JPH10250067A

JPH10250067A - プリンタ装置

Info

Publication number: JPH10250067A
Application number: JP5803397A
Authority: JP
Inventors: Toru Nanbara; 透南原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】第２のノズルから第１のノズル内に吐出媒体
が入ることを防止し、適切な濃度のドット形成を行うこ
とを可能とするプリンタ装置を提供する。【解決手段】定量媒体２２が導入される第１の圧力室
と、吐出媒体２１が導入される第２の圧力室と、一方が
上記第１の圧力室に連通し他方が第１のノズル開口部６
ａとなる第１のノズル６と、一方が第２の圧力に連通し
他方が第２のノズル開口部４ａとなる第２のノズル４
と、第１の圧力室内の定量媒体２２に圧力を加えて定量
媒体２２を押し出す第１の圧力印加手段と、第２の圧力
室内の吐出媒体２１に圧力を加えて吐出媒体２１を吐出
させる第２の圧力印加手段とを有し、第２のノズル開口
部４ａが第１のノズル開口部６ａと隣合うようにして配
置されるとともに、この第２のノズル開口部４ａの第１
のノズル開口部６ａに向かう方向の開口長がこれと直交
する方向の開口長よりも大とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定量媒体と吐出媒
体とを混合吐出し被記録材に被着させて記録する、いわ
ゆる２液混合型のプリンタ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、特にオフィス等においてデスクト
ップパブリッシングと称されるコンピュータを使用した
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なく、写真のようなカラーの自然
画像を文字，図形とともに出力するといった要求も増加
してきている。そして、これに伴い、高品位な自然画像
をプリントすることが要求され、中間調の表示による階
調表現が重要となっている。

【０００３】また、記録信号に応じた制御信号に応じて
印刷時に必要な時だけインク液滴をノズルより吐出して
紙，フィルム等の被記録材に被着させて記録する、いわ
ゆるオンデマンド型のプリンタ装置は、小型化，低コス
ト化の可能性を有するため、近年急速に普及しつつあ
る。

【０００４】このように、インク液滴をノズルより吐出
させる方法としては、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。前者はピエゾ素子の変形によりインクに
圧力を加えて吐出させる方法である。後者は、発熱素子
によりインクを加熱気化させて発生する泡の圧力でイン
クを吐出させる方法である。

【０００５】そして、上記のような中間調の表示による
階調表現を上述のインク液滴を吐出するプリンタ装置で
疑似的に行う方法としては、様々な方法が提案されてい
る。すなわち、第１の方法としてはピエゾ素子或いは発
熱素子に与える電圧パルスの電圧やパルス幅を変化させ
て吐出する液滴サイズを制御し、印刷ドットの径を可変
として階調を表現するものが挙げられる。

【０００６】しかし、上記第１の方法においては、ピエ
ゾ素子或いは発熱素子に与える電圧やパルス幅を下げす
ぎるとインクが吐出し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
が非常に困難であるという欠点を有している。従って、
自然画像のプリントアウトには不満足なものである。

【０００７】また、第２の方法としては、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
法等を用いて階調表現を行う方法が挙げられる。

【０００８】しかし、この第２の方法においても、１画
素を４×４のマトリクスで構成した場合、１７階調の濃
度を表現することができるが、例えば上記第１の方法と
同じドット密度で印刷した場合には解像度が１／４に劣
化してしまい、荒さが目立つため、これも自然画像のプ
リントアウトには不満足なものである。

【０００９】そこで、本発明者等は、従来のインクのみ
を吐出するプリンタ装置の問題点を原理的に解明するた
めに、例えば特開平５−２０１０２４号公報に示される
ように、インクと透明溶媒である希釈液を所定の混合比
で吐出直前に混合して希釈インクとし、この希釈インク
を直ちにノズルより吐出して被記録材に被着させて記録
を行う２液混合型のプリンタ装置を提案してきた。な
お、以下、このような方式のうち、インクを定量媒体と
し、希釈液を吐出媒体とし、定量媒体であるインクを吐
出媒体である希釈液に混合して希釈インクとし、吐出媒
体を吐出することにより記録を行う方式をキャリアジェ
ット方式と称するが、上記プリンタ装置においては、希
釈液を定量媒体とし、インクを吐出媒体としても何等問
題はない。

【００１０】このようなキャリアジェット方式のプリン
タ装置においては、吐出される希釈インク液滴の濃度を
制御し、印刷されるドット毎に濃度を変更することが可
能であり、解像度の劣化を発生させることなく中間階調
が豊富な自然画像をプリントアウトすることが可能であ
る。

【００１１】なお、このような２液混合型のプリンタ装
置としては、定量媒体が導入される第１の圧力室と、吐
出媒体が導入される第２の圧力室とを有し、一方が上記
第１の圧力室に連通し他方がノズル開口部となる第１の
ノズルと、一方が第２の圧力室に連通し他方が第２のノ
ズル開口部となる第２のノズルとを有し、第１のノズル
開口部と第２のノズル開口部とが互いに隣り合うように
配置されている。そして、第１のノズルから所定量の定
量媒体を開口面を伝わらせて第２のノズルに向けて滲み
出させ、第２のノズル開口部にて充填されている吐出媒
体と接触させ、一定量の吐出媒体を第２のノズルから吐
出することにより定量媒体と吐出媒体を混合溶液として
吐出するプリンタ装置が挙げられる。すなわち、このプ
リンタ装置においては、定量媒体となるインク或いは希
釈液の定量する量を変化させながら一定量の吐出媒体と
なる希釈液或いはインクに混合することにより、混合液
滴のインク濃度をドット毎に変化させて階調を表す。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このようなプリンタ装
置においては、第１の圧力室内の定量媒体に圧力を印加
する第１の圧力印加手段と第２の圧力室内の吐出媒体に
圧力を印加する第２の圧力印加手段とを有しており、こ
の第１の圧力印加手段により第１の圧力室内の定量媒体
に圧力を印加することでこれと連通する第１のノズルか
ら定量媒体を滲み出せ、第２の圧力印加手段により第２
の圧力室内の吐出媒体に圧力を印加することでこれと連
通する第２のノズルから吐出媒体を吐出させている。

