JPH01180353A - インクジェット記録装置および記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱エネルギーを印加することでノズルの吐出
口からインク滴を吐出させて記録を行うインクジェット
記録装置およびインクジェット記録方法に関する。

［従来の技術］ 従来、インクジェット記録装置に関しては、多くの方式
がある。これを大きく分けると、■連続噴射型、■イン
パルス型（オンデマンド型）、■静電吸引型の３つであ
る。

連続噴射型においては、連続的に吐出しているインクを
荷電、偏向させることによって記録を行うという原理の
ため、装置が複雑となり、インクの回収や清浄装置等も
必要となってくる。

また、静電吸引型においては、その構造は比較的簡単で
あるが、高電圧を必要とし危険であり、しかも導電率等
のインク物性に制限が多い上に周波数応答性も悪い。

ところが、オンデマンド型においては、必要なときだけ
圧電素子１発熱素子等吐出エネルギー発生素子による圧
力発生によってインク滴を吐出させるものであり、構造
が非常に簡単であるので、記録装置として大いに期待さ
れている。

これらの記録装置でフルカラープリンタを実現しようと
すると、高解像度とともに忠実な中間調表現が達成され
なければならない。中間調表現としてはデイザ法等のデ
ジタル的なものと、記録ドツトサイズを変化させ名アナ
ログ的なものとの２通りが考えられる。しかし、デジタ
ル的中間調表現法では、階調数を上げるために解像度を
犠牲にしなければならない、このため記録ドツトサイズ
を変化させて記録濃度を制御するアナログ記録に期待が
持たれている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、オンデマンド型ヘッドの中で圧電素子を使う
タイプのヘッドでは圧電素子に印′加する電圧やパルス
幅を変化させることで、記録ドツトサイズを簡単に変化
させることができるが、素子自体の大き°さが大きいた
め、マルチ化が容易ではないという欠点があった。

一方、発熱素子を使ったオンデマンド型ヘッド（バブル
ジェット方式）では発熱素子の大きさを小さくすること
ができマルチ化が非常に容易ではあるが、印加する電圧
やパルス幅を変化させてもバブルのでき方に大きな差が
なく、このため記録ドツトサイズを変化させることがで
きずアナログ記録は困難であった。つまりオンデマンド
型記録装置は非常に扱いやすいものではあるが、マルチ
化、アナログ化の両方共に満たす高性能記録を達成する
ことができなかった。

そこで、本発明の目的は上述の問題点を解決し、ヘッド
のマルチノズル化が容易で、階調性に優れ、吐出の安定
性に優れたインクジェット記録装置および記録方法を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の第１の形態では熱
エネルギー付与手段からの熱エネルギーの付与により複
数のノズルの吐出口からインク滴を吐出させ記録するよ
うにしたインクジェット記録装置において、ノズル内の
メニスカスの位置を変化させるメニスカス位置制御手段
と、熱エネルギー付与手段による熱エネルギー印加タイ
ミングを変化させる熱エネルギー印加タイミング制御手
段と複数のノズルにおける中央部から端部に至るノズル
に対する熱エネルギー印加タイミングを異ならせインク
吐出量を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする
。

また、本発明の第２の形態では熱エネルギーの付与によ
り複数のノズルの吐出口からインク滴を吐出させ記録す
るようにしたインクジェット記録方法において、ノズル
内のメニスカスの位置を変化させ、メニスカスの位置を
変化させつつ熱エネルギーを付与し、その熱エネルギー
印加タイミングを変えることで吐出インク量を異ならせ
、さらに、複数のノズルにおける中央部から端部に至る
ノズルに対する熱エネルギー印加タイミングを異ならせ
インク吐出量を補正することを特徴とする特 ［作　用］ 本発明の篤１の形態によれば、メニスカス位置制御手段
により複数のノズル内のメニスカスの位置が変化させら
れる。

そして、このメニスカス位置の変化に対応して熱エネル
ギー印加タイミング制御手段により熱エネルギー付与手
段からの熱エネルギーの印加タイミングが変えられる。

すると、メニスカスの位置と熱エネルギーの印加タイミ
ングの違いに応じてノズルの吐出口から吐出される吐出
インク量が異なり記録ドツトサイズの異なフたものを得
ることができる。しかも、複数のノズルにおいてその中
央部から端部に至るノズルに対する熱エネルギー印加の
タイミングが補正手段によって異ならせられることから
、メニスカス位置制御手段によるメニスカス位置変化の
不均一性が補われ記録ドツトサイズのノズル位置の違い
による不均一性が避けられる。

また、本発明の第２の形態によれば、まずノズル内のメ
ニスカスの位置が変化される。

そして、このメニスカスの位置を変化させつつ熱エネル
ギーを付与する印加タイミングを変えることで、ノズル
の吐出口から吐出される吐出インク量が異なり記録ドツ
トサイズの異なったものを得ることができる。

さらに、複数のノズルにおける中央部から端部に至るノ
ズルに対する熱エネルギー印加タイミングを異ならせる
ことで、ノズル位置の違いに起因するメニスカス位置変
化の不均一性が補われインク吐出量が補正される。

［実施例］ 以下本発明の実施例を添附図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は本発明に使用するインクジェット記録ヘッドの
一構成例を示す斜視図、第２図はその断面図である０図
において、１０は記録ヘッド本体、２０は制御部である
。

