(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類のインクをそれらの混合割合を画像信号に基づいて変化させつつインク吐出口から吐出させ、かつこのインク吐出口に対して相対移動する画像受容体に移送することによって画像を形成する画像形成方法において、
画像受容体の相対移動方向に交わる方向に並べた多数のインク吐出口より上流側で各インク吐出口に接続された複数のインク流路にインクを送出し、前記インク吐出口から吐出される複数種類のインクの合計吐出体積流量が常に一定となるようにインクの流量を制御しつつ複数種類のインクを前記インク吐出口より上流側で合流させこれらインクを前記インク吐出口に連続流として導き、インク吐出口から吐出される複数種類のインクを連続した流体流として画像受容体に移して画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
複数種類のインクのうち少なくとも１種のインクは少なくとも乾燥後は実質的に画像を形成しない画像非形成インクであり、この画像非形成インクを常に含むように複数種類のインクの混合割合が制御される請求項１の画像形成方法。
【請求項３】
複数種類のインクの流量は、画像受容体の移動方向に直交または略直交する方向の異なる画素ごとに制御される請求項１〜２のいずれかの画像形成方法。
【請求項４】
異なる画素ごとに流量が制御された複数種類のインクは、異なる画素に対応して設けられたインク吐出口からそれぞれ吐出される請求項１〜３のいずれかの画像形成方法。
【請求項５】
異なる画素ごとに流量が制御された複数種類のインクは、異なる画素ごとに設けたインク吐出口を通りさらに各インク吐出口をつなぐスリットを通して連続した流体流として画像受容体に移され、画像を形成する請求項１〜４のいずれかの画像形成方法。
【請求項６】
インク流量は、インク流路のインク供給圧力を一定に保ちつつインク流路の断面積を変化させることによって制御する請求項１〜５のいずれかの画像形成方法。
【請求項７】
インク流路の断面積はピエゾ素子によって制御される請求項６の画像形成方法。
【請求項８】
複数種類のインクをそれぞれ供給するインク流路にピエゾ素子がそれぞれ設けられ、これらピエゾ素子により制御されたインク流路断面積の合計が常に一定となるように各ピエゾ素子が制御される請求項７の画像形成方法。
【請求項９】
ピエゾ素子は素子に固有な機械的共振周波数で駆動され、一画素あたりのパルス数を変化させることによってインク流量を制御する請求項７または８の画像形成方法。
【請求項１０】
インク流量は、インク供給ポンプの吐出量を変化させることによって制御する請求項１〜５のいずれかの画像形成方法。
【請求項１１】
インク供給ポンプは、インク流路に設けられた少なくとも１つの逆止弁と、この逆止弁の近傍に設けられたキャビティ部と、このキャビティ部の容量を変化させる可動部材とを備え、前記可動部材による前記キャビティ部の容量変化によってインクを吐出する請求項１０の画像形成方法。
【請求項１２】
逆止弁はインク吐出口へ向かうインクの流れに対する抵抗がその逆方向に対する抵抗よりも小さくなる幾何学的形状を有する請求項１１の画像形成方法。
【請求項１３】
インク供給ポンプはパルスモータにより駆動される請求項１０の画像形成方法。
【請求項１４】
複数種類のインクをそれぞれ供給するインク流路には、パルスモータにより駆動されるインク供給ポンプが設けられ、各モータの駆動パルス数の合計が常に一定となるように各モータが制御される請求項１０の画像形成方法。
【請求項１５】
複数種類のインクをそれぞれ供給するインク流路には、それぞれピエゾ素子と逆止弁を用いたインク供給ポンプが設けられ、各ピエゾ素子は素子に固有な機械的共振周波数で駆動され、一画素あたりのパルス数の合計が常に一定になるよう各ピエゾ素子が制御される請求項１０の画像形成方法。
【請求項１６】
複数種類のインクをそれらの混合割合を画像信号に基づいて変化させつつインク吐出口から吐出させ、かつこのインク吐出口に対して相対移動する画像受容体に移送することによって画像を形成する画像形成装置において、
画像受容体の相対移動方向に交わる方向に並べられ複数種類のインクを連続した流体流として画像受容体に移行させて画像を形成する多数のインク吐出口と、各インク吐出口より上流側に接続され各インク吐出口より上流側で複数種類のインクを合流させる複数のインク流路と、インク流路にインクを送出しつつ前記インク吐出口から吐出される複数種類のインクのインク流量をそれぞれ独立に制御するインク流量制御手段と、前記画像信号に対応する各種インクの混合割合でかつ各種インクのインク流量の合計が一定の吐出体積流量となるように各種インクのインク流量を求める演算部と、この演算部の演算結果に基づいて前記インク流量制御手段を駆動するドライバとを備え、前記複数種類のインクを前記インク吐出口より上流側で合流させこれらインクを前記インク吐出口に連続流として導き、インク吐出口から吐出される複数種類のインクを連続した流体流として画像受容体に移して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
インク流量制御手段は、インク供給圧が一定に保たれたインク流路に設けられインク流路面積を変化させる流量制御弁で形成される請求項１６の画像形成装置。
【請求項１８】
流量制御弁はピエゾ素子により駆動されるダイヤフラム弁である請求項１７の画像形成装置。
【請求項１９】
流量制御弁は、熱−圧力効果によって駆動されるダイヤフラム弁である請求項１７の画像形成装置。
【請求項２０】
流量制御弁は、静電引力もしくは静電斥力により駆動されるダイヤフラム弁である請求項１７の画像形成装置。
【請求項２１】
インク流量制御手段は、インク流路に設けられたパルスモータ駆動のインク供給ポンプで形成される請求項１６の画像形成装置。
【請求項２２】
インク流量制御手段は、インク流路に設けられた逆止弁と、この逆止弁の近傍に設けられたキャビティ部と、このキャビティ部の容量を変化させる可動部材とを備え、前記可動部材により前記キャビティ部の容量を変化させることによってインクを吐出する請求項１６の画像形成装置。
【請求項２３】
逆止弁はインク吐出口へ向かうインク流動に対する抵抗がその逆方向に対する抵抗よりも小さい幾何学的形状を有する請求項２２の画像形成装置。
【請求項２４】
可動部材はピエゾ素子で駆動されるダイヤフラムである請求項２２の画像形成装置。
【請求項２５】
可動部材は、熱−圧力効果によって駆動されるダイヤフラムである請求項２２の画像形成装置。
【請求項２６】
可動部材は、静電引力もしくは静電斥力により駆動されるダイヤフラムである請求項２２の画像形成装置。
【請求項２７】
可動部材は、磁歪効果により駆動されるダイヤフラムである請求項２２の画像形成装置。
【請求項２８】
可動部材は、画像形成に用いる複数種類のインクとは異なる流体の界面張力効果により駆動されるダイヤフラムである請求項２２の画像形成装置。
【請求項２９】
可動部材は、画像形成に用いる複数種類のインクとは異なる流体の電気分解により生じる気泡により駆動されるダイヤフラムである請求項２２の画像形成装置。
【請求項３０】
インク流量制御手段が、複数種類のインクをそれぞれ供給する各インク流路に設けられ、各ピエゾ素子は素子に固有な機械的共振周波数で駆動される一方、一画素あたりのパルス数の合計が常に一定になるように各ピエゾ素子が制御される請求項２４の画像形成装置。
【請求項３１】