【００１３】そして、このような第１及び第２の圧力印
加手段としては、駆動電圧を変化させることにより伸縮
して第１の圧力室及び第２の圧力室に圧力を印加して、
これらの中に充填されている定量媒体及び吐出媒体に圧
力を印加するピエゾ素子等が挙げられる。このような圧
力印加手段においては駆動電圧の電圧の大きさ、パルス
幅、第１及び第２の圧力室に圧力を印加するタイミング
等により第１及び第２のノズルに向けて滲み出させる定
量媒体及び吐出される吐出媒体の量等を規制している。

【００１４】さて、第２の圧力室から吐出媒体を吐出さ
せるための動作を行うためには、それとは逆の動作を予
め第２の圧力印加手段に行わせて待機状態に持っていか
なければならない。

【００１５】すなわち、吐出媒体を第２の圧力室内に吐
出媒体供給室より引き込む必要がある。しかし、このと
き同時に第２のノズル内の吐出媒体が圧力室内に引き込
まれるという動作も伴う。そのために、吐出媒体のメニ
スカスが第２のノズル開口部から後退するのである。後
退した吐出媒体のメニスカスは、表面張力により再び第
２のノズル開口部方向に引っ張られ、第２のノズルから
吐出媒体を吐出させるより前の時点で開口部近傍の位置
に戻る。

【００１６】ところで、後退したメニスカスがノズル開
口部に戻ってくるとき、ノズル開口部に着いた途端に止
まるというわけではない。実際は、戻ってくる過程で勢
いがついているため、ノズル開口部近傍を中心として減
衰振動を開始する。この振動量が大きい場合、勢いが余
って吐出媒体が第１のノズル内に入ってしまうという現
象が生ずる。

【００１７】また、第２のノズルから吐出媒体を吐出す
ると、吐出媒体のメニスカスは、吐出した媒体の量だけ
後退する。このとき、上述したのと同じような現象が起
き、後退したメニスカスがノズル開口部に戻ってくる過
程で、吐出媒体が第１のノズルに入ってしまうことがあ
る。

【００１８】このように、吐出媒体が第１のノズル内に
入ってしまうと、吐出媒体と定量媒体が混合してしま
い、定量媒体が薄められてしまう。すなわち、薄められ
た定量媒体を吐出媒体と混合させることになり、所定の
インク濃度よりも低い濃度でのドット形成が行われてし
まうのである。

【００１９】そこで本発明は、このような実情に鑑み
て、所定の混合吐出動作以外に第２のノズルから第１の
ノズル内に吐出媒体が入ることを防止し、適切な濃度の
ドット形成を行うことを可能とするプリンタ装置を提供
することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明のプリンタ装置は、吐出媒体が第２のノズル
の開口部からはみ出たときに表面張力により丸くなる性
質を利用し、第２のノズル開口部の形状を、吐出媒体が
第２のノズルから第１のノズルへ入ってしまわないよう
な形状にしたものである。

【００２１】すなわち、本発明に係るプリンタ装置は、
定量媒体が導入される第１の圧力室と、吐出媒体が導入
される第２の圧力室と、一方が上記第１の圧力室に連通
し他方が第１のノズル開口部となる第１のノズルと、一
方が第２の圧力に連通し他方が第２のノズル開口部とな
る第２のノズルと、第１の圧力室内の定量媒体に圧力を
加えて定量媒体を押し出す第１の圧力印加手段と、第２
の圧力室内の吐出媒体に圧力を加えて吐出媒体を吐出さ
せる第２の圧力印加手段とを有し、第２のノズル開口部
が第１のノズル開口部と隣合うようにして配置されると
ともに、この第２のノズル開口部の第１のノズル開口部
に向かう方向の開口長がこれと直交する方向の開口長よ
りも大とされる。そして、第１の圧力印加手段に定常状
態から押し出し動作を行わせ、第１のノズルから第２の
ノズルに向けて定量媒体を滲み出させて当該定量媒体を
第２のノズルの先端近傍の吐出媒体に接触させた後、第
２の圧力印加手段に定常状態から吐出動作を行わせ、第
２のノズルから吐出媒体を吐出させて定量媒体と吐出媒
体を混合吐出することを特徴とする。

【００２２】また、本発明に係るプリンタ装置は、次の
ようなプリンタ装置であってもよい。すなわち、このプ
リンタ装置は、定量媒体が導入される第１の圧力室と、
吐出媒体が導入される第２の圧力室と、一方が上記第１
の圧力室に連通し他方が第１のノズル開口部となる第１
のノズルと、一方が第２の圧力に連通し他方が第２のノ
ズル開口部となる第２のノズルと、第１の圧力室内の定
量媒体に圧力を加えて定量媒体を押し出す第１の圧力印
加手段と、第２の圧力室内の吐出媒体に圧力を加えて吐
出媒体を吐出させる第２の圧力印加手段とを有し、第２
のノズル開口部が第１のノズル開口部と隣合うようにし
て配置されるとともに、この第２のノズル開口部の第１
のノズル開口部と隣接する側とは反対側の位置に切り欠
き部を有する。そして、第１の圧力印加手段に定常状態
から押し出し動作を行わせ、第１のノズルから第２のノ
ズルに向けて定量媒体を滲み出させて当該定量媒体を第
２のノズルの先端近傍の吐出媒体に接触させた後、第２
の圧力印加手段に定常状態から吐出動作を行わせ、第２
のノズルから吐出媒体を吐出させて定量媒体と吐出媒体
を混合吐出することを特徴とする。

