JP3320147B2 - Thermal inkjet recording device - Google Patents

Thermal inkjet recording device

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JP3320147B2
JP3320147B2 JP13707593A JP13707593A JP3320147B2 JP 3320147 B2 JP3320147 B2 JP 3320147B2 JP 13707593 A JP13707593 A JP 13707593A JP 13707593 A JP13707593 A JP 13707593A JP 3320147 B2 JP3320147 B2 JP 3320147B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はサーマルインクジェット
記録装置、時に発熱抵抗体とこの発熱抵抗体に対向して
設けられたオリフィスとの間に流入したインクを、発熱
抵抗体に電力を印加してインクに熱滴な状態変化を生起
し、オリフィスからインクを吐出させ記録を行なうサー
マルインクジェット記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal ink jet recording apparatus, in which ink flowing between a heating resistor and an orifice provided opposite to the heating resistor is applied to the heating resistor by applying power thereto. The present invention relates to a thermal ink jet printing apparatus that causes a change in state of a hot drop in ink and ejects ink from an orifice to perform printing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のサーマルインクジェット
記録装置は、図3に構成要素であるサーマルイングジェ
ットカートリッジの代表的な構成図を、図4に図3中の
サーマルヘッドの斜視図を、図5に図4中のA−A断面
図を示すように構成され、サーマルイングジェットカー
トリッジ1は内部に設けられたインク供給手段2とサー
マルヘッド3とで構成され、サーマルヘッド3はインク
供給手段2内のインクの流入口であるスロット10を介
してインク供給手段2に接続されている。またサーマル
ヘッド2はインク流路材8により形成されたインク流路
9を有し、インク流路9に面して発熱抵抗体11が設け
られ、この発熱抵抗体11に対面してオリフィス7を有
するオリフィスプレート6によって覆われた構造となっ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a thermal ink jet recording apparatus of this type, FIG. 3 shows a typical configuration diagram of a thermal ink jet cartridge as a component, and FIG. 4 shows a perspective view of a thermal head in FIG. 5 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 4, and the thermal ink jet cartridge 1 is composed of an ink supply means 2 and a thermal head 3 provided therein. The ink supply means 2 is connected to the ink supply means 2 through a slot 10 which is an inflow port of the ink inside. The thermal head 2 has an ink flow path 9 formed by an ink flow path material 8, and a heating resistor 11 is provided facing the ink flow path 9, and an orifice 7 faces the heating resistor 11. It has a structure covered with an orifice plate 6.

