、
同図（ｅ）に示すように、ノズル３より吐出される。そ
して、第１の液体２１には、新たなメニスカス４１が生
成されることとなる。
【００６９】つまり、上記した工程により、第１の液体
２１と第２の液体２２は混合室５において混合された
後、混合液体２３となってノズル３より大気中に吐出さ
れることになる。なお、第１のタンク３１内の圧力Ｐ１
を一時的に上昇させるタイミングは、混合液体２３と第
１の液体２１との相互拡散が過度に進展する以前である
ことが必要である。
【００７０】ところで、この例の液体混合装置において
は、供給口１，２を２つとし、ノズル３を１つとしてい
るが、これら供給口１，２とノズル３の組み合わせを１
対としたものを、かかるオリフィスプレート１１に複数
個配列して設けるようにしてもよい。
【００７１】実施例４ 次に、いわゆるオンデマンド型のプリンタ装置の実施例
について図面を参照しながら説明する。ここでは、イン
クを定量側に、希釈液を吐出側に設け、これらを混合し
た混合液体を記録紙等に吐出する、いわゆるキャリアジ
ェット式プリンタ装置の例として説明する。
【００７２】このキャリアジェット式プリンタ装置は、
図９に示すように、先の実施例１で説明した図１に示す
オリフィスプレート１１と、このオリフィスプレート１
１の各供給口１，２近傍部に設けられる圧力上昇手段５
１，５２とを備え、この圧力上昇手段５１，５２によっ
て各供給口１，２近傍部における液体２１，２２の圧力
を上昇させることにより、混合液体２３をノズル３より
吐出して記録媒体に対して付着させるものである。
【００７３】圧力上昇手段５１，５２は、供給口１，２
近傍部における液体２１，２２の圧力を上昇させるため
のもので、各供給口１，２の近傍部に設けられている。
この圧力上昇手段５１，５２は、供給口１，２が設けら
れるオリフィスプレート１１の主面１１ａに設けられた
積層プレート２６内に内蔵されている。
【００７４】積層プレート２６は、２枚のプレート２６
ａ，２６ｂを重ね合わせたもので、各供給口１，２に接
続される流路２４，２５を有している。そして、その流
路２４，２５内に、各供給口１，２と対向した近傍位置
に圧力上昇手段５１，５２が設けられている。この圧力
上昇手段５１，５２は、一方のプレート２６ｂ上に設け
られている。なお、圧力上昇手段５１，５２が設けられ
るプレート２６ｂは、ドライフィルムレジストによって
形成される。
【００７５】圧力上昇手段５１，５２としては、供給口
１，２近傍部における液体２１，２２の圧力を上昇させ
ることができるものであれば何でもよく、例えばヒータ
ーや、ピエゾ素子等の如き圧電素子が使用できる。この
例では、ヒーターを使用した。 上記構成のプリンタ装
置の動作は、次の通りである。なお、第１の液体２１に
は透明溶媒を用い、第２の液体２２にはインクを用い
る。
【００７６】先ず、図１０（ａ）において、第２の液体
２２が供給される供給口２近傍部に設けられる圧力上昇
手段５２に信号を与えて第２の液体２２を沸騰させ、該
供給口２近傍部の圧力Ｐ２を上昇せしめる。その結果、
第２の液体２２のメニスカス４２は、混合室５側へと移
動する。
【００７７】そして、圧力Ｐ２の上昇量及び上昇時間を
調整することにより、メニスカス４２は、同図（ｂ）に
示すように、第１の液体２１のメニスカス４１と混合室
５において接触することとなる。その結果、混合室５の
近傍部において、第１の液体２１と第２の液体２２が混
合した混合液体２３が生成されることとなる。
【００７８】次に、第２の液体２２の供給口２近傍部に
設けられる圧力上昇手段５２への信号をもとの値に戻
す。すると、第２の液体２２の供給口２側の圧力上昇が
存在しない場合においては、第２の液体２２のメニスカ
ス４２は、第１の液体２１のメニスカス４１と接触しな
い位置に存在することが安定であるので、同図（ｃ）に
示すように、この第２の液体２２の供給口２側に後退
し、第１の液体２１と分離される。そして、混合室５の
近傍部においては、同図（ｄ）に示すように、中間濃度
を有した混合液体２３が形成される。
【００７９】なお、ここで、第２の液体２２の圧力Ｐ２
の上昇量及び上昇時間、すなわち、圧力上昇手段５２に
与える信号をさらに増加させることにより、混合液体２
３に含まれる第２の液体２２の混合比率、すなわちイン
ク濃度を上昇させることができる。つまり、生成される
混合液体２３の混合比（インク濃度）は、圧力Ｐ２の上