【００２３】このように、本発明に係るプリンタ装置の
第２のノズル開口部は、この第２のノズル開口部の第１
のノズル開口部に向かう方向の開口長がこれと直交する
方向の開口長よりも大とされる形状、またはこの第２の
ノズル開口部の第１のノズル開口部と隣接する側とは反
対側の位置に切り欠き部を有する形状とされる。すなわ
ち、この第２のノズル開口部の形状は、吐出媒体が第２
のノズルから出たときに表面張力により丸くなる性質を
利用しており、第２のノズルから吐出媒体が出たとき
に、前者の場合は第１のノズル開口部に向かう方向と直
交する方向に多く溢れ出るようになり、後者の場合は切
り欠いた方向に多く溢れ出るようになる。そのため、所
定の混合吐出動作以外に、吐出媒体が第１のノズル内に
入ってしまうことがなく、定量媒体に吐出媒体が混合し
てしまうことがないため、適切な濃度のドット形成が可
能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプリンタ装置
の具体的な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明
する。ただし、ここでは希釈液にインクを混合しながら
これらを混合吐出する、いわゆるキャリアジェット方式
のプリンタ装置のプリントヘッドの例について述べ、複
数のノズル組を有するプリントヘッドの例について述べ
るものとする。上記プリントヘッドは、図１に示すよう
に、インク及び希釈液を混合吐出させ、２つの圧力室を
有する圧力室ユニット１と、上記２つの圧力室に対応す
る第２のピエゾユニット２及び第１のピエゾユニット３
により主に構成されるものである。

【００２５】上記圧力室ユニット１は、上述のようにイ
ンク及び希釈液を混合吐出させるものであり、図２に拡
大して示すように内部に希釈液２１の吐出口とされる第
２のノズル４とこれに連通される第２の導入口５とイン
ク２２の吐出口となる第１のノズル６とこれに連通され
る第１の導入口７とが略中央に形成される板状のオリフ
ィスプレート８と、図１に示すように圧力室側壁９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅが隔壁となって形成されて希釈
液２１の流路となる第２の圧力室１０とインク２２の流
路となる第１の圧力室１１と、振動板１２により構成さ
れる。

【００２６】そして、上記オリフィスプレート８におい
ては、図２に拡大して示すように、第１及び第２のノズ
ル６，４のノズル開口部６ａ，４ａが印字面となる開口
面８ａに臨み、上記第１及び第２のノズル６，４に連通
する第１及び第２の導入口７，５の一端が上記開口面８
ａに対向する裏面８ｂに臨むようになされている。従っ
て、第２の導入口５と第２のノズル４は全体としてオリ
フィスプレート８を貫通し、第１の導入口７と第１のノ
ズル６も全体としてオリフィスプレート８を貫通するこ
ととなる。また、上記第１及び第２のノズル６，４は図
２中θで示すこれらの開口方向間の角度が４５°をなす
ように形成されており、これらはノズル組となされる。

【００２７】さらに、上記オリフィスプレート８におい
ては、図１中に示すように、第１及び第２のノズル６，
４、第１及び第２の導入口７，５を挟むように希釈液溜
まりとなる断面略コ字状の第２の供給室１３とインク溜
まりとなる断面略コ字状の第１の供給室１４が、その開
口部が印字面となる開口面８ａに対向する裏面８ｂに臨
むようにして形成されている。

【００２８】このとき、上記オリフィスプレート８の裏
面８ｂ側に隔壁として圧力室側壁９ａ，９ｂ，９ｃ，９
ｄ，９ｅが積層形成され、上記圧力室側壁９ａ，９ｂ，
９ｃ，９ｄ，９ｅの形成されていない部分により第２の
供給室１３の開口部と第２の導入口５の開口部をつな
ぎ、流路となる第２の圧力室１０が形成されるととも
に、第１の供給室１４の開口部と第１の導入口７の開口
部をつなぎ、流路となる第１の圧力室１１が形成されて
いる。

【００２９】そして、上記圧力室側壁９ａ，９ｂ，９
ｃ，９ｄ，９ｅ上に振動板１２が積層形成され、上記第
１及び第２の圧力室１１，１０が密閉されている。

【００３０】また、上記第２のピエゾユニット２は、圧
電材と導電材とを交互に積層した板状の第２の積層ピエ
ゾ素子１５と、上記第２の積層ピエゾ素子１５の一方の
端部を固定する第２の支持体１６と、上記第２の積層ピ
エゾ素子１５の固定された第２の支持体１６を圧力室ユ
ニット１に対して固定する第２のホルダー１７とにより
構成される。一方の第１のピエゾユニット３においても
同様であり、第１の積層ピエゾ素子１８が第１の支持体
１９にその一端が固定され、これらは第１のホルダー２
０により圧力室ユニット１に対して固定されている。

【００３１】上記第１及び第２の積層ピエゾ素子１８，
１５としては、圧電材と導電材を第１及び第２の圧力室
１１，１０の長手方向に直交する方向に積層したもの、
或いは長手方向に平行な方向に積層したもののどちらを
使用しても良い。積層ピエゾ素子は電圧を加えられると
その積層方向に伸びる特性を有している。

【００３２】このため、前者の積層ピエゾ素子は、電圧
の印加により第１及び第２の圧力室１１，１０の長手方
向に伸びる一方で、これと直交する方向には縮むことと
なる。従って、この積層ピエゾ素子は、圧力室に圧力を
付与しないようになる。このような積層ピエゾ素子をｄ
₃₁モードの積層ピエゾ素子と称する。

【００３３】一方の後者の積層ピエゾ素子においては、
電圧を加えると第１及び第２の圧力室１１，１０の長手
方向と直交する方向に伸び、圧力室に圧力を付与するよ
うになる。このような積層ピエゾ素子をｄ₃₃モードの積
層ピエゾ素子と称する。

【００３４】そして、上記第２の積層ピエゾ素子１５は
振動板１２を介して第２の圧力室１０に対向するように
配されており、第１の積層ピエゾ素子１８も振動板１２
を介して第１の圧力室１１に対向するように配されてい
る。