【0003】以上の構成において、発熱抵抗体11に図
示されていない信号付与手段から駆動電力が印加される
と、発熱抵抗体11から発生する熱エネルギーにより、
発熱抵抗体11上部のインク流路9にあるインク12は
発熱抵抗体11と接している面上にて、瞬時的に気泡が
生じる熱的な状態変化(膜沸騰あるいは均質核沸騰)を
起こし、この状態変化に基づく作用力によって、インク
流路9中に存在するインク12の一部、またはほぼ全部
がオリフィス7から吐出される。一方、発熱抵抗体11
からの熱エネルギーの供給が止められると、インク12
中に生じた気泡はその体積を瞬時に減縮され、消滅する
か又はほとんど無視しうる程度の体積まで減縮される。
そして吐出された分のインク12は、気泡の体積の収縮
作用、および毛細管力によってスロット10を通って直
ちにインク流路9に補給される。
In the above configuration, when driving power is applied to the heating resistor 11 from a signal applying means (not shown), heat energy generated from the heating resistor 11 causes
The ink 12 in the ink flow path 9 above the heating resistor 11 causes a thermal state change (film boiling or homogeneous nucleate boiling) in which bubbles are instantaneously generated on the surface in contact with the heating resistor 11, A part or almost all of the ink 12 present in the ink flow path 9 is discharged from the orifice 7 by the action force based on this state change. On the other hand, the heating resistor 11
When the supply of thermal energy from the
The bubbles formed therein are instantaneously reduced in volume and either disappear or are reduced to almost negligible volume.
The ejected ink 12 is immediately supplied to the ink flow path 9 through the slot 10 by the action of contracting the volume of the bubble and the capillary force.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のサーマ
ルインクジェット記録装置は、発熱抵抗体がインク流路
中にあるインクの一部を熱して熱的な状態変化を生起さ
せることにより吐出されるインク滴を形成するための熱
エネルギーを発生する信号を発熱抵抗体に与える信号付
与手段に対して、予めパルス幅、印加電圧、および駆動
タイミングを設定している。しかしオリフィスから吐出
され飛翔するインク滴の滴量および滴速度はサーマルヘ
ッドの構造、印加する熱エネルギー量、インクの表面張
力および粘度に大きく依存しており、特にインクの表面
張力および粘度は外界の温度によって変化するので、記
録装置の推奨動作環境を離れて使用した場合には、印字
ににじみ,白抜け,フェザリング等の品質劣化を生じる
という問題点を有している。
In the above-described conventional thermal ink jet recording apparatus, the ink is ejected by the heating resistor heating a part of the ink in the ink flow path to cause a thermal state change. A pulse width, an applied voltage, and a drive timing are set in advance for a signal applying unit that supplies a signal for generating thermal energy for forming a droplet to the heating resistor. However, the amount and speed of ink droplets ejected from the orifice and flying greatly depend on the structure of the thermal head, the amount of applied thermal energy, the surface tension and viscosity of the ink, and especially the surface tension and viscosity of the ink Since the temperature varies depending on the temperature, there is a problem that when the recording apparatus is used away from the recommended operating environment, quality deterioration such as blurring of printing, white spots and feathering occurs.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のサーマルインク
ジェット記録装置は、インク供給手段からインク流入口
およびインク流路材を介して発熱抵抗体面上に流入した
インクに信号付与手段から発熱抵抗体に印加した電力に
より熱的な状態変化を生起し、発熱抵抗体面に対向する
オリフィスからインク滴を所定の方向に吐出させて記録
媒体上に記録を行なうサーマルインクジェット記録装置
において、インク供給手段を区切った発熱抵抗体側内部
に蓄えられたインクの温度を計測する温度計測手段と、
インクの温度に対する発熱抵抗体の最適印加電力情報を
保持する記憶手段と、前記温度計測手段が計測した温度
に対する最適印加電力情報を前記記憶手段から読出す制
御手段と、この制御手段が読出した最適印加電力情報に
従って発熱抵抗体への印加電力を出力する信号付与手段
とを有することにより構成される。
According to the thermal ink jet recording apparatus of the present invention, the ink supplied from the ink supply means to the surface of the heating resistor via the ink inlet and the ink passage material is supplied from the signal applying means to the heating resistor. In the thermal ink jet recording apparatus in which a thermal state change is caused by the applied power and ink droplets are ejected in a predetermined direction from an orifice facing a heating resistor surface to perform recording on a recording medium, an ink supply unit is separated. Temperature measuring means for measuring the temperature of the ink stored inside the heating resistor side ;
Storage means for holding optimum applied power information of the heating resistor with respect to the temperature of the ink; control means for reading the optimum applied power information for the temperature measured by the temperature measuring means from the storage means; Signal applying means for outputting applied power to the heating resistor according to the applied power information.

【0006】[0006]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0007】図1は本発明の第1の実施例に用いられる
発熱抵抗体への電力印加手段の構成図である。図2は図
1に示される温度計測手段を含むサーマルインクジェッ
トカートリッジの構成を示す縦断面図で、実施例におけ
るサーマルヘッドの構成は図4,図5に示した従来のも
のと同じである。
FIG. 1 is a configuration diagram of a means for applying power to a heating resistor used in the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of the thermal ink jet cartridge including the temperature measuring means shown in FIG. 1. The structure of the thermal head in the embodiment is the same as that of the conventional one shown in FIGS.

【0008】図2に示すサーマルインクジェットカート
リッジ1は、インク供給手段2をサーマルヘッド3の近
傍にフィルタ5を設けて区切り、この内部に温度検出手
段4を設けて、サーマルヘッド近傍のインクの安定した
温度を検出できるようにしている。
In the thermal ink jet cartridge 1 shown in FIG. 2, the ink supply means 2 is separated by providing a filter 5 near the thermal head 3 and a temperature detecting means 4 is provided inside the filter to stabilize the ink near the thermal head. The temperature can be detected.

