JPH09131865A - インク噴射ノズル、インク噴射ノズルの製造方法、及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高解像度に対応した小さなドット径で記録する
ことのできるインク噴射ノズルとその製造方法、及びそ
のインク噴射ノズルを用いたインクジェット記録装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】先端にインクが噴射するインク噴射口２を
有するインク流路５が形成されそのインク流路５を経由
してインク噴射口２に達したインクをインク噴射口２か
ら噴射するインク噴射ノズル１００において、インク流
路５が、インク噴射口２に続く下流部７ｂと下流部７ｂ
の流路よりも太い流路を有する中央部６と中央部６の流
路よりも細い流路を有する上流部７ａを有するものであ
り、インク流路５の中央部６にはインク噴射時に中央部
６から下流部７ｂへのインクの流れを遮断する遮断部材
４が遊装され、遮断部材４を待機位置４ａに移動させる
移動手段１１が備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク噴射口から
インクを噴射するインク噴射ノズルとその製造方法、及
びそのインク噴射ノズルを用いたインクジェット記録装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インク噴射ノズルからインクを噴
射させて印字を行うインクジェット方式の記録装置が知
られている。このインクジェット記録装置はさらにオン
デマンド型と連続流型の２種類に大別することができ
る。これらのうち連続流型は、インクに圧力を加えてノ
ズルから連続的にインクを噴射させると同時にピエゾ振
動子等によりインクに振動を与えて噴射インクを液滴化
し、さらに、記録すべき画像情報に応じて選択的に帯
電、偏向させたインク滴のみを記録媒体に向けて噴射す
ることにより記録を行なうものである。この連続流型は
構造が複雑となり勝ちなので、比較的大型の記録装置に
用いられることが多い。

【０００３】これに対し、オンデマンド型は、記録すべ
き画像情報に応じて間欠的にインクを噴射させて記録媒
体に印字を行なう方法であり、構造が簡単で小型化し易
いため多くの記録装置に採用されている。オンデマンド
型の代表的なインク噴射方式には、ピエゾ振動子型とサ
ーマル型とがある。ピエゾ振動子型は、インク室に付設
された圧電素子にパルス電圧を印加して圧電素子を振動
させることにより、インク室内のインク液圧を変化さ
せ、ノズルからインク滴を噴射させて記録媒体にドット
を記録するものである。

【０００４】サーマル型は、インク室内に設けた加熱手
段によりインクを加熱し、加熱されたインク内に発生し
たバブルの圧力によってノズルからインク滴を噴射させ
て記録媒体にドットを記録するものである。図１２は、
従来のピエゾ振動子型のインク噴射ノズルの断面図であ
る。図１２に示すように、このインク噴射ノズル１００
には、インク４４を収容するインク室４２と、インク室
４２に付設された圧電素子４３とを備え、インク室４２
から延びるインク流路の先端にはインク噴射口４１が形
成されている。圧電素子４３にパルス電圧が印加される
と圧電素子４３はインク室４２の容積を減少させるよう
に変形し、それに応じてインク室４２内の圧力が高ま
り、インク噴射口４１から矢印方向に向けてインク４４
が噴射される。

【０００５】図１３は、従来のサーマル型のインク噴射
ノズルの断面図である。図１３に示すように、このイン
ク噴射ノズル１００には、インク４４を収容するインク
室４２と、インク室４２に付設された発熱素子５３とを
備え、インク室４２に続くインク噴射口４１が形成され
ている。発熱素子５３に電圧が印加されると発熱素子５
３は発熱し、発熱素子５３付近のインク４４を加熱し、
インク内にバブルを発生させる。バブルの発生によりイ
ンク室４２内の圧力が高まり、インク噴射口４１から矢
印方向に向けてインク４４が噴射される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらのインク噴射ノ
ズルによって得られる解像度は、従来、約３００ドット
／インチ程度であったが、最近は６００乃至７２０ドッ
ト／インチ程度の解像度のものが多くなり、今後さらに
高解像度化が進められる傾向にある。高解像度化をさら
に進めるためには、印字されるドット径をさらに小さく
する必要があり、従来から、ドット径を小さくするた
め、主として、インク噴射ノズルの口径を小さくする努
力が続けれてきた。

【０００７】しかしながら、インク噴射ノズルの口径を
小さくしていくと、ゴミによるノズル詰まりや、ノズル
内でのインク表面の乾燥によるノズル詰まりが発生し易
くなり、また、ノズル内面へのインク残滓の付着などに
よりインク噴射方向やインク噴射量が変動し、記録媒体
上の画像に欠陥が発生し易くなるので、インク噴射ノズ
ルの小口径化にも限度がある。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑み、高解像度に
対応した小さなドット径で記録することのできるインク
噴射ノズルとその製造方法、及びそのインク噴射ノズル
を用いたインクジェット記録装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明のインク噴射ノズルは、先端にインクが噴射するイ
ンク噴射口を有するインク流路が形成されそのインク流
路を経由してインク噴射口に達したインクをインク噴射
口から噴射するインク噴射ノズルにおいて、上記インク
流路が、上記インク噴射口に続く下流部と下流部の流路
よりも太い流路を有する中央部と中央部の流路よりも細
い流路を有する上流部とを有するインク流路であって、
インク流路の中央部に遊装されインク噴射時に中央部か
ら下流部へのインクの流れを遮断する遮断部材と、上記
遮断部材を、上記中央部から上記下流部へのインクの流
れを解放する所定の待機位置に移動させる移動手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１０】また、上記の目的を達成する本発明のイン
ク噴射ノズルの製造方法は、先端にインクが噴射するイ
ンク噴射口を有するインク流路が形成され、そのインク
流路を経由してインク噴射口に達したインクをインク噴
射口から噴射する、配列された複数のインク噴射ノズル
を製造するインク噴射ノズルの製造方法において、２枚
の基板を用意し、これら２枚の基板それぞれの互いに対
応する位置に、これら２枚の基板を貼り合わせた時に、
それぞれが１つのインク噴射ノズルのインク流路を形成
する溝であって、かつ、インク流路先端のインク噴射口
に続く下流部と下流部の流路よりも太い流路を有する中
央部と中央部の流路よりも細い流路を有する上流部とを
有するインク流路を形成する溝を複数形成し、上記２枚
の基板のうちの一方の基板に形成された溝の、上記イン
ク流路の中央部に相当する部分それぞれに、中央部に遊
装されインク噴射時に中央部から下流部へのインクの流
れを遮断する遮断部材を配置し、上記２枚の基板を、互
いに対応する溝どうしで上記インク流路が形成されるよ
うに貼り合わせることを特徴とする。

