JP3384797B2 - Ink jet recording head and ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet recording head and ink jet recording apparatus

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JP3384797B2
JP3384797B2 JP2002102209A JP2002102209A JP3384797B2 JP 3384797 B2 JP3384797 B2 JP 3384797B2 JP 2002102209 A JP2002102209 A JP 2002102209A JP 2002102209 A JP2002102209 A JP 2002102209A JP 3384797 B2 JP3384797 B2 JP 3384797B2
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ink
pixel
recording head
jet recording
ink jet
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卓朗 関谷
久八郎 岩崎
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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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、インクジェット記録ヘ
ッド及びインクジェット記録装置に関し、より詳細に
は、それぞれ分離独立して飛翔する1個から複数個のイ
ンク滴を被記録体上における同一箇所へ付着させ、同一
箇所に付着するインク滴の数を変えることにより画素径
が異なる画素を形成するようにしたインクジェット記録
ヘッド及び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 an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus, and more specifically, one to a plurality of ink droplets, which are separated and independently fly, are attached to the same position on a recording medium. The present invention relates to an inkjet recording head and an inkjet recording apparatus in which pixels having different pixel diameters are formed by changing the number of ink droplets attached to the same location.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノンインパクト記録方法は、記録時にお
ける騒音の発生が無視できる程度に極めて小さいという
点で、オフィス用等として注目されている。その中で、
高速記録が可能であり、しかも、普通紙に特別の定着処
理を必要とせずに記録を行なうことができる、所謂、イ
ンクジェット記録方法は極めて有力な記録方法であり、
これまでにも様々な方式が提案され、又は、既に製品
化、実用化されている。
2. Description of the Related Art The non-impact recording method has been attracting attention for office use and the like because noise generation during recording is so small that it can be ignored. inside that,
The so-called inkjet recording method, which enables high-speed recording and can perform recording on plain paper without requiring a special fixing process, is an extremely powerful recording method.
Various methods have been proposed so far, or have already been commercialized and put into practical use.

【0003】このようなインクジェット記録方法は、所
謂インクと称される記録液体の小液滴(インク滴)を飛
翔させ、このインク滴を被記録体に付着させることによ
って記録を行なうものであり、例えば、本出願人が特公
昭56−9429号公報において開示している。ここ
で、この特公昭56−9429号公報に開示した発明を
要約すれば、液室内のインクを加熱して気泡を発生させ
ることによりインクに圧力上昇を生じさせ、このインク
を微細なノズル先端のインク吐出口から吐出させて記録
を行なうものである。
In such an ink jet recording method, recording is performed by ejecting small droplets (ink droplets) of a recording liquid, so-called ink, and attaching the ink droplets to a recording medium. For example, the applicant has disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429. To summarize the invention disclosed in this Japanese Patent Publication No. 56-9429, heating the ink in the liquid chamber to generate bubbles causes a pressure rise in the ink, and this ink is applied to the fine nozzle tip. The recording is performed by ejecting from the ink ejection port.

【0004】その後この原理を利用して多くの発明がな
され、その一つとして、例えば、特開昭59−2072
65号公報に開示された発明が知られている。これは、
階調記録を行なうための方法を示しており、一つのヒー
ターに一群のパルス信号を加えて一個のインク滴を放出
するようにしたものである。つまり、この発明では、加
えられたパルス信号の数に応じて吐出するインク滴の数
が変化するが、これらのインク滴は互いに結合した状態
で飛翔し、被記録体上の同一箇所に付着するものであ
る。
After that, many inventions were made by utilizing this principle, and one of them was disclosed in, for example, JP-A-59-2072.
The invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 65 is known. this is,
It shows a method for performing gradation recording, in which a group of pulse signals is applied to one heater to eject one ink droplet. That is, in the present invention, the number of ejected ink droplets changes according to the number of applied pulse signals, but these ink droplets fly in a state of being combined with each other and adhere to the same position on the recording medium. It is a thing.

【0005】また、特開昭63−53052号公報に開
示された発明が知られている。この発明は、被記録体
(用紙)の湿潤時間内に被記録体上で融合する一連のイ
ンク滴を吐出することによって階調記録を行なう方法で
ある。それによると、インク滴は高速度で他のインク滴
に結合しない状態で飛翔する。そして、インク滴は被記
録体に到着したときに被記録体の湿潤時間内でお互いが
融合する。被記録体上におけるドット(画素)寸法は、
被記録体の湿潤時間内にその被記録体上で融合するイン
ク滴の数をふやすことによって大きくなる。
The invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-53052 is known. The present invention is a method for performing gradation recording by ejecting a series of ink droplets that fuse on the recording medium within the wetting time of the recording medium (paper). According to this, the ink droplets fly at a high speed without being combined with other ink droplets. Then, when the ink droplets reach the recording medium, they fuse with each other within the wetting time of the recording medium. The dot (pixel) size on the recording medium is
It is increased by increasing the number of ink droplets coalescing on the recording medium within the wetting time of the recording medium.

【0006】さらに、特公昭59−43312号公報に
開示された発明が知られている。この発明は、気泡を発
生させるために入力されたパルス信号に対する出力の応
答性及び安定性を充分に高めるため、最高のインク滴形
成頻度におけるパルス信号の入力周期をパルス信号のピ
ークエネルギーの半値幅の少なくとも3倍として入力し
たものである。
Further, the invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-43312 is known. According to the present invention, in order to sufficiently enhance the responsiveness and stability of the output with respect to the pulse signal input to generate bubbles, the input period of the pulse signal at the highest ink droplet formation frequency is set to the half width of the peak energy of the pulse signal. Is input as at least three times.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】特開昭59−2072
65号公報に開示された発明においては、複数個のイン
ク滴が飛翔中に結合されたままになっているためには、
それらは低速度で飛翔しなければならない。そして、低
速度で飛翔するインク滴は軌跡が悪く、プリントの信頼
性が悪くなる。また、このインク滴はインクジェット記
録ヘッドの欠陥や移動速度の変化を受けやすく、インク
ジェット記録ヘッドの移動速度が速ければ低速度で飛翔
する一群のインク滴は被記録体上に付着した際に円形の
画素を形成せず、得られる画像が不鮮明になる。
Problems to be Solved by the Invention JP-A-59-2072
In the invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 65, since a plurality of ink droplets remain combined during flight,
They have to fly at low speed. Then, the trajectory of the ink droplets flying at a low speed is bad, and the reliability of printing is deteriorated. Further, the ink droplets are susceptible to defects of the inkjet recording head and changes in the moving speed, and if the moving speed of the inkjet recording head is high, a group of ink droplets flying at a low speed will have a circular shape when attached to the recording medium. No pixels are formed and the resulting image is blurred.

【0008】特開昭63−53052号公報に開示され
た発明においては、インク滴を吐出させる際に発生する
気泡の完全崩壊と次のインク滴の吐出のための抵抗素子
の加熱の間の時間が0.1μsから1.0msの範囲内
にあるという記載がなされているのみで、具体的にはど
のような条件でインク滴を吐出させたら良いか、或い
は、どのような構造のインクジェット記録ヘッドを用い
たら良いかが記載されておらず、実現が不可能であっ
た。
In the invention disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-53052, the time between the complete collapse of air bubbles generated when ejecting an ink drop and the heating of the resistance element for ejecting the next ink drop. Is only in the range of 0.1 μs to 1.0 ms. Specifically, under what kind of conditions should the ink droplets be ejected, or what kind of structure is the ink jet recording head? It was impossible to realize because there was no mention of whether to use.

【0009】特公昭59−43312号公報に開示され
た発明においては、単にパルス信号のオン・オフによる
インク滴吐出の安定化について記載されているのみで、
階調記録法(グレースケールプリント)については一切
記載がなく、単に2値記録の安定化条件を示しただけの
ものである。
In the invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-43312, only the stabilization of ink droplet ejection by turning on / off a pulse signal is described.
The gradation recording method (gray scale printing) is not described at all, and only the stabilization conditions for binary recording are shown.

【0010】本発明は、上記課題に鑑みなされたもの
で、画像濃度情報に応じて画素径を変えて階調記録を行
なうインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録
装置を提案することにある。又、従来にない小エネルギ
ーで非常に微小なインク滴形成を行ない、そのインク滴
の数を変えることにより画素径を変えて階調記録を行な
うインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装
置を提案することにある。さらに、それらの非常に微小
なインク滴を従来にない高い頻度で安定して形成するイ
ンクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置を
提案することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to propose an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus which perform gradation recording by changing a pixel diameter in accordance with image density information. Another object of the present invention is to propose an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus which form very small ink droplets with a small energy which is not available in the past and change the pixel diameter by changing the number of the ink droplets to perform gradation recording. . Another object of the present invention is to propose an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus that stably form such extremely minute ink droplets at a high frequency that has never been seen in the past.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
インクを貯留する液室とこの液室に液路を介して連通さ
れた複数個のインク吐出口と前記液路内に設けられたヒ
ーターとを有し、前記ヒーターにパルス信号を入力して
前記液路内のインクに気泡を発生させると共にこの気泡
の膨張に伴う作用力によって前記インク吐出口からイン
ク滴を吐出させ、1個から複数個のインク滴を分離独立
した状態で飛翔させ、前記インク滴を直径寸法に対して
長さ寸法が3倍以上となる細長柱状に形成し、被記録体
上のほぼ同一箇所へ付着させて一つの画素を形成すると
共にほぼ同一箇所へ付着させるインク滴の数を画像濃度
情報に応じて変化させることにより画素の大きさを変え
るようにしたインクジェット記録ヘッドにおいて、該イ
ンクジェット記録ヘッドは、駆動周波数が10kHz〜
75kHzの範囲で使用されるインクジェット記録ヘッ
ドであって、1個のインク滴で1画素を形成した場合、
隣接する画素が重なり合わない量のインク滴を吐出させ
る大きさに前記インク吐出口を形成した。
The invention according to claim 1 is
A liquid chamber for storing ink, a plurality of ink discharge ports communicating with the liquid chamber via liquid passages, and a heater provided in the liquid passage, and a pulse signal is input to the heater to Bubbles are generated in the ink in the liquid path, and the action force caused by the expansion of the bubbles causes the ink to flow through the ink discharge port.
Ink droplets are ejected to separate multiple ink droplets from one
Flying in a state of
Recorded material is formed in the shape of a slender column whose length dimension is three times or more.
If one pixel is formed by adhering to almost the same place above
Image density is the number of ink droplets that adhere to almost the same location.
Change the pixel size by changing according to the information
In the ink jet recording head in so that, 該I
The drive frequency of the ink jet recording head is 10 kHz
Inkjet recording head used in the range of 75 kHz
If one pixel is formed by one ink drop,
Discharge the amount of ink droplets so that adjacent pixels do not overlap.
The ink discharge port was formed in a large size .

【0012】請求項2記載の発明は、インクを貯留する
液室とこの液室に液路を介して連通された複数個のイン
ク吐出口と前記液路内に設けられたヒーターとを有し、
前記ヒーターにパルス信号を入力して前記液路内のイン
クに気泡を発生させると共にこの気泡の膨張に伴う作用
力によって前記インク吐出口からインク滴を吐出させ、
1個から複数個のインク滴を分離独立した状態で飛翔さ
せ、前記インク滴を直径寸法に対して長さ寸法が3倍以
上となる細長柱状に形成し、被記録体上のほぼ同一箇所
へ付着させて一つの画素を形成すると共にほぼ同一箇所
へ付着させるインク滴の数を画像濃度情報に応じて変化
させることにより画素の大きさを変えるようにしたイン
クジェット記録ヘッドにおいて、該インクジェット記録
ヘッドは、駆動周波数が10kHz〜75kHzの範囲
で使用されるインクジェット記録ヘッドであって、1個
のインク滴で1画素を形成した場合、一つの画素の画素
径が隣接する画素の中心点間距離の√2倍より小さくな
量のインク滴を吐出させる大きさに前記インク吐出口
を形成した。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a liquid chamber for storing ink, a plurality of ink discharge ports communicating with the liquid chamber via liquid channels, and a heater provided in the liquid channels. ,
A pulse signal is input to the heater to generate a bubble in the ink in the liquid path, and an ink drop is ejected from the ink ejection port by an action force associated with the expansion of the bubble,
Fly from one ink droplet to multiple ink droplets separately
The length of the ink droplet is 3 times or more of the diameter.
The pixel is formed by forming it in the shape of a slender column as shown above, and forming one pixel by adhering it to almost the same position on the recording medium and changing the number of ink drops that adhere to almost the same position according to the image density information. in the ink jet recording head to vary the size, the ink jet recording
The drive frequency of the head is in the range of 10 kHz to 75 kHz
Inkjet recording head used in , when one pixel is formed by one ink droplet, the pixel of one pixel
The diameter is less than √2 times the distance between the center points of adjacent pixels.
The ink ejection port was formed in such a size as to eject a certain amount of ink droplets.

【0013】請求項3記載の発明は、請求項1、2記載
のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記複数個のイ
ンク滴は、30個以下であるようにした。
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet recording head according to the first and second aspects, the plurality of ink droplets are 30 or less.

【0014】請求項4記載の発明は、請求項1、2記載
のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記複数個のイ
ンク滴は、20個以下であるようにした。
According to a fourth aspect of the invention, in the ink jet recording head according to the first and second aspects, the plurality of ink droplets is 20 or less.

【0015】請求項5記載の発明は、請求項1、2、
3、4記載のインクジェット記録ヘッドを用いたインク
ジェット記録装置に画像読み取り装置を設けたスキャナ
ー付きインクジェット記録装置において、画像読み取り
装置より得た画像情報に応じて、被記録体上に、1画素
を形成するためのインク滴数の打ち込み数を可変とし
た。
The invention according to claim 5 is the invention as defined in claims 1, 2 and
In scanner with inkjet Symbol RokuSo location of an image reading apparatus provided in the ink jet recording apparatus using an ink jet recording head 3, 4, wherein, in accordance with the image information obtained from the image reading apparatus, onto a recording medium, a pixel The number of ejected ink droplets for forming the ink is variable.

【0016】請求項6記載の発明は、請求項1、2、
3、4記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、隣接
する前記画素を形成するための電気信号群の各群間隔が
ほぼ等しいようにした。
The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1, 2 and
In the ink jet recording heads described in 3 and 4, the electrical signal groups for forming the adjacent pixels are set to have substantially equal intervals.

【0017】請求項7記載の発明は、請求項1、2、
3、4、6記載のインクジェット記録ヘッドであり、吐
出口の開口面積を500μm未満とし、インク滴を前
記インク吐出口から吐出、飛翔させ、被記録体に付着さ
せて画素を形成して記録を行なうインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、前記画素は、画像情報に応じて1個〜複
数個、被記録体上のほぼ同一箇所に重ねうちを行うこと
により、階調記録を行なうインクジェット記録ヘッドで
あって、前記被記録体上のほぼ同一箇所に打ち込む回数
は、被記録体上の画像濃度がほぼ飽和する値である濃度
1.5以下の回数とすることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 1,
3. The inkjet recording head according to 3, 4, or 6, wherein an opening area of an ejection port is less than 500 μm 2 , an ink droplet is ejected from the ink ejection port, and is ejected to adhere to a recording medium to form a pixel for recording. In the ink jet recording head for performing the above, the pixel is an ink jet recording head for performing gradation recording by performing superposition on one to a plurality of pixels at substantially the same position on a recording medium according to image information. The number of times of driving to approximately the same position on the recording medium is set to be a number of times of density 1.5 or less, which is a value at which the image density on the recording medium is almost saturated.

【0018】[0018]

【作用】請求項1記載の発明では、1個のインク滴で1
画素を形成した場合、隣接する画素が重なり合わないた
め、印写面上における画素同士の間にはインク滴が付着
しない白地領域ができ、印写面全体が淡い色となる。そ
して、1画素を形成するインク滴の数を増やすにつれて
各画素の画素径が次第に大きくなると共に白地領域が次
第に小さくなり、それに伴って印写面全体が次第に濃く
なり、階調記録が行なわれる。
According to the first aspect of the present invention, one ink drop produces one
When pixels are formed, adjacent pixels do not overlap with each other, so that a white background region where ink drops do not adhere is formed between pixels on the printing surface, and the entire printing surface has a light color. Then, as the number of ink droplets forming one pixel is increased, the pixel diameter of each pixel is gradually increased and the white background area is gradually reduced, and accordingly, the entire printing surface is gradually darkened, and gradation recording is performed.