【００３５】従って、上記のような構成のプリントヘッ
ドにおいては、希釈液２１が、図示しない希釈液タンク
から図示しない供給管や供給溝を通って第２の供給室１
３に供給され、ここから図２に示すように第２の圧力室
１０を通って第２の導入口５に連通する第２のノズル４
に充填され、該希釈液２１により第２のノズル開口部４
ａの近傍に第２のメニスカスＤ₂ が形成される。

【００３６】一方のインク２２においても同様であり、
図示しないインクタンクから図示しない供給管や供給溝
を通って第１の供給室１４に供給され、ここから図２に
示すように第１の圧力室１１を通って第１の導入口７に
連通する第１のノズル６に充填され、インク２２により
第１のノズル開口部６ａの近傍に第１のメニスカスＤ₁
が形成される。

【００３７】さらに、このプリントヘッドにおいては、
前述のように第１のノズル６と第２のノズル４よりなる
複数のノズル組が隣合って配列されている。すなわち、
図３に示すように、プリントヘッドのオリフィスプレー
ト８の開口面８ａ側から見ると、第１及び第２のノズル
の開口部６ａ，４ａよりなる複数のノズル組が第２のノ
ズル開口部４ａ同士、第１のノズル開口部６ａ同士が隣
合うようにして隣合って配列されている。

【００３８】また、プリントヘッドを図３中Ａ−Ａ´で
示す線において切断した断面図を図４に示すが、オリフ
ィスプレート８には第２の導入口５と連通された第２の
ノズル４が隣合って複数配列され、これらと連通される
第２の圧力室１０も隣合って複数配列されている。さら
には、複数の第２の圧力室１０に対向する第２の積層ピ
エゾ素子１５も隣合って複数配列され、前述の第２の支
持体１６にその一端が保持され、さらには第２の支持体
１６は第２のホルダー１７に固定されている。

【００３９】なお、このプリントヘッドにはこれら第２
の圧力室１０に例えば希釈液２１を供給する第１の供給
管３２と、この第１の供給管３２と外部の図示しない希
釈液タンクを接続する第２の供給管２３も形成されてい
る。また、プリントヘッドの第１のノズル６側において
も同様の構成となる。

【００４０】次に、オリフィスプレート８を第１及び第
２の圧力室１１，１０近傍で切断した断面図を図５に示
すが、第２の供給室１３が複数の第２の圧力室１０に対
応するような大きさで、対応する位置に形成され、これ
ら第２の圧力室１０は第２の供給室１３にそれぞれ接続
されており、第２の供給室１３と第１の供給管３２は第
１の供給溝２４により接続されている。

【００４１】一方、第１の供給室１４が複数の第１の圧
力室１１に対応するような大きさで、対応する位置に形
成される。これら第１の圧力室１１は第１の供給室１４
にそれぞれ接続されており、第１の供給室１４と第３の
供給管２５は第２の供給溝２６により接続されている。
このとき、第３の供給管２５は、図示しない第４の供給
管により外部のインクタンクと第１の供給管３２と同様
に接続されている。

【００４２】次に、上記プリントヘッドをオリフィスプ
レート８の開口面８ａ側から見た図を図６に示すが、例
えば第２の圧力室１０の開口面８ａ側に第２の導入口５
を介して第２のノズル４が連通され、上記第２の圧力室
１０の第２のノズル４と反対側に第２の積層ピエゾ素子
１５が配されることとなる。

【００４３】従って、図示しない希釈液タンクから第２
の供給管２３及び第１の供給管３２を介し、第１の供給
溝２４を介して第２の供給室１３に供給された希釈液２
１は、複数の第２の圧力室１０にそれぞれ供給され、各
第２の圧力室１０に対応し、第２の導入口５に連通する
第２のノズル４に充填されることとなる。そして、各第
２の圧力室１０に対応する各第２の積層ピエゾ素子１５
を変形させて第２の圧力室１０をそれぞれ加圧すると、
第２の積層ピエゾ素子１５と反対側において第２の圧力
室１０に連通される第２のノズル４からそれぞれ希釈液
２１が吐出されることとなる。

【００４４】すなわち、複数の第２の積層ピエゾ素子１
５の全てを変形させて複数の第２の圧力室１０に加圧す
れば、複数の第２のノズル４から希釈液２１が一度に吐
出し、選択された第２の積層ピエゾ素子１５を変形させ
れば、これに対応した選択された第２のノズル４から希
釈液２１が吐出されることとなる。

【００４５】このことは、第１の圧力室１１側において
も同様であり、第１の圧力室１１の開口面８ａ側に第１
の導入口７を介して第１のノズル６が連通され、上記第
１の圧力室１１の第１のノズル６と反対側に第１の積層
ピエゾ素子１８が配されることとなる。

【００４６】従って、図示しないインクタンクから第４
の供給管２７及び第３の供給管２５を介し、第２の供給
溝２６を介して第１の供給室１４に供給されたインク２
２は、複数の第１の圧力室１１にそれぞれ供給され、各
第１の圧力室１１に対応し、第１の導入口７に連通する
第１のノズル６に充填されることとなる。そして、各第
１の圧力室１１に対応する各第１の積層ピエゾ素子１８
を変形させて第１の圧力室１１をそれぞれ加圧すると、
第１の積層ピエゾ素子１８と反対側において第１の圧力
室１１に連通される第１のノズル６からそれぞれインク
２２が吐出されることとなる。

【００４７】すなわち、複数の第１の積層ピエゾ素子１
８の全てを変形させて複数の第１の圧力室１１に加圧す
れば、複数の第１のノズル６からインク２２が一度に吐
出し、選択された第１の積層ピエゾ素子１８を変形させ
れば、これに対応した選択された第１のノズル６からイ
ンク２２が吐出されることとなる。