【００１１】また、上記の目的を達成する本発明のイン
クジェット記録装置は、先端にインクが噴射するインク
噴射口を有するインク流路が形成されインク流路を経由
してインク噴射口に達したインクをインク噴射口から噴
射するインク噴射ノズルと、インク噴射ノズルのインク
噴射口に対向した記録位置に所定の記録媒体を搬送する
記録媒体搬送手段と、画像信号に応じて上記インク噴射
ノズルからのインク噴射を制御するインク噴射制御手段
とを有し、インク噴射制御手段による制御に基づいて、
上記インク噴射ノズルから噴射されたインクを、上記記
録位置に搬送された記録媒体に付着させるインクジェッ
ト記録装置において、上記インク流路が、上記インク噴
射口に続く下流部と下流部の流路よりも太い流路を有す
る中央部と中央部の流路よりも細い流路を有する上流部
とを有するインク流路であって、上記インク噴射ノズル
が、上記インク流路の上記中央部に遊装されインク噴射
時に中央部から上記下流部へのインクの流れを遮断する
遮断部材と、この遮断部材を、上記中央部から上記下流
部へのインクの流れを解放する所定の待機位置に移動さ
せる移動手段とを備え、このインクジェット記録装置
が、上記移動手段による上記遮断部材の上記待機位置へ
の移動と、上記インク噴射制御手段によるインク噴射の
制御とが交互に繰り返されるようにタイミングを制御す
るタイミング制御手段を備えたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明のインク噴射ノズルの第１の
実施形態を示す図であり、そのうち、図１（ａ）は断面
図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は、図１（ａ），
（ｂ）の右方からみた側面図である。

【００１３】図１（ａ），（ｂ），（ｃ）には、先端に
インク３が噴射するインク噴射口２を有するインク流路
５が形成されインク流路５を経由してインク噴射口２に
達したインク３をインク噴射口２から噴射する、基板１
に形成されたインク噴射ノズル１００が示されている。
インク流路５は、インク噴射口２に続く下流部７ｂと下
流部７ｂの流路よりも太い流路を有する中央部６と中央
部６の流路よりも細い流路を有する上流部７ａとから成
る。

【００１４】インク噴射ノズル１００には、インク流路
５の中央部６に遊装され、インク噴射時に中央部６から
下流部７ｂへのインク３の流れを遮断する遮断部材４
と、遮断部材４を中央部６から下流部７ｂへのインク３
の流れを解放する待機位置に移動させる移動手段１１と
が備えられている。詳細については後述する。また、こ
のインク噴射ノズル１００には、圧電素子９及び振動板
１０より成る圧力発生手段８が備えられている。

【００１５】インク噴射ノズル１００の基板１は高分子
樹脂あるいはセラミック等の絶縁性材料、あるいはＳｉ
などの半導体材料の板を貼り合わせて形成される。イン
ク噴射口２の口径は解像度、インクの粘性、及び圧力発
生手段８の性能などを勘案して決定されるが、およそ２
０乃至１００μｍ程度である。本実施形態における移動
手段１１は、磁力を利用して遮断部材４に所定の移動を
行わせるものであり、そのため遮断部材４は、室温から
３００℃付近までの温度範囲において強磁性を示す物
質、例えば、強磁性のフェライト、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｗ，Ｃ
ｒ，Ｃを主成分とするＫＳ鋼、Ｆｅ，Ａｌ，Ｃを主成分
とするＭＴ鋼、Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏを主成分とする
アルニコ、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌを主成分とする新Ｋ
Ｓ鋼などを用いた部材で形成する。

【００１６】なお、設計条件によっては、上記のような
強磁性物質のみに限らず、常磁性物質により遮断部材４
を形成しても差し支えない。なお、遮断部材４がインク
と直接作用して遮断部材４表面が腐食したり異物が付着
したりすることのないよう、遮断部材４表面は無機絶縁
膜や有機絶縁膜から成る保護膜で覆われている。無機絶
縁膜としては、ＳｉＮやＳｉＯＮ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂ Ｏ₃
、ＡｌＮ、ＴａＯなどの酸化物や窒化物あるいはその
他の無機絶縁膜を用いることができる。また、有機絶縁
膜としては、テフロン、ポリイミドなどの種々の有機樹
脂類を用いることができる。

【００１７】なお、遮断部材４は、圧力発生手段８によ
り発生された圧力が減殺されないよう、重量の軽いもの
であることが望ましい。そこで、密度の低い部材、例え
ば、発砲スチロールなどの樹脂あるいはプラスチックな
どを遮断部材４の芯材とし、その軽い芯材の表面に保磁
力が高く残留磁束密度の高い強磁性材料を、電着法、ス
パッタリング法または蒸着法などによりコーティングし
て遮断部材４を製造するようにしてもよい。ただし、圧
力発生手段８が十分高い圧力を発生できる場合には、こ
とさら軽い芯材を用いる必要はない。