【0019】請求項2記載の発明では、1個のインク滴
で1画素を形成した場合、一つの画素の画素径が隣接す
る画素の中心点間距離の平方根倍より小さいため、印写
面上における画素同士の間にはインク滴が付着しない白
地領域ができ、印写面全体が淡い色となる。そして、1
画素を形成するインク滴の数を増やすにつれて各画素の
画素径が次第に大きくなると共に白地領域が次第に小さ
くなり、それに伴って印写面全体が次第に濃くなり、階
調記録が行なわれる。
According to the second aspect of the invention, when one pixel is formed by one ink drop, the pixel diameter of one pixel is smaller than the square root times the distance between the center points of the adjacent pixels, and therefore, on the printing surface. There is a white background area between the pixels in which ink drops do not adhere, and the entire printing surface has a light color. And 1
As the number of ink droplets forming a pixel is increased, the pixel diameter of each pixel is gradually increased and the white background region is gradually decreased, and accordingly, the entire printing surface is gradually darkened, and gradation recording is performed.

【0020】請求項3記載の発明では、被記録体上にお
ける画素径を、インク滴数に応じて変化させることがで
き、高画質な階調記録が可能となる。
According to the third aspect of the invention, the pixel diameter on the recording medium can be changed according to the number of ink droplets, and high-quality gradation recording can be performed.

【0021】請求項4記載の発明では、被記録体上にお
ける画素径を、インク滴数に応じて比較的大きく変化さ
せることができ、画素形成速度(記録速度)をそれほど
犠牲にすることなく、高画質な階調記録が可能となる。
According to the fourth aspect of the invention, the pixel diameter on the recording medium can be changed relatively greatly according to the number of ink droplets, and the pixel forming speed (recording speed) is not so sacrificed. High-quality gradation recording is possible.

【0022】請求項5記載の発明では、画像読み取り装
置より得た画像情報に応じて、被記録体上に、1画素を
形成するためのインク滴数の打ち込み数を可変とするこ
とにより、薄い原稿を濃くプリントしたり、逆に濃い原
稿を薄くプリントしたりすることができ、プリント結果
の濃淡を自由にコントロールすることができる。
According to the fifth aspect of the invention, the number of ink droplets ejected to form one pixel on the recording medium is made variable according to the image information obtained from the image reading apparatus, so that the number of ink droplets is thin. The original can be printed dark, or the dark original can be printed thin, and the shade of the print result can be freely controlled.

【0023】請求項6記載の発明では、1〜複数のイン
ク滴を打ち込んで1画素を形成しても、隣接画素を形成
するための電気信号群の各群間隔がほぼ等しいため、形
成される隣接画素の中心間距離がほぼ等しくなり、高画
質記録が実現する。
According to the sixth aspect of the invention, even if one to a plurality of ink droplets are ejected to form one pixel, the electric signal groups for forming the adjacent pixels are formed at substantially the same interval, so that they are formed. The distances between the centers of adjacent pixels become almost equal, and high-quality recording is realized.

【0024】請求項7記載の発明では、大きな階調変化
率を得ることができ、かつ、プリントスピードが遅くな
らないようにできた。
According to the invention described in claim 7, a large gradation change rate can be obtained, and the printing speed can be prevented from slowing down.

【0025】[0025]

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。まず、図17は本発明に係る第一のインクジェット
記録ヘッドの発熱体基板の一実施例を説明するための側
面図で、基板1上には第一電極2、絶縁層3、ヒーター
4、第二電極5、保護層6が順次積層状態で形成されて
いる。なお、第一電極2における一端(A部)はリード
線を取出す部分であり、他端(B部)はヒーター4の一
端が接続される部分である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 17 is a side view for explaining one embodiment of the heating element substrate of the first inkjet recording head according to the present invention. On the substrate 1, the first electrode 2, the insulating layer 3, the heater 4, The two electrodes 5 and the protective layer 6 are sequentially formed in a laminated state. In addition, one end (A portion) of the first electrode 2 is a portion for taking out the lead wire, and the other end (B portion) is a portion to which one end of the heater 4 is connected.

【0026】図18(a)〜(d)は、図17に示した
構成を得るための手順を示した図で、はじめに、同図
(a)に示したように第一電極2を基板1上に形成す
る。同図(b)はこの第一電極2を覆う絶縁層3を形成
したもので、第一電極2の両端(A部,B部)は絶縁層
3による被覆を行なわない。同図(c)は絶縁層3上の
一部にヒーター4を形成し、同図(d)は絶縁層3上の
一部に第二電極5を形成したもので、ヒーター4の一端
が第一電極2のB部に接続され、第二電極5の一端がヒ
ーター4の他端に接続されている。
FIGS. 18 (a) to 18 (d) are diagrams showing the procedure for obtaining the structure shown in FIG. 17. First, as shown in FIG. Form on top. FIG. 3B shows an insulating layer 3 which covers the first electrode 2 and both ends (A and B) of the first electrode 2 are not covered with the insulating layer 3. The same figure (c) shows a heater 4 formed on a part of the insulating layer 3, and the same figure (d) shows a second electrode 5 formed on a part of the insulating layer 3. It is connected to the portion B of the one electrode 2, and one end of the second electrode 5 is connected to the other end of the heater 4.

【0027】ここで、本発明に使用される材料は、例え
ば、電極2,5の材料としてはAl,Au等があげら
れ、蒸着、スパッタリング、メッキ等の技術を用いて付
与され、よく知られているように、フォトリソグラフィ
ー技術によってパターンが形成される。絶縁層3の材料
としては、SiO、Si等がやはり同様な手法
で付与、パターン形成される。ヒーター4も形成手段は
同様で、材料としては、窒化タンタル、ニクロム、ホウ
化ハフニウム等があげられる。
Here, the material used in the present invention is, for example, Al, Au or the like as the material of the electrodes 2 and 5, and is given by using techniques such as vapor deposition, sputtering and plating, and is well known. As described above, the pattern is formed by the photolithography technique. As the material of the insulating layer 3, SiO 2 , Si 3 N 4 or the like is applied and patterned by the same method. The heater 4 is formed in the same manner, and examples of the material thereof include tantalum nitride, nichrome, hafnium boride and the like.

【0028】尚、本発明では、説明を簡略化するため
に、必要最小限の構成のみについて説明したが、例え
ば、電極2,5の形成方法として、Au或いはAlを薄
く蒸着した後、Auメッキによって厚く形成してなる二
層構造とすることも考えられるし、絶縁層3も多層構造
であってもよい。また、基板1には、ヒーター4の熱を
逃がさないような蓄熱層を設けることも必要であろう。
In the present invention, only the minimum necessary structure has been described for simplifying the description. For example, as a method of forming the electrodes 2 and 5, after Au or Al is thinly vapor-deposited, Au plating is performed. It is conceivable that the insulating layer 3 has a two-layer structure formed by thickening, and the insulating layer 3 may also have a multi-layer structure. Further, it may be necessary to provide the substrate 1 with a heat storage layer that does not allow the heat of the heater 4 to escape.

【0029】図19は、図18に示した第一電極2が複
数の第二電極5及びヒーター4に対して、共通電極とな
るように構成した実施例を示した図である。
FIG. 19 is a diagram showing an embodiment in which the first electrode 2 shown in FIG. 18 is a common electrode for the plurality of second electrodes 5 and the heater 4.

【0030】このような方法で本出願人は、ヒーター4
の配列密度が48本/mm(1200dpi相当)の発
熱体基板を製作した(尚、1枚の基板1上のヒーター4
は256個)。
In this way, the Applicant has proposed that the heater 4
A heating element substrate having an arrangement density of 48 / mm (equivalent to 1200 dpi) was manufactured (note that the heater 4 on one substrate 1
256).

【0031】つぎに、この発熱体基板をインクジェット
記録ヘッドとして完成させるためにはインクの液路やイ
ンク吐出口を形成する必要がある。例えば、上述した発
熱体基板に、図20に示したような溝7及び凹部8を形
成した蓋基板9を接合することによってインクジェット
記録ヘッドは完成するが、本発明では、後述するインク
吐出口及び液路の配列密度を、24本/mm、32本/
mm、48本/mmという具合に非常に高密度にしてい
るので、高精度な液路パターン精度を得るためにフォト
リソグラフィー技術によって記録ヘッド形成を行なっ
た。
Next, in order to complete this heating element substrate as an ink jet recording head, it is necessary to form an ink liquid path and an ink ejection port. For example, the ink jet recording head is completed by bonding the lid substrate 9 having the groove 7 and the recess 8 as shown in FIG. 20 to the above-mentioned heating element substrate. Array density of liquid channels is 24 / mm, 32 /
Since the density is very high, such as 48 mm / mm, the recording head was formed by the photolithography technique in order to obtain a highly accurate liquid path pattern accuracy.

【0032】つぎに、フォトリソグラフィー技術によっ
て形成するインクジェット記録ヘッドの例を図21乃至
図28に基づいて説明する。図21は発熱体基板を示し
たもので、基板10上にはヒーター11とこのヒーター
11を覆う薄膜12とが形成されている。なお、この工
程においては、Si、ガラス、セラミックス等の材料よ
りなる基板10上にヒーター11を所要の個数配置し、
更に、必要に応じて耐インク性、電気絶縁性を付与する
目的で、SiO、Ta、ガラス等の薄膜12を
被覆する。なお、ヒーター11には、図示されていない
がパルス信号入力用の電極が接続されている。
Next, an example of an ink jet recording head formed by the photolithography technique will be described with reference to FIGS. 21 to 28. FIG. 21 shows a heating element substrate, on which a heater 11 and a thin film 12 covering the heater 11 are formed. In this step, a required number of heaters 11 are arranged on a substrate 10 made of a material such as Si, glass or ceramics,
Further, if necessary, for the purpose of imparting ink resistance and electric insulation, a thin film 12 of SiO 2 , Ta 2 O 5 , glass or the like is coated. Although not shown, electrodes for pulse signal input are connected to the heater 11.

【0033】図22に示した工程では、図21の工程を
経て得られた薄膜12の表面を清浄化すると共に乾燥さ
せた後、スピンコーティングによって液状フォトレジス
トを塗布し、プリベーキング(例えば、80℃で30
分)を行なう。液状フォトレジストは、他にロールコー
ティング、ディップコーティング等によっても良好に塗
布することができる。尚、液路パターンを形成するため
にドライフィルムフォトレジストを使用することが従来
より提案されているが、ドライフィルムフォトレジスト
は、本来の使用目的(プリント基板のパターン形成用)
からして、高密度パターンを形成するには難がある。現
状では、16本/mm程度のものまでは形成できるが、
それ以上の高密度配列は困難であり、本発明のように、
高密度なパターンを形成する場合には適さない。本発明
では、液状フォトレジストとして東京応化工業製BMR
S−1000を使用し、スピンコーティング時の回転数
を500〜2500rpmの範囲で変化させることによ
り、形成されるフォトレジスト層13の厚さを7〜30
μmまで変えることができた。
In the step shown in FIG. 22, the surface of the thin film 12 obtained through the step of FIG. 21 is cleaned and dried, and then a liquid photoresist is applied by spin coating and prebaking (for example, 80). 30 at ℃
Minutes). The liquid photoresist can also be favorably applied by roll coating, dip coating, or the like. It has been conventionally proposed to use a dry film photoresist to form a liquid path pattern, but the dry film photoresist is used for its original purpose (for forming a pattern on a printed circuit board).
Therefore, it is difficult to form a high density pattern. Currently, up to 16 lines / mm can be formed,
Higher density array than that is difficult, like the present invention,
It is not suitable for forming a high-density pattern. In the present invention, the liquid photoresist is BMR manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
The thickness of the photoresist layer 13 to be formed is 7 to 30 by using S-1000 and changing the rotation speed during spin coating in the range of 500 to 2500 rpm.
I could change to μm.

【0034】ついで、フォトレジスト層13上に所定の
パターンを有するフォトマスク14を重ねた後、このフ
ォトマスク14の上方から露光を行なう。このとき、ヒ
ーター11とフォトマスク14のパターンとの位置合わ
せは周知の方法で行なう。
Next, a photomask 14 having a predetermined pattern is overlaid on the photoresist layer 13, and then exposure is performed from above the photomask 14. At this time, the heater 11 and the pattern of the photomask 14 are aligned by a known method.

【0035】図23は、上記露光済みフォトレジスト層
13の未露光部分をトリクロルエタン等の所定の有機溶
剤からなる現像液にて溶解除去した工程を示したもので
ある。そして、現像液により未露光部分を溶解除去した
後、基板10上に残されたフォトレジスト層13の露光
部分の耐インク性を向上させるため、熱硬化処理(例え
ば、150〜250℃で30分〜6時間加熱)、又は、
紫外線照射(例えば、50〜200mW/cm2 又はそ
れ以上の紫外線強度)を行ない、充分に重合硬化反応を
進める。なお、上記の熱硬化処理と紫外線照射との双方
を行なうことも効果的である。
FIG. 23 shows a process in which the unexposed portion of the exposed photoresist layer 13 is dissolved and removed by a developing solution made of a predetermined organic solvent such as trichloroethane. Then, after the unexposed portion is dissolved and removed by a developing solution, in order to improve the ink resistance of the exposed portion of the photoresist layer 13 left on the substrate 10, a heat curing treatment (for example, at 150 to 250 ° C. for 30 minutes) is performed. ~ 6 hours heating), or
Ultraviolet irradiation (for example, an ultraviolet intensity of 50 to 200 mW / cm 2 or higher) is performed to sufficiently advance the polymerization and curing reaction. It is also effective to perform both the above-mentioned heat curing treatment and ultraviolet irradiation.

【0036】図24はフォトレジスト層13中に形成し
た溝15や凹部(図示せず)を覆う蓋基板を示したもの
で、電磁波を透過する材料、例えば、透紫外光材料より
なる平板状部材16の片面に感光性樹脂膜であるドライ
フィルムフォトレジスト17がラミネートされている。
ドライフィルムフォトレジスト17のラミネート方法
は、市販のラミネータを使用して平板状部材16とドラ
イフィルムフォトレジスト17との間に空気が入らない
ようにして行なう。本発明では、ドライフィルムフォト
レジスト17として、東京応化工業製SY−325を使
用した。
FIG. 24 shows a lid substrate that covers the grooves 15 and the recesses (not shown) formed in the photoresist layer 13, and is a flat plate member made of a material that transmits electromagnetic waves, for example, a transparent ultraviolet light material. A dry film photoresist 17, which is a photosensitive resin film, is laminated on one surface of 16.
The dry film photoresist 17 is laminated using a commercially available laminator so that air does not enter between the flat plate member 16 and the dry film photoresist 17. In the present invention, as the dry film photoresist 17, SY-325 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used.

【0037】図25は、図24に示した蓋基板のドライ
フィルムフォトレジスト17と図23に示した発熱体基
板上のフォトレジスト層13とを押圧貼付した工程を示
したものである。なお、この押圧貼付に際しては、非酸
素雰囲気下での紫外線照射(例えば、50〜200mW
/cm又はそれ以上の紫外線強度)を平板状部材16
の上方から行ない、ドライフィルムフォトレジスト17
を充分に硬化させる。更に、熱硬化処理(例えば、13
0〜250℃で30分〜6時間加熱)するのも有効であ
る。
FIG. 25 shows a step of pressing and adhering the dry film photoresist 17 on the lid substrate shown in FIG. 24 and the photoresist layer 13 on the heating element substrate shown in FIG. In addition, at the time of this pressure sticking, ultraviolet irradiation (for example, 50 to 200 mW) in a non-oxygen atmosphere is performed.
/ Cm 2 or higher UV intensity)
Dry film photoresist 17 from above
Fully cure. Further, a heat curing treatment (for example, 13
It is also effective to heat at 0 to 250 ° C. for 30 minutes to 6 hours.