【００４８】次に、上述したようなプリンタ装置の動作
について、駆動電圧波形を示す図７と合せて述べる。な
お、ここでは、第１及び第２の積層ピエゾ素子１８，１
５としていわゆるｄ₃₁モードの積層ピエゾ素子を使用し
ている場合について述べる。まず、図７（ａ）に示すよ
うに、印刷前の待機時、図７中（Ａ）で示す時点におい
て、予め第２の積層ピエゾ素子１５に例えば２０［Ｖ］
を印加し、図７（ｂ）に示すように、印刷前の待機時、
図７中（Ａ）で示す時点において、予め第１の積層ピエ
ゾ素子１８には例えば２０［Ｖ］を印加しておく。

【００４９】なお、この時、図８に示すように、オリフ
ィスプレート８に形成される第２のノズル開口部４ａに
は、第２のメニスカスＤ₂が形成され、第１のノズル開
口部６ａには、第１のメニスカスＤ₁が形成されてい
る。

【００５０】そして、印刷時には、プリンタ装置に備え
られているヘッドドライブ，ヘッド送り制御，ドラム回
転制御等からの信号に基づいて、先ず第１のノズル６か
らインク２２を押し出してしみ出させるべく、図７
（ｂ）中（Ｂ）で示す時点から図７（ｂ）中（Ｃ）で示
す時点までにおいて第１の積層ピエゾ素子１８の電圧を
５０［μｓｅｃ］かけて例えば５［Ｖ］まで除々に下げ
る。すると、第１の積層ピエゾ素子１８が長手方向に除
々に伸長し、図９に模式的に示すように振動板１２を介
して第１の圧力室１１が徐々に加圧され、第１のノズル
６に内圧が加わり、インク２２が第１のノズル開口部６
ａから第２のノズル開口部４ａ付近までしみ出し、第２
のノズル４の希釈液２１に合わさる。

【００５１】また、図７（ａ）に示すように、図７
（ｂ）中（Ｂ）で示す時点で第１の積層ピエゾ素子１８
の電圧を下げ始めた後、図７（ａ）中（Ｄ）で示す時点
から第図７（ａ）中（Ｅ）で示す時点まで第２の積層ピ
エゾ素子１５の電圧を１０［μｓｅｃ］かけて例えば０
［Ｖ］まで徐々に下げ始める。すると、第２の積層ピエ
ゾ素子１５が長手方向に伸長し始め、振動板１２を介し
て第２の圧力室１０が加圧され、第２のノズル４に内圧
が加わり始める。そして、図１０に示すように第２のノ
ズル開口部４ａから希釈液２１が押し出され、これに押
される形でインクを含有する混合液４０が第２のノズル
開口部４ａから押し出される。そして、図７（ｂ）中
（Ｃ）で示す時点よりも遅い時点である図７（ａ）中
（Ｅ）で示す時点まで１０［μｓｅｃ］かけて０［Ｖ］
まで徐々に下げる。すなわち、第１の積層ピエゾ素子１
８によるインク２２の押し出し動作が終了してから第２
の積層ピエゾ素子１５の吐出動作が終了するようにす
る。すると、図１０に示すように第２のノズル４から希
釈液２１が押し出され、これに押される形でインクを含
有する混合液４０が第２のノズル４から押し出される。

【００５２】そして、第１の積層ピエゾ素子１８の電圧
を図７（ｂ）中（Ｃ）で示す時点から図７（ｂ）中
（Ｆ）で示す時点まで５０［μｓｅｃ］かけて保持す
る。また、第２の積層ピエゾ素子１８の電圧を図７
（ａ）中（Ｅ）で示す時点から図７（ａ）中（Ｈ）で示
す時点まで５０［μｓｅｃ］かけて保持する。この間
に、図１１に示すように、混合溶液４０にくびれ４１が
生じる。さらにこの状態を続けると、図１２に示すよう
に、混合溶液４０と希釈液２１とが分離し、混合溶液４
０が第２のノズル４から吐出し、混合溶液４０が球形を
なして被記録材に向かって飛翔を続け、被記録材上に被
着して記録がなされる。

【００５３】次に、図７（ｂ）で示すように、図７
（ｂ）中（Ｆ）で示す時点から図７（ｂ）中（Ｇ）で示
す時点まで１５０［μｓｅｃ］かけて元の電圧まで徐々
に戻す。すると、第１の積層ピエゾ素子１８が収縮し始
め、第１の供給室１４内のインク２２が第１の圧力室１
０内に取り込まれ、図８の状態にもどる。また、図７
（ａ）に示すように、図７（ａ）中（Ｈ）で示す時点か
ら図７（ａ）中（Ｊ）で示す時点まで１５０［μｓｅ
ｃ］かけて元の電圧まで徐々に戻す。すると、第２の積
層ピエゾ素子１５が収縮し始め、第２の供給室１３内の
希釈液２１が第２の圧力室１０内に取り込まれ、図８の
状態にもどる。

【００５４】ここで、図１３〜図１８及び図７（ａ）を
参照しながら、希釈液２１の第２のノズル４内の様子を
さらに詳しく見ていく。

【００５５】まず、希釈液２１は、図７（ａ）中（Ｄ）
で示す時点から図中（Ｅ）で示す時点において第２のノ
ズル４より吐出される。そして、図１３及び図１４に示
すように、第２のノズル４内の第２のメニスカスＤ
₂は、吐出された希釈液２１の量だけ後退する。

【００５６】この図１４において後退した第２のメニス
カスＤ₂は、図１５に示すように、第２のノズル開口部
４ａ方向に図中矢印で示される表面張力により戻されよ
うとする。その後、図１６に示すように、希釈液は、ノ
ズル開口部４ａに戻ってくる。この時、図１７に示すよ
うに、戻った希釈液には、戻ってくる時の勢いにより第
２のノズル開口部４ａから広がろうとする力が働く。