【００１８】また、遮断部材４の材質は多孔質な構造物
であってもよい。ただし、圧力発生手段により発生した
圧力をなるべく均等に受ける形状であり、かつインク流
路５の中央部６内を移動する際にインク３より受ける抵
抗が遮断部材４のどの部分でも均等であることが望まし
い。これは、インク流路５内のインク３の流れ及び遮断
部材４の移動に乱れが生じると、インク噴射量が不安定
になるためである。

【００１９】また、遮断部材４はインク噴射時に中央部
６から下流部７ｂへのインクの流れを遮断するものであ
る必要があるが、必ずしもインクの流れを完全に遮断し
なければならないということではなく、実質的にインク
の流れが途切れてインク滴が形成される程度に遮断され
ればよい。また、遮断部材４の形状は、図１に示すよう
な球に限られるものではなく、円錐、円筒、立方体、多
面体あるいはそれらを組合せた形状であってもよい。し
かし、圧力発生手段８により発生する圧力が減殺されな
いような形状である方が好ましい。

【００２０】遮断部材４はインク流路５の中央部６内を
往復移動し、中央部６と上流部７ａ、及び中央部６と下
流部７ｂの各境界部で衝突が繰り返される。従って、遮
断部材４と基板１の材質は、それぞれ、衝撃によるカケ
やワレに対して強い耐性を有する材質及び形状でなけれ
ばならない。このような要件を満たすものとして、図１
に示す実施形態のように、球の遮断部材４は理想的な形
状の１つである。

【００２１】本実施形態では、移動手段１１には微小な
コイルが備えられており、そのコイルに十分な電流を流
すことにより強い磁界を発生させてインク流路５の中央
部６に遊装された遮断部材４を中央部６と上流部７ａと
の境界付近の待機位置（後述）に吸引しておくことがで
き、電流を止めて磁界を無くすことにより遮断部材４を
移動自由な状態とすることもできる。

【００２２】なお、移動手段１１は、図１（ｂ）に示す
複数のインク流路５それぞれの各遮断部材４毎に個別に
移動を制御できるように構成してもよいが、本実施形態
では、複数のインク流路５の全体に跨る共通のコイルと
して構成されている。次に、本実施形態のインク噴射ノ
ズル１００の動作について説明する。図２は、本発明の
インク噴射ノズルの第１の実施形態における動作説明図
である。なお、図２におけるインク噴射ノズルの構成
は、図１（ａ）に断面図を示したインク噴射ノズルと同
様である。

【００２３】図２（ａ）に示すように、インク噴射ノズ
ル１００のインク流路５内にインク３が満たされた状態
で移動手段１１をオン状態とする（移動手段１１のコイ
ルに通電する）ことにより、遮断部材４はインク流路５
の上流部７ａと中央部６との境界付近の待機位置４ａに
配置される。次に、図２（ｂ）に示すように、インク噴
射時には、移動手段１１はオフ状態に切り替えられると
共に、圧力発生手段８の圧電素子９に所定の電圧が印加
される。すると、圧電素子９がオン状態となり振動板１
０が振動することによってインク流路５の上流部７ａ内
のインク３に圧力が加えられ、上流部７ａのインク３が
下流部７ｂに向かって移動し、それに伴って遮断部材４
も中央部６内を下流部７ｂの方向に移動する。遮断部材
４は中央部６と下流部７ｂとの境界付近の遮断位置４ｂ
に至って移動を停止し、遮断部材４はインク噴射口２へ
のインク３の流れを遮断する。そのため、遮断される前
に下流部７ｂを流れていたインクがインク滴３ａとなっ
てインク噴射口２から矢印方向に噴射される。

【００２４】インク滴３ａがインク噴射口２から噴射さ
れた後、図２（ｃ）に示すように、移動手段１１を再び
オン状態とすることにより遮断部材４は待機位置４ａに
戻され、遮断部材４は中央部６から下流部７ｂへのイン
ク３の流れを解放し、一連のインク噴射動作が完了す
る。このように、本実施形態のインク噴射ノズル１００
においては、インク流路５の中央部６に遊装された遮断
部材４が、インク噴射時に中央部６から下流部７ｂへの
インク３の流れを遮断することにより、インク流のうち
の微小部分がインク流から切り離されインク噴射口２か
ら小径のインク滴となって記録用紙まで飛翔し、記録用
紙上に微細なドットが形成される。

【００２５】図３は、インク流路に遮断部材４が備えら
れていない場合と備えられている場合の比較説明図であ
る。図３（ａ）に示すように、インク流路に遮断部材４
が備えられていない場合は、圧力発生手段８による圧力
を受けたインク３はインク流路５を通ってインク噴射口
２から噴射される。この場合、小径のインク滴を得るた
めには、インク噴射口２の口径を小さくする、インク印
加圧力を下げる、または印加時間を短くするなどの方法
があるが、インク噴射口２の口径を小さくする方法は、
前述のように目詰まりその他の問題が発生しやすいため
採用できず、また、圧力発生手段８の印加圧力を下げた
り印加時間を短くしたりすると、インク噴射量が不安定
になりこれも実際上採用することは難しい。

【００２６】一方、図３（ｂ）に示すように、インク流
路に遮断部材４が備えられている本実施形態の場合は、
インク噴射口２の口径を小さくしたり、あるいは圧力発
生手段８の印加圧力や印加時間を変えたりすることなし
に、インク流路５の中央部６に遊装された遮断部材４に
より、インク噴射時に中央部６から下流部７ｂへのイン
ク３の流れが遮断され、小径のインク滴３ａを得ること
ができる。