インク吐出口は画像受容体の移動方向に直交または略直交する方向に画素ごとに並設され、これらのインク吐出口は独立して画像受容体に対向している請求項１６〜３０のいずれかの画像形成装置。
【請求項３２】
画素ごとに設けた複数種類のインク吐出口は、画像受容体に近接して対向するスリット内に開口し、各インク吐出口から吐出される流体はスリットから帯状に連続した流体流となって画像受容体に移される請求項１６〜３０のいずれかの画像形成装置。
【請求項３３】
請求項３１または３２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。
【請求項３４】
請求項１６〜３３のいずれかの画像形成装置に用いる記録ヘッドであって、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またはほぼ直交する直線上に沿って配列されていることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項３５】
請求項１６〜３３のいずれかの画像形成装置に用いる記録ヘッドであって、隣接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またはほぼ直交する互いに平行な複数の直線上に振り分けられていることを特徴とする記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のインクの混合割合を画像信号に基づいて変化させることにより所定濃度および／または所定の色の流体を生成し、この流体を画像受容体に導いて画像を形成する画像形成方法と、装置と、記録ヘッドとに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第４，１０９，２８２号（以下先行技術文献１という）には、クリアーインクとブラックインクの２液を、画像形成用の基体へ導くための流路中に、フラップバルブと称する弁を設け、この弁を変位させることによって各インクの流路を開閉し、２液を所望の濃度に混合して基体上に移送するプリント装置が開示されている。これによりＴＶスクリーンに表示された画像情報と同じグレースケール情報を持った画像をプリントアウトできるようにしたものである。ここには、フラップバルブの弁とその対向面に設けられた電極との間に電圧を印加し、その静電引力で弁自身を機械的に変形させることにより弁を変位させることが開示されている。またインクはプリント用紙の繊維間の毛管現象によって吸い出される。
【０００３】
米国特許第４，６１４，９５３号（以下先行技術文献２）には、同じく複数の色の異なったインクと溶媒を所望の量だけ第３のチャンバーへ導き混合させるプリンターヘッド装置が開示されている。ここには所望の量のインクを秤量する手段として、チャンバーと、このチャンバーに取り付けられたダイアフラム状のピエゾ効果素子部とを用い、このピエゾ素子を駆動させて得られる圧力パルスを用いることが開示されている。
【０００４】
特開平５−２０１０２４号（以下先行技術文献３）には、キャリア液体が充填される液体室と、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、このノズル内のキャリア液体にインクを混合する混合部とを備えたインクジェットプリントヘッドが開示されている。またここには、インクの混合量を所望の値に調整するための調整手段を設けることも開示されている。
【０００５】
特開平７−１２５２５９（以下先行技術文献４）には、同様に、第１と第２の濃度を有するインクを供給する第１および第２の供給手段と、所望のインク濃度になるように第２の供給手段による第２のインクの供給量を制御する制御手段とを有するインクジェット記録ヘッドが開示されている。
【０００６】
ここには制御手段として、専用の発熱素子を持ちその熱エネルギーをもって駆動されるマイクロポンプによるものが開示されている。このマイクロポンプとしては、発熱素子により熱エネルギーを発生させ、それにより生じた核沸騰による圧力で、例えばピストン状の弁、もしくは片持ち梁的な弁を駆動する例が開示されている。またここには、この弁に形状記憶合金からなるアクチュエータを組合せて使用することにより、特に流入量の少ない領域においてインク流入量を効果的に制御することが可能になると説明されている。
【０００７】
特開平３−２０７６６４号（以下先行技術文献５）には、先行技術文献２と似た構造であるが、複数のインクを混ぜ合せるための第３のチャンバを用いない構造のものが示されている。
【０００８】
特開平９−１５６１３１号（以下先行技術文献６）には、画像データに基づいて、複数色の画像を形成する複数のプリンタヘッドを備え、インクと希釈液とを所定の混合比で混合して希釈インクとなし、前記希釈インクをノズルから噴射して記録媒体上に記録画像を形成するインクジェットプリンタが示されている。ここに、前記複数のプリンタヘッドに、インク混合量が小さく明確な印画濃度に達しない例えば全白の画像データが入力されたとき、複数のプリンタヘッドのうち、少なくとも一つのプリンタヘッドから前記希釈液を吐出させるインクジェットプリンタが開示されている。この結果急激な階調変化（トーンジャンプ）を防ぎ、希釈液の余分な消費を抑え乾燥性を向上させるものである。
【０００９】
特開平１０−２６４３７２号（以下先行技術文献７）には、インク吐出ノズルを直線上に並べた複数のラインヘッドを用いたものが示されている。ここに各ラインヘッドをプリント用紙の送り方向に偏位させて並べると共に、各ラインヘッドのノズルの位置をプリント用紙の幅方向に相対的に偏位させることにより、画素密度を高めるものである。また各ノズルからは単一色のインクが吐出されるものであり、ラインヘッドごとに異なる色のインクを吐出することにより異なる色のインク滴を組み合わせることによってプリント用紙上で所定の色を表出させるものである。
【００１０】
【従来技術の問題点】
前記先行技術文献１〜６に示された従来の技術は、いずれも異なるインクを予め混合してから吐出するものであるが、混合すべき複数のインクのうち少なくとも１種のインクの供給量を制御するものである。このため混合された後の所望の濃度あるいは色になったインクの液体の流量、すなわち単位時間当たりの体積流量が濃度や色の変化によって変動することになる。このように混合後のインク液体の単位時間当たりの体積流量（以下単に流量ともいう）が濃度や色による混合比の変化によって変動すると、最終的に形成される画像品質が著しく低下するという問題が生じることが解った。
【００１１】
すなわち、前記した従来のインクジェット方式による画像形成技術においては、一回の吐出動作で形成される液滴の体積（吐出体積）はほぼ一定であるのに対し、吐出口（ジェット生成部）へ新たに逐次供給される混合後のインクの液体流量が変動するからである。例えば混合後のインクの供給流量が多い場合には、一回の吐出動作で吐出できる液滴量を超えることになり、吐出口内部に残った液体が次の画素の液滴に混入することになる。また混合後のインクの供給流量が少ない場合には次の画素に対する液滴の一部を取り込んでしまう。このため画質に悪影響を及ぼすことになるものである。
【００１２】
また出願人らはインクジェット方式に代わる方式として、インクの液体を液滴にすることなく連続流にして画像受容体に連続的に移す方式（以下連続塗布方式という）を検討しているが、この方式においても前記のように混合後のインク供給量が変動すると種々の問題が生じることが解った。例えば混合したインクの液体供給量が変化すると、液体の流動が乱れることがある。