【００５７】しかし、本実施の形態では、第２のノズル
開口部４ａの形状が、図１９に示すように、この第２の
ノズル開口部４ａの第１のノズル開口部６ａに向かう開
口長Ａがこれと直交する方向の開口長Ｂよりも大とされ
る形状、例えば楕円形状に形成されている。若しくは、
第２のノズル開口部４ａの形状が、図２０に示すよう
に、この第２のノズル開口部４ａの第１のノズル開口部
６ａと隣接する側とは反対側の位置に切り欠き部を有す
る形状、例えば半円形状に形成されている。この第２の
ノズル開口部４ａの形状は、両者とも液体が表面張力に
より丸くなる性質を利用しており、表面張力により希釈
液２１が第１のノズル６の方向に行こうとする力を抑制
している。このため、希釈液２１は、第２のノズル４か
ら溢れても第１のノズル６の方向に行かないことにな
る。

【００５８】具体的には、第２のノズル開口部４ａの形
状が図１９に示されるような楕円形状の場合には、図２
１に示すように、希釈液２１が図中矢印Ｘで示す短径方
向に伸びようとするので、第１のノズル６の方向に希釈
液２１が行くのが抑えられる。また、図２０に示される
ような半円形状の場合には、図２２に示すように、図中
矢印Ｙで示す円を切り欠いた方向に伸びようとするの
で、その反対方向である第１のノズル６の方向に希釈液
２１が行くのが抑えられるのである。

【００５９】さらに、図７（ａ）中（Ｈ）で示す時点か
ら図７（ａ）中（Ｊ）で示す時点まで、第２の積層ピエ
ゾ素子１５の引きが行われ、第２の供給室１３内の希釈
液２１が第２の圧力室１０内に引き込まれる。しかし、
それと同時に、図１４に示すように、第２のメニスカス
Ｄ₂も第２の圧力室１０内に引き込まれ後退するのであ
る。ここでも、上述したように、図１４において後退し
た第２のメニスカスＤ₂には、図１５〜図１７に示すよ
うに、第２のノズル開口部４ａから広がろうとする力が
働く。なお、簡単のため、ここでは、図７（ａ）中
（Ｅ）で示す時点から図中（Ｈ）で示す時点の間を説明
するために用いた図を用いるが、メニスカス後退の程度
が必ずしも一致するわけではない。

【００６０】しかし、本実施の形態では、第２のノズル
開口部４ａの形状が、図１９に示す楕円形状、または図
２０に示す半円形状に形成されている。このため、上述
したように、希釈液２１は、第２のノズル４から溢れて
も、丸まろうとする表面張力により第１のノズル６の方
向へ行くことがない。

【００６１】因みに、さらに細かく述べると、図１８で
最大に溢れ出た希釈液２１は、第２のノズル４内に戻
り、第２のメニスカスＤ₂は第２のノズル開口部４ａを
中心とした減衰振動をする。もし一度第２のノズル４内
に引き込まれた第２のメニスカスＤ₂に勢いが残ってい
ると、再び図１８のように第１のノズル６内に入ろうと
する力が働く。

【００６２】しかし、上述したように、本実施の形態で
は、第２のノズルの開口部４ａの形状が、図１９に示す
楕円形状、または図２０に示す半円形状に形成されてい
る。このため、上述したように、希釈液２１は、第２の
ノズル４から溢れても、丸まろうとする表面張力により
第１のノズル６の方向へ行くことがない。図７（ａ）中
（Ｅ）で示す時点から図中（Ｈ）の場合の第２のメニス
カスＤ₂の動きについても同様のことが言える。

【００６３】ここでもし、従来のように、第２のノズル
開口部４ａの形状が円状に形成されていた場合には、図
１７に示すように、その後戻った希釈液２１が戻ってく
るときの勢いにより、第２のノズル開口部４ａからはみ
出してオーバーシュートを開始する。オーバーシュート
した希釈液２１は、図１８に示すように、第１のノズル
６内に入り込んでしまう。その結果として、希釈液２１
が第１のノズル６内のインク２２と混合してインク２２
の濃度が薄められることになり、最終的に所定の濃度よ
りも低い濃度のドット形成が起きてしまう。以上述べた
ことが図７（ａ）中（Ｅ）で示す時点から図中（Ｈ）で
示す時点、及び図７（ａ）中（Ｊ）で示す時点から図中
（Ｄ）で示す時点の間に起こり問題となる。

【００６４】このように、本実施の形態では、第２のノ
ズル開口部４ａの形状を楕円形状または半円形状とした
ことから、第２のノズル４から希釈液２１が溢れても、
丸まろうとする表面張力が働き、希釈液２１は第１のノ
ズル６の方向へ行くことがない。すなわち、所定の混合
吐出動作以外に希釈液２１とインク２２とが混合してし
まうことがないため、適切な濃度のドット形成が可能と
なる。

【００６５】なお、本発明に係るプリンタ装置の第２の
ノズル開口部４ａの形状は、上述した楕円形状に限定さ
れるものではなく、第２のノズル開口部４ａの第１のノ
ズル開口部６ａに向かう方向の開口長がこれと直交する
方向の開口長よりも大とされる形状であれば使用でき
る。例えば、図２３に示す長方形形状、図２４に示す菱
形形状とすることもできるし、極端に述べれば図２５に
示したような形状でも使用可能である。

【００６６】また、第２のノズル開口部４ａの形状は、
上述した半円形状に限定されるものではなく、第２のノ
ズル開口部４ａの第１のノズル開口部６ａと隣接する側
とは反対側の位置に切り欠き部を有する形状であれば使
用できる。例えば、図２６及び図２７に示す蝕形状であ
れば使用できるし、極端に述べれば図２８に示したよう
な多少乱れた形状でもよい。但し、図２８に示した形状
についても言えることであるが、マルチノズルで使用す
る場合は、吐出方向安定性のために、全ての第２のノズ
ルにおいて同方向に乱れた形状であることが望ましい。

【００６７】このように、第２のノズル開口部４ａは、
希釈液２１が第２のノズル開口部４ａから溢れ出ても、
希釈液２１が第１のノズル開口部６ａ側に広がろうとす
る力を抑制するような形状となっている。そのため、希
釈液２１が第１のノズル６内に混入することがない。