【0038】ここで、図26は図25に示した工程終了
後の状態を斜視図で示したもので、溝15を蓋基板で覆
うことによりインクが流れる液路18が形成され、ま
た、凹部を蓋基板で覆うことによりインクを貯留する液
室19が形成されている。なお、蓋基板には、前記液室
19内へインクを供給するインク供給管20(図28に
図示)が接続されるインク導入孔21が形成されてい
る。そして、前記液路18の先端側の部分をA−A線に
そって切断すると共にその切断面を平滑化してインク吐
出口22(図28に図示)を形成し、さらに、インク導
入孔21にインク供給管20を取付けることによりイン
クジェット記録ヘッド23が完成する。なお、A−A線
にそった切断は、ヒーター11とインク吐出口22との
間隔を最適化するために行なうもので、切断する領域は
適宜決定される。また、この切断に際しては、半導体工
業で通常使用されているダイシング法が採用される。
Here, FIG. 26 is a perspective view showing a state after the step shown in FIG. 25 is completed. By covering the groove 15 with a lid substrate, a liquid passage 18 through which ink flows is formed, and a concave portion is formed. A liquid chamber 19 for storing ink is formed by covering the container with a lid substrate. In addition, an ink introduction hole 21 to which an ink supply pipe 20 (illustrated in FIG. 28) for supplying ink into the liquid chamber 19 is connected is formed in the lid substrate. Then, the tip end side portion of the liquid passage 18 is cut along the line AA and the cut surface is smoothed to form the ink ejection port 22 (shown in FIG. 28). The ink jet recording head 23 is completed by attaching the ink supply pipe 20. The cutting along the line AA is performed in order to optimize the distance between the heater 11 and the ink ejection port 22, and the cutting area is appropriately determined. For this cutting, a dicing method usually used in the semiconductor industry is adopted.

【0039】ここで、図27は、図26におけるB−B
線にそった断面図を示したものであり、一方、図28は
A−A線にそった切断とインク供給管20の取付けとを
終了して完成したインクジェット記録ヘッド23を示し
た断面図である。
Here, FIG. 27 shows BB in FIG.
28 is a sectional view taken along the line A, while FIG. 28 is a sectional view showing an inkjet recording head 23 completed by cutting along the line AA and mounting the ink supply tube 20. is there.

【0040】本発明者は、以上のような方法によってフ
ォトレジスト層13の厚さを変えることにより、インク
吐出口22や液路18を、24本/mmから、最高48
本/mmの配列密度で形成し、インクジェット記録ヘッ
ドを完成した。
The inventor of the present invention changes the thickness of the photoresist layer 13 by the above-described method, so that the ink ejection ports 22 and the liquid paths 18 can be changed from 24 lines / mm to a maximum of 48 lines.
The ink jet recording head was completed by forming with an array density of book / mm.

【0041】なお、この時のインク吐出口22のサイズ
は、その配列密度が24本/mmの場合には22×22
μm、その配列密度が32本/mmの場合には17×1
7μm、その配列密度が48本/mmの場合には14×
14μmである。
The size of the ink discharge ports 22 at this time is 22 × 22 when the arrangement density is 24 lines / mm.
μm, 17 × 1 when the array density is 32 lines / mm
7 μm, 14 × when the array density is 48 lines / mm
It is 14 μm.

【0042】このような構成において、図1は図21乃
至図28において説明したようにして形成したインクジ
ェット記録ヘッド23を用いてインク滴24を連続的に
吐出させ、それらのインク滴24を被記録体(例えば、
用紙)25上の同一箇所に付着させて一つの画素26を
形成する様子を示したものである。ここで重要な点は、
本発明では、ヒーター11へのパルス信号の入力に応じ
て各インク滴24が分離独立して吐出及び飛翔し、被記
録体25に付着する点である(特開昭59−20726
5号公報に開示された発明では各インク滴がつながった
状態で吐出、飛翔する)。また、各インク滴24が細長
柱状となって飛翔する点である(特開昭63−5305
2号公報に開示された発明では各インク滴が球状となっ
て飛翔する)。なお、細長柱状となったインク滴24の
大きさは、直径寸法に対して長さ寸法が3〜10倍とな
っている。
In such a configuration, in FIG. 1, ink droplets 24 are continuously ejected by using the ink jet recording head 23 formed as described in FIGS. 21 to 28, and these ink droplets 24 are recorded. Body (for example,
This shows a state in which one pixel 26 is formed by adhering it to the same position on a sheet 25. The important point here is
In the present invention, each ink droplet 24 is separately ejected and ejected according to the input of the pulse signal to the heater 11 and adheres to the recording medium 25 (Japanese Patent Laid-Open No. 59-20726).
In the invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 5, the ink droplets are ejected and fly while being connected to each other). In addition, each ink droplet 24 flies in the form of an elongated column (Japanese Patent Laid-Open No. 63-5305).
In the invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 2, each ink droplet flies in a spherical shape). In addition, the size of the ink droplet 24 in the form of an elongated column is 3 to 10 times as long as its diameter.

【0043】ここで、インク滴24がこのような細長柱
状となって飛翔するための条件は、インク滴24の飛翔
速度が速く、外乱(例えば、周囲の空気の流れ)の影響
を受けにくいということである。そこで、インク滴24
の形状と飛翔速度との関係、及び、複数個のインク滴2
4が一つの画素26を形成する際における各インク滴2
4の被記録体25上における狙った位置からのずれ量と
の関係を調べ、表1に示した。
Here, the conditions for the ink droplets 24 to fly in such an elongated columnar shape are that the flying speed of the ink droplets 24 is fast and that they are not easily affected by disturbance (for example, the flow of ambient air). That is. Therefore, the ink drop 24
Between the shape of the ink droplet and the flight speed, and a plurality of ink drops 2
Each ink drop 2 when 4 forms one pixel 26
The relationship between No. 4 and the amount of deviation from the target position on the recording medium 25 was investigated and shown in Table 1.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】なお、ここで使用したインクジェット記録
ヘッド23は、 インク吐出口22のサイズ 17×17μm ヒーター11のサイズ 14×84μm ヒーター11の抵抗値 75Ω である。なお、インク柱の形状及びインク滴の飛翔速度
の測定に際してはインクに代えて以下のような成分のビ
ークル(インクから染料成分を除去した透明液体)を使
用した。
The ink jet recording head 23 used here has the size of the ink ejection port 22 of 17 × 17 μm, the size of the heater 11 of 14 × 84 μm, and the resistance value of the heater 11 of 75Ω. When measuring the shape of the ink column and the flight speed of the ink droplet, a vehicle having the following components (a transparent liquid obtained by removing the dye component from the ink) was used instead of the ink.

【0046】 グリセリン 18.0% エチルアルコール 4.8% 水 77.2% 一方、画素位置精度の測定には以下のような成分のイン
クを使用した。
Glycerin 18.0% Ethyl alcohol 4.8% Water 77.2% On the other hand, the following ink components were used to measure pixel position accuracy.

【0047】 グリセリン 18.0% エチルアルコール 4.8% 水 75.0% C.I.ダイレクトブラック154 2.2% なお、インク滴24を付着させる被記録体25として
は、(株)リコー製のPPC用紙6200を使用し、ヒ
ーター11に入力するパルス信号の周波数を20kHz
とした。
Glycerin 18.0% Ethyl alcohol 4.8% Water 75.0% C.I. I. Direct black 154 2.2% As the recording medium 25 to which the ink droplets 24 are attached, PPC paper 6200 manufactured by Ricoh Co., Ltd. is used, and the frequency of the pulse signal input to the heater 11 is 20 kHz.
And

【0048】表1より、I/I、つまり、インク滴
24の直径寸法(I)に対するインク滴24の長さ寸
法(I)の比が2.8以下のものは、インク滴24の
飛翔速度が遅く(5.0m/sに達しない)、被記録体
25上の狙った位置へインク滴24を付着させることが
できず(1ドット以上ずれるものは画質が悪くなる)、
実用的でないことがわかる。つまり、飛翔するインク滴
24は、細長柱状(I /Iが3以上)となるような
条件で吐出させなければならないことがわかる。そし
て、その時のインク滴24の飛翔速度は、5〜10m/
s或いはそれ以上であり、外乱に対して強く、飛翔の直
進性が良く、狙いとする位置に精度良く付着させること
ができる。
From Table 1, IL/ ID, That is, ink drops
24 diameter dimensions (ID) Length of ink drop 24
Law (IL) Ratio of 2.8 or less, the ink droplet 24
Flight speed is slow (does not reach 5.0 m / s)
It is possible to attach the ink droplet 24 to a target position on 25.
It is not possible (the image quality deteriorates if it is shifted by 1 dot or more),
It turns out to be impractical. In other words, flying ink drops
24 is an elongated column (I L/ IDIs 3 or more)
It turns out that it is necessary to discharge under the conditions. That
The flying speed of the ink droplet 24 at that time is 5 to 10 m /
s or more, strong against external disturbances, direct to flight
Adheres well to the target position with good progress.
You can

【0049】つぎに、図2はインク滴24の形状をより
詳細に示したものである。同図(a)に示したインク滴
24が最も理想とする形状であるが、同図(b)に示し
たようにサテライト24aと称するミスト状の極微小の
インク滴を伴って飛翔したり、同図(c)や(d)に示
したようにインク滴24が二つ(場合によっては三つ)
に分離して飛翔する場合もある。これらの差異は、イン
ク吐出口22の寸法、インクの物性(粘度,表面張
力)、パルス信号の形状等によるが、いずれの場合もヒ
ーター11に入力されるパルス信号は一つである。従っ
て、ここでは、同図(c)や(d)に示したように本来
一つのインク滴24であるべきものが分離して飛翔する
場合も、一つのパルス信号に対して一つのインク滴24
が形成されたものとして取扱う。なお、このように分離
したりサテライト24aを伴って飛翔しても、上述のよ
うにその飛翔速度が5〜10m/s或いはそれ以上であ
れば、これらのサテライト24aや分離したインク滴2
4は被記録体25上の略同じ位置に付着するため、形成
される画素26は真円に近く、画質が低下するという問
題を生じない。
Next, FIG. 2 shows the shape of the ink droplet 24 in more detail. The ink droplet 24 shown in FIG. 9A has the most ideal shape, but as shown in FIG. 9B, it flies with mist-like minute ink droplets called satellites 24a. There are two ink droplets 24 (three in some cases) as shown in FIGS.
In some cases, it may fly separately. These differences depend on the size of the ink ejection port 22, the physical properties of the ink (viscosity, surface tension), the shape of the pulse signal, and the like, but in any case, only one pulse signal is input to the heater 11. Therefore, here, even when what should originally be one ink drop 24 separates and flies as shown in FIGS. 7C and 7D, one ink drop 24 is applied to one pulse signal.
Are treated as formed. Even if the satellites 24a are thus separated or fly with the satellites 24a, if the flying speed is 5 to 10 m / s or more as described above, the satellites 24a and the separated ink droplets 2
Since No. 4 adheres to substantially the same position on the recording medium 25, the formed pixel 26 is close to a perfect circle, and the problem of deterioration of image quality does not occur.

【0050】つぎに、図3はヒーター11へ連続的に入
力するパルス信号の数を変えることにより一つの画素2
6を形成するインク滴24の数を変え、インク滴24の
数が変わることによって形成される画素26の大きさが
変わる様子を示したものである。同図(a)では、1個
のパルス信号がヒーター11へ入力されると共にインク
吐出口22からは1個のインク滴24が吐出され、1個
のインク滴24が被記録体25上に付着して画素26が
形成されている。同図(b)では、3個のパルス信号が
入力されると共に3個のインク滴24が吐出され、3個
のインク滴24によって1個の画素26が形成されてい
る。同図(c)では、5個のパルス信号が入力されると
共に5個のインク滴24が吐出され、5個のインク滴2
4によって1個の画素26が形成されている。同図
(d)では、8個のパルス信号が入力されると共に8個
のインク滴24が吐出され、8個のインク滴24によっ
て1個の画素26が形成されている。なお、インク滴2
4の数が増えるにつれて形成される画素26が大きくな
る。
Next, in FIG. 3, one pixel 2 is changed by changing the number of pulse signals continuously input to the heater 11.
6 shows how the size of the pixel 26 formed by changing the number of the ink droplets 24 forming 6 and changing the number of the ink droplets 24 is changed. In FIG. 9A, one pulse signal is input to the heater 11, one ink droplet 24 is ejected from the ink ejection port 22, and one ink droplet 24 adheres to the recording medium 25. Then, the pixel 26 is formed. In FIG. 2B, three pulse signals are input, three ink droplets 24 are ejected, and one pixel 26 is formed by the three ink droplets 24. In the same figure (c), five pulse signals are input, five ink droplets 24 are ejected, and five ink droplets 2 are ejected.
4 form one pixel 26. In FIG. 7D, eight pulse signals are input and eight ink droplets 24 are ejected, and one pixel 26 is formed by the eight ink droplets 24. Ink drop 2
Pixels 26 formed become larger as the number of 4 increases.

【0051】ここで、本発明では、大きな画素26を得
るためには、ヒーター11に連続的に入力するパルス信
号の数を増やし、連続的に吐出されるインク滴24の数
を増やすことにより実現できるが、パルス信号の数を増
やせば、必然的に1個の画素26を形成するために要す
る時間が長くなる。従って、飛翔するインク滴24は、
特開昭59−207265号公報に開示されたように互
いにつながると、上述したようにインク滴の飛翔軌跡が
悪くなりプリントの信頼性が悪くなる等の支障が起こる
ため、各インク滴24が互いにつながらない範囲ででき
るだけ高い頻度でインク滴24を発生させることが、記
録スピードを上げるうえで重要なポイントになる。
In the present invention, in order to obtain a large pixel 26, the number of pulse signals continuously input to the heater 11 is increased and the number of ink droplets 24 continuously discharged is increased. However, increasing the number of pulse signals inevitably increases the time required to form one pixel 26. Therefore, the flying ink droplets 24 are
If the ink droplets 24 are connected to each other as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 207265/1984, as described above, the flight loci of the ink droplets deteriorate, and the reliability of printing deteriorates. It is an important point to increase the recording speed to generate the ink droplets 24 as frequently as possible in a range that does not connect.

【0052】そこで、本発明者は、互いにつながらない
インク滴24の形成頻度をどこまで上げることができる
かを調べるため、以下のようなインクジェット記録ヘッ
ドを製作し、その条件を調べた。 インク吐出口のサイズ 17×17μm ヒーターのサイズ 14×84μm ヒーターの抵抗値 75Ω インク吐出口の配列密度 32本/mm(約800dp
iに相当) インク吐出口の数 256個
Therefore, the present inventor manufactured the following ink jet recording head and investigated the conditions thereof in order to investigate to what extent the formation frequency of the ink droplets 24 which were not connected to each other could be increased. Ink ejection port size 17 × 17 μm Heater size 14 × 84 μm Heater resistance value 75Ω Ink ejection port array density 32 lines / mm (about 800 dp
equivalent to i) Number of ink ejection ports 256

【0053】このインクジェット記録ヘッド23と、表
面張力が49.3dyn/cmで粘度が1.39cpの
ビークルとを用い、ヒーター11の駆動電圧を6V、パ
ルス信号のパルス幅をPw=4μsとし、パルス信号の
周波数を20kHzとしてビークルを吐出させたとこ
ろ、良好な吐出が連続して行なわれた。この時の吐出ス
ピードは、インク吐出口22から0.5mm先の位置に
おいて、11.7m/sであった。
Using this ink jet recording head 23 and a vehicle having a surface tension of 49.3 dyn / cm and a viscosity of 1.39 cp, the driving voltage of the heater 11 is 6 V, the pulse width of the pulse signal is Pw = 4 μs, and the pulse is applied. When the frequency of the signal was set to 20 kHz and the vehicle was ejected, good ejection was continuously performed. The ejection speed at this time was 11.7 m / s at a position 0.5 mm away from the ink ejection port 22.

【0054】そして、この時の気泡の様子を透明な平板
状部材16(図24乃至図28に図示)の上から観察し
てその時間的変化を調べたものが図4であり、入力した
パルス信号と気泡の様子とを時間軸をそろえて示した。
それによると、駆動電圧をオンしてパルス信号を入力す
ると、パルス信号の入力からやや遅れて(0.2μs
後)気泡の生成が開始され、その後気泡は次第に膨張
し、駆動電圧をオフ(4μs後)してからも気泡は膨張
を続け、気泡が最大値となる時の時間は4.9μs後で
あった。その後気泡は収縮を始め、駆動電圧をオンして
から14.7μs後に完全に消滅した。
The state of the bubbles at this time is observed from above the transparent flat plate member 16 (shown in FIGS. 24 to 28) and its temporal change is examined. FIG. 4 shows the input pulse. The signal and the appearance of bubbles are shown along the time axis.
According to it, when the drive voltage is turned on and the pulse signal is input, it is slightly delayed (0.2 μs) from the input of the pulse signal.
After) bubble generation starts, the bubble gradually expands, and the bubble continues expanding even after the drive voltage is turned off (after 4 μs), and the time when the bubble reaches the maximum value is 4.9 μs later. It was After that, the bubbles started to shrink and disappeared completely 14.7 μs after the driving voltage was turned on.