【００１３】
すなわちこの液体は乱れのない定常流となって画像受容体に移るのが望ましいが、この流れに乱れやうずが発生すると画質が悪くなるものである。また液体の供給量が変動すると画像受容体上に厚さの異なる塗布膜が形成されることになるが、液体の吐出口の構造によってはこのような厚さの異なる塗布膜を安定して形成することは非常に困難である。もしこのような塗布膜の形成が可能であったとしても、画像の表面に凹凸が生じることになり、やはり画像品質が低下することになる。
【００１４】
前記先行技術文献７に示された従来技術は、１つのノズルからは単一色のインクを吐出するものであるから、１つの画素を複数（３色または４色以上）のインク滴で形成することになる。このため画素密度を高めることが困難であり、画質向上にも制約があるという問題があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、複数の濃度および／または色が異なるインクを混合することによって所望の濃度および／または色のインク液体を生成し、このインク液体を画像受容体へ移して画像を形成する場合に、画像品質を向上させることができる画像形成方法を提供することを第１の目的とする。またこの方法の実施に直接使用する画像形成装置を提供することを第２の目的とする。さらにこの画像形成装置の製造に用いる記録ヘッドを提供することを第３の目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば第１の目的は、複数種類のインクをそれらの混合割合を画像信号に基づいて変化させつつインク吐出口から吐出させ、かつこのインク吐出口に対して相対移動する画像受容体に移送することによって画像を形成する画像形成方法において、画像受容体の相対移動方向に交わる方向に並べた多数のインク吐出口より上流側で各インク吐出口に接続された複数のインク流路にインクを送出し、前記インク吐出口から吐出される複数種類のインクの合計吐出体積流量が常に一定となるようにインクの流量を制御しつつ複数種類のインクを前記インク吐出口より上流側で合流させこれらインクを前記インク吐出口に連続流として導き、インク吐出口から吐出される複数種類のインクを連続した流体流として画像受容体に移して画像を形成することを特徴とする画像形成方法、により達成される。
【００１７】
画像受容体はプリント用紙として、このプリント用紙に直接画像を形成することができる。しかし吐出口と画像受容体との間にドラム状あるいはベルト状の中間画像受容体を介在させ、吐出口から供給されるインク液体をこの中間画像受容体上に載せてからこのインク液体を画像受容体に転写する方式としてもよい。
【００１８】
少なくとも一種のインクは画像非形成インク、すなわち乾燥後に無色透明になるインク（以下画像非形成インク、透明インクという）とすれば、この画像非形成インクの混合割合を変えることにより濃度を制御することができ、この画像非形成インクの供給量は０にならないように常時加えるのがよい。この場合にはこの画像非形成インクに酸化防止剤や紫外線吸収剤などの退色防止剤や他の成分を含有させておくことにより、画像に退色防止や他の性質を付与することができる。
【００１９】
１つの画素に対して複数のインクは、同じ共通のインク吐出口から画像受容体へ移送することにより、画像の濃度ずれや色ずれを無くすか極めて小さくすることができる。複数のインクの流量は画素ごとに制御することにより画像受容体の移動方向および幅方向の両方向に濃度および／または色が変化する画像を形成することができる。
【００２０】
インク吐出口から吐出される複数種類のインクは連続流として画像受容体に移し塗布する（連続塗布方式）。この連続塗布方式の場合には画素ごとに設けたインク吐出口を幅方向につなぐスリットを介して液体流を連続流として吐出させ、画像受容体に移すことができる。
【００２１】
複数のインクの流量（インク流量）は種々の方法により制御することができる。例えば各インク流路へのインク供給圧力を一定に保ちつつ、各インクの流路の断面積をピエゾ素子によって変化させるものが可能である。この場合流路に臨むダイヤフラム弁をピエゾ素子で開閉する。ピエゾ素子は素子自身の機械的固有振動数（共振周波数）で駆動することができ、この周波数のパルス数を変えることにより素子の駆動時間を変え、流量を制御する。ピエゾ素子はアナログ信号によって連続的にその歪量（ダイヤフラム弁の開度）を制御することもでき、この場合にはアナログ信号の電圧により流量を制御する。
【００２２】
複数のインクの流量を全てこのピエゾ素子を用いて制御する場合は、これらのピエゾ素子で制御するインク流路断面積の合計が常に一定になるようにする。例えば各ピエゾ素子の駆動時間パルス数の合計が一定になるようにしたり、アナログ信号の合計電圧が一定になるようにする。
【００２３】
各インク流路に供給する流量をインク供給ポンプの吐出量を変えることにより制御してもよい。例えばこのインク供給ポンプをパルスモータ（ステッピングモータ）で駆動し、このパルスモータの駆動パルス数によってインク流量を制御することができる。インク供給ポンプは、インク流路に設けた少なくとも１つの逆止弁と、この逆止弁近傍に設けたキャビティ部と、このキャビティ部の容量を変化させる可動部材とを備え、このキャビティ部の容量を変化させることによってインクを吐出するものが使用可能である。
【００２４】
ここに用いる逆止弁は、インクの流れ方向とその逆方向ととの抵抗が前者で小さく後者で大きくなるような幾何学的形状のもので構成でき、このような逆止弁であれば可動部分が無く、集積回路やプリント配線板の製造方法やマイクロマシンの製造方法などを利用して製作することが可能である。インク供給ポンプはパルスモータにより駆動するものであってもよい。
【００２５】
複数のインク流路にそれぞれパルスモータ駆動のインク供給ポンプを設けた場合には、インク供給ポンプをそれぞれ駆動するパルスモータの合計駆動パルス数を常に一定にすることにより、インク液体の合計流量を一定に制御することができる。なおここで用いるインク供給ポンプは、モータの回転量に吐出量が比例する容積型のものが望ましく、例えば円形のケース内面に密着させた可撓性チューブを内周側から偏心輪で一定方向にしごく形式のポンプや、ベーンポンプ、ギヤポンプなどが適する。
【００２６】
各インク流路に設けるインク供給ポンプは、ピエゾ素子と逆止弁とで形成することができる。この場合ピエゾ素子は素子に固有な機械的共振周波数で駆動されるダイヤフラム弁となる。各ピエゾ素子の駆動周波数のパルス数（一定時間内あるいは単位時間内のパルス数）の合計（各ピエゾ素子のパルス数の合計）が、常に一定になるように各ピエゾ素子を制御することによりインクの合計吐出体積流量を一定にすることができる。
【００２７】
この発明によれば前記第２の目的は、複数種類のインクをそれらの混合割合を画像信号に基づいて変化させつつインク吐出口から吐出させ、かつこのインク吐出口に対して相対移動する画像受容体に移送することによって画像を形成する画像形成装置において、画像受容体の相対移動方向に交わる方向に並べられ複数種類のインクを連続した流体流として画像受容体に移行させて画像を形成する多数のインク吐出口と、各インク吐出口より上流側に接続され各インク吐出口より上流側で複数種類のインクを合流させる複数のインク流路と、インク流路にインクを送出しつつ前記インク吐出口から吐出される複数種類のインクのインク流量をそれぞれ独立に制御するインク流量制御手段と、前記画像信号に対応する各種インクの混合割合でかつ各種インクのインク流量の合計が一定の吐出体積流量となるように各種インクのインク流量を求める演算部と、この演算部の演算結果に基づいて前記インク流量制御手段を駆動するドライバとを備え、前記複数種類のインクを前記インク吐出口より上流側で合流させこれらインクを前記インク吐出口に連続流として導き、インク吐出口から吐出される複数種類のインクを連続した流体流として画像受容体に移して画像を形成することを特徴とする画像形成装置、により達成される。