【００２７】次に、上記実施形態における球形の遮断部
材４と異なる形状を有する遮断部材の例について図面を
参照して説明する。図４は、本発明のインク噴射ノズル
に用いられる遮断部材の他の実施形態を示す図である。
図４（ａ）には、インク噴射ノズル１００に、円錐体形
状を有する遮断部材４が用いられている様子が示されて
いる。

【００２８】このような、インク流路５の下流部７ｂの
流路よりも細い先端部４ｓを有する遮断部材４を用いる
場合は、その細い先端部４ｓが下流部７ｂに突き刺さっ
て上流部７ａ側に戻れなくなるということがないよう
に、遮断部材４の先端部４ｓは上流部７ａ側に向け、遮
断部材４の円錐状の底部を下流部７ｂ側に向けて配置す
る必要がある。また、上流部７ａ側でも先端部４ｓが突
き刺ささらないように、中央部６と上流部７ａとの境界
部分の形状を、例えば、テーパ状とするなどの配慮が望
ましい。

【００２９】図４（ｂ）及び図４（ｃ）には、インク噴
射ノズル１００に、立方体形状を有する遮断部材４が用
いられている様子が示されている。図４（ｂ）はその断
面図、図４（ｃ）はそのインク噴射口２側から見た正面
図である。図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示したインク噴
射ノズル１００の遮断部材４は、インクの流れに平行な
方向に並べた多数の樹脂製の板を組み合わせ、それら多
数の板の間をインクが素通りできるようにし、インク流
に対し抵抗の少ない構造となっている。遮断部材４のイ
ンク噴射口２側の先端には、磁性体から成るキャップ部
４ｃが備えられており、インク噴射時にインク流路５の
中央部６から下流部７ｂへのインクの流れをキャップ部
４ｃにより遮断するように構成されている。

【００３０】なお、上記の樹脂製の板に代わりに金属製
の板で遮断部材４を構成してもよく、あるいはスポンジ
のような材料を用いて遮断部材４を構成してもよい。こ
のようにすることにより、インク流に対する遮断部材４
の抵抗が少なくなるため、圧力発生手段８側から発生し
た圧力により、遮断部材４はインクと共にスムーズに移
動し、遮断部材４先端のキャップ部４ｃがインク流路５
の中央部６とと下流部７ｂとの境界付近の遮断位置にお
いてインクの流れを確実に遮断することができる。この
ような構造とすることにより、キャップ部４ｃがインク
の流れを遮断する役割を果たし、遮断部材４の本体は、
遮断部材４を、中央部６内で乱れることなく安定かつス
ムースに移動させる役割を果たす。

【００３１】なお、図４（ｂ）に示したインク噴射ノズ
ル１００は、磁性を持たない遮断部材４の本体に磁性体
のキャップ部４ｃが備えられた構造となっているが、本
発明はこのような構造に限定されるものではなく、キャ
ップ部４ｃに磁性を持たせず遮断部材４の本体に磁性を
持たせるようにしてもよく、あるいは遮断部材４の本体
とキャップ部４ｃとの双方に磁性を持たせるようにして
もよい。

【００３２】また、圧力発生手段８は、上記の説明にお
ける圧電素子方式以外に、図１３に示したような、発熱
素子をインク流路内に配置しインク中にバブルを発生さ
せるサーマル型やそれ以外の方式を用いてもよい。ま
た、遮断部材４を移動させる移動手段１１は、上記のよ
うな磁力を利用した方式に限られるものではなく、電気
力その他の力を利用した方式としてもよい。

【００３３】遮断部材４が遊装される中央部６の長さが
長過ぎると遮断部材４がインク噴射後に待機位置まで戻
る時間が長くなり、印字サイクルが低下するので、中央
部６の長さは、中央部６の断面積を勘案しながらインク
の噴射量に見合ったできるだけ短い長さにすることが望
ましい。次に、本発明のインク噴射ノズルの他の実施形
態について説明する。

【００３４】図５は、本発明のインク噴射ノズルの第２
の実施形態を示す図であり、図５（ａ）はその断面図、
図５（ｂ）はその平面図である。図５（ａ）及び図５
（ｂ）に示すように、本実施形態のインク噴射ノズル１
００は、前述の第１の実施形態のインク噴射ノズル１０
０（図１参照）に第２の移動手段２１が追加された構成
となっている。また、第１の移動手段１１及び第２の移
動手段２１は共に複数のインク流路のインク噴射口２そ
れぞれに備えられている点が第１の実施形態のインク噴
射ノズル１００と異なっている。

【００３５】このように第２の移動手段２１が追加され
たことにより、この第２の移動手段２１を用いて一部の
遮断部材４をインク噴射前にインク遮断位置４ｂに配置
しておくことができる。図５（ｂ）に示されている４系
統のインク流路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち、外側の
２系統のインク流路５ａ，５ｄでは、各インク流路内の
遮断部材４はそれぞれ待機位置４ａに配置されている
が、内側の２系統のインク流路５ｂ，５ｃでは、各イン
ク流路内の遮断部材４はそれぞれ遮断位置４ｂに配置さ
れている。

【００３６】また、この第２の実施形態には、第１の実
施形態における圧力発生手段８に相当するものが示され
ていない。その代わりに、本実施形態では、矢印のよう
に、インク噴射ノズル１００の外部から、図示しないポ
ンプにより、複数のインク流路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
に共通のインク流路５ｋを介して各インク流路５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄ内のインクに圧力を印加することができ
るよう構成されている。