【0055】つぎに、パルス信号の周波数を、10kH
z、30kHz、40kHzとして同様に気泡生成のプ
ロファイルを調べたが、気泡が最大になるまでの時間、
気泡消滅時の時間にはほとんど差異が見られず(気泡が
最大になるまでの時間は4.8〜5.1μs、気泡消滅
時の時間は14.7〜15μs)、気泡生成のプロファ
イルはパルス信号の周波数には依存しないことがわかっ
た。
Next, the frequency of the pulse signal is set to 10 kHz.
Similarly, the profile of bubble generation was examined at z, 30 kHz, and 40 kHz.
There is almost no difference in the time when the bubbles disappear (the time until the bubbles become maximum is 4.8 to 5.1 μs, the time when the bubbles disappear is 14.7 to 15 μs), and the bubble generation profile is a pulse. It turns out that it does not depend on the frequency of the signal.

【0056】そこで、パルス信号の周波数をさらに上
げ、インク滴24の吐出が安定して行なわれる限界を調
べたところ、周波数が51kHzまで安定した吐出が行
なわれることがわかった。この時におけるインク滴24
の飛翔速度は12.5m/sであった。さらに周波数を
上げて55kHzにしたところ、2〜3秒間インク滴2
4の吐出を行なった後、吐出しなくなった。
Then, when the frequency of the pulse signal was further increased and the limit of stable ejection of the ink droplet 24 was examined, it was found that stable ejection was performed up to a frequency of 51 kHz. Ink drops 24 at this time
Had a flight speed of 12.5 m / s. When the frequency was further increased to 55 kHz, ink drops 2 for 2-3 seconds.
After the discharge of 4, the discharge was stopped.

【0057】その理由を調べるため、周波数が50〜5
5kHzの間で気泡生成のプロファイルを注意深く調べ
たところ、周波数が51kHzまでは図4に示したよう
なパターンで気泡の発生から消滅までが行なわれた。こ
れに対し、周波数が52kHzでは、最初の数秒は図4
に示したようなパターンで気泡の発生から消滅までが行
なわれたが、その後は消滅しない気泡がヒーター11の
上方を覆ってしまい、気泡の発生,膨張,収縮,消滅と
いうパターンが行なわれなくなり、それ故、インク滴2
4の吐出も停止したのである。
In order to investigate the reason, the frequency is 50 to 5
When the profile of bubble generation was carefully examined at a frequency of 5 kHz, it was found that the bubbles were generated and disappeared in a pattern as shown in FIG. 4 up to a frequency of 51 kHz. On the other hand, when the frequency is 52 kHz, the first few seconds are shown in FIG.
Although the generation and disappearance of the bubbles were performed in the pattern as shown in FIG. 7, the bubbles that did not disappear after that covered the upper part of the heater 11, and the pattern of the generation, expansion, contraction and disappearance of the bubbles was not performed. Therefore, ink drop 2
The discharge of No. 4 was also stopped.

【0058】従って、気泡が発生して消滅するまでのパ
ターンを安定して繰り返すためのパルス信号の上限周波
数、言い替えるならば、インク滴24の吐出が安定して
行なわれるためのパルス信号の上限周波数は51kHz
ということになる。
Therefore, the upper limit frequency of the pulse signal for stably repeating the pattern until the bubbles are generated and disappeared, in other words, the upper limit frequency of the pulse signal for the stable ejection of the ink droplets 24. Is 51 kHz
It turns out that.

【0059】ここで、パルス信号の周波数が51kHz
時の駆動電圧と気泡の様子とを時間軸を揃えて図5に示
した。図5において、“T”はパルス信号を入力してか
ら気泡が最大になるまでの時間(この場合は、T=4.
9μs)である。そして、図5からは、この実験で使用
したインクジェット記録ヘッド23において2回目以降
の気泡の発生を安定して行なわせるためには、先のパル
ス信号を入力してから“4T(=19.6μs)”以降
に次のパルス信号を入力すればよいことがわかる。尚、
周波数が51kHzのパルス信号は、1回のパルス信号
の周期が1/(51×1000)秒、即ち、19.6μ
sである。
Here, the frequency of the pulse signal is 51 kHz.
The driving voltage and the state of bubbles at the time are shown in FIG. 5 with their time axes aligned. In FIG. 5, “T” is the time from when the pulse signal is input until the bubble becomes maximum (in this case, T = 4.
9 μs). Further, from FIG. 5, in order to stably generate the bubbles in the ink jet recording head 23 used in this experiment for the second time and thereafter, after inputting the previous pulse signal, “4T (= 19.6 μs) ) ”And the subsequent pulse signals can be input. still,
A pulse signal with a frequency of 51 kHz has a cycle of one pulse signal of 1 / (51 × 1000) seconds, that is, 19.6 μ.
s.

【0060】別の見方をすれば、先の気泡が消滅してか
ら次の気泡が発生を開始するまでの時間“Ti”を、前
記“T”より大きくなるようにすれば、ほぼ安定して、
しかも、最高の発生頻度で気泡生成、及び、インク滴2
4の吐出を行なうことができることがわかる。
From another point of view, if the time "Ti" from the disappearance of the previous bubble to the start of the generation of the next bubble is set to be larger than the above "T", it is almost stable. ,
Moreover, bubbles are generated at the highest frequency and ink drops 2
It can be seen that 4 discharges can be performed.

【0061】以上の結果は、インク吐出口22のサイズ
が17×17μm、インク吐出口22の配列密度が32
本/mmのインクジェット記録ヘッドにおける気泡生成
のプロファイルを調べた結果であるが、インク吐出口2
2のサイズや配列密度を変えた他のインクジェット記録
ヘッドにおける気泡生成のプロファイルを表2に示す。
尚、表2中に示した各時間は、パルス信号を入力してか
らの時間である。また、このパルス信号の周波数は全て
5kHzとした。
The above results indicate that the size of the ink ejection ports 22 is 17 × 17 μm and the array density of the ink ejection ports 22 is 32.
This is the result of examining the profile of bubble generation in an inkjet recording head of book / mm.
Table 2 shows the profile of bubble generation in another ink jet recording head in which the size and arrangement density of No. 2 are changed.
Each time shown in Table 2 is the time after the pulse signal is input. The frequency of this pulse signal was all 5 kHz.

【0062】[0062]

【表2】 [Table 2]

【0063】つぎに、これらのインクジェット記録ヘッ
ドにおけるパルス信号の周波数を5kHzから徐々に上
げていき、気泡生成限界、別の表現をすれば、インク滴
24の吐出限界を調べた。その結果、48本/mmのイ
ンクジェット記録ヘッドでは、約75kHzが上限であ
り、その時のインク滴24の飛翔速度は11.1m/s
であった。また、24本/mmのインクジェット記録ヘ
ッドでは、約46kHzが上限であり、その時のインク
滴24の飛翔速度は10.7m/sであった。そして、
これらのインクジェット記録ヘッドでは、それ以上にパ
ルス信号の周波数を上げるとインク滴24の吐出が停止
してしまい、上述したインクジェット記録ヘッド(イン
ク吐出口サイズが17×17μm、配列密度が32本/
mmのヘッド)での実験で見られたように、気泡がヒー
ター全面を覆う状態となった。
Next, the frequency of the pulse signal in these ink jet recording heads was gradually increased from 5 kHz, and the bubble generation limit, or in other words, the ejection limit of the ink droplet 24 was examined. As a result, with an inkjet recording head of 48 lines / mm, the upper limit is about 75 kHz, and the flying speed of the ink droplets 24 at that time is 11.1 m / s.
Met. In the case of an inkjet recording head of 24 lines / mm, the upper limit was about 46 kHz, and the flight speed of the ink droplets 24 at that time was 10.7 m / s. And
In these inkjet recording heads, when the frequency of the pulse signal is further increased, the ejection of the ink droplets 24 is stopped, and the above-described inkjet recording heads (ink ejection port size: 17 × 17 μm, array density: 32 /
As seen in the experiment with the head (mm head), the air bubbles covered the entire surface of the heater.

【0064】一方、16本/mmのインクジェット記録
ヘッドでは、パルス信号の周波数を9〜9.5kHzま
で上げるとインク滴の吐出が停止し、8本/mmのイン
クジェット記録ヘッドでは、パルス信号の周波数を6〜
7kHzまで上げた時点でインク滴の吐出が停止した。
そこで、これらのインクジェット記録ヘッドのヒーター
を観察したところ、ヒーターが破壊されていたことがわ
かった。
On the other hand, in the ink jet recording head of 16 lines / mm, when the frequency of the pulse signal is increased to 9 to 9.5 kHz, the ejection of ink droplets is stopped, and in the ink jet recording head of 8 lines / mm, the frequency of the pulse signal is increased. 6 to
At the time when the frequency was raised to 7 kHz, the ejection of ink droplets stopped.
Then, when the heater of these ink jet recording heads was observed, it was found that the heater was broken.

【0065】つまり、全てのインクジェット記録ヘッド
では、パルス信号の周波数を上げていくとある時点でイ
ンク滴の吐出が行なわれなくなるものの、その原因が異
なることがわかった。インク吐出口の配列密度が24本
/mm、48本/mmのインクジェット記録ヘッドで
は、上述した32本/mmのインクジェット記録ヘッド
と同様に、ヒーターによる気泡生成のサイクルが限界に
達してインク滴の吐出が停止したのに対し、インク吐出
口の配列密度が16本/mm、8本/mmのインクジェ
ット記録ヘッドでは、ヒーターの破壊によってインク滴
の吐出が停止したのである。
That is, it was found that in all ink jet recording heads, when the frequency of the pulse signal was raised, ink droplets were not ejected at a certain point, but the cause was different. In the ink jet recording head having the arrangement density of the ink discharge ports of 24 lines / mm and 48 lines / mm, as in the above-mentioned ink jet recording head of 32 lines / mm, the cycle of bubble generation by the heater reaches the limit and ink drops While the ejection was stopped, in the ink jet recording head in which the array density of the ink ejection ports was 16 lines / mm and 8 lines / mm, the ejection of ink drops was stopped due to the destruction of the heater.

【0066】この原因は、発生する気泡の大きさに依存
するものと考えられる。一般に、気泡が崩壊、消滅する
際には、キャビテーション作用によって非常に大きな衝
撃力が働くことが知られている。その衝撃力は、発生す
る気泡が大きければ大きい程その消滅時にヒーターに強
く作用する。上記の実験結果では、インク吐出口の配列
密度が8本/mm、16本/mmのインクジェット記録
ヘッドでパルス信号の周波数を徐々に上げていったとき
にヒーターが壊れたのはその衝撃力によるものと考えら
れる。つまり、パルス信号の周波数が5kHzの時には
異常がなかったものの、この周波数を徐々に上げていっ
たためにキャビテーションによる衝撃力の繰り返し回数
が徐々に上がり、ヒーターがその衝撃力に耐えられなく
なって破壊されたものと考えられる。
It is considered that the cause depends on the size of the bubbles generated. It is generally known that when a bubble collapses and disappears, a very large impact force is exerted by a cavitation effect. The larger the generated bubbles, the stronger the impact force on the heater when the bubbles disappear. According to the above experimental result, the heater breaks when the frequency of the pulse signal is gradually increased in the ink jet recording head having the ink ejection port arrangement density of 8 lines / mm and 16 lines / mm, due to the impact force. It is considered to be a thing. In other words, although there was no abnormality when the frequency of the pulse signal was 5 kHz, since the frequency was gradually increased, the number of repetitions of the impact force due to cavitation gradually increased, and the heater could not withstand the impact force and was destroyed. It is believed that

【0067】一方、インク吐出口の配列密度が24本/
mm、48本/mmのインクジェット記録ヘッドのヒー
ターが破壊されなかったのは、発生する気泡が非常に小
さく、従ってヒーターに作用する衝撃力も小さいためと
考えられる。
On the other hand, the arrangement density of the ink discharge ports is 24 /
It is considered that the reason why the heater of the inkjet recording head of mm / 48 lines / mm was not destroyed is because the bubbles generated are very small and therefore the impact force acting on the heater is also small.

【0068】この点に関し、より詳細に調べるため、本
発明者はインク吐出口の配列密度が異なる各種のインク
ジェット記録ヘッドのヒーターに対し、空気中及びビー
クル中でパルス信号を入力すると共にその周波数を変え
てそれらのヒーターの耐久性を調べた。使用したインク
ジェット記録ヘッドは、インク吐出口の配列密度が8本
/mm、16本/mm、24本/mm、32本/mm、
48本/mmのもので、駆動電圧やパルス信号のパルス
幅は、上述した気泡生成のプロファイルを調べた場合と
同様にした。その結果、空気中で駆動した場合には、パ
ルス信号の周波数を100kHzとして3時間駆動(パ
ルス信号を10入力)したが、全てのインクジェット
記録ヘッドのヒーターにおいて異常が認められなかっ
た。一方、ビークル中で同様の試験を行なったところ、
表3に示すような結果が得られた。
In order to investigate this point in more detail, the inventor of the present invention inputs a pulse signal in air and a vehicle to heaters of various ink jet recording heads having different arrangement densities of ink ejection ports and determines the frequency thereof. Instead, the durability of those heaters was investigated. The ink jet recording head used has an ink ejection port array density of 8 lines / mm, 16 lines / mm, 24 lines / mm, 32 lines / mm,
The driving voltage and the pulse width of the pulse signal were the same as those when the above-mentioned bubble generation profile was examined. As a result, when driving in air, the pulse signal frequency was 100 kHz and driving was performed for 3 hours (10 9 pulse signals were input), but no abnormality was found in the heaters of all inkjet recording heads. On the other hand, when the same test was performed in the vehicle,
The results shown in Table 3 were obtained.

【0069】[0069]

【表3】 [Table 3]

【0070】つまり、インク吐出口の配列密度が8本/
mm、16本/mmのように、ヒーターが大きく発生す
る気泡が大きい場合には、気泡生成のサイクルの上限に
達する以前のパルス信号の周波数においてヒーターが破
壊されてしまうのに対し、インク吐出口の配列密度が2
4本/mm、32本/mm、48本/mmのように、ヒ
ーターが小さく発生する気泡が小さい場合には、気泡生
成のサイクルの上限付近で駆動させても、10以上の
ヒーターの耐久性があることがわかった。尚、発生する
気泡の大きさは、その長手方向の長さが、8本/mmの
ものは380μm、16本/mmのものは195μm、
24本/mmのものは115μm、32本/mmのもの
は90μm、48本/mmのものは60μmであった。
That is, the arrangement density of the ink discharge ports is 8 /
When the bubbles generated by the heater are large, such as mm and 16 lines / mm, the heater is destroyed at the frequency of the pulse signal before reaching the upper limit of the bubble generation cycle. Array density of 2
If the heater is small and the generated bubbles are small, such as 4 lines / mm, 32 lines / mm, and 48 lines / mm, the durability of the heater of 10 9 or more even when driven near the upper limit of the bubble generation cycle. It turned out that there is a nature. The size of bubbles generated is 380 μm when the length in the longitudinal direction is 380 μm, and 195 μm when 16 bubbles / mm,
The number of 24 lines / mm was 115 μm, the number of 32 lines / mm was 90 μm, and the number of 48 lines / mm was 60 μm.

【0071】以上の結果から、ある程度インク吐出口が
小さく、高密度に配列されたインクジェット記録ヘッド
では、インク滴の吐出を高い頻度で行なうための上限
は、パルス信号を入力してから気泡が最大になるまでの
時間を“T”としたとき、次のパルス信号を入力する時
間は先のパルス信号を入力してから“4T”以降とすべ
きものであることがわかる。別の見方をすると、先の気
泡が消滅してから次の気泡が発生を開始するまでの時間
を“T”より大きくなるように駆動すれば、ほぼ安定し
てしかも最高の発生頻度でインク滴の吐出を行なうこと
ができることがわかる。
From the above results, in the ink jet recording head in which the ink ejection openings are small to a certain extent and arranged in high density, the upper limit for ejecting ink droplets at a high frequency is that bubbles are maximum after the pulse signal is input. It can be seen that, when the time until it becomes "T" is set to "T", the time to input the next pulse signal should be "4T" or later after the input of the previous pulse signal. From another point of view, if driving is performed so that the time from the disappearance of the previous bubble to the start of the generation of the next bubble is larger than “T”, the ink droplets are almost stable and have the highest occurrence frequency. It can be seen that the discharge can be performed.