【００６８】ところで、本発明をいわゆるオンデマンド
型ではないコンティニュアス型のプリンタ装置に適用す
る場合には、第２の積層ピエゾ素子１５の駆動波形を工
夫することにより、第２のノズル４から第１のノズル６
へ希釈液２１が混入することを防ぐことができる。因み
に、オンデマンド型とは、濃度がない部分はドット形成
を行わない方式であり、コンティニュアス型とは、濃度
がない部分も、定量媒体の滲み出しは行わないものの吐
出媒体の吐出は行う方式である。

【００６９】すなわち、上述のように図７（ａ）中の
（Ｅ）で示す時点から（Ｈ）で示す時点の間に希釈液２
１の第２のノズル４からのオーバーシュートが起こるわ
けである。したがって、図２９に示すように、図２９中
（Ｅ）で示す時点から例えば２０［μｓ］経った図中
（Ｈ）で示す時点で、第２の積層ピエゾ素子１５の引き
を開始するとよい。これにより、オーバーシュートした
希釈液２１が第１のノズル６内に混入しないで済む。

【００７０】また、上述したように、図２９中（Ｊ）で
示す時点から（Ｄ）で示す時点の間に、希釈液２１が第
２のノズル４内に引き込まれるわけだが、そのメニスカ
スＤ₂が表面に戻ってオーバーシュートして第１のノズ
ル６内に混入する。したがって、図２９に示すように、
図２９中（Ｈ）で示す時点から図２９中（Ｊ）で示す時
点まで例えば８５［μｓ］かけて第２の積層ピエゾ素子
１５を引き、図２９中（Ｊ）で示す時点から例えば１０
［μｓ］経った図２９中（Ｄ）で示す時点から第２の積
層ピエゾ素子１５の押し動作を開始するとよい。これに
より、オーバーシュートした希釈液２１が第１のノズル
６内に混入しないで済む。

【００７１】図２９中（Ｄ）で示す時点から図２９中
（Ｅ）で示す時点まで押し時間を１０［μｓ］とする
と、第２の積層ピエゾ素子１５の駆動波形の一周期は、
計１２５［μｓ］となり、８［ｋＨｚ］の動作となる。

【００７２】なお、本発明は、オンデマンド型及びコン
ティニュアス型のどちらにでも適用可能である。しか
し、オンデマンド型の場合には、吐出動作が行われない
周期があるため図２９中（Ｊ）で示す時点から図中
（Ｄ）で示す時点までの時間が、例えば１周期休むと１
３５［μｓ］となってしまい、第１のノズル６内に希釈
液２１が混入しやすくなる。

【００７３】このように、第２の積層ピエゾ素子１５の
押し動作により第２のノズル４内に後退した希釈液２１
が戻ってくるときにオーバーシュートして第１のノズル
６内に混入してしまう前に、第２の積層ピエゾ素子１５
の引き動作を開始するとよい。さらに、その引き動作に
より第２のノズル４内に引き込まれた希釈液２１が戻っ
てくるときにオーバーシュートして第１のノズル６内に
混入してしまう前に、第２の積層ピエゾ素子１５の押し
動作すなわち希釈液２１の吐出動作を開始するとよい。
これにより、第１のノズル６内においてインク２２に希
釈液２１が混合することを防ぐことができる。

【００７４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係るプリンタ装置においては、第１の圧力印加手段
に定常状態から押し出し動作を行わせ、第１のノズルか
ら第２のノズルに向けて定量媒体を滲み出させて当該定
量媒体を第２のノズルの先端近傍の吐出媒体に接触させ
た後、第２の圧力印加手段に定常状態から吐出動作を行
わせ、第２のノズルから吐出媒体を吐出させて定量媒体
と吐出媒体を混合吐出するプリンタ装置において、吐出
媒体が第２のノズルから出たときに表面張力により丸く
なる性質を利用し、第２のノズル開口部の形状を第１の
ノズル開口部に向かう方向に長い形状、または第１のノ
ズル開口部方向と反対側に切り欠き部を有する形状とし
たことから、第２のノズルから吐出媒体が出たときに、
前者の場合は第１のノズル開口部に向かう方向と垂直な
方向に多く溢れ出るようになり、後者の場合は切り欠い
た方向に多く溢れ出るようになる。このことから、吐出
媒体が第１のノズル内に入ってしまうことがなく、定量
媒体に吐出媒体が混合してしまうことがない。

【００７５】したがって、本発明に係るプリンタ装置
は、所定の混合吐出動作以外のときに定量媒体に吐出媒
体が混合してしまうことがないため、適切な濃度のドッ
ト形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプリンタ装置のプリントヘッ
ドの一例を示す要部概略断面図である。

【図２】同プリンタ装置のプリントヘッドの一例のオリ
フィスプレート近傍を拡大して示す要部概略断面図であ
る。

【図３】同プリンタ装置のプリントヘッドの一例を示す
平面図である。

【図４】同プリンタ装置のプリントヘッドの一例を示す
断面図である。

【図５】同プリンタ装置のプリントヘッドの一例のオリ
フィスプレートを示す断面図である。

【図６】同プリンタ装置のプリントヘッドの一例を模式
的に示す平面図である。

【図７】同プリンタ装置の駆動方法の一例の駆動波形を
示す図である。

【図８】同プリンタ装置のプリントヘッドの印刷時の動
作を動作順に示すものであり、第１及び第２のノズルに
第１及び第２のメニスカスが形成されている状態を模式
的に示す断面図である。