【００３７】いま、各遮断部材４が上記（図５（ｂ）参
照）のように配置されている状態で、共通インク流路５
ｋを介して各インク流路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ内のイ
ンクに同時に同一圧力を印加した場合、遮断部材４が遮
断位置４ｂに配置されている２系統のインク流路５ｂ，
５ｃにおいては、インクの流れは遮断部材４により遮断
されインクの噴射は行われず、遮断部材４が待機位置４
ａに配置されている２系統のインク流路５ａ，５ｄから
のみインクが噴射される。

【００３８】以上のように構成することにより、圧電素
子や発熱素子などを用いた複雑な圧力発生手段の代わり
にポンプを用いて簡単にしかも高圧の圧力印加を行うこ
とができる。ところで、本実施形態では、上記のよう
に、高圧の圧力を印加できるため、従来のインクジェッ
ト記録方式では使用困難であったホットメルト・インク
などの高粘度のインクを容易に使用することができる。
高粘度のインクを用いることにより、紙などのように、
にじみ易い記録媒体を用いた場合でも、インクが高粘度
のため、にじんで広がることがなく、微小なドットが記
録媒体上に形成され、高画質の画像を実現する上で有利
である。

【００３９】次に、本発明のインク噴射ノズルの他の実
施形態について説明する。図６は、本発明のインク噴射
ノズルの第３の実施形態を示す図である。図６に示すよ
うに、このインク噴射ノズル１００は、前述した第１の
実施形態（図１参照）に第２のインク流路２０が追加さ
れた構成となっている。この第２のインク流路２０は中
央部６に開口しており、第２のインク流路２０には図示
しないインク供給ポンプにより、インク噴射口２からイ
ンクが出ない程度の正圧が加えられている。

【００４０】次に、この実施形態の動作について説明す
る。インク噴射口２に続く下流部７ｂにインク３が満た
された状態で、先ず、移動手段１１をオン状態にし遮断
部材４を中央部６の待機位置４ａに配置する。続いて、
移動手段１１をオフ状態とし、圧力発生手段８をオン状
態にしてインク流路内のインクに圧力が加えられると、
インクの移動に応じて遮断部材４も中央部６内を移動
し、遮断位置４ｂに至り停止しインクの流れを遮断す
る。インクの流れが遮断されると、遮断される前に下流
部７ｂを流れていたインクがインク滴３ａとなってイン
ク噴射口２から矢印方向に噴射される。

【００４１】インク滴３ａが噴射された後、移動手段１
１を再びオン状態とすることにより遮断部材４は待機位
置４ａに戻り、一連のインク噴射動作が完了するが、こ
の実施形態においては、遮断部材４が待機位置４ａに戻
る時に、第２のインク流路２０から中央部６にインクが
供給されるため、待機位置４ａに遮断部材４が戻る速度
が加速される。

【００４２】このように、第２のインク流路２０の作用
によりインクのリフィル速度が上昇し、インクの噴射サ
イクルを高めることができるので、このインク噴射ノズ
ル１００を用いると、さらに高速な印字を行うことがで
きる。なお、第２のインク流路２０が中央部６に開口す
る手前の流路２０ａに方向性を有する弁を配備し、遮断
部材４が待機位置４ａから遮断位置４ｂに向かう時には
中央部６から第２のインク流路２０内へのインクの流入
を阻止し、遮断部材４が遮断位置４ｂから待機位置４ａ
に戻る時には第２のインク流路２０内のインクを中央部
６に供給するようにしてもよい。

【００４３】ところで、この第３の実施形態に、前記の
第２の実施形態（図５参照）における第２の移動手段２
１を組み合わせて実施することもできる。即ち、図６の
下流部７ｂ近傍に第２の移動手段２１を追加し、複数の
インク流路それぞれ毎の圧力発生手段８の設置をやめ、
その代わりに、図５（ｂ）と同様、図示しないインク供
給ポンプから全インク噴射口２へ一括加圧するようにす
ると共に、図６のように第２のインク流路２０を中央部
６に接続した構成としてもよい。

【００４４】このように構成することにより、ホットメ
ルト・インクなどの高粘度のインクの使用が可能となる
と共に、インクのリフィル速度が上昇し、インクの噴射
サイクルを高めることができるので、高画質でかつ高速
な印字を実現することができる。次に、本発明のインク
噴射ノズルのさらに異なる実施形態について説明する。

【００４５】図７は、本発明のインク噴射ノズルの第４
の実施形態を示す図である。図７に示すように、このイ
ンク噴射ノズル１００では、図示しないインク供給ポン
プから共通インク流路５ｋ（図５（ｂ）参照）を経由し
て各インク流路５へインクが供給されているが、その圧
力はインク噴射口２からインクが噴射するには至らない
程度の弱い圧力である。この実施形態では、インクは圧
力発生手段や外部からの印加圧力により噴射されるので
はなく、第１の移動手段１１によって駆動される遮断部
材４の移動によるインクへの作用力によって噴射され
る。

【００４６】即ち、先ず、第１の移動手段１１をオン状
態とし、第２の移動手段２１をオフ状態とすることによ
り、遮断部材４を中央部６内の待機位置４ａに配置す
る。続いて、第１の移動手段１１に十分強い反発磁界を
発生させることにより遮断部材４を中央部６内の待機位
置４ａから遮断位置４ｂに向けて急激に移動させる。こ
の時、同時に第２の移動手段２１をオン状態とし遮断部
材４を遮断位置４ｂ側に引っ張るようにしてもよい。磁
力によって移動を始めた遮断部材４は遮断位置４ｂに至
り停止しインクの流れを遮断する。インクの流れが遮断
されると、遮断される前に下流部７ｂを流れていたイン
クがインク滴３ａとなってインク噴射口２から矢印方向
に噴射される。