【００２８】
インク流量を制御するためには、インクの流路に例えばピエゾ素子で駆動するダイヤフラム式の流量制御弁を設ければよい。ピエゾ素子で駆動するダイヤフラム弁に代えて、熱−圧力効果によるダイヤフラム弁や、静電引力あるいは静電斥力によるダイヤフラム弁を用いてもよい。この場合インク流路へのインク供給圧力は常に一定に保つことは勿論である。またこの流量制御弁に代えて、インク流路にインクを供給するインク供給ポンプの吐出量を制御してもよい。このポンプは容積型のものとしてパルスモータで駆動するのがよい。
【００２９】
インク流量制御手段は、インク流路に設けた逆止弁と、この逆止弁近傍に設けたキャビティ部と、このキャビティ部の容量を変化させる可動部材とを備え、キャビティ部の容量を変化させることによりインクを吐出する構造のものであってもよい。ここに逆止弁は、インクの流動方向とその逆方向とでインク流動抵抗が前者で小さく後者で大きくなるような幾何学的形状のものとすることができる。可動部材はピエゾ素子で駆動される（あるいはピエゾ素子自身により形成される）ダイヤフラムで構成することができる。可動部材は、熱−圧力効果や、静電引力もしくは静電斥力、磁歪効果、インクと別の流体の界面張力効果などを利用して駆動するダイヤフラムや、インクとは別な流体の電気分解による気泡により駆動されるダイヤフラムで構成することもできる。
【００３０】
インク吐出口は画像受容体の幅方向に並ぶ画素ごとに並設させ、これらを独立して画像受容体に対向させ連続塗布方式によって塗布する。この時には、各インク吐出口から吐出される流体を画像受容体の幅方向に長いスリットを介して画像受容体に導くことができる。このようにスリットを介すことにより、インク液体流を定常流として一層安定させて画像受容体に導くことができる。
【００３１】
連続塗布方式の場合にはインク吐出口から吐出される液体を中間画像受容体に移し、この中間画像受容体から画像受容体にインク液体を転写することができる。このように中間画像受容体を介することによりインク吐出口から吐出されるインク液体の移転を円滑に行わせ、プリント用紙などの画像受容体の品質不揃いなどに起因する画質不良の発生を防ぐことができる。
【００３２】
この発明によれば前記第３の目的は、請求項１６〜３３のいずれかの画像形成装置に用いる記録ヘッドであって、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またはほぼ直交する直線上に沿って配列されていることを特徴とする記録ヘッド、により達成される。
【００３３】
インク吐出口は、隣接するものを画像受容体の相対移動方向に対して直交またはほぼ直交する互いに平行な複数の直線に振り分けるようにすれば、画素密度を上げることが可能になる。
【００３４】
【作用】
インク吐出口から吐出される複数種類のインクの合計流量（単位時間当たりの容積流量）が常に一定に保たれているから、インク液体の画像受容体への移送条件が揃い、円滑な移送が行われる。
【００３５】
また連続塗布方式によれば、インク吐出口あるいはスリットから流出するインク液体の流動が変動せず、流動に乱れやうずを発生させることなく高画質の画像を安定して形成することができる。
【００３６】
【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形成部の拡大断面図である。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１２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。
【００３７】
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は記録ヘッドとなる画像形成部であり、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はこの画像形成部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。
【００３８】
画像形成部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、これらの各流路２０，２２の流路断面積を変化させるインク流量制御手段としての流量制御弁２４，２６とを備える。第１のインクとしては画像非形成インク、すなわち乾燥した時に無色透明となるインクであり、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。
【００３９】
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２８，３０に収容され、これらのインクタンク２８，３０からインク供給ポンプ３２，３４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３２，３４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。
【００４０】
流量制御弁２４，２６は、例えばピエゾ素子２４Ａ、２６Ａと、この素子２４Ａ、２６Ａの歪みによってインク流路２０，２２内に進退動するダイヤフラム２４Ｂ、２６Ｂとを有する。これらのピエゾ素子２４Ａ、２６Ａは、制御部３６（図１）によって、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制御される。
【００４１】
この制御部３６は、図２に示すように演算部３８とドライバ４０，４２を備える。演算部３８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４０，４２は各流路２０，２２の供給量がＳ1，Ｓ2となるようにピエゾ素子２４Ａ、２６Ａを駆動する。
【００４２】
例えばピエゾ素子２４Ａ、２６Ａは素子固有の機械的な共振周波数を有する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２４Ｂ、２６Ｂ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２４Ｂ、２６Ｂの開閉条件等が揃っているものとすれば、ピエゾ素子２４Ａ、２６Ａ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Ｓ0＝Ｓ1＋Ｓ2を一定に管理することができる。
【００４３】
このように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４４から連続流となって吐出され、このインク吐出口４４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。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。
【００４４】