昇量及び上昇時間、すなわち圧力上昇手段５２に与える
信号により調節される。
【００８０】次に、第１の液体２１が供給される供給口
１近傍部に設けられる圧力上昇手段５１に信号を与えて
第１の液体２１を沸騰させ、該供給口１近傍部の圧力Ｐ
１を一時的に上昇させる。すると、混合液体２３が混合
室５側へ向かって移動することとなる。ここで、第１の
液体２１の圧力Ｐ１を増大すると、混合液体２３は、同
図（ｅ）に示すように、ノズル３より大気中に吐出さ
れ、このノズル３と対向して設けられる記録媒体である
記録紙（図示は省略する。）に付着する。この一方、第
１の液体２１が供給される供給口２１には、新たなメニ
スカス４１が生成されることとなる。
【００８１】ここで、第１の液体２１が供給される供給
口１近傍部に設けられる圧力上昇手段５１に信号を与え
るタイミングは、混合液体２３と第１の液体２１との相
互拡散が過度に進展しない以前であることが必要であ
る。
【００８２】このように構成されたオンデマンド型のプ
リンタ装置においては、インクとした第２の液体２２の
圧力Ｐ２の上昇量及び上昇時間、すなわち、圧力上昇手
段５２に与える信号を調節することにより、混合液体２
３に含まれる第２の液体２２の混合比率、すなわちイン
ク濃度を調節することができるので、従来のオンデマン
ド型のプリンタ装置にはなかった諧調表現が可能とな
る。
【００８３】ところで、このプリンタ装置において、印
字性能をより高めるために、次のようにすることが望ま
しい。
【００８４】第１に、オリフィスプレート１１の厚みを
０．２ｍｍ以下とし、より好ましくは０．１ｍｍ以下と
する。オリフィスプレート１１の厚みが０．２ｍｍを越
えると、印字性能が悪くなるためである。
【００８５】第２に、図１０に示す第１の液体２１が供
給される供給口１にメニスカスが形成される部分（吐出
側）の開口面積Ｓ１を、５０≦Ｓ１≦４００００μｍ2
とする。好ましくは、１００≦Ｓ１≦１００００μｍ2
とする。この数値の上限は、プリンタとして最低限度必
要な解像度（４００００μｍ2 で７５ｄｐｉ、１０００
０μｍ2 で２００ｄｐｉ程度）で印画できるか否かによ
り定められる。従って、４００００μｍ2 を越えると、
最低限度必要な解像度で印画できなくなる。一方、下限
は、吐出できるか否かにより定められる。ここでは、５
０μｍ2 未満となると、混合液体を吐出できなくなる。
【００８６】一方、第２の液体２２のメニスカスが形成
される部分（定量側）の開口面積Ｓ２は、５／１０００
０≦Ｓ２／Ｓ１≦１０μｍ2 とする。１０μｍ2 を越え
ると、オリフィス周囲にインクが広がり精度が落ちる。
これに対して、５／１００００μｍ2 未満では、一回で
定量できる量が少なすぎてしまう。また、高精度なイン
クの定量を図るためには、上記開口面積Ｓ２を、５／１
００００≦Ｓ２／Ｓ１≦５μｍ2 とする。さらに、高精
度なインク一回の動作とするためには、１／１００≦Ｓ
２／Ｓ１≦５μｍ2 とする。また、記録ドットの最低濃
度を低くするために、１／１００≦Ｓ２／Ｓ１≦１／２
μｍ2 とする。
【００８７】第３に、オンデマンド型のプリンタ装置と
して、本発明のオリフィリスプレート１１を用いた場
合、前記２種以上の液体はそれぞれの液体の供給口の圧
力の上昇が存在しない場合においては、それぞれ混合さ
れる流路より供給口側において、表面張力のエネルギが
最小となるメニスカスを形成し静止状態となる。かかる
場合において、吐出側と定量側の図９に示す最短距離ｄ
は、１／１０√Ｓ１≦ｄ≦５√Ｓ１とすることが好まし
い。最短距離ｄが５√Ｓ１を越えると、インク定量の応
答性が悪くなり、逆に１／１０√Ｓ１未満であると、自
然混合しやすくなる。
【００８８】この他、供給口１，２とノズル３の組み合
わせを１対としたものをオリフィスプレート１１に複数
個配列した場合においては、対をなすメニスカスの中心
の間隔は、他の対におけるメニスカスの中心間距離より
も近接していることが望ましい。
【００８９】なお、この実施例４では、キャリアジェッ
ト式のプリンタ装置の例としたが、定量側に希釈液を、
吐出側にインクを設け、これらを混合した混合液体を吐
出させるようにした、いわゆるインクジェット式のプリ
ンタ装置に本発明を適用してもよい。
【００９０】実施例５ 次に、圧力上昇手段５１，５２としてピエゾ素子等の如
き圧電素子６１，６２を用いたプリンタ装置の例を図１
１に示す。