【0072】次に、本発明の別の特徴について説明す
る。本発明では、従来に比べて非常に小さいエネルギー
でインク滴の吐出を行なっている。また、本発明で使用
するインクジェット記録ヘッドのインク吐出口も非常に
小さいため、従来よりある、例えば、特公昭59−43
312号公報に開示されているような50×40μmと
いった大きなインク吐出口からインク滴を吐出する場合
に比べてインク滴の吐出がかなり難しくなる。その一番
の理由は、インク吐出口が小さくなって流体抵抗が大き
くなるからであるが、これも、最適の条件を見出すこと
により安定したインク滴の吐出を行なうことが可能であ
る。
Next, another feature of the present invention will be described. In the present invention, ink droplets are ejected with much smaller energy than in the past. Further, since the ink ejection port of the ink jet recording head used in the present invention is also very small, it is conventional, for example, Japanese Patent Publication No. 59-43.
Ejection of ink droplets becomes considerably difficult as compared with the case of ejecting ink droplets from a large ink ejection port of 50 × 40 μm as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 312. The main reason for this is that the ink ejection port becomes smaller and the fluid resistance increases, but it is also possible to perform stable ink droplet ejection by finding the optimum conditions.

【0073】そこで本発明者は、インク滴を吐出させる
ために要するエネルギーが、インク吐出口の単位面積当
りどのくらい必要であるかを調べた。以下にそれを記
す。ここで使用したインクジェット記録ヘッドは、イン
ク吐出口の配列密度がそれぞれ24本/mm、32本/
mm、48本/mmのもので、それぞれのインク吐出口
のサイズは22×22μm、17×17μm、14×1
4μmであり、その他のディメンションや実験で使用し
たビークルの成分等は先に行なった実験の場合と同様で
ある。尚、実験の内容としては、インク滴の吐出に要す
るエネルギーを変えるために駆動電圧を変化させ、吐出
したインク滴の飛翔速度Vi(m/s)を測定した。ま
た、各インクジェット記録ヘッドのヒーターに入力する
パルス信号の周波数は、それぞれのインクジェット記録
ヘッドの使用限界(上限)から約10%低い周波数とし
た。即ち、24本/mmのインクジェット記録ヘッドで
は40kHz、32本/mmのインクジェット記録ヘッ
ドでは45kHz、48本/mmのインクジェット記録
ヘッドでは65kHzとした。又、パルス信号のパルス
幅は固定とし、各インクジェット記録ヘッドごとに、
4.5μs、4μs、3μsとした。表4にその結果を
示す。
Therefore, the present inventor investigated how much energy required to eject ink droplets was required per unit area of the ink ejection port. This is described below. The ink jet recording head used here has an ink ejection port array density of 24 lines / mm and 32 lines / mm, respectively.
mm, 48 lines / mm, and the size of each ink ejection port is 22 × 22 μm, 17 × 17 μm, 14 × 1
It is 4 μm, and the other dimensions, the components of the vehicle used in the experiment, and the like are the same as those in the experiment conducted previously. As the contents of the experiment, the driving voltage was changed in order to change the energy required for ejecting the ink droplet, and the flight speed Vi (m / s) of the ejected ink droplet was measured. The frequency of the pulse signal input to the heater of each inkjet recording head was about 10% lower than the usage limit (upper limit) of each inkjet recording head. That is, the inkjet recording head of 24 lines / mm was set to 40 kHz, the inkjet recording head of 32 lines / mm was set to 45 kHz, and the inkjet recording head of 48 lines / mm was set to 65 kHz. Also, the pulse width of the pulse signal is fixed, and for each inkjet recording head,
It was set to 4.5 μs, 4 μs, and 3 μs. Table 4 shows the result.

【0074】[0074]

【表4】 [Table 4]

【0075】これにより、インク吐出口の面積に対する
インク滴の吐出に要するエネルギーの比“E/S(J/
cm)”が0.3近傍以下では、インク滴は球状とな
り、その飛翔速度が遅く、不安定で実用的でないことが
わかった。一方、3より大きくなると、ヒーターの耐久
限界に達してヒーターが破壊されて使用できなくなるこ
とがわかった。
As a result, the ratio of the energy required for ejecting ink droplets to the area of the ink ejection port "E / S (J /
cm 2 ) "is less than 0.3, the ink droplets are spherical and the flying speed is slow, which is unstable and impractical. On the other hand, when it is more than 3, the heater reaches the endurance limit of the heater. Was found to be destroyed and unusable.

【0076】別の見方として、本発明のように従来例に
はない微小なインク吐出口(14×14μm〜22×2
2μm)から非常に高い周波数(少なくとも10kHz
以上)のパルス信号でインク滴を吐出するような場合
に、安定してインク滴を吐出させるためには、表4よ
り、インク吐出口の配列密度が24本/mmのインクジ
ェット記録ヘッドでは1.46μJ(駆動電圧5V時)
〜15.0μJ(駆動電圧16V時)、インク吐出口の
配列密度が32本/mmのインクジェット記録ヘッドは
0.90μJ(駆動電圧4.1V時)〜8.74μJ
(駆動電圧12.8V時)、インク吐出口の配列密度が
48本/mmのインクジェット記録ヘッドは0.62μ
J(駆動電圧3.8V時)〜5.97μJ(駆動電圧1
1.8V時)であり、これらを総合して0.6μJ〜1
5.0μJ程度の範囲で使用するのがよい。
As another point of view, a minute ink ejection port (14 × 14 μm to 22 × 2) which is not in the prior art as in the present invention is used.
2 μm) to very high frequencies (at least 10 kHz)
In order to stably eject ink droplets when ejecting ink droplets with the above pulse signals, Table 4 shows that in the ink jet recording head in which the arrangement density of the ink ejection ports is 24 / mm, 1. 46μJ (at 5V drive voltage)
˜15.0 μJ (at a driving voltage of 16 V), 0.90 μJ (at a driving voltage of 4.1 V) to 8.74 μJ for an ink jet recording head having an ink ejection port array density of 32 lines / mm.
(At a drive voltage of 12.8 V), an ink jet recording head having an ink ejection port array density of 48 lines / mm is 0.62 μm.
J (at drive voltage 3.8 V) to 5.97 μJ (drive voltage 1
1.8 V), and 0.6 μJ to 1 in total.
It is preferable to use it in the range of about 5.0 μJ.

【0077】本発明では、被記録体(例えば、紙)上に
形成する画素の大きさを、10〜75kHzという非常
に高い頻度で発生させた非常に微小なインク滴を1個〜
複数個略同一箇所へ付着させることによって変化させ
る。この1個〜複数個のインク滴を略同一箇所へ付着さ
せるために画像濃度情報がインクジェット記録ヘッドに
入力され、この画素濃度情報に応じた1個〜複数個のパ
ルス信号によって1個〜複数個の微小なインク滴を発生
させるわけであるが、被記録体上に複数個のインク滴を
付着させた場合にその画素径が変えられる範囲にも限界
があり、無制限に多くのインク滴を同一箇所に付着させ
ればよいというものではない。
In the present invention, the size of the pixel formed on the recording medium (for example, paper) is 1 to 1 very small ink drop generated at a very high frequency of 10 to 75 kHz.
It is changed by attaching a plurality of them to substantially the same place. Image density information is input to the ink jet recording head in order to attach the one or more ink droplets to substantially the same location, and one or more image signals are provided by one or more pulse signals corresponding to the pixel density information. However, there is a limit to the range in which the pixel diameter can be changed when a plurality of ink droplets are adhered to the recording medium, and many ink droplets can be printed indefinitely. It does not have to be attached to a place.

【0078】本発明者はこの点に鑑み、発生させるイン
ク滴の数と被記録体上に形成される画素の大きさとの関
係を調べた。ここで使用したインクジェット記録ヘッド
は、インク吐出口のサイズが17×17μm、インク吐
出口の配列密度が32本/mm、その他の寸法等は上述
した実験で使用したインクジェット記録ヘッドと同様で
ある。また、使用したインクの組成は、 グリセリン 18.0% エチルアルコール 4.8% 水 75.0% C.I.ダイレクトブラック154 2.2% である。さらに、吐出の条件は、駆動電圧が6V、パル
ス信号のパルス幅が4μs、パルス信号の周波数が45
kHzである。この条件でパルス信号数を1,2,3,
…と変えて最大50まで入力し、それぞれのパルス信号
数に応じて形成される被記録体上の画素径を測定した。
被記録体としては、(株)リコー製のPPC用紙620
0と、三菱マットコート紙NMとを用いた。図6にその
結果を示す。尚、図6のグラフは、横軸に一つの画素を
形成するために吐出させたインク滴の数(パルス信号
数)、縦軸は形成された画素の画素径である。
In view of this point, the present inventor investigated the relationship between the number of ink drops to be generated and the size of the pixel formed on the recording medium. The ink jet recording head used here has an ink ejection port size of 17 × 17 μm, an ink ejection port array density of 32 lines / mm, and other dimensions are the same as those of the ink jet recording head used in the above experiment. The composition of the used ink is glycerin 18.0% ethyl alcohol 4.8% water 75.0% C.I. I. Direct black 154 is 2.2%. Further, the ejection conditions are as follows: drive voltage is 6V, pulse width of pulse signal is 4 μs, and frequency of pulse signal is 45
kHz. Under this condition, the number of pulse signals is 1, 2, 3,
.. was input up to a maximum of 50, and the pixel diameter on the recording medium formed according to each pulse signal number was measured.
As the recording medium, PPC paper 620 manufactured by Ricoh Co., Ltd.
0 and Mitsubishi matte coated paper NM were used. The results are shown in FIG. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis represents the number of ink droplets (pulse signal number) ejected to form one pixel, and the vertical axis represents the pixel diameter of the formed pixel.

【0079】これより分かるように、被記録体の略同一
箇所に付着させるインク滴の数を増加させるにつれて画
素径を大きくすることができるが、ある値以上のインク
滴の数になると、画素径を大きくすることに関してあま
り寄与しなくなる。ここでは、インク滴の発生頻度、つ
まり、パルス信号の周波数を45kHzとしたが、複数
個のインク滴によって一個の画素を形成しているため、
実際の画素形成頻度は、画素を形成するインク滴の数の
とりかたにもよるが、45kHzよりはるかに遅くな
る。
As can be seen from the above, the pixel diameter can be increased as the number of ink droplets attached to substantially the same position on the recording medium is increased, but when the number of ink droplets exceeds a certain value, the pixel diameter is increased. Makes less contribution to increasing. Here, the frequency of ink droplet generation, that is, the frequency of the pulse signal is set to 45 kHz, but since one pixel is formed by a plurality of ink droplets,
The actual pixel formation frequency depends on the number of ink droplets forming the pixel, but is much slower than 45 kHz.

【0080】ここで、最大画素を得るためにn個のイン
ク滴を使用すると仮定すれば、画素形成頻度は45kH
z/nとなる。この画素形成頻度は、一個のインク滴に
よって一個の画素を形成する場合も、n個のインク滴に
よって一個の画素を形成する場合も同じであり、n個の
インク滴により一個の画素を形成する場合が律則条件と
なる。このインク滴発生頻度と、画素形成頻度との関係
を図7に示す。
Assuming that n ink droplets are used to obtain the maximum number of pixels, the pixel formation frequency is 45 kHz.
z / n. The pixel formation frequency is the same whether one ink droplet forms one pixel or n ink droplets form one pixel, and n ink droplets form one pixel. The case is the rule condition. FIG. 7 shows the relationship between the frequency of ink drop generation and the frequency of pixel formation.

【0081】図7に示した例では、1個〜22個の範囲
でインク滴の数を変えることにより大きさの異なる画素
を形成する例を示しているが、インク滴を形成するパル
ス信号の周波数を22kHzとすると、画素の形成頻度
は1kHzに低下する。画素形成頻度は1枚のプリント
を実行するスピードを決定するものであるから、できる
だけ速いほうがよい。従って、一個の画素を形成するた
めのインク滴の数を必要以上に増やすと、プリントスピ
ードが遅くなり好ましくない。このような観点から図6
の結果をみると、インク滴の数が20個より少ない場合
には、画素径はインク滴の数に応じて比較的大きく変化
するが、20個〜30個の範囲になると、画素径の変化
がややにぶくなる。さらに、30個以上になると、イン
ク滴の数を増やしても画素径はほとんど変わらず、これ
以上インク滴を被記録体上の同一個所へ付着させても意
味がないことがわかる。
In the example shown in FIG. 7, pixels having different sizes are formed by changing the number of ink droplets within the range of 1 to 22. If the frequency is set to 22 kHz, the pixel formation frequency drops to 1 kHz. Since the pixel formation frequency determines the speed at which one print is executed, it should be as fast as possible. Therefore, if the number of ink droplets for forming one pixel is increased more than necessary, the printing speed becomes slow, which is not preferable. From this point of view, FIG.
The result shows that when the number of ink drops is less than 20, the pixel diameter changes relatively greatly according to the number of ink drops, but when it falls within the range of 20 to 30, the pixel diameter changes. It becomes slightly dull. Further, when the number of ink droplets is 30 or more, the pixel diameter hardly changes even if the number of ink droplets is increased, and it can be seen that it is meaningless to attach more ink droplets to the same place on the recording medium.

【0082】つまり、一つの画素をその径を変えて記録
するためには、多くても30個までの範囲でインク滴の
数を変えて記録するのが望ましく、好適には20個まで
の範囲でインク滴の数を変えるのがよく、最適には10
個までの範囲でインク滴の数を変えるのがよい。これ
は、図6のグラフからも明らかなように、インク滴の数
が10個までの範囲では画素径の変化率が最も良く、1
0個〜20個までの範囲ではその変化率がやや低くな
り、20個〜30個の範囲ではその変化率がさらに低く
なり、30個以上ではほとんど変化しなくなるからであ
る。
That is, in order to record one pixel by changing its diameter, it is desirable to record by changing the number of ink droplets within a range of at most 30, preferably within a range of up to 20. It is better to change the number of ink drops with, and optimally 10
It is recommended to change the number of ink drops within the range of up to 10. As is clear from the graph of FIG. 6, this is because the change rate of the pixel diameter is the best in the range where the number of ink drops is 10 or less.
This is because the rate of change is slightly lower in the range of 0 to 20, the rate of change is further lower in the range of 20 to 30, and almost no change occurs in the range of 30 or more.

【0083】別の見方をすれば、本発明は、インク滴の
形成頻度が従来の16本/mm程度のインク吐出口配列
密度のインクジェット記録ヘッドでは実現できなかった
10kHz以上のパルス信号でその特徴を発揮し、又、
その上限は75kHzであるので、その画素形成頻度が
0.3〜7.5kHzとなる。
From another point of view, the present invention is characterized by a pulse signal of 10 kHz or more, which could not be realized by an ink jet recording head having an ink ejection array arrangement density of about 16 ink droplets / mm in the conventional ink droplet forming frequency. To demonstrate
Since the upper limit is 75 kHz, the pixel forming frequency is 0.3 to 7.5 kHz.

【0084】ここで、実際に記録を行なった結果につい
て説明する。尚、インク吐出口の配列密度が32本/m
m(インク吐出口の数は256)のインクジェット記録
ヘッドを4個使用し、それぞれにイエロー、マゼンタ、
シアン、ブラックの色が異なるインクをつめ、A4サイ
ズの紙(三菱製紙製のマットコート紙NM)を用いた。
又、各種記録条件は以下のとおりである。パルス信号の
周波数が45kHz、画像濃度情報に応じて1画素を形
成するためのインク滴の数を1〜15個の範囲とした。
従って、画素の形成頻度は3kHzである。さらに、階
調表現は本発明の方法によって画素径を変えただけでな
く、4×4のマトリックスを組み合わせることにより、
256階調まで変えることとした。従って、画素の密度
は32個/mmであるが、絵素の密度は8個/mmとな
った。以上の条件でA4サイズの紙へ記録を行なうため
には、34スキャン(片方向記録とした)を行なって約
2分弱で終了した。得られた画像は、銀塩写真に勝ると
も劣らない画質であった。
Here, the result of actual recording will be described. In addition, the arrangement density of the ink discharge ports is 32 / m
Four inkjet recording heads each having m (the number of ink ejection ports is 256) are used, and yellow, magenta, and
A4 size paper (matte coated paper NM manufactured by Mitsubishi Paper Mills) was used by filling inks having different colors of cyan and black.
Various recording conditions are as follows. The frequency of the pulse signal was 45 kHz, and the number of ink droplets for forming one pixel was set in the range of 1 to 15 according to the image density information.
Therefore, the pixel formation frequency is 3 kHz. Furthermore, the gradation expression is not limited only by changing the pixel diameter by the method of the present invention, but by combining a 4 × 4 matrix,
It was decided to change up to 256 gradations. Therefore, although the pixel density was 32 / mm, the pixel density was 8 / mm. In order to perform recording on A4 size paper under the above conditions, 34 scans (one-way recording) were performed, and the process was completed in about a little less than 2 minutes. The obtained image had an image quality comparable to that of a silver halide photograph.