第１，第２のインク流路２０，２２および流量制御弁２４，２６をプリント用紙１２の幅方向（移動方向に直交する方向）に多数並設し、例えば画素ごとに設けておけば、各画素に対応する流量制御弁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４４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４４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。
【００４５】
【他の実施態様】
図３はこのような画像形成部（記録ヘッド）１６Ａの一実施態様を示す斜視図、図４はその塗布状態を示す拡大断面図である。この画像形成部１６Ａは、画素ごとに独立したインク吐出口４４と、各画素のインク吐出口４４と平行なスリット４４Ａとを備え、各インク吐出口４４から連続的に吐出されるインク液体がスリット４４Ａ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。
【００４６】
この画像形成部１６Ａには下塗り部１４Ａ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４４Ａと平行なスリット１４Ｃとを備える。下塗り液Ｌは無色透明でプリント用紙１２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形成部１６Ａのスリット４４Ａの上流側に位置する。
【００４７】
この下塗り液Ｌは、インク液体ＩNKの連続塗布時にインク液体ＩNK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４に示すように、画像形成部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１４Ｃ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。
【００４８】
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４４Ａの前に来るから、このスリット４４Ａから吐出されるインク液体ＩNK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ＩNK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。
【００４９】
画像形成部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のインクを流量制御弁（図示せず）を介してインク吐出口４４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。
【００５０】
【他の実施態様】
図５は他の実施態様である画像形成部（記録ヘッド）１１６を示す断面図である。この画像形成部１１６は、前記図１〜４で説明した流量制御弁２４，２６に代えて、第１および第２のインク流路２０，２２に供給するインクの流量をインク供給ポンプ１３２，１３４の吐出量を変化させることによって制御するものである。
【００５１】
ここにポンプ１３２，１３４は吐出量が回転数に比例する容積型のものであり、例えば円形のケース内面に密着させた可撓性チューブを、内周側から偏心輪で押圧しながらチューブを一定方向にしごく形式のポンプが適する。このポンプ１３２，１３４はパルスモータ（ステッピングモータ）によって駆動される。このモータは駆動パルス数によってその回転量が制御でき、この結果ポンプ１３２，１３４の吐出量を制御することができる。
【００５２】
制御部１３６は演算部１３８と、ドライバ１４０，１４２で形成される。演算部１３８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を決定し、この混合割合に対応して各ポンプ１３２，１３４のモータに送るパルス数ｎ1，ｎ2を求める。ドライバ１４０，１４２はそれぞれパルス数ｎ1，ｎ2の駆動パルスを各モータに送り、ポンプ１３２，１３４を駆動する。この結果第１，第２のインク通路２０，２２に所定量の第１，第２のインクが供給され、これらが一定流量のインク液体となってインク吐出口４４からプリント用紙１２に移送される。この場合には、ｎ1＋ｎ2が一定数ｎ0になるようにして吐出インク量の合計が常に一定になるようにする。
【００５３】
【他の実施態様】
図６は他の実施態様である画像形成部（記録ヘッド）２１６を示す断面図である。この実施態様は、第１および第２のインクを供給するインク供給ポンプ２３２，２３４をシリンダポンプで形成したものである。なおポンプ２３２，２３４は同じ構造であるからその一方のポンプ２３２だけ説明する。
【００５４】
シリンダポンプは、シリンダ２３２ａと、ピストン２３２ｂと、このピストン２３２ｂを進退動させる送りねじ２３２ｃと、この送りねじ２３２ｃを回転駆動するパルスモータ２３２ｄとを有する。モータ２３２ｄの正逆転によってピストン２３２ｂはシリンダ２３２ａ内を進退動する。ピストン２３２ｂの退出動に伴ってシリンダ２３２ａには一方向弁２３２ｅを介してインクタンク２８から第１のインクが吸入され、ピストン２３２ｂの進入動に伴いこのインクは一方向弁２３２ｆを介して第１のインク流路２０に送出される。
【００５５】
ここにピストン２３２ｂの移動量はモータ２３２ｄの回転量に比例する。従って１枚の画像を形成する前にピストン２３２ｂを十分に退出方向へ移動させて、シリンダ２３２ａ内に第１のインクを十分に吸入した後、モータ２３２ｄを濃度信号に応じた回転量だけ回転させることによりピストン２３２ｂを所定の移動量だけ進入方向に送り、所定量の第１のインクをインク流路２０に送出できる。ポンプ２３２，２３４のモータ２３２ｄ（一方のみ図示）は、前記図５に示した実施態様と同様な制御部１３６によって駆動することができる。
【００５６】
【他の実施態様】
図７は他の実施態様である画像形成部（記録ヘッド）３１６を示す断面図である。この実施態様は、図５，６におけるインク供給ポンプ１３２，１３４および２３２，２３４に代えて、ピエゾ素子を用いたインク供給ポンプ３３２，３３４を用いたものである。このポンプ３３２，３３４は、ピエゾ素子３３２ａ、３３４ａと、これらのピエゾ素子３３２ａ、３３４ａを１つの壁面とするキャビティ部３３２ｂ、３３４ｂと、このキャビティ部３３２ｂ、３３４ｂ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入口３３２ｃ、３３４ｃおよび出口３３２ｄ、３３４ｄとを有する。ここにピエゾ素子３３２ａ、３３４ａのキャビティ部３３２ｂ、３３４ｂに接する面には、何らかの表面処理を施したり保護層を設けておくのが望ましい。
【００５７】
このためピエゾ素子３３２ａ、３３４ａを駆動し変形させると、キャビティ部３３２ｂ、３３４ｂの容積が変化し、インクは入口３３２ｃ、３３４ｃから出口３３２ｄ、３３４ｄの方向に流れる。ピエゾ素子３３２ａ、３３４ａは各素子の機械的共振周波数のパルス電圧で駆動される。従って各ピエゾ素子３３２ａ、３３４ａの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制御することができる。この場合には前記図２に示した制御部３６と同様の制御部を用いることができる。
【００５８】
【参考例】
図８〜１２は他の参考例であるインク移送手段を備える画像形成部（記録ヘッド）を示す。図８はピエゾインクジェット方式、図９はサーマルインクジェット方式、図１０はコンティニュアスインクジェット方式、図１１は静電吸引インクジェット方式、図１２は超音波インクジェット方式をそれぞれ示す。