【００９１】圧電素子６１，６２は、各供給口１，２に
接続される希釈液である第１の液体２１が満たされる液
体収容容器６３と、インクである第２の液体２２が満た
される液体収容容器６４にそれぞれ設けられる。かかる
圧電素子６１，６２は、この圧電素子６１，６２に供給
される信号により変形し、その変形時における圧力によ
り液体収容容器６３，６４内の圧力Ｐ１，Ｐ２を変化さ
せるものである。
【００９２】この圧電素子６１，６２を用いたプリンタ
装置においては、やはり先のヒーターを用いたものと同
様に、圧電素子６１，６２に与える信号を調節すること
により、混合液体２３に含まれる第２の液体２２の混合
比率、すなわちインク濃度を調節することができる。
【００９３】なお、ここでは、圧力上昇手段５１，５２
として圧電素子６１，６２を使用したが、この圧電素子
６１，６２にヒーターを組み合わせて用いることも可能
である。
【００９４】
【発明の効果】本発明によれば、供給口が形成されたプ
レートとノズルが形成されたプレートを、ドライフィル
ムレジストを介して貼り合わせ積層形成したものである
ため、蒸着装置等の如き真空薄膜形成装置を用いなくと
も精度の高い大口径を有した安価なオリフィスプレート
を歩留り良く提供できる。そのため、オリフィスプレー
トの大幅なコストダウンを実現することができる。
【００９５】また、２枚のプレートをドライフィルムレ
ジストを挟んで貼り合わせる、というシンプルな方法で
あるために、オリフィスプレートを構成する材質として
幅拾い材料の使用が可能になる。
【００９６】また、本発明のオリフィスプレートは、該
オリフィスプレート自体の厚さを薄くすることが容易で
あり、供給口及びノズルの寸法も小さくすることが簡単
にできる。
【００９７】このようなオリフィスプレートを液体混合
装置に用いれば、従来配置することが不可能であった微
細領域に使用することができる。
【００９８】また、このオリフィスプレートをプリンタ
装置に用いることで、従来のオンデマンド型のプリンタ
装置にはなかった諧調表現をすることができ、当該プリ
ンタ装置の低コスト化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したオリフィスプレートの構成を
示す断面図である。
【図２】本発明を適用したオリフィスプレートをノズル
側より見た状態の平面図である。
【図３】本発明を適用したオリフィスプレートの製造工
程を順次示す断面図である。
【図４】図１に示すオリフィスプレートの全面に保護膜
を形成したオリフィスプレートの断面図である。
【図５】本発明を適用した液体混合装置の構成を示す断
面図である。
【図６】ノズル側に設けられるタンクを取り外した液体
混合装置の構成を示す断面図である。
【図７】図６の液体混合装置のメニスカス形成部分を示
す要部拡大断面図である。
【図８】図６の液体混合装置における混合液体吐出動作
を示す断面図である。
【図９】本発明を適用したプリンタ装置の断面図であ
る。
【図１０】本発明を適用したプリンタ装置における混合
液体吐出動作を示す断面図である。
【図１１】圧力上昇手段として圧電素子を用いたプリン
タ装置の断面図である。
【図１２】従来のオリフィスプレートの断面図である。
【図１３】従来のオリフィスプレートの製造工程を示す
断面図である。
【図１４】真空蒸着装置を用いてＮｉ膜を成膜する工程
を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 供給口 ２ 供給口 ３ ノズル ４ 流路 ５ 混合室 １１ オリフィスプレート ２３ 混合液体 ３１ 第１のタンク ３２ 第２のタンク ３３ 第３のタンク ４１，４２ メニスカス ５１，５２ 圧力上昇手段 ６１，６２ 圧電素子 １１４ 第１のプレート １１６ 第３のプレート １１８ 第２のプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 撤生 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３枚のプレートが積層されてなる積層プ
    レートの一方の面に２種以上の異なる液体が供給される
    複数の供給口が設けられ、これら複数の供給口が設けら
    れる面と対向する他方の面に２種以上の液体を混合した
    混合液体を吐出するノズルとを有してなるオリフィスプ