【0085】ついで、本発明の別の特徴について説明す
る。この特徴は、被記録体25上の同一箇所へ付着させ
ることができるインク滴24の最大数を可変としたこと
である。即ち、その記録装置がもつ本来の記録モードの
他に、被記録体25上の同一箇所へ付着させることがで
きるインク滴24の最大数を変えたモード(ドラフトモ
ード)を持たせたことである。そして、本来の記録モー
ドが1個〜10個のインク滴24によって1画素を形成
するものであるのに対し、ドラフトモードが1個〜5個
のインク滴24によって1画素を形成するものであると
すれば、2倍の速さで印写を行なうことができる。な
お、このようなドラフトモードは、最高画質は得られな
くともプリントアウトした場合における全体のおおまか
なイメージを早くつかみたいというような場合に非常に
便利である。
Next, another feature of the present invention will be described. This feature is that the maximum number of ink droplets 24 that can be attached to the same position on the recording medium 25 is variable. That is, in addition to the original recording mode of the recording apparatus, a mode (draft mode) in which the maximum number of the ink droplets 24 that can be attached to the same position on the recording medium 25 is changed is provided. . The original recording mode forms one pixel with one to ten ink droplets 24, while the draft mode forms one pixel with one to five ink droplets 24. If so, it is possible to print at twice the speed. It should be noted that such a draft mode is very convenient when it is desired to quickly obtain a rough image of the entire printed image even if the highest image quality is not obtained.

【0086】また、インクジェット記録ヘッドは、ノン
インパクト、ノンコンタクト記録であるため、原理的に
はあらゆる被記録体(例えば、コピー用紙、再生紙、O
HPシート、ハガキ等)に印写することが可能である。
しかし、被記録体25上で形成される画素26の大きさ
は、被記録体25の種類によって変化するものであり、
その一例を表5に示す。なお、この表5においては、
A,B,Cは種類の異なる被記録体であり、それぞれ1
滴、5滴、10滴のインク滴24によって1個の画素2
6を形成した場合におけるインク質量と画素径とを示し
ている。インク質量の測定は、現実には6×10個の
インク滴24を採取(20kHzのパルス信号で30秒
間インク滴24を吐出させて採取)し、その重量から求
めたものである。画素径は、被記録体25上の画素26
をX−Yステージ付光学顕微鏡で測定したものであり、
30個の平均値で示している。
In addition, since the ink jet recording head is non-impact and non-contact recording, in principle, any recording medium (eg copy paper, recycled paper, O
It can be printed on a HP sheet, postcard, etc.).
However, the size of the pixel 26 formed on the recording medium 25 changes depending on the type of the recording medium 25.
Table 5 shows an example thereof. In addition, in Table 5,
A, B, and C are different types of recording media, and each has 1
One pixel 2 with 5 drops, 10 drops of ink 24
6 shows the ink mass and the pixel diameter when No. 6 is formed. The ink mass is actually measured by collecting 6 × 10 5 ink droplets 24 (collecting by ejecting the ink droplets 24 for 30 seconds with a pulse signal of 20 kHz) and the weight thereof. The pixel diameter is the pixel 26 on the recording medium 25.
Was measured with an optical microscope with an XY stage,
The average value of 30 pieces is shown.

【0087】[0087]

【表5】 [Table 5]

【0088】表5より明らかなように、被記録体Aと被
記録体Bとでは形成される画素26の画素径は僅かに被
記録体Bが拡がるだけであるが、被記録体Cでは被記録
体A,Bに比べてはるかに拡がることがわかる。そし
て、被記録体A,B,Cを用いて全く同じ条件で同じ画
像サンプルを印写したところ、被記録体B上の画像は被
記録体A上の画像に比べて僅かに暗く、被記録体C上の
画像は被記録体A,B上の画像に比べてはるかに暗い画
像となった。なお、その時の各被記録体A,B,C上の
最大となる画素26は10滴のインク滴24によって形
成されたものである。
As is clear from Table 5, the pixel diameter of the pixel 26 formed on the recording medium A and the recording medium B is only slightly expanded on the recording medium B, but on the recording medium C. It can be seen that it is much wider than the recording bodies A and B. When the same image sample was printed using the recording materials A, B, and C under exactly the same conditions, the image on the recording material B was slightly darker than the image on the recording material A, and The image on the body C is much darker than the images on the recording bodies A and B. The largest pixel 26 on each recording medium A, B, C at that time is formed by 10 ink droplets 24.

【0089】つぎに、被記録体A上で最大となる画素2
6を形成するインク滴24の数を11滴として同様の印
写サンプルを得たところ、前述の被記録体B上の画像と
略同じ位の濃度の画像が得られた。さらに、被記録体A
上で最大となる画素26を形成するインク滴24の数を
14滴として同様の印写サンプルを得たところ、前述の
被記録体C上の画像と略同じ位の濃度の画像が得られ
た。
Next, the maximum pixel 2 on the recording medium A is recorded.
When the same print sample was obtained by changing the number of the ink droplets 24 forming 6 to 11 droplets, an image having the same density as the image on the recording medium B was obtained. Furthermore, the recording medium A
When a similar printing sample was obtained by setting the number of ink droplets 24 forming the maximum pixel 26 to 14 droplets, an image having the same density as the image on the recording medium C was obtained. .

【0090】以上の結果より、被記録体が変わっても、
被記録体の種類に応じて被記録体上の同一箇所へ付着さ
せるインク滴24の最大数を変化させることにより、略
同じような画像が得られることがわかる。なお、同一箇
所へ付着するインク滴24の数は、最大の画素26を形
成する場合にのみ変化するものではなく、その他の大き
さの画素26の場合にもそれに準じて変化することはい
うまでもない。
From the above results, even if the recording medium changes,
It can be seen that substantially the same image can be obtained by changing the maximum number of the ink droplets 24 attached to the same position on the recording medium according to the type of the recording medium. It should be noted that the number of ink droplets 24 attached to the same location does not change only when the largest pixel 26 is formed, and also changes in the case of pixels 26 of other sizes. Nor.

【0091】また、画像読取装置であるスキャナーを備
えたインクジェット記録装置においては、通常は、原稿
をスキャナーで読んでそれを忠実にインクジェット記録
部で出力するという使い方をするが、時には、薄い原稿
を濃く印写し、又は、濃い原稿を薄く印写する場合があ
る。その際に、同一箇所へ付着させるインク滴24の最
大数を変えることにより、任意の濃度の画像を容易に得
ることができる。
Further, in an ink jet recording apparatus equipped with a scanner which is an image reading apparatus, usually, a manuscript is read by a scanner and is faithfully output by an ink jet recording section. A dark copy may be printed, or a dark original may be printed lightly. At that time, by changing the maximum number of the ink droplets 24 attached to the same place, it is possible to easily obtain an image of an arbitrary density.

【0092】なお、以上のように被記録体25上の同一
箇所へ付着させるインク滴24の最大数を可変させるこ
とにより被記録体25上に印写された画像の濃度を調整
する方法は、ヒーター11を加熱して気泡を発生させる
形式のサーマルインクジェット記録ヘッドにのみ適用さ
れるものではなく、ピエゾ振動子を振動させることによ
りインク滴を吐出させるようにした連続流型インクジェ
ットヘッドにおいても適用が可能である。
As described above, the method of adjusting the density of the image printed on the recording medium 25 by varying the maximum number of the ink droplets 24 attached to the same position on the recording medium 25 is as follows. The present invention is not limited to the thermal ink jet recording head of the type in which the heater 11 is heated to generate bubbles, but is also applicable to a continuous flow type ink jet head in which ink droplets are ejected by vibrating a piezoelectric vibrator. It is possible.

【0093】ついで、本発明の別の特徴について説明す
る。まず、本発明のように被記録体25上の同一箇所へ
付着させるインク滴24の数を変えることにより画素径
を変化させて階調記録を行なう場合、同一箇所へ付着さ
せたインク滴24の数と画像濃度との関係は、図8に示
したように最高濃度に達するまでは直線的増加であるこ
とが望ましい。しかし、同一箇所へ付着させたインク滴
24の数と画像濃度との関係を測定すると、直線的増加
にはならず図9に示したような結果となる。なお、この
測定において使用したインクジェット記録ヘッドは、 インク吐出口22のサイズ 17×17μm ヒーター11のサイズ 14×84μm ヒーター11の抵抗値 77Ω インク吐出口22,ヒーター11の配列密度 800dpi である。また、インクとしては以下の成分のものを使用
した。
Next, another feature of the present invention will be described. First, when gradation recording is performed by changing the pixel diameter by changing the number of ink droplets 24 attached to the same location on the recording medium 25 as in the present invention, when the ink droplets 24 attached to the same location are recorded. It is desirable that the relationship between the number and the image density is a linear increase until the maximum density is reached as shown in FIG. However, when the relationship between the number of ink droplets 24 attached to the same place and the image density is measured, the linear increase does not occur, and the result shown in FIG. 9 is obtained. The ink jet recording head used in this measurement had a size of the ink ejection port 22 of 17 × 17 μm, a size of the heater 11 of 14 × 84 μm, a resistance value of the heater 11 of 77 Ω, and an array density of the ink ejection port 22 and the heater 11 of 800 dpi. In addition, the following components were used as the ink.

【0094】 グリセリン 18.0% エチルアルコール 4.8% 水 75.0% C.I.ダイレクトブラック154 2.2% さらに、インク滴24を付着させる被記録体25として
は、(株)リコー製のPPC用紙6200を使用した。
そして、1画素を形成するインク滴24の数が1,2,
3,…,…,20の場合で濃度測定ができるように、1
0×10mmの領域で全面印写を行い、それぞれの濃度
を測定してプロットしたものである。
Glycerin 18.0% Ethyl alcohol 4.8% Water 75.0% C.I. I. Direct black 154 2.2% Further, as the recording medium 25 to which the ink droplets 24 adhere, PPC paper 6200 manufactured by Ricoh Co., Ltd. was used.
The number of ink drops 24 forming one pixel is 1, 2,
In order to be able to measure the concentration in case of 3, ..., ..., 20, 1
The whole surface is printed in a region of 0 × 10 mm, and each density is measured and plotted.

【0095】図9に示した測定結果によると、画像濃度
が低い範囲では、画像濃度はインク滴24の増加に応じ
て略直線的に上昇するが、画像濃度が高くなって次第に
飽和状態に近付くと、インク滴24の増加に対して画像
濃度の上昇が緩やかになり、被記録体25上の同一箇所
へ付着させるインク滴24の数を大幅に上昇させないと
必要な画像濃度が得られなくなることがわかる。
According to the measurement results shown in FIG. 9, in the range where the image density is low, the image density increases substantially linearly with the increase of the ink droplets 24, but as the image density increases, the saturation gradually approaches. Then, the increase of the image density becomes slower with the increase of the ink drops 24, and the required image density cannot be obtained unless the number of the ink drops 24 attached to the same position on the recording medium 25 is significantly increased. I understand.

【0096】そこで、本発明では図10に示したよう
に、インク滴24の数を変えて大きさが異なるようにし
た画素をD,D,D,…,…,D10としたとき
に、それらの画素を構成するためのインク滴24の数を
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10とするので
はなく、例えば、本発明の例では、1,2,3,4,
5,6,8,10,12,20滴という具合に設定す
る。こうすると、各画素(D 〜D10)に対して画像
濃度が図10に示したように直線的に増加し、所望の画
像濃度が容易に得られるようになり、なめらかで、高品
質の階調記録が可能となる。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG.
And change the number of ink drops 24 so that the size is different.
D pixel1, DTwo, DThree,,,,, D10When
And the number of ink drops 24 that make up those pixels.
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
Instead, for example, in the example of the present invention, 1, 2, 3, 4,
Set to 5, 6, 8, 10, 12, 20 drops
It By doing this, each pixel (D 1~ D10) Against the image
The concentration increases linearly as shown in FIG.
Image density can be easily obtained, and it is smooth and high quality.
Quality gradation recording is possible.

【0097】ついで、本発明の別の特徴について説明す
る。この特徴は、1個〜複数個のインク滴24によって
形成される画素26の中心位置を、1画素が形成される
べき領域の中心位置に略一致させると共に、隣接する画
素26の中心間距離を略等しくし、さらに、1画素を形
成するための隣接するパルス信号群の中央位置間隔を略
等しくするようにしたものであり、これらの特徴を以下
に詳述する。
Next, another feature of the present invention will be described. This feature makes the center position of the pixel 26 formed by one to a plurality of ink droplets 24 substantially coincide with the center position of the region in which one pixel is to be formed, and the center-to-center distance between the adjacent pixels 26. They are made substantially equal to each other, and the center position intervals of adjacent pulse signal groups for forming one pixel are made substantially equal to each other. These characteristics will be described in detail below.

【0098】まず、図11に示した正方形の各フレーム
は被記録体25上において1画素が形成されるべき5個
の領域を示したものであり、図12はそれらの各領域内
に2値記録の画素26が形成された状態を示したもので
ある。このような2値記録の場合には、画素26の中心
と画素を形成すべき領域の中心とが容易に一致し、か
つ、画素を形成すべき領域の中心間距離Laと、隣接す
る画素26の中心間距離Lbとが略一致する。
First, each square frame shown in FIG. 11 shows five areas in which one pixel is to be formed on the recording medium 25, and FIG. 12 shows binary values in each area. It shows a state in which a recording pixel 26 is formed. In the case of such binary recording, the center of the pixel 26 and the center of the region where the pixel is to be formed easily coincide with each other, and the center-to-center distance La of the region where the pixel is to be formed and the adjacent pixel 26. The center-to-center distance Lb substantially coincides.

【0099】つぎに、図13は1個〜複数個のインク滴
24によって1画素を形成する従来例を示したもので、
1画素を形成するインク滴24の数によっては、その画
素26の中心位置と1画素が形成されるべき領域の中心
位置とが一致しなくなり、さらに、隣接する画素26の
中心間距離Lc,Lc,Lc,Lcが区々とな
り、最終的には画像品質が低下するという問題がある。
これは、インクジェット記録ヘッドと被記録体とが相対
運動をしながら印写が行なわれると共に1画素を形成す
るインク滴24の数が1個〜複数個の範囲で変化して1
画素を形成する時間が異なるためである。また、1画素
を形成するための隣接するパルス信号群の中央位置間隔
Ta,Ta,Ta,Taも区々となっている。
なお、図13は1個の画素を形成する最大インク滴24
の数が5個の場合を示しており、実線で示したパルス信
号がインク滴24を吐出させる際のものである。
Next, FIG. 13 shows a conventional example in which one pixel is formed by one to a plurality of ink droplets 24.
Depending on the number of ink droplets 24 forming one pixel, the center position of the pixel 26 and the center position of the region where one pixel is to be formed do not match, and further, the center-to-center distance Lc 1 between adjacent pixels 26, There is a problem that Lc 2 , Lc 3 and Lc 4 are divided, and finally the image quality is deteriorated.
This is because printing is performed while the ink jet recording head and the recording medium move relative to each other, and the number of ink droplets 24 forming one pixel changes in the range of 1 to a plurality of 1
This is because the time for forming pixels is different. Further, the central position intervals Ta 1 , Ta 2 , Ta 3 , Ta 4 of adjacent pulse signal groups for forming one pixel are also different.
Note that FIG. 13 shows the maximum ink droplet 24 that forms one pixel.
Is shown, and the pulse signal shown by the solid line is for ejecting the ink droplet 24.