【００５９】
これらの参考例では前記図２と同様なピエゾ素子２４Ａ、２６Ａを用いた流量制御弁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４４に導かれる。図８のインク移送手段Ａでは、このインク吐出口４４付近に設けた吐出用ピエゾ素子４００を用いてインクを液滴４０２として吐出し、プリント用紙１２に導くものである。
【００６０】
図９のインク移送手段Ｂでは、インク吐出口４４付近に設けたヒータ４０４によってインク液体を加熱してバブル４０６を発生させ、インク液滴４０２を吐出させるものである。図１０の方式では、インク吐出口４４の前に設けた電極４０８（４０８ａ、４０８ｂ）間に発振器４１０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４４から引出したインク液滴４０２は画像信号に応じて電荷を付与される。これを偏向電極４０９（４０９ａ、４０９ｂ）によって偏向させ、不要な液滴４０２ｂをじゃま板４１２で除去しつつ必要な液滴４０２ａだけをプリント用紙１２に導くものである。
【００６１】
図１１のインク移送手段Ｄでは、インク吐出口４４を小径に絞り、このインク吐出口４４とプリント用紙１２との間に発振器４１４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４４からインク液滴４０２を引出してプリント用紙１２に吸引するものである。図１２のインク移送手段Ｅではインク吐出口４４の外壁に超音波トランスデューサ４１６を設け、この超音波トランスデューサ４１６が射出する超音波をインク吐出口４４の内壁に設けたフレネルレンズ４１８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４０２を発生させるものである。
【００６２】
以上図１〜１２で説明した実施態様および参考例では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。画像形成部１６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。
【００６３】
【他の実施態様】
図１３は連続塗布方式による他の実施態様である画像形成部（記録ヘッド）５１６を示す断面図である。この実施態様は図６に示した画像形成部２１６においてインク供給ポンプ２３４に代えてインク供給ポンプ５３４を用いたものである。
【００６４】
このインク供給ポンプ５３４は図７に示したインク供給ポンプ３３４と同様に構成されたものである。すなわち第２のインク流路２２にキャビティ部５３４ｂと、その前後に位置する逆止弁５３４ｃ、５３４ｄを設け、ピエゾ素子５３４ａにより駆動されるダイヤフラムあるいはピエゾ素子５３４ａと一体なダイヤフラムによりキャビティ部５３４ｂの容積を変化させるものである。
【００６５】
【他の実施態様】
図１４は同様に連続塗布方式による他の実施態様である画像形成部（記録ヘッド）６１６を示す断面図である。この実施態様は図２に示した画像形成部１６における流量制御弁２６に代えてインク供給ポンプ６３４を用いたものである。
【００６６】
第１のインク流路２０には図示しないポンプにより一定圧で第１のインクが供給され、この第１のインク流路２０に設けた流量制御弁６２４によりその流量が制御される。この流量制御弁６２４は、ピエゾ素子６２４Ａにより駆動されるダイヤフラム６２４Ｂの変位により、インク流路面積が制御される。第２のインク流路２２に設けるインク供給ポンプ６３４は、ピエゾ素子６３４ａ、キャビティ部６３４ｂ、逆止弁６３４ｃ、６３４ｄを有する。
【００６７】
【他の実施態様】
図１５は同様に連続塗布方式による他の実施態様である画像形成部（記録ヘッド）７１６を示す断面図である。この実施態様は図６に示した画像形成部２１６におけるインク供給ポンプ２３４に代えてインク供給ポンプ７３４を用いたものである。
【００６８】
このインク供給ポンプ７３４は、第２のインク流路２２に臨むピエゾ素子７３４ａを設け、このピエゾ素子７３４ａとこれに対向するインク流路２２の内壁とに互いに対向するくさび状の突起７３４ｂ、７３４ｃを設けたものである。ここに突起７３４ｂ、７３４ｃは、インク流れ方向に向かって互いに広がる斜面を持つ。ピエゾ素子７３４ａの振動により突起７３４ｂがインク流路２２内に進退動する。この結果これらの突起７３４ｂ、７３４ｃの斜面間に挟まれたインクがインク吐出口４４方向に押し出される。従ってピエゾ素子７３４ａの振動数と振幅とによって第２のインクの吐出量が制御されるものである。
【００６９】
【他の実施態様】
図１６、１７、１８は逆止弁のそれぞれ異なる構造を示す斜視図、図１９はその構造の詳細説明図である。ここに示した逆止弁８００、８０２、８０４は前記図７、１３、１４に示したインク供給ポンプ３３４（図７）、５３４（図１３）、６３４（図１４）に用いるものである。これらの逆止弁８００、８０２、８０４は、インクの流れ方向に対する抵抗がその逆方向に対する抵抗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。
【００７０】
図１６に示す逆止弁８００は、基板８００ａに右側から左側に向かってインク流路面積がほぼ連続的に増加する斜面８００ｂと、逆方向に向かってインク流路面積が急激に増加する平面８００ｃとを持つ。
【００７１】
この逆止弁８００の近傍に容積が変動するキャビティ部があれば、このキャビティ部の容積変動によりインクが逆止弁８００を往復動する。この時のインク流動は図１６で左方向に向かう時に抵抗が小さくなり、逆方向（右方向）に向かう時に抵抗が大きくなる。このためキャビティ部の連続する容積変化により、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。
【００７２】
図１７に示す逆止弁８０２は、基板８０２ａに形成した四角錐状の絞りを用いるものである。図１８に示す逆止弁８０４は、基板８０４ａに形成した円錐状の絞りを用いるものである。これらの逆止弁８０２、８０４も前記図１６に示す逆止弁８００と同様に機能するものである。
【００７３】
これらの逆止弁８００、８０２、８０４は、図１９に示す詳細構造を持つ。すなわち図１９の（Ａ）において、逆止弁８００の斜面８００ｂの傾きθ、逆止弁８０２、８０４の角錐および円錐の錐面８０２ｂ、８０４ｂの傾きθは、基板８００ａの斜面８００ｂのインク流れ方向に対する成分の長さ（以下単に厚さという）ｔ、８０２ａ、８０４ａの厚さｔとの関係で適切に決めるべきである。
【００７４】
実験によると２°＜θ＜１５°の範囲では図１９で上方向への流動抵抗が下方向への流動抵抗よりも小さくなり、流体は上向きに流れる。また２０°＜θ＜７０°の時には反対に上方への流動抵抗が下方への流動抵抗よりも大きくなり、流体は下向きに流れることが解った。このように絞りの角度θにより流れる方向が変わる場合には、この角度θを適切に決める必要がある。
【００７５】
また図１９の（Ｂ）は逆止弁８００Ａの他の構造を示す。この逆止弁８００Ａは２つの錐面８００Ｂと８００Ｃとを連続させたものであり、両錐面８００Ｂと８００Ｃとがそれぞれ中心線となす角度をθ1，θ2とした時に角度θ2の範囲は、少なくとも錐面８００Ｂが中心線となす角度θ1よりも大（θ2＞θ1）とし、かつ８０°以上が望ましく、ほぼ９０°が最も望ましいことが解っている。