【００４７】本実施形態では第１の移動手段１１により
インクを噴射する作用力を生み出す構成としたため、イ
ンクを供給する以外の、圧力発生手段が不要となりイン
ク噴射ノズルの構造を簡略化することができる。また、
第２のインク供給路２０が備えられ、遮断部材４が待機
位置４ａに戻る時の遮断部材４の移動を促進するよう構
成されているので、インクのリフィル速度が上昇しイン
クの噴射サイクルを高めることができるので、高速な印
字を実現することができる。

【００４８】なお、第１の移動手段１１及び第２の移動
手段２１は、前記の第２の実施形態（図５参照）におけ
ると同様、各インク噴射口２毎に備えられているので、
これら複数の第１の移動手段１１及び第２の移動手段２
１のうちの任意の移動手段を選択して制御することによ
り、任意のインク噴射口２からインクを噴射することが
できる。

【００４９】次に、本発明のインク噴射ノズルの製造方
法の実施形態について説明する。図８は、インク噴射ノ
ズルの製造方法の主要工程を示す図である。ここでは、
図１に示されたインク噴射ノズル１００の基板１、基板
１に形成されるインク噴射口２、及びインク流路５（上
流部７ａ、中央部６、及び下流部７ｂより成る）の形成
方法、及び中央部６内に遊装される遮断部材４の配置方
法について説明する。

【００５０】インク噴射ノズル１００は２枚の基板を貼
り合わせて製造される。先ず、図８に示すように、一方
の基板１と、図示しない同形の他方の基板とを用意す
る。基板の材料としてはＳｉ基板が用いられる。次に、
これら２枚の基板１それぞれの互いに対応する位置に、
これら２枚の基板１を貼り合わせた時にそれぞれが１つ
のインク噴射ノズル１００（図１参照）のインク流路５
を形成する溝５０と、これら２枚の基板１を貼り合わせ
る時の位置合わせ用凹部４０とを形成する。

【００５１】これらの溝５０や凹部４０の形成には、異
方性エッチング法が採用される。ＫＯＨなどのエッチン
グ液をＳｉ基板に作用させるとＳｉ基板の結晶方位によ
り一義的にエッチング後の形状が決定されるため、精密
な加工を施すことができる。ここで、インク流路５を形
成する溝５０は、これら２枚の基板１を貼り合わせた時
にインク流路５（図１参照）先端のインク噴射口２に続
く下流部７ｂと、下流部７ｂの流路よりも太い流路を有
する中央部６と、中央部６の流路よりも細い流路を有す
る上流部７ａとを有するインク流路５が形成されるよう
に形成される。

【００５２】溝５０の、中央部６に相当する部分の大き
さは、遮断部材４が１つしか入れない程度の大きさであ
って、かつ遮断部材４が中央部６内に遊装され中央部６
内を自由に移動可能な程度の大きさとしてある。位置合
わせ用凹部４０は、基板１に少なくとも２か所形成さ
れ、特に、その大きさは遮断部材４がぴったり嵌合する
ように管理される。この位置合わせ用凹部４０の大きさ
が遮断部材４に対して大き過ぎると、２枚の基板１を貼
り合わせる際にズレが生じるので望ましくない。また、
位置合わせ用凹部４０の大きさが遮断部材４に対して小
さ過ぎると、２枚の基板１を相互に密着させることがで
きない。

【００５３】次に、２枚の基板１のうちの一方の基板１
に形成された溝５０の、インク流路５の中央部６に相当
する部分及び位置合わせ用凹部４０に遮断部材４を配置
する。ところで、遮断部材４の大きさは、数μｍから１
００μｍ程度の微細なものであり、このような微細な遮
断部材４を全てのインク流路５０の中央部６相当部分に
確実に遊装するには一工夫が必要である。

【００５４】本実施形態では、遮断部材４は、インク流
路５を形成する溝５０及び位置合わせ用凹部４０にそれ
ぞれ１つずつしか入ることができないので、遮断部材４
を配置するに当たっては、多数の遮断部材４を基板１上
に流すように供給するだけで、時間の経過と共に次第に
空所が無くなり、やがて全ての溝５０及び凹部４０に遮
断部材４が配置される。なお、基板１に微小な振動を与
えながら遮断部材４を供給すれば、遮断部材４を各溝５
０及び凹部４０に、より確実に、しかもより早く配置す
ることができる。

【００５５】図９は、インク噴射ノズルの製造方法の、
ここで説明している実施形態における、基板上の溝及び
凹部に遮断部材が配置された状態を示した図である。図
９に示すように、全ての溝５０及び位置合わせ用凹部４
０に遮断部材４が配置されている。次いで２枚の基板１
を互いに対応する溝５０どうしでインク流路５が形成さ
れるように貼り合わせることでインク噴射ノズル１００
の基板部分が完成する。

【００５６】次に、上記実施例の変形例について説明す
る。図１０は、本発明のインク噴射ノズルの製造方法の
主要工程の他の例を示す図である。図１０に示すよう
に、一方の基板１上のインク流路形成用の溝５０及び位
置合わせ用凹部４０に遮断部材４を配置するに当たり、
基板１の、遮断部材４が配置される面１ａとは反対側の
面１ｂに、フェライト磁石などの磁気的吸引作用のある
治具６０を配置し、その状態で多数の遮断部材４を基板
１上に供給する。

【００５７】このような治具６０を用いることにより、
短時間で遮断部材４の配置を完了させることができる。
遮断部材４の配置が完了した後、治具６０は基板１から
取り外される。次に、これまで説明してきたインク噴射
ノズルを用いたインクジェット記録装置の一実施形態に
ついて説明する。