【0100】図14は本発明の特徴を示したもので、1
画素を形成するインク滴24の数が少ない場合(小さい
画素を形成する場合)には、インク滴24を吐出させる
パルス信号を時間的に遅延させて発生させている。具体
的には、1個のインク滴24で1画素を形成する場合に
は発生可能な5個のパルス信号のうち3番目のパルス信
号を発生させ、2個のインク滴24で1画素を形成する
場合には2番目と3番目のパルス信号を発生させてい
る。このようにすることにより、各画素26の中心位置
と1画素が形成されるべき領域の中心位置とが略一致
し、さらに、隣接する画素26の中心間距離Ld,L
,Ld,Ldが略一致し、画質が向上する。こ
こで、“略一致”という表現を使ったのは、インク滴2
4を発生させるパルス信号が偶数個か奇数個かによって
1パルス分(インク滴1滴分)の位置ズレが発生するた
めである。しかし、この1パルス分の位置ズレはほとん
ど無視してよい値であり、2個のインク滴24で1画素
を形成する場合には3番目と4番目のパルス信号を発生
させてもよい。
FIG. 14 shows the features of the present invention.
When the number of ink droplets 24 forming a pixel is small (when forming a small pixel), a pulse signal for ejecting the ink droplet 24 is generated with a time delay. Specifically, in the case of forming one pixel with one ink droplet 24, the third pulse signal of the five pulse signals that can be generated is generated and one pixel is formed with two ink droplets 24. If so, the second and third pulse signals are generated. By doing so, the center position of each pixel 26 and the center position of the region in which one pixel is to be formed are substantially coincident with each other, and the center-to-center distances Ld 1 and Ld of the adjacent pixels 26 are further increased.
d 2, Ld 3, Ld 4 is substantially coincident, the image quality is improved. Here, the expression “substantially the same” is used for the ink droplet 2
This is because a positional deviation of one pulse (one ink droplet) occurs depending on whether the number of pulse signals for generating 4 is an even number or an odd number. However, this positional deviation for one pulse is a value that can be almost ignored, and when forming one pixel with two ink droplets 24, the third and fourth pulse signals may be generated.

【0101】なお、図13及び図14においては、隣接
する画素26間に隙間があるような図になっているが、
これは図が複雑になることを避けるためであり、実際に
はつながった直線、或いは、全面ベタ印写のような場合
には、隣接する画素26同志は互いに重なり合うように
なる。また、図13及び図14において、複数個のイン
ク滴24で1個の画素26を形成する場合、画素26が
横長状になるように示されているが、これも説明上の便
宜から極端に表現したものであり、実際には各画素26
は略丸い形となる。
13 and 14, there is a gap between adjacent pixels 26,
This is to avoid complication of the drawing, and in the case of a continuous straight line or in the case of solid printing of the entire surface, the adjacent pixels 26 are overlapped with each other. Further, in FIGS. 13 and 14, when one pixel 26 is formed by a plurality of ink droplets 24, the pixel 26 is shown to be horizontally long, but this is also extremely large for convenience of description. It is a representation, and each pixel 26
Has a substantially round shape.

【0102】一方、1画素を形成するためのパルス信号
群に関しては、隣接するパルス信号群の中央位置間隔T
,Tb,Tb,Tbが略一定となっている。
なお、ここでも“略一定”という表現を使ったのは、上
述した場合と同様に、インク滴24を発生させるパルス
信号が偶数個か奇数個かによって1パルス分(インク滴
1滴分)の位置ズレが発生するためであるが、この1パ
ルス分の位置ズレはほとんど無視してよい値である。
On the other hand, regarding the pulse signal group for forming one pixel, the center position interval T between the adjacent pulse signal groups is T.
b 1 , Tb 2 , Tb 3 , and Tb 4 are substantially constant.
It should be noted that the expression "substantially constant" is used here as well, as in the case described above, depending on whether the number of pulse signals for generating the ink droplets 24 is an even number or an odd number. This is because a positional deviation occurs, but this positional deviation for one pulse is a value that can be almost ignored.

【0103】ついで、本発明の別の特徴を図15及び図
16に基づいて説明する。まず、2値記録を行なう通常
のインクジェット記録ヘッドでは、全面印写(ベタ印
写)を行なった場合、隣接する各画素が互いに部分的に
重なり合うようにしてインク滴が付着しない白地領域を
なくすようにしている。例えば、図15に示したよう
に、各画素26の画素径をD、隣接する画素26の中
心間距離をDとするとき、D≧√2・Dとするこ
とによって白地領域がなくなる。具体的な数字を挙げる
と、400dpiの印写密度の場合、D=63.5μ
mであるから、D≧90μmとすれば、白地領域がな
くなって全面印写が実現される。そして、このような画
素径を得るためには、例えば、前述した特公昭59−4
3312号公報に開示されたようにヒーター面に対して
水平方向にインク滴を吐出させる所謂エッジシュータ型
のサーマルインクジェット記録ヘッドでは、インクや紙
の材質等により多少の変動があるものの、インク吐出口
の大きさは略28×28μm程度に設定されている。
Next, another feature of the present invention will be described with reference to FIGS. First, in an ordinary inkjet recording head that performs binary recording, when full surface printing (solid printing) is performed, adjacent pixels are partially overlapped with each other to eliminate a white background area where ink drops do not adhere. I have to. For example, as shown in FIG. 15, when the pixel diameter of each pixel 26 is D d and the center-to-center distance of the adjacent pixels 26 is D p , the white background area is set by setting D d ≧ √2 · D p. Disappear. To give specific numbers, in the case of a printing density of 400 dpi, D p = 63.5μ
Therefore, if D d ≧ 90 μm, the blank area disappears and the entire surface printing is realized. In order to obtain such a pixel diameter, for example, the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 59-4.
In the so-called edge shooter type thermal ink jet recording head which ejects ink droplets in the horizontal direction with respect to the heater surface as disclosed in Japanese Patent No. 3312, the ink ejection port varies depending on the material of the ink or the paper. Is about 28 × 28 μm.

【0104】一方、本発明は、画素の大きさを変える多
値記録によって階調記録を行なうようにしたインクジェ
ット記録ヘッドであり、インク吐出口22が400dp
iの密度で一列に形成され、各インク吐出口22が16
×16μmの大きさに形成されている。また、ヒーター
11は15×60μmの大きさに形成され、その抵抗値
が61.7Ωに設定されている。
On the other hand, the present invention is an ink jet recording head in which gradation recording is performed by multi-value recording in which the size of the pixel is changed, and the ink discharge port 22 is 400 dp.
i are formed in a line at a density of i, and each ink ejection port 22 has 16
It is formed with a size of × 16 μm. The heater 11 is formed to have a size of 15 × 60 μm, and its resistance value is set to 61.7Ω.

【0105】そして、このインクジェット記録ヘッドを
用いると共に前述した組成のインク(グリセリン 18
%,エチルアルコール 4.8%,水 75%,C.
I.ダイレクトブラック154 2.2%)を用いてイ
ンク滴を吐出させたところ、ヒーター11へ入力するパ
ルス信号の周波数が最大53kHzまで安定したインク
滴の吐出が行なわれた。
Using this ink jet recording head, the ink of the above-mentioned composition (glycerin 18
%, Ethyl alcohol 4.8%, water 75%, C.I.
I. Direct black 154 (2.2%) was used to eject ink droplets, and as a result, the ink droplets were ejected with a stable frequency of the pulse signal input to the heater 11 up to 53 kHz.

【0106】そこで、記録紙として(株)リコー製のP
PC用紙6200を使用すると共に全てのインク吐出口
22からインク滴を吐出させる全画素印写を行ない、形
成された画素26の画素径を測定した。なお、このとき
のパルス信号の周波数を48kHzとし、1画素を形成
するためのインク滴を1個〜6個の範囲で変化させたた
め、画素形成頻度は8kHzとなっている。図16
(a)は1個のインク滴で1画素を形成した状態であ
り、画素径は32.1μmである。同様に、同図(b)
は2個のインク滴で1画素を形成した状態で画素径が6
3.8μm、同図(c)は3個のインク滴で1画素を形
成した状態で画素径が72.5μm、同図(d)は4個
のインク滴で1画素を形成した状態で画素径が80.9
μm、同図(e)は5個のインク滴で1画素を形成した
状態で画素径が88.8μm、同図(f)は6個のイン
ク滴で1画素を形成した状態で画素径が96.2μmと
なっている。なお、図16(b)〜(f)のように隣接
する画素26が接触する場合における画素径の測定は、
1画素のみを単独で印写することにより行なった。
Therefore, as a recording paper, P made by Ricoh Co., Ltd. is used.
Using the PC paper 6200, printing of all pixels in which ink droplets were ejected from all the ink ejection ports 22 was performed, and the pixel diameter of the formed pixels 26 was measured. Since the frequency of the pulse signal at this time is set to 48 kHz and the number of ink droplets for forming one pixel is changed within the range of 1 to 6, the pixel formation frequency is 8 kHz. FIG.
(A) is a state in which one pixel is formed by one ink droplet, and the pixel diameter is 32.1 μm. Similarly, FIG.
Has a pixel diameter of 6 when one pixel is formed with two ink drops.
3.8 μm, the figure (c) shows a pixel diameter of 72.5 μm when one pixel is formed by three ink droplets, and the figure (d) shows a pixel when one pixel is formed by four ink droplets. Diameter is 80.9
In the same figure (e), the pixel diameter is 88.8 μm when one pixel is formed by five ink droplets, and in the same figure (f) the pixel diameter is formed when one pixel is formed by six ink droplets. It is 96.2 μm. Note that the measurement of the pixel diameter when the adjacent pixels 26 are in contact with each other as shown in FIGS.
This was performed by printing only one pixel alone.

【0107】ここで、1個のインク滴で1画素を形成し
た場合において、インク吐出口22が小さいと共にそれ
に伴ってヒーター11も小さいため、各インク吐出口2
2から吐出される1個のインク滴の量が少なく、各画素
26の画素径Dが隣接する画素の中心点間距離D
√2倍より小さくなる(即ち、D<√2・D)と共
に隣接する画素同士が互いに離反している。従って、全
画素印写を行なっても白地領域が多く残り、印写面全体
が淡いグレーとなる。そして、1個の画素26を形成す
るインク滴の数を増加させるにつれて図16(b)〜
(d)に示すように各画素26の画素径が大きくなって
隣接する画素同士の重なり部分が次第に大きくなると共
に白地領域が次第に少なくなり、印写面全体が次第に黒
くなる。そして、図16(e)においては画素径が画素
26の中心点間距離の√2倍と等しくなり(即ち、D
=√2・D)、白地領域がなくなって印写面が真っ黒
になる。また、図16(f)においては画素径が画素2
6の中心点間距離の√2倍より大きくなり、画素同士の
重なり部分がさらに大きくなると共に印写面全体がより
一層濃い黒色となる。
Here, when one pixel is formed by one ink droplet, the ink ejection port 22 is small and the heater 11 is also small accordingly, so that each ink ejection port 2
The amount of one ink droplet ejected from 2 is small, and the pixel diameter D d of each pixel 26 is equal to the distance D p between the center points of the adjacent pixels.
It becomes smaller than √2 times (that is, D d <√2 · D p ), and adjacent pixels are separated from each other. Therefore, even if all pixels are printed, a large amount of white area remains, and the entire printing surface becomes light gray. Then, as the number of ink droplets forming one pixel 26 is increased, FIG.
As shown in (d), the pixel diameter of each pixel 26 is increased, the overlapping portion of adjacent pixels is gradually increased, the white background region is gradually reduced, and the entire printing surface is gradually blackened. Then, in FIG. 16E, the pixel diameter becomes equal to √2 times the distance between the center points of the pixels 26 (that is, D d
= √2 · D p ), the white area disappears and the printing surface becomes completely black. In addition, in FIG. 16F, the pixel diameter is pixel 2
6 is larger than √2 times the distance between the center points, the overlapping portion of pixels is further increased, and the entire printing surface is darker black.

【0108】つぎに、前述した2値記録を行なう通常の
インクジェット記録ヘッドにより全画素印写を行なう
と、図16(e)に示した場合と同じようになり、印写
面上における白地領域がなくなる。そこで、単独で1画
素を形成して画素径を測定したところ、約95.5μm
であった。従って、このインクジェット記録ヘッドで階
調記録を行なうためには、画素を間引いて印写するしか
手段がなく、一応階調記録を行なうことはできるが40
0dpiの密度を有効に利用できないために非常に解像
度の低下した画像となる。
Next, when all pixels are printed by the usual ink jet recording head for performing the above-mentioned binary recording, the same result as in the case shown in FIG. 16 (e) is obtained, and the white background area on the printing surface is Disappear. Then, when one pixel was formed independently and the pixel diameter was measured, it was about 95.5 μm.
Met. Therefore, in order to perform gradation recording with this ink jet recording head, there is no choice but to thin out pixels and print, and gradation recording can be performed for a while.
Since the density of 0 dpi cannot be effectively used, the image has a very low resolution.

【0109】これに対して本発明では、1個のインク滴
で1画素を形成した場合の画素径が非常に小さく、40
0dpiの密度で印写しても隣接する画素26が重なり
合わず、隣接する画素26の間には十分に広い白地領域
が存在する。従って、その白地領域が徐々に埋るように
1画素を形成するインク滴の数を変えて画素径を大きく
していき、最終的には白地領域を全部なくすことによ
り、階調記録を行なえる。しかも、前述した2値記録を
行なう通常のインクジェット記録ヘッドにより階調記録
を行なう場合のように画素を間引く必要がなく、400
dpiの画素密度による印写を行なうために解像度の低
下は起こらず、非常に高画質印写を行なうことができ
る。
On the other hand, in the present invention, the pixel diameter when one pixel is formed by one ink drop is very small,
Adjacent pixels 26 do not overlap even when printed with a density of 0 dpi, and a sufficiently large white background area exists between the adjacent pixels 26. Therefore, gradation is recorded by changing the number of ink droplets forming one pixel to increase the pixel diameter so that the white background area is gradually filled, and finally eliminating the entire white background area. . In addition, it is not necessary to thin pixels as in the case of performing gradation recording by the above-described normal inkjet recording head that performs binary recording, and 400
Since the printing is performed by the pixel density of dpi, the resolution is not lowered, and it is possible to perform a very high quality printing.

【0110】[0110]

【発明の効果】請求項1記載の発明は上述のように、
ンクを貯留する液室とこの液室に液路を介して連通され
た複数個のインク吐出口と前記液路内に設けられたヒー
ターとを有し、前記ヒーターにパルス信号を入力して前
記液路内のインクに気泡を発生させると共にこの気泡の
膨張に伴う作用力によって前記インク吐出口からインク
滴を吐出させ、1個から複数個のインク滴を分離独立し
た状態で飛翔させ、前記インク滴を直径寸法に対して長
さ寸法が3倍以上となる細長柱状に形成し、被記録体上
のほぼ同一箇所へ付着させて一つの画素を形成すると共
にほぼ同一箇所へ付着させるインク滴の数を画像濃度情
報に応じて変化させることにより画素の大きさを変える
ようにしたインクジェット記録ヘッドにおいて、該イン
クジェット記録ヘッドは、駆動周波数が10kHz〜7
5kHzの範囲で使用されるインクジェット記録ヘッド
であって、1個のインク滴で1画素を形成した場合、隣
接する画素が重なり合わない量のインク滴を吐出させる
大きさに前記インク吐出口を形成したため、一つの画素
を形成するインク滴の数を変えて画素の大きさを変える
と共に画素の間の白地領域を変化させることによって階
調記録を行なうことができ、しかも、全てのインク吐出
口からインク滴を吐出させながら階調記録を行なうため
に画素密度を高い状態に維持して非常に高画質な階調記
録を行なうことができる等の効果を有する。
As described above, the invention according to claim 1 has the following advantages.
The liquid chamber that stores the ink is connected to this liquid chamber through a liquid path.
A plurality of ink discharge ports and heaters provided in the liquid passage.
And a pulse signal is input to the heater.
In addition to generating bubbles in the ink in the liquid storage path,
Ink is ejected from the ink ejection port by the action force associated with expansion.
Droplets are ejected to separate one or more ink droplets independently.
And eject the ink droplets for a long time with respect to the diameter.
The number of ink droplets is formed in the shape of a slender column whose size is three times or more, and is attached to almost the same location on the recording medium to form one pixel. in the ink jet recording head so as to vary the size of the pixel by varying, said in
The drive frequency of the cuddle recording head is 10 kHz to 7
Inkjet recording head used in the range of 5 kHz
A is, the case of forming one pixel by one ink droplet, since the formation of the ink discharge port sized to eject ink droplets of the amount adjacent pixels do not overlap, ink droplets forming one pixel It is possible to perform gradation recording by changing the number of pixels to change the size of the pixel and changing the white background area between the pixels. Moreover, gradation recording can be performed while ejecting ink droplets from all ink ejection ports. Therefore, there is an effect that the pixel density can be maintained at a high level and very high quality gradation recording can be performed.