【００７６】
この角度θ2が９０°より大幅に大きくなると、この図１９（Ｂ）で上から下へ流れる場合に円錐面８００Ｃに気泡が付着して溜まり易いので望ましくない。なおこの角度θ2は６０°以下では逆止弁としての機能が著しく低下することが解った。また両錐面８００Ｂと８００Ｃとの接続部分は、図にＲで示すように適度な円弧状の曲面にすれば、流体の流れが一層円滑になり、一層望ましい。
【００７７】
【他の実施態様】
図２０、図２１は画像形成部記録ヘッドの配置例を示す図である。図２０に示す画像形成部８１０は、画像受容体の幅より長い範囲で直線Ａ上に並べた多数のインク吐出口４４を備える。この画像形成部８１０は、このインク吐出口４４の配列直線Ａとプリント用紙１２の移送方向Ｂとが交わる角度Θが９０°あるいはほぼ９０°になるように配設されている。図２１に示す画像形成部８１０は、この直線Ａと移送方向Ｂが交わる角度Θが９０°にならないように傾けたものである。
【００７８】
図２０のものによれば、画像形成部８１０のインク吐出口４４は、画素と同じ間隔に設ける必要がある。図２１のものによればインク吐出口４４の間隔は図２０のものに比べて拡げることができる。このため画像形成部８１０の製作が容易になる。
【００７９】
【他の実施態様】
図２２は画像形成部８１０の拡大図、図２３は画像形成部の他の実施態様を示す拡大図である。画像形成部８１０は前記したように直線Ａ上に多数のインク吐出口４４を配列したものである。これに対して図２３に示した画像形成部８１０Ａは、隣接するインク吐出口４４を平行な２本の直線Ａ１、Ａ２上に振り分けたものである。
【００８０】
この図２３に示す画像形成部８１０Ａによれば、各直線Ａ１、Ａ２上で隣接するインク吐出口４４の間隔を図２２に示すものに比べて２倍に拡大することができる。このため画像形成部８１０Ａの製作が容易になる。なお直線Ａ１、Ａ２の２本に代えて３本以上の直線にインク吐出口４４を振り分けてもよく、この場合は画像形成部の製作は一層容易になる。またこのように異なる直線Ａ１、Ａ２にインク吐出口４４を振り分ける場合には、１本の直線上にインク吐出口４４を配設した画像形成部を、プリント用紙１２の幅方向に画素のピッチ分ずらして複数個重ねて密着させることにより構成することができる。
【００８１】
【他の実施態様】
以上の実施態様では流量制御弁（２４，２６，６２４）は、いずれもピエゾ素子によりダイヤフラム弁を駆動することによりインク流路面積を変化させるものであり、また逆止弁とキャビティ部と可動部材とを用いるインク流量制御手段では可動部材をピエゾ素子で駆動するものを説明した。しかしこれら流量制御弁や可動部材は、ピエゾ素子以外の原理に基づく駆動力を利用するものであってもよい。例えば熱−圧力効果や静電引用もしくは静電斥力を利用するものが使用できる。ここに熱−圧力効果は流動抵抗が温度によって大きく変化する流体（インク自身であってもよい）を用い、流体流路内の一箇所で流体温度をヒータで変化させることにより生じる流体の圧力変化を利用してダイヤフラムを駆動するものである。
【００８２】
またダイヤフラム弁や可動部材の駆動には、磁歪効果や、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を利用したり、画像形成に用いる流体とは異なる流体の熱および／または電気分解により生じる気泡の圧力を利用することができる。さらに、前記熱−圧力効果で熱によって流路抵抗を変化させるのに代えて、電界や磁界など他の物理的、化学的な特性を変化させることによって、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ることにより、この流体の圧力変化を発生させ、この圧力の変化を利用してダイヤフラムや可動部材を駆動するものであってもよい。
【００８３】
インク流路を開閉する形式のダイヤフラム弁の場合には、インク流路を閉じる弁板を両持ち梁や片持ち梁で保持する構造のものが使用可能である。すなわちインク流路の開口を弁板に対して略垂直に対向させ、この弁板をインク流路の開口と反対側の面からピエゾ素子などのアクチュエータで押圧する構造とした場合に、この弁板を両持ち梁あるいは片持ち梁にするものである。
【００８４】
前記図２に示した実施態様では、ポンプ３２、３４が一定圧のインクを吐出し、流量調整弁２４、２６によって各インクの吐出量をそれぞれ別々に制御するものであった。また図５、６に示した実施態様ではポンプ１３２、３３４および２３２、２３４はそれぞれ独立にインク吐出量を可変としたものであった。さらに図７に示した実施態様はインク供給ポンプ３３２、３３４により各インクの吐出量を可変としたものであった。
【００８５】
この発明は、各インクを共に一定圧で供給し流量調整弁で吐出量を制御するもの（図２の実施態様）、各インクを共に吐出量をポンプで可変としたもの（図５、６、７の実施態様）だけでなく、一部のインクを一定圧で供給し、他のインクの吐出量を可変としたものであってもよい。例えば乾燥後に無色透明となるインクを一定圧で流量調整弁を用いることなく連続供給する一方、他の着色したインクを流量制御弁（図２に示したもの）や吐出量可変なポンプ（図５、６に示したもの）やインク供給ポンプ（図７に示したもの）でその吐出量を可変としたものであってもよい。
【００８６】
この場合には、全てのインクが集合して通るインク流路の面積が常に一定であるために、一定圧で供給される一方のインクの流量は、他方の吐出量が制御されるインクの吐出量を変化させることにより自然に変化する。また流量制御弁を用いることなく一定圧で供給する無色透明なインクは、記録ヘッド内に形成したインク流路をアレイ状に分岐させることにより１つのインクポンプから各インク吐出口に均等に導くことができ、記録ヘッドの構成を簡単にすることが可能になる。
【００８７】
以上の実施態様は画像を形成するものとして説明した。すなわち用紙やフィルムなどに二次元的に画像を描くものとして説明した。しかしこの発明は液晶カラーディスプレイなどの画像表示器に用いるモザイクフィルタ、すなわちイエロー、マゼンタ、シアンのカラーモザイクを繰り返して配列したカラーフィルタの製作に用いることができる。また空間的に繰り返し性のあるパターンを形成する工業製品の製造にもこの発明は適用することができる。
【００８８】
【発明の効果】
請求項１の発明は以上のように、画像受容体の相対移動方向に交わる方向に並べた多数のインク吐出口より上流側にそれぞれ接続された複数のインク流路にインクを送出し、インク吐出口から吐出する複数種類のインクの合計吐出体積流量が常に一定となるようにインクの流量を制御しこれらをインク吐出口より上流側で合流させこれらをインク吐出口に連続流として導き、インク吐出口から吐出される複数種類のインクを連続した流体流として画像受容体に移して画像を形成するものであるから、画像受容体に導かれる複数種類のインクからなるインク液体の移送条件が揃い、インク吐出口から流出するインク流体の流動が変動せず、流動に乱れやうずを発生させることなく円滑かつ高精度な移送が可能になる。複数種類のインクは共通のインク吐出口まで連続流として導くので、画像の色ずれや濃度ずれが無く画質が一層向上する。ここに用いる複数種類のインクのうち少なくとも１種を画像非形成インクとし、この画像非形成インクを常に含むように複数種類のインクの混合割合を制御する場合には、画像非形成インクの混合割合を変えることにより濃度を変えることができる。複数種類のインクはイエロー、マゼンタ、シアンのインクとして、これらの混合比を変えることによりカラー画像を形成できる。また画像非形成インクを用いる場合にはこの画像非形成インクに退色防止剤などを含ませておくことにより画像の退色を防止したり他の特別な性質を付与することができる（請求項２）。