【図９】同プリンタ装置のプリントヘッドの印刷時の動
作を動作順に示すものであり、インクが第２のノズルの
希釈液に合わさった状態を模式的に示す断面図である。

【図１０】同プリンタ装置のプリントヘッドの印刷時の
動作を動作順に示すものであり、希釈液とインクの混合
溶液が形成された状態を模式的に示す断面図である。

【図１１】同プリンタ装置のプリントヘッドの印刷時の
動作を動作順に示すものであり、混合溶液にくびれが生
じた状態を模式的に示す断面図である。

【図１２】同プリンタ装置のプリントヘッドの印刷時の
動作を動作順に示すものであり、混合溶液が第２のノズ
ルから吐出した状態を模式的に示す断面図である。

【図１３】同プリンタ装置のプリントヘッドの印刷時の
動作を動作順に示すものであり、混合溶液が球形の液滴
として飛翔した状態を模式的に示す断面図である。

【図１４】同プリンタ装置のプリントヘッドの第２のノ
ズル内の希釈液の様子を示すものであり、第２のノズル
内の吐出媒体のメニスカスが後退した様子を示す断面図
である。

【図１５】同プリンタ装置のプリントヘッドの第２のノ
ズル内の希釈液の様子を示すものであり、第２のノズル
内の吐出媒体のメニスカスが後退してから戻ってくる様
子を示す断面図である。

【図１６】同プリンタ装置のプリントヘッドの第２のノ
ズル内の希釈液の様子を示すものであり、第２のノズル
内の吐出媒体のメニスカスが後退してから開口部まで戻
ってくる様子を示す断面図である。

【図１７】同プリンタ装置のプリントヘッドの第２のノ
ズル内の希釈液の様子を示すものであり、第２のノズル
内の吐出媒体のメニスカスが開口部から少しはみ出た様
子を示す断面図である。

【図１８】別のプリンタ装置のプリントヘッドの印刷時
の動作を示すものであり、第２のノズル内の希釈液が第
２のノズル開口部からはみ出て第１のノズル内へ入って
しまう様子を示す断面図である。

【図１９】本発明を適用したプリンタ装置のプリンヘッ
ドの第１のノズル開口部及び第２のノズル開口部の形状
を示す平面図である。

【図２０】本発明を適用したプリンタ装置のプリンヘッ
ドの第１のノズル開口部及び第２のノズル開口部の形状
を示す平面図である。

【図２１】本発明を適用したプリンタ装置のプリンヘッ
ドの第２のノズル開口部から希釈液が溢れる様子を示す
平面図である。

【図２２】本発明を適用したプリンタ装置のプリンヘッ
ドの第２のノズル開口部から希釈液が溢れる様子を示す
平面図である。

【図２３】本発明を適用したプリンタ装置のプリンヘッ
ドの第１のノズル開口部及び第２のノズル開口部の形状
を示す平面図である。

【図２４】本発明を適用したプリンタ装置のプリンヘッ
ドの第１のノズル開口部及び第２のノズル開口部の形状
を示す平面図である。

【図２５】本発明を適用したプリンタ装置のプリンヘッ
ドの第１のノズル開口部及び第２のノズル開口部の形状
を示す平面図である。

【図２６】本発明を適用したプリンタ装置のプリンヘッ
ドの第１のノズル開口部及び第２のノズル開口部の形状
を示す平面図である。

【図２７】本発明を適用したプリンタ装置のプリンヘッ
ドの第１のノズル開口部及び第２のノズル開口部の形状
を示す平面図である。

【図２８】本発明を適用したプリンタ装置のプリンヘッ
ドの第１のノズル開口部及び第２のノズル開口部の形状
を示す平面図である。

【図２９】本発明を適用したコンティニュアス型のプリ
ンタ装置の駆動方法の一例の駆動波形を示す図である。

【符号の説明】

４第２のノズル、６第１のノズル、１０第２の圧
力室、１１第１の圧力室、１５第２の積層ピエゾ素
子、１８第１の積層ピエゾ素子、２１希釈液、２２
インク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定量媒体が導入される第１の圧力室と、
吐出媒体が導入される第２の圧力室と、一方が上記第１
の圧力室に連通し他方が第１のノズル開口部となる第１
のノズルと、一方が第２の圧力に連通し他方が第２のノ
ズル開口部となる第２のノズルと、第１の圧力室内の定
量媒体に圧力を加えて定量媒体を押し出す第１の圧力印
加手段と、第２の圧力室内の吐出媒体に圧力を加えて吐
出媒体を吐出させる第２の圧力印加手段とを有し、第２のノズル開口部が第１のノズル開口部と隣合うよう
にして配置されるとともに、この第２のノズル開口部の
第１のノズル開口部に向かう方向の開口長がこれと直交
する方向の開口長よりも大とされ、第１の圧力印加手段に定常状態から押し出し動作を行わ
せ、第１のノズルから第２のノズルに向けて定量媒体を
滲み出させて当該定量媒体を第２のノズルの先端近傍の
吐出媒体に接触させた後、第２の圧力印加手段に定常状
態から吐出動作を行わせ、第２のノズルから吐出媒体を
吐出させて定量媒体と吐出媒体を混合吐出することを特
徴とするプリンタ装置。
【請求項２】定量媒体が導入される第１の圧力室と、
吐出媒体が導入される第２の圧力室と、一方が上記第１
の圧力室に連通し他方が第１のノズル開口部となる第１
のノズルと、一方が第２の圧力に連通し他方が第２のノ
ズル開口部となる第２のノズルと、第１の圧力室内の定
量媒体に圧力を加えて定量媒体を押し出す第１の圧力印
加手段と、第２の圧力室内の吐出媒体に圧力を加えて吐
出媒体を吐出させる第２の圧力印加手段とを有し、第２のノズル開口部が第１のノズル開口部と隣合うよう
にして配置されるとともに、この第２のノズル開口部の
第１のノズル開口部と隣接する側とは反対側の位置に切
り欠き部を有し、第１の圧力印加手段に定常状態から押し出し動作を行わ
せ、第１のノズルから第２のノズルに向けて定量媒体を
滲み出させて当該定量媒体を第２のノズルの先端近傍の
吐出媒体に接触させた後、第２の圧力印加手段に定常状
態から吐出動作を行わせ、第２のノズルから吐出媒体を
吐出させて定量媒体と吐出媒体を混合吐出することを特
徴とするプリンタ装置。