    レートにおいて、 中間に設けられるプレートがドライフィルムレジストか
    らなり、このプレートの面内方向に流路が形成されてい
    ることを特徴とするオリフィスプレート。
  2. 【請求項２】 中間プレートに設けられる流路が各供給
    口と接続されると共に、ノズルと接続されていることを
    特徴とする請求項１記載のオリフィスプレート。
  3. 【請求項３】 複数の供給口のうち少なくとも１つの供
    給口がノズルと相対向した位置に設けられていることを
    特徴とする請求項１記載のオリフィスプレート。
  4. 【請求項４】 ２種以上の液体のうち１種以上がインク
    であることを特徴とする請求項１記載のオリフィスプレ
    ート。
  5. 【請求項５】 ２種以上の液体のうち１種以上がインク
    であり、他の１種以上が希釈液であることを特徴とする
    請求項１記載のオリフィスプレート。
  6. 【請求項６】 ２種以上の異なる液体が供給される複数
    の供給口が設けられた第１のプレートと、 これら複数の供給口のうち少なくとも１つの供給口と相
    対向し、２種以上の液体を混合した混合液体を吐出する
    ノズルを有した第２のプレートを、 各供給口及びノズルと接続される流路がプレートの面内
    方向に形成されてなるドライフィルムレジストからなる
    第３のプレートに対して、この第３のプレートを厚み方
    向より挟み込むようにして積層することを特徴とするオ
    リフィスプレートの製造方法。
  7. 【請求項７】 ３枚のプレートが積層されてなる積層プ
    レートの一方の面に２種以上の異なる液体が供給される
    複数の供給口が設けられると共に、これら複数の供給口
    が設けられる面と対向する他方の面に２種以上の液体を
    混合した混合液体を吐出するノズルが設けられ、且つ中
    間プレートの面内方向に流路を有し、該中間プレートが
    ドライフィルムレジストからなるオリフィスプレート
    と、 各供給口に接続され、液体がそれぞれ満たされた液体収
    容容器と、 ノズルに接続され、２種以上の液体を混合した混合液体
    を収容する混合液収容容器と、 を備えてなる液体混合装置。
  8. 【請求項８】 複数の供給口のうち少なくとも１つの供
    給口がノズルと相対向した位置に設けられていることを
    特徴とする請求項７記載の液体混合装置。
  9. 【請求項９】 ２種以上の液体のうち１種以上がインク
    であることを特徴とする請求項７記載の液体混合装置。
  10. 【請求項１０】 ２種以上の液体のうち１種以上がイン
    クであり、他の１種以上が希釈液であることを特徴とす
    る請求項７記載の液体混合装置。
  11. 【請求項１１】 ３枚のプレートが積層されてなる積層
    プレートの一方の面に２種以上の異なる液体が供給され
    る複数の供給口が設けられると共に、これら複数の供給
    口が設けられる面と対向する他方の面に２種以上の液体
    を混合した混合液体を吐出するノズルが設けられ、且つ
    中間プレートの面内方向に流路を有し、該中間プレート
    がドライフィルムレジストからなるオリフィスプレート
    と、 各供給口近傍部に設けられ、これら供給口近傍部におけ
    る液体の圧力を上昇させる圧力上昇手段と、 この圧力上昇手段によって各供給口近傍部における液体
    の圧力を上昇させ、混合した混合液体をノズルより吐出
    して記録媒体に対して付着させる記録ヘッドと、 を備えてなることを特徴とするプリンタ装置。
  12. 【請求項１２】 複数の供給口のうち少なくとも１つの
    供給口がノズルと相対向した位置に設けられていること
    を特徴とする請求項１１記載のプリンタ装置。
  13. 【請求項１３】 ２種以上の液体のうち１種以上がイン
    クであり、他の１種以上が希釈液であることを特徴とす
    る請求項１１記載のプリンタ装置。
  14. 【請求項１４】 圧力上昇手段がヒーターであることを
    特徴とする請求項１１記載のプリンタ装置。
  15. 【請求項１５】 圧力上昇手段が圧電素子であることを
    特徴とする請求項１１記載のプリンタ装置。
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