【００８９】
複数のインクの流量は、画像受容体の幅方向（移動方向に直交する方向または略直交する方向）の異なる画素ごとに制御すれば、二次元に濃度または／および色が変化する画像を形成することができる（請求項３）。
【００９０】
この場合には各画素に対応するインク吐出口を独立に形成することができる（請求項４）。
【００９１】
各画素ごとに設けたインク吐出口から連続流体流として吐出させて画像受容体に塗布してもよいが、各インク吐出口をつなぐスリットを通して吐出させてもよい。この場合には、インク液体を構成する複数種類のインクを互いに混合せずに乱れの無い層流としていずれかのインクを常に画像受容体側あるいは表面側に位置させて塗布することができ、画質を一層向上させることができる（請求項５）。
【００９２】
インク流量は、複数種類のインクの流路断面積を変化させることにより制御でき（請求項６）、このためにはインク流路のインク供給圧力を一定に保ち、ピエゾ素子を用いた流路制御弁をインク流路に設けて（請求項７）、各インク流路の流路断面積の合計が常に一定となるように各ピエゾ素子を制御する（請求項８）。このピエゾ素子はこの素子に固有な機械的共振周波数で駆動し、一画素あたりのパルス数によってインク流量を制御すればよい（請求項９）。
【００９３】
インク流路の断面積を制御するのに代えて、インクの供給ポンプの吐出量を変えることによってインク流量を制御してもよい（請求項１０）。ここに用いるインク供給ポンプとしては、インク流路に設けた少なくとも１つの逆止弁と、この逆止弁の近傍に設けたキャビティ部と、このキャビティ部の容量を変化させる可動部材とを備えるものとすることができる（請求項１１）。ここに用いる逆止弁は、インクの流れ方向の流動抵抗が小さくその逆方向の流動抵抗が大きくなる幾何学的形状としたもの、例えば絞りとすることができる（請求項１２）。
【００９４】
インク供給ポンプはパルス数によって吐出量を制御できるパルスモータを用いたものが使用できる（請求項１３）。この場合には、各インクを吐出する別々のインク供給ポンプをパルスモータで駆動し、各インクごとのポンプを駆動する複数のモータの駆動パルス数の合計が一定になるように制御すればよい（請求項１４）。
【００９５】
パルスモータに代えてピエゾ素子と逆止弁とでインク供給ポンプを形成してもよい（請求項１５）。この場合ピエゾ素子は素子に固有な機械的共振周波数で駆動し、この駆動周波数の一画素あたりのパルス数（例えば単位時間内のパルス数）を各ピエゾ素子に対して合計した値が常に一定になるように制御することにより、インク吐出体積流量を一定に制御することができる。
【００９６】
請求項１６の発明によれば、前記の方法の実施に直接使用される画像形成装置が得られる。インク流路のインク供給圧力を一定に保ち、各インクの流量をそれぞれのインク流路に設けた流量制御弁によって制御する場合には（請求項１７）、この流量制御弁をピエゾ素子により駆動されるダイヤフラム弁で構成することができる（請求項１８）。流量制御弁は、熱−圧力効果により駆動するダイヤフラム弁としたり（請求項１９）、静電引力もしくは静電斥力により駆動されるダイヤフラム弁で形成することができる（請求項２０）。
【００９７】
流量制御弁に代えて、インク供給ポンプの吐出量を制御してもよい（請求項２１）。インク供給ポンプは逆止弁と、その近傍に設けたキャビティ部と、可動部材とで構成することができる（請求項２２）。ここに逆止弁はインク流れ方向の流れ抵抗が逆方向の流れ抵抗よりも小さくなる幾何学的形状のものとすることができる（請求項２３）。
【００９８】
ここに用いる可動部材は、ピエゾ素子で駆動するダイヤフラム（請求項２４）、熱−圧力効果によって駆動されるダイヤフラム（請求項２５）、静電引力または静電斥力により駆動されるダイヤフラム（請求項２６）、磁歪効果により駆動されるダイヤフラム（請求項２７）、インクとは異なる流体の界面張力効果により駆動されるダイヤフラム（請求項２８）、インクとは異なる流体の電気分解により生じる気泡で駆動されるダイヤフラム（請求項２９）などが使用できる。
【００９９】
インク供給ポンプを各インク流路に設けた逆止弁とピエゾ素子とで形成した場合には、各ピエゾ素子の一画素あたりのパルス数の合計が常に一定になるように制御する（請求項３０）。インク吐出口は各画素ごとに独立して画像受容体に対向させることができる（請求項３１）。
【０１００】
インク吐出口は画像受容体に近接して対向させ、インク液体をインク吐出口から連続した流体流として画像受容体に移送することができるが、この場合各インク吐出口を共通のスリットに開口させ、このスリットを介してインク液体を吐出させれば、複数種類のインクを互いに混合させず層流として塗布できるので画像受容体に接触するインクや表面に露出するインクに特別な性質を付与することにより画質を向上させることができる（請求項３２）。なお画像受容体は、プリント用紙などの最終画像受容体だけでなく、ドラムなどの中間画像受容体を含む（請求項３３）。
【０１０１】
画像形成装置に用いる記録ヘッドは、画像受容体の相対移動方向に対して直交またはほぼ直交する直線上に沿ってインク吐出口を配列したものとすることができる（請求項３４）。しかしインク吐出口を配列した直線を画像受容体の相対移動方向に対して傾けておけば、各インク吐出口の間隔を拡げることができる。
【０１０２】
記録ヘッドは、隣接するインク吐出口を、画像受容体の相対移動方向に対して直交またはほぼ直交する複数の直線上に振り分けておいてもよい（請求項３５）。この場合は各直線上に配列されたインク吐出口の間隔が拡大することになるから、塗布ヘッドの製作は一層容易になる。
【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】  同じく画像形成部の拡大断面図
【図３】  画像形成部の一実施態様を示す斜視図
【図４】  同じく塗布状態を示す拡大断面図
【図５】  他の実施態様である画像形成部を示す断面図
【図６】  他の実施態様である画像形成部を示す断面図
【図７】  他の実施態様である画像形成部を示す断面図
【図８】  参考例であるインク移送手段を備える画像形成部を示す図
【図９】  他の参考例であるインク移送手段を備える画像形成部を示す図
【図１０】  他の参考例であるインク移送手段を備える画像形成部を示す図
【図１１】  他の参考例であるインク移送手段を備える画像形成部を示す図
【図１２】  他の参考例であるインク移送手段を備える画像形成部を示す図
【図１３】  他の実施態様である画像形成部を示す断面図
【図１４】  他の実施態様である画像形成部を示す断面図
【図１５】  他の実施態様である画像形成部を示す断面図
【図１６】  逆止弁の構造を示す斜視図
【図１７】  逆止弁の構造を示す斜視図
【図１８】  逆止弁の構造を示す斜視図
【図１９】  逆止弁の詳細説明図
【図２０】  画像形成部の配置例を示す図
【図２１】  画像形成部の配置例を示す図
【図２２】  画像形成部の拡大図
【図２３】  画像形成部の他の実施態様を示す拡大図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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