【0111】請求項2記載の発明は上述のように、イン
クを貯留する液室とこの液室に液路を介して連通された
複数個のインク吐出口と前記液路内に設けられたヒータ
ーとを有し、前記ヒーターにパルス信号を入力して前記
液路内のインクに気泡を発生させると共にこの気泡の膨
張に伴う作用力によって前記インク吐出口からインク滴
を吐出させ、1個から複数個のインク滴を分離独立した
状態で飛翔させ、前記インク滴を直径寸法に対して長さ
寸法が3倍以上となる細長柱状に形成し、被記録体上の
ほぼ同一箇所へ付着させて一つの画素を形成すると共に
ほぼ同一箇所へ付着させるインク滴の数を画像濃度情報
に応じて変化させることにより画素の大きさを変えるよ
うにしたインクジェット記録ヘッドにおいて、該インク
ジェット記録ヘッドは、駆動周波数が10kHz〜75
kHzの範囲で使用されるインクジェット記録ヘッドで
あって、1個のインク滴で1画素を形成した場合、一つ
の画素の画素径が隣接する画素の中心点間距離の√2
より小さくなる量のインク滴を吐出させる大きさに前記
インク吐出口を形成したため、一つの画素を形成するイ
ンク滴の数を変えて画素の大きさを変えると共に画素の
間の白地領域を変化させることによって階調記録を行な
うことができ、しかも、全てのインク吐出口からインク
滴を吐出させながら階調記録を行なうために画素密度を
高い状態に維持して非常に高画質な階調記録を行なうこ
とができる等の効果を有する。
[0111] As described above the present invention of claim 2, wherein, in
The liquid chamber that stores the fluid is connected to this liquid chamber via a liquid path.
A plurality of ink discharge ports and a heater provided in the liquid passage
And a pulse signal is input to the heater.
Bubbles are generated in the ink in the liquid path and the bubbles expand.
Ink droplets from the ink ejection port
To separate and separate one to a plurality of ink droplets.
Flying in a state of
Formed in the shape of an elongated column whose size is three times or more, and adhered to almost the same position on the recording medium to form one pixel, and at the same time, change the number of ink droplets adhered to the same position according to the image density information. In an ink jet recording head in which the size of the pixel is changed by changing the ink
The drive frequency of the jet recording head is 10 kHz to 75
Inkjet recording head used in the range of kHz
There are, one case of forming one pixel by the ink droplets, the ink to a size in which the pixel size of one pixel is to eject ink droplets of smaller volume than √2 times between the center point distance of pixels adjacent Since the ejection port is formed, gradation recording can be performed by changing the number of ink droplets forming one pixel to change the size of the pixel and the white background area between the pixels. Since gradation recording is performed while ejecting ink droplets from the ink ejection ports, it is possible to maintain a high pixel density and perform extremely high quality gradation recording.

【0112】請求項3記載の発明では、被記録体上にお
ける画素径を、インク滴数に応じて変化させることがで
き、高画質な階調記録が可能となるという効果を有す
る。
According to the third aspect of the present invention, the pixel diameter on the recording medium can be changed according to the number of ink droplets, and it is possible to perform high-quality gradation recording.

【0113】請求項4記載の発明では、被記録体上にお
ける画素径を、インク滴数に応じて比較的大きく変化さ
せることができ、画素形成速度(記録速度)をそれほど
犠牲にすることなく、高画質な階調記録が可能となると
いう効果を有する。
According to the fourth aspect of the present invention, the pixel diameter on the recording medium can be changed relatively greatly according to the number of ink droplets, and the pixel forming speed (recording speed) is not sacrificed so much. This has the effect of enabling high-quality gradation recording.

【0114】請求項5記載の発明では、画像読み取り装
置より得た画像情報に応じて、被記録体上に、1画素を
形成するためのインク滴数の打ち込み数を可変とするこ
とにより、薄い原稿を濃くプリントしたり、逆に濃い原
稿を薄くプリントしたりすることができ、プリント結果
の濃淡を自由にコントロールすることができる。
According to the fifth aspect of the invention, the number of ink droplets ejected to form one pixel on the recording medium is made variable according to the image information obtained from the image reading device. The original can be printed dark, or the dark original can be printed thin, and the shade of the print result can be freely controlled.

【0115】請求項6記載の発明では、1〜複数のイン
ク滴を打ち込んで1画素を形成しても、隣接画素を形成
するための電気信号群の各群間隔がほぼ等しいため、形
成される隣接画素の中心間距離がほぼ等しくなり、高画
質記録が実現するという効果を有する。
According to the sixth aspect of the present invention, even if one to a plurality of ink droplets are ejected to form one pixel, the electric signal groups for forming adjacent pixels are formed at substantially the same interval, so that they are formed. The distances between the centers of adjacent pixels become substantially equal, which has the effect of realizing high-quality recording.

【0116】請求項7記載の発明では、大きな階調変化
率を得ることができ、かつ、プリントスピードが遅くな
らないようにできるという効果を有する。
According to the invention described in claim 7, there is an effect that a large gradation change rate can be obtained and the print speed can be prevented from slowing down.

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

【図1】本発明の一実施例におけるインク滴の飛翔状態
を示した説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a flying state of ink droplets in an example of the present invention.

【図2】飛翔するインク滴の形状を詳細に示した説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing in detail the shape of flying ink droplets.

【図3】パルス信号の数と吐出するインク滴の数と形成
される画素の大きさとの関係を示した説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of pulse signals, the number of ejected ink droplets, and the size of pixels formed.

【図4】パルス信号の入力と気泡生成の様子とを示した
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing how a pulse signal is input and how bubbles are generated.

【図5】連続的に入力されるパルス信号と気泡生成の様
子とを示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a pulse signal continuously input and a state of bubble generation.

【図6】一つの画素を形成するインク滴の数と画素径と
の関係を示したグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the number of ink droplets forming one pixel and the pixel diameter.

【図7】インク滴の発生頻度と画素形成頻度と画素の大
きさとを示した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an ink drop generation frequency, a pixel formation frequency, and a pixel size.

【図8】被記録体上の同一箇所に付着するインク滴の数
と画像濃度との理想的な関係を示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing an ideal relationship between the number of ink droplets attached to the same position on a recording medium and the image density.

【図9】被記録体上の同一箇所に付着するインク滴の数
と画像濃度との関係を測定した結果を示したグラフであ
る。
FIG. 9 is a graph showing the results of measuring the relationship between the number of ink droplets adhering to the same location on the recording medium and the image density.

【図10】各画素と画像濃度との関係を示したグラフで
ある。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between each pixel and image density.

【図11】被記録体上において1画素が形成されるべき
5個の領域を示した平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing five regions where one pixel is to be formed on a recording medium.

【図12】被記録体上における1画素が形成されるべき
各領域内に2値記録の画素が形成された状態を示した平
面図である。
FIG. 12 is a plan view showing a state in which a binary recording pixel is formed in each area where one pixel is to be formed on a recording medium.

【図13】1個〜複数個のインク滴によって1画素を形
成する従来例における1画素が形成されるべき領域と画
素との位置関係及びパルス信号の発生タイミングを示し
た説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an area in which one pixel is to be formed and a pixel and a pulse signal generation timing in a conventional example in which one pixel is formed by one to a plurality of ink droplets.

【図14】1個〜複数個のインク滴によって1画素を形
成した本発明における1画素が形成されるべき領域と画
素との位置関係及びパルス信号の発生タイミングを示し
た説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a pixel and a region where one pixel is formed in the present invention in which one pixel is formed by one to a plurality of ink droplets, and a pulse signal generation timing.

【図15】2値記録を行なう通常のインクジェット記録
ヘッドの全画素印写により形成された画素を示した平面
図である。
FIG. 15 is a plan view showing pixels formed by printing all pixels of an ordinary inkjet recording head that performs binary recording.

【図16】一つの画素を形成するインク滴の数と画素径
との関係、及び、画素の間の白地領域の関係を示した平
面図である。
FIG. 16 is a plan view showing the relationship between the number of ink droplets forming one pixel and the pixel diameter, and the relationship of a white background area between the pixels.

【図17】一つのインクジェット記録ヘッドの発熱体基
板を示した側面図である。
FIG. 17 is a side view showing a heating element substrate of one ink jet recording head.

【図18】発熱体基板の形成手順を示した平面図であ
る。
FIG. 18 is a plan view showing a procedure for forming a heating element substrate.

【図19】発熱体基板の変形例を示した平面図である。FIG. 19 is a plan view showing a modified example of the heating element substrate.

【図20】蓋基板を示した斜視図である。FIG. 20 is a perspective view showing a lid substrate.

【図21】インクジェット記録ヘッドの発熱体基板を示
した正面図である。
FIG. 21 is a front view showing a heating element substrate of the ink jet recording head.

【図22】発熱体基板上にインクを流すための溝を形成
する工程を示した正面図である。
FIG. 22 is a front view showing a step of forming a groove for flowing ink on the heating element substrate.

【図23】発熱体基板上に溝の形成が終了した後の状態
を示した正面図である。
FIG. 23 is a front view showing a state after the formation of the groove on the heating element substrate is completed.

【図24】蓋基板を示した正面図である。FIG. 24 is a front view showing a lid substrate.

【図25】発熱体基板と蓋基板とを押圧貼付した状態を
示した正面図である。
FIG. 25 is a front view showing a state in which a heating element substrate and a lid substrate are pressed and attached.

【図26】発熱体基板と蓋基板とを押圧貼付した状態を
示した斜視図である。
FIG. 26 is a perspective view showing a state in which a heating element substrate and a lid substrate are pressed and attached.

【図27】図26におけるB−B線断面図である。27 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

【図28】完成したインクジェット記録ヘッドを示した
縦断側面図である。
FIG. 28 is a vertical sectional side view showing a completed inkjet recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4,11 ヒーター 18 液路 19 液室 22 インク吐出口 23 インクジェット記録ヘッド 24 インク滴 25 被記録体 26 画素 4,11 heater 18 liquid channels 19 Liquid chamber 22 Ink ejection port 23 Inkjet recording head 24 ink drops 25 Recorded material 26 pixels

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05 B41J 2/205 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/05 B41J 2/205

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 インクを貯留する液室とこの液室に液路
を介して連通された複数個のインク吐出口と前記液路内
に設けられたヒーターとを有し、前記ヒーターにパルス
信号を入力して前記液路内のインクに気泡を発生させる
と共にこの気泡の膨張に伴う作用力によって前記インク
吐出口からインク滴を吐出させ、1個から複数個のイン
ク滴を分離独立した状態で飛翔させ、前記インク滴を直
径寸法に対して長さ寸法が3倍以上となる細長柱状に形
成し、被記録体上のほぼ同一箇所へ付着させて一つの画
素を形成すると共にほぼ同一箇所へ付着させるインク滴
の数を画像濃度情報に応じて変化させることにより画素
の大きさを変えるようにしたインクジェット記録ヘッド
において、該インクジェット記録ヘッドは、駆動周波数
が10kHz〜75kHzの範囲で使用されるインクジ
ェット記録ヘッドであって、1個のインク滴で1画素を
形成した場合、隣接する画素が重なり合わない量のイン
ク滴を吐出させる大きさに前記インク吐出口を形成した
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
1. A liquid chamber for storing ink, a plurality of ink discharge ports communicating with the liquid chamber via liquid channels, and a heater provided in the liquid channel, and a pulse signal to the heater. Is generated to generate bubbles in the ink in the liquid path, and ink drops are ejected from the ink ejection port by the action force caused by the expansion of the bubbles, so that one to a plurality of ink drops are separated and independent. Fly and eject the ink droplets directly.
Shaped in the shape of an elongated column whose length dimension is three times or more the diameter dimension
To form one pixel by adhering to approximately the same location on the recording medium and changing the number of ink droplets adhering to approximately the same location according to the image density information to change the pixel size. In the ink jet recording head, the ink jet recording head has a driving frequency
Is used in the range of 10 kHz to 75 kHz.
Inkjet recording head, characterized in that when one pixel is formed by one ink droplet, the ink ejection port is formed in a size that ejects an amount of ink droplet that does not overlap adjacent pixels. Recording head.
【請求項2】 インクを貯留する液室とこの液室に液路
を介して連通された複数個のインク吐出口と前記液路内
に設けられたヒーターとを有し、前記ヒーターにパルス
信号を入力して前記液路内のインクに気泡を発生させる
と共にこの気泡の膨張に伴う作用力によって前記インク
吐出口からインク滴を吐出させ、1個から複数個のイン
ク滴を分離独立した状態で飛翔させ、前記インク滴を直
径寸法に対して長さ寸法が3倍以上となる細長柱状に形
成し、被記録体上のほぼ同一箇所へ付着させて一つの画
素を形成すると共にほぼ同一箇所へ付着させるインク滴
の数を画像濃度情報に応じて変化させることにより画素
の大きさを変えるようにしたインクジェット記録ヘッド
において、該インクジェット記録ヘッドは、駆動周波数
が10kHz〜75kHzの範囲で使用されるインクジ
ェット記録ヘッドであって、1個のインク滴で1画素を
形成した場合、一つの画素の画素径が隣接する画素の中
心点間距離の√2倍より小さくなる量のインク滴を吐出
させる大きさに前記インク吐出口を形成したことを特徴
とするインクジェット記録ヘッド。
2. A liquid chamber for storing ink, a plurality of ink discharge ports communicating with the liquid chamber through liquid channels, and a heater provided in the liquid channel, and a pulse signal to the heater. Is generated to generate bubbles in the ink in the liquid path, and ink drops are ejected from the ink ejection port by the action force caused by the expansion of the bubbles, so that one to a plurality of ink drops are separated and independent. Fly and eject the ink droplets directly.
Shaped in the shape of an elongated column whose length dimension is three times or more the diameter dimension
To form one pixel by adhering to approximately the same location on the recording medium and changing the number of ink droplets adhering to approximately the same location according to the image density information to change the pixel size. In the ink jet recording head, the ink jet recording head has a driving frequency
Is used in the range of 10 kHz to 75 kHz.
In the case of a jet recording head, when one pixel is formed by one ink droplet, a size in which the pixel diameter of one pixel is smaller than √2 times the distance between the center points of adjacent pixels is ejected. In addition, an ink jet recording head characterized in that the ink discharge port is formed.
【請求項3】 前記複数個のインク滴は、30個以下で
あることを特徴とする請求項1、2記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the plurality of ink drops is 30 or less.
【請求項4】 前記複数個のインク滴は、20個以下で
あることを特徴とする請求項1、2記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the plurality of ink droplets is 20 or less.
【請求項5】 請求項1、2、3、4記載のインクジェ
ット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置に画像
読み取り装置を設けたスキャナー付きインクジェット記
録装置において、画像読み取り装置より得た画像情報に
応じて、被記録体上に、1画素を形成するためのインク
滴数の打ち込み数を可変としたことを特徴とするインク
ジェット記録装置。
5. An ink jet recording apparatus with a scanner, wherein the ink jet recording apparatus using the ink jet recording head according to any one of claims 1, 2, 3 and 4 is provided with an image reading apparatus, wherein the image information is obtained from the image reading apparatus. An ink jet recording apparatus, wherein the number of ink droplets ejected to form one pixel on a recording medium is variable.
【請求項6】 隣接する前記画素を形成するための電気
信号群の各群間隔がほぼ等しいことを特徴とする請求項
1、2、3、4記載のインクジェット記録ヘッド。
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the groups of electric signal groups for forming the adjacent pixels are substantially equal to each other.
【請求項7】 吐出口の開口面積を500μm未満と
し、インク滴を前記インク吐出口から吐出、飛翔させ、
被記録体に付着させて画素を形成して記録を行なうイン
クジェット記録ヘッドにおいて、前記画素は、画像情報
に応じて1個〜複数個、被記録体上のほぼ同一箇所に重
ねうちを行なうことにより、階調記録を行なうインクジ
ェット記録ヘッドであって、前記被記録体上のほぼ同一
箇所に打ち込む回数は、被記録体上の画像濃度がほぼ飽
和する値である濃度1.5以下の回数とすることを特徴
とする請求項1、2、3、4、6記載のインクジェット
記録ヘッド。
7. The opening area of the ejection port is less than 500 μm 2 , and ink droplets are ejected and ejected from the ink ejection port,
In an ink jet recording head for recording by forming pixels by adhering to a recording medium, one to a plurality of the pixels are overlapped on the recording medium at substantially the same position according to image information. In an inkjet recording head that performs gradation recording, the number of times of driving at approximately the same location on the recording medium is a density of 1.5 or less, which is a value at which the image density on the recording medium is almost saturated. The ink jet recording head according to claim 1, 2, 3, 4, or 6.
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