【００５８】図１１は、本発明のインクジェット記録装
置の一実施形態の概要図である。図１１に示すように、
このインクジェット記録装置３００には、先端にインク
が噴射するインク噴射口２を有するインク流路５が形成
されインク流路５を経由してインク噴射口２に達したイ
ンクをインク噴射口２から噴射するインク噴射ノズル１
００と、インク噴射口２に対向した記録位置４０１に所
定の記録媒体４０２を搬送する記録媒体搬送手段４００
と、画像信号に応じてインク噴射ノズル１００からのイ
ンク噴射を制御するインク噴射制御手段５００とが備え
られている。

【００５９】インク噴射ノズル１００のインク流路５
は、インク噴射口２に続く下流部７ｂと、下流部７ｂの
流路よりも太い流路を有する中央部６と、中央部６の流
路よりも細い流路を有する上流部７ａとから成る。ま
た、インク噴射ノズル１００は、インク流路５の中央部
６に遊装されインク噴射時に中央部６から下流部７ｂへ
のインクの流れを遮断する遮断部材４と、遮断部材４
を、その遮断部材４が中央部６から下流部７ｂへのイン
クの流れを解放する待機位置４ａに移動させる移動手段
１１とを備えている。

【００６０】さらに、インクジェット記録装置３００
は、移動手段１１による遮断部材４の待機位置４ａへの
移動とインク噴射制御手段５００によるインク噴射の制
御とが交互に繰り返されるようにタイミングを制御する
タイミング制御手段６００を備えている。このように構
成されたインクジェット記録装置３００の動作について
説明する。

【００６１】タイミング制御手段６００から所定のタイ
ミングで移動手段１１及びインク噴射制御手段５００に
信号が出力されると、移動手段１１はオフ状態となって
遮断部材４を移動自由な状態に解放し、インク噴射制御
手段５００はインク噴射ノズル１００の圧力発生手段８
の圧電素子９をオン状態とすることにより振動板１０を
振動させてインク流路５の上流部７ａ内のインク３を加
圧する。そうすると、上流部７ａのインク３が下流部７
ｂに向かって押し出され、そのインクの移動と共に遮断
部材４も待機位置４ａから遮断位置４ｂに向かって移動
する。

【００６２】遮断部材４は、インク遮断位置４ｂに至っ
て移動を停止し、遮断部材４はインク噴射口２へのイン
ク３の流れを遮断する。そのため、遮断される前に下流
部７ｂを流れていたインクが小径のインク滴となってイ
ンク噴射口２から噴射され、記録媒体搬送手段４００に
よってインク噴射口２に対向した記録位置４０１に搬送
された記録媒体４０２に付着し、画像信号に応じたイン
ク像４０３となって記録媒体４０２上に記録される。

【００６３】インク噴射口２からインクが噴射される
と、タイミング制御手段６００は所定のタイミングで移
動手段１１に信号を送り、その信号を受けた移動手段１
１はオン状態となり遮断部材４は待機位置４ａに戻さ
れ、一連のインク噴射動作が完了する。このように、こ
のインクジェット記録装置３００においては、タイミン
グ制御手段６００の制御のもとに、移動手段１１による
遮断部材４の待機位置４ａへの移動とインク噴射制御手
段５００によるインク噴射の制御とが交互に繰り返され
て、画像信号に応じた記録媒体へのインク像の記録が行
われる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインク噴
射ノズルでは、インク流路の中央部にインクの流れを遮
断する遮断部材が遊装されており、インク噴射時にこの
遮断部材によりインクの流れが遮断され、インクはイン
ク滴として噴射される。このように、本発明のインク噴
射ノズルでは、インク流路内に遊装された遮断部材によ
りインクの流れを所望の程度に遮断することができるた
め、口径の大きいノズルでも小径のインク滴を噴射する
ことができる。従って、口径の大きいノズルを採用する
ことができ、ノズル詰まりやインク噴射方向の乱れ等に
起因する画像上のトラブルを防止することができ、イン
ク噴射ノズルの信頼性を向上させることができる。

【００６５】また、本発明のインク噴射ノズルの製造方
法によれば、インク噴射ノズルを２枚の基板を貼り合わ
せて製造する方法を採用し、これら２枚の基板それぞれ
の互いに対応する位置に、これら２枚の基板を貼り合わ
せた時に、それぞれが１つのインク噴射ノズルのインク
流路が形成されるように溝を形成し、かつ、一方の基板
に形成された、インク流路の中央部に相当する溝に遮断
部材を配置するようにしたので、インク噴射時にインク
の流れが遮断され小径のインク滴を噴射するインク噴射
ノズルを安定した品質でかつ低コストで製造することが
できる。

【００６６】また、本発明のインクジェット記録装置に
は、インク流路の中央部に遊装されインク噴射時にイン
クの流れを遮断する遮断部材と、インク噴射後に遮断部
材を待機位置に移動させる移動手段とを備え、インク噴
射時にこの遮断部材によりインクの流れが遮断されて小
径のインク滴としてインクが噴射されるインク噴射ノズ
ルと、インク噴射ノズルに対向した記録位置に所定の記
録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、画像信号に応じ
て上記複数のインク噴射ノズルからのインク噴射を制御
するインク噴射制御手段と、移動手段による遮断部材の
待機位置への移動とインク噴射制御手段によるインク噴
射の制御とが交互に繰り返されるようにタイミングを制
御するタイミング制御手段とが備えられているので、画
像信号に応じたインク噴射制御手段による制御に基づい
てインク噴射ノズルから噴射された小径のインク滴を記
録位置に搬送された記録媒体に付着させ、ドット径の小
さい高解像度のインク像を記録媒体上に形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインク噴射ノズルの第１の実施形態を
示す図である。