【0009】図1の電力印加手段は温度検出手段4,制
御部13,記憶部14,信号付与手段15,および発熱
抵抗体11から構成され、記憶部14には予め、インク
の各温度に対する表面張力および粘度の値から好ましい
飛翔インク滴を得るための最適印加電力の情報をテーブ
ルとして保持してる。制御部13は温度検出手段4によ
り周期的にインクの温度を測定し、記憶部13を参照し
て測定した温度に対応する最適印加電力の情報を入手
し、信号付与手段15にパルス幅,印加電圧および駆動
タイミング値を指示する。信号付与手段15はこの指示
値に従って発熱抵抗体11に駆動パルスを出力する。
The power applying means shown in FIG. 1 comprises a temperature detecting means 4, a control section 13, a storage section 14, a signal applying section 15, and a heating resistor 11. The storage section 14 has a surface for each temperature of the ink. Information on the optimum applied power for obtaining a preferable flying ink droplet from the values of the tension and the viscosity is held as a table. The control unit 13 periodically measures the temperature of the ink by the temperature detecting unit 4, obtains information on the optimum applied power corresponding to the measured temperature with reference to the storage unit 13, and sends the pulse width and the applied voltage to the signal applying unit 15. Indicate the voltage and drive timing value. The signal applying means 15 outputs a driving pulse to the heating resistor 11 according to the indicated value.

【0010】本発明の第2の実施例では、図1および図
2の温度検出手段4に代えて表面張力・粘度検出手段が
用いられ、記憶部14には予め、インクの各表面張力・
粘度に対する好ましい飛翔インク滴を得るための最適印
加電力の情報をテーブルとして保持していて、これ以外
は第1の実施例と同じに構成される。従って第1の実施
例でのインクの温度の代りにインクの表面張力および粘
度により最適印加電力の情報を入手し、この情報に基づ
いて発熱抵抗体11に駆動パルスを出力する。
In the second embodiment of the present invention, a surface tension / viscosity detecting means is used in place of the temperature detecting means 4 shown in FIGS.
The information of the optimum applied power for obtaining a preferable flying ink droplet with respect to the viscosity is held as a table, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. Therefore, information on the optimum applied power is obtained based on the surface tension and viscosity of the ink instead of the temperature of the ink in the first embodiment, and a drive pulse is output to the heating resistor 11 based on this information.

【0011】本発明の第3の実施例では、図1の温度検
出手段4に代えてオリフィスから吐出されて記録媒体に
付着した印字ドットの形状を計測する印字ドット形状計
測手段が用いられ、この印字ドット形状計測手段はサー
マルインクジェットカートリッジの側面のサーマルヘッ
ド走査線上に設けられる。また、記憶手段14には予め
最適印字ドット形状と実際の印字ドットとの差異による
補正駆動条件がテーブルとして保持されていて、これ以
外は第1の実施例と同じに構成される。制御手段12は
印字ドット形状計測手段により周期的に印字ドット形状
を測定し、記憶部14を参照して測定した印字ドットに
対応する補正駆動条件を入手し、信号付与手段15にパ
ルス幅,印加電圧および駆動タイミングの変動値を指示
する。信号付与手段15はこの指示に従って発熱抵抗体
11に駆動パルスを出力する。
In the third embodiment of the present invention, a print dot shape measuring means for measuring the shape of a print dot discharged from an orifice and attached to a recording medium is used in place of the temperature detecting means 4 shown in FIG. The print dot shape measuring means is provided on the thermal head scanning line on the side of the thermal ink jet cartridge. The storage means 14 stores in advance a table of correction driving conditions based on the difference between the optimum print dot shape and the actual print dots, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. The control means 12 periodically measures the print dot shape by the print dot shape measurement means, obtains the correction driving conditions corresponding to the measured print dots with reference to the storage unit 14, and applies the pulse width and the applied Indicate the fluctuation value of the voltage and the drive timing. The signal applying means 15 outputs a drive pulse to the heating resistor 11 according to the instruction.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、インク供
給手段に保持されているインクの温度を、サーマルヘッ
ドに供給される前に温度検出手段にて測定し、制御部に
てあらかじめ保持している温度と最適印加電力の情報と
を参照し、その情報に基ずき最適な駆動条件にて信号付
与手段を制御したり、インク供給手段に保持されている
インクの表面張力及び粘度を、サーマルヘッドに供給さ
れる前に表面張力/粘度検出手段にて測定し、制御部に
てあらかじめ保持している情報を参照し、その情報に基
ずき最適な駆動条件にて信号付与手段を制御したり、オ
リフィスから吐出されて記録媒体に付着した印字ドット
形状を計測する印字ドット形状計測手段にて、印字ドッ
ト形状を測定し、制御部にてあらかじめ保持している情
報を参照して、その情報に基ずき最適な駆動条件にて信
号付与手段を制御することによって、いかなる環境の変
化、あるいは印字媒体に変化が起こっても、オリフィス
から吐出すインク滴の適量および滴速度が一定となり、
ひいては記録媒体上に高品質で且つ安定した印字を行な
うことができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the temperature of the ink held in the ink supply means is measured by the temperature detection means before the ink is supplied to the thermal head, and the temperature is held in advance by the control unit. With reference to the information of the temperature and the optimum applied power, the signal applying unit is controlled under the optimum driving condition based on the information, and the surface tension and viscosity of the ink held in the ink supply unit are determined. Measured by the surface tension / viscosity detecting means before being supplied to the thermal head, refer to the information held in advance by the control unit, and control the signal applying means under the optimal driving condition based on the information The print dot shape is measured by the print dot shape measuring means for measuring the print dot shape discharged from the orifice and adhered to the recording medium, and the control unit refers to the information held in advance to check the print dot shape. By controlling the signal applying means at the proximal not a Ki optimum drive condition information, a change in any environment, or even change happens to the print medium, an appropriate amount and droplet velocity of the ink droplets ejected from the orifice is constant,
As a result, high quality and stable printing can be performed on the recording medium.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施に用いられる発熱抵抗体へ
の電力印加手段の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a means for applying power to a heating resistor used in a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示される温度検出手段を含むサーマルイ
ンクジェットカートリッジの縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a thermal ink jet cartridge including the temperature detecting means shown in FIG.