【図２】本発明のインク噴射ノズルの第１の実施形態に
おける動作説明図である。

【図３】インク流路に遮断部材４が備えられていない場
合と備えられている場合の比較説明図である。

【図４】本発明のインク噴射ノズルに用いられる遮断部
材の他の実施形態を示す図である。

【図５】本発明のインク噴射ノズルの第２の実施形態を
示す図である。

【図６】本発明のインク噴射ノズルの第３の実施形態を
示す図である。

【図７】本発明のインク噴射ノズルの第４の実施形態を
示す図である。

【図８】インク噴射ノズルの製造方法の主要工程を示す
図である。

【図９】インク噴射ノズルの製造方法の、ここで説明し
ている実施形態における、基板上の溝及び凹部に遮断部
材が配置された状態を示した図である。

【図１０】インク噴射ノズルの製造方法の主要工程の他
の例を示す図である。

【図１１】本発明のインクジェット記録装置の一実施形
態の概要図である。

【図１２】従来のピエゾ振動子型のインク噴射ノズルの
断面図である。

【図１３】従来のサーマル型のインク噴射ノズルの断面
図である。

【符号の説明】

１ 基板 １ａ，１ｂ 面 ２ インク噴射口 ３ インク ３ａ インク滴 ４ 遮断部材 ４ａ 待機位置 ４ｂ 遮断位置 ４ｃ キャップ部 ４ｓ 先端部 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ インク流路 ５ｋ 共通インク流路 ６ 中央部 ７ａ 上流部 ７ｂ 下流部 ８ 圧力発生手段 ９ 圧電素子 １０ 振動板 １１ 移動手段 ２０ インク流路 ２１ 移動手段 ４０ 位置合わせ用凹部 ４１ インク噴射口 ４２ インク室 ４３ 圧電素子 ４４ インク ５０ 溝 ５３ 発熱素子 ６０ 治具 １００ インク噴射ノズル ３００ インクジェット記録装置 ４００ 記録媒体搬送手段 ４０１ 記録位置 ４０２ 記録媒体 ４０３ インク像 ５００ インク噴射制御手段 ６００ タイミング制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にインクが噴射するインク噴射口を
   有するインク流路が形成され該インク流路を経由して該
   インク噴射口に達したインクを該インク噴射口から噴射
   するインク噴射ノズルにおいて、 前記インク流路が、前記インク噴射口に続く下流部と該
   下流部の流路よりも太い流路を有する中央部と該中央部
   の流路よりも細い流路を有する上流部とを有するインク
   流路であって、 該インク流路の前記中央部に遊装されインク噴射時に該
   中央部から前記下流部へのインクの流れを遮断する遮断
   部材と、 前記遮断部材を、前記中央部から前記下流部へのインク
   の流れを解放する所定の待機位置に移動させる移動手段
   とを備えたことを特徴とするインク噴射ノズル。
2. 【請求項２】 先端にインクが噴射するインク噴射口を
   有するインク流路が形成され該インク流路を経由して該
   インク噴射口に達したインクを該インク噴射口から噴射
   する、配列された複数のインク噴射ノズルを製造するイ
   ンク噴射ノズルの製造方法において、 ２枚の基板を用意し、 該２枚の基板それぞれの互いに対応する位置に、これら
   ２枚の基板を貼り合わせた時に、それぞれが１つのイン
   ク噴射ノズルのインク流路を形成する溝であって、か
   つ、該インク流路先端のインク噴射口に続く下流部と該
   下流部の流路よりも太い流路を有する中央部と該中央部
   の流路よりも細い流路を有する上流部とを有するインク
   流路を形成する溝を複数形成し、 前記２枚の基板のうちの一方の基板に形成された溝の、
   前記インク流路の中央部に相当する部分それぞれに、該
   中央部に遊装されインク噴射時に該中央部から該下流部
   へのインクの流れを遮断する遮断部材を配置し、 前記２枚の基板を、互いに対応する溝どうしで前記イン
   ク流路が形成されるように貼り合わせることを特徴とす
   るインク噴射ノズルの製造方法。
3. 【請求項３】 先端にインクが噴射するインク噴射口を
   有するインク流路が形成され該インク流路を経由して該
   インク噴射口に達したインクを該インク噴射口から噴射
   するインク噴射ノズルと、該インク噴射ノズルのインク
   噴射口に対向した記録位置に所定の記録媒体を搬送する
   記録媒体搬送手段と、画像信号に応じて前記インク噴射
   ノズルからのインク噴射を制御するインク噴射制御手段
   とを有し、該インク噴射制御手段による制御に基づい
   て、前記インク噴射ノズルから噴射されたインクを、前
   記記録位置に搬送された記録媒体に付着させるインクジ
   ェット記録装置において、 前記インク流路が、前記インク噴射口に続く下流部と該
   下流部の流路よりも太い流路を有する中央部と該中央部
   の流路よりも細い流路を有する上流部とを有するインク
   流路であって、 前記インク噴射ノズルが、前記インク流路の前記中央部
   に遊装されインク噴射時に該中央部から前記下流部への
   インクの流れを遮断する遮断部材と、 前記遮断部材を、前記中央部から前記下流部へのインク
   の流れを解放する所定の待機位置に移動させる移動手段
   とを備え、 該インクジェット記録装置が、前記移動手段による前記
   遮断部材の前記待機位置への移動と、前記インク噴射制
   御手段によるインク噴射の制御とが交互に繰り返される
   ようにタイミングを制御するタイミング制御手段を備え
   たことを特徴とするインクジェット記録装置。