【図3】従来のサーマルインクジェット記録装置に用い
られるサーマルインクジェットカートリッジの縦断面図
である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a thermal inkjet cartridge used in a conventional thermal inkjet recording apparatus.

【図4】図3のサーマルインクジェットカートリッジに
用いられるサーマルヘッドの斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a thermal head used in the thermal inkjet cartridge of FIG.

【図5】図4のサーマルヘッドのA−A断面図である。5 is a sectional view of the thermal head of FIG. 4 taken along the line AA.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 サーマルインクジェットカートリッジ 2 インク供給手段 3 サーマルヘッド 4 温度検出手段 7 オリフィス 11 発熱抵抗体 12 インク 13 制御部 14 記憶部 15 信号付与手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal inkjet cartridge 2 Ink supply means 3 Thermal head 4 Temperature detection means 7 Orifice 11 Heating resistor 12 Ink 13 Control unit 14 Storage unit 15 Signal application means

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 インク供給手段からインク流入口および
インク流路材を介して発熱抵抗体面上に流入したインク
に信号付与手段から発熱抵抗体に印加した電力により熱
的な状態変化を生起し、発熱抵抗体面に対向するオリフ
ィスからインク滴を所定の方向に吐出させて記録媒体上
に記録を行なうサーマルインクジェット記録装置におい
て、インク供給手段を区切った発熱抵抗体側内部に蓄え
られたインクの温度を計測する温度計測手段と、インク
の温度に対する発熱抵抗体の最適印加電力情報を保持す
る記憶手段と、前記温度計測手段が計測した温度に対す
る最適印加電力情報を前記記憶手段から読出す制御手段
と、この制御手段が読出した最適印加電力情報に従って
発熱抵抗体への印加電力を出力する信号付与手段とを有
することを特徴とするサーマルインクジェット記録装
置。
1. A thermal state change is caused by electric power applied from a signal applying means to a heating resistor from ink supply means to an ink flowing into a heating resistor surface via an ink inlet and an ink flow path material, In a thermal ink jet recording apparatus that performs recording on a recording medium by discharging ink droplets from an orifice facing a heating resistor surface in a predetermined direction, the temperature of the ink stored inside the heating resistor divided by an ink supply unit is measured. A temperature measuring unit that performs the operation, a storage unit that holds information on the optimum applied power of the heating resistor with respect to the temperature of the ink, a control unit that reads the optimum applied power information on the temperature measured by the temperature measuring unit from the storage unit, Signal applying means for outputting applied power to the heating resistor according to the optimum applied power information read by the control means. Thermal inkjet recording device.
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