記録ヘッド本体１０は基板１１に複数個形成されたノズ
ル１２．その先端のインク滴を吐出する吐出口（オリフ
ィス）１２＾、ノズル１２が形成される基板１１に設け
られインク滴を吐出させるエネルギー源である発熱素子
１３．ノズル１２と連通する共通液室１４、ガラス製の
天板１５．天板１５の上面に設けられ共通液ｉ１４に振
動を与え複数個のノズル１２内のメニスカスを振動させ
るための圧電素子１８および共通液室１４に連通しイン
クを補給するためのインク供給管１７を備えている。１
８はインクである。

制御部２０はプリンタ全体の制御を司るＣＰＯ２０Ａ。

制御プログラム等が格納されたＲＯＭ２０Ｂ、−時記憶
のためのＲＡＭ２０Ｃ等を含むマイクロプロセッサで構
成される。

上記の構成になる記録ヘッドｌＯを使用して圧電素子１
６に第３図（ａ）に示すような一定の矩形パルス、同時
に発熱素子１３に第３図（ｂ）に示すような一定の矩形
パルスを印加させる。このとき圧電素子１６に印加する
パルスに対し発熱素子１３に印加するパルスの印加タイ
ミングＴを変化させることにより吐出口１２Ａから吐出
するインク量が変化するため、記録紙上に形成される記
録ドツトサイズは第３図（ｃ）に示すように変化する。

このように記録ドツトサイズが変化する理由を第４図お
よび第５図に基づき説明する。圧電素子１６のみに図中
破線で示すような矩形パルスを印加すると、印加開始の
時刻Ｔ１から経時的にノズル１２内のメニスカスの位置
は後退し、パルス印加が終わった時点から徐々に毛管現
象によりメニスカスは吐出口１２＾の方向に復帰する。

このとき、Ｔｌ＋７２、ＴＩの時間経過においてメニス
カス後退量はＯ〜約１００μｍまで変化し、それぞれの
タイミングで発熱素子１３にパルスを印加すると発熱素
子の発熱中心Ｘより吐出口１２＾側に存在するインクだ
けがインク滴として吐出する。このため、ＴＩ、Ｔ２．
ＴＩのように制御部２◎から発熱素子１３にパルスを印
加するタイミングを変化させることでインク吐出量を変
化させ、記録ドツトサイズを制御することが可能になる
。

ところが、第１図に示すような複数のノズルを備えた、
いわゆるマルチノズル形式の記録ヘッドｌＯでは圧電素
子１６の駆動によるメニスカスの後退量は端の方に位置
するノズル１２−ｎと中央部に位置するノズル１２−１
とで異なる。これは圧電素子１６自体の変位量や圧力の
伝搬の強さが共通液室１４の構造等により端部と中央部
とで異なるためと推測される。このような理由で、メニ
スカス後退量がノズル１２の位置の違いによって異なっ
た状態でインク滴を吐出し、その結果記録ドツトサイズ
が不均一になってしまわないように、ノズル１２−ｎと
ノズル１２−１とで発熱素子１３にパルスを印加するタ
イミングを変えることによってインク吐出量を補正する
ことができる。すなわち、第６図に示すように端の方に
位置するノズル１２−ｎは曲線Ａで示すよ゛うなメニス
カス挙動特性を示し、中央部に位置するノズル１２−１
は曲線Ｂで示すようなメニスカス挙動特性を示す。大き
いドツトサイズが必要なときはどのノズル１２も発熱素
子１３に付与するパルスを時刻Ｔ１に印加開始し、やや
小さいドツトサイズが必要なときは端部のノズル１２−
ｎでは時刻７２ｍのタイミング、中央部のノズル１２−
１では時刻Ｔ２ｂのタイミングで印加する。すなわち、
端の方に位置するノズル１２−ｎに対する発熱素子１３
へのパルス印加開始タイミングを中央部のそれよりも遅
くするのである。すると、端の方に位置するノズル１２
−ｎでも中央部に位置するノズル１２−１でもメニスカ
スがある所定の位置にきたときにバブルが形成されるた
めインク吐出量は同じになる。同様にさらに小さなドツ
トサイズが必要なときは端のノズル１２−ｎでは時刻丁
３１のタイミング、中央のノズル１２−１では時刻Ｔ３
ｂのタイミングで発熱素子１３にパルスを印加開始させ
る。

以上のようにノズル１２の位置の違いによるメニスカス
の後退量および後退速度の不均一性を、それぞれのノズ
ル１２に対応する発熱素子１３への印〆パルスのタイミ
ングを異ならせることで補い、吐出インク量ひいては記
録ドツトサイズが補正される。このとき印加パルスのタ
イミングは第６図の特性図から明らかなように中央部の
ノズル１２−１から端部のノズル１２−ｎに至るに従っ
て次第に遅れ量が拡大するように設定することが好まし
い。

［実験例１］ ノズル数２４木、吐出口径５０ｘ４Ｇμｍ１圧電素子１
６の大きさ２　ｘ　１０ｍｍの記録ヘッドを使用し、駆
動周波数２　ｋＨ２でインク滴を吐出させた。このとき
圧電素子１６に印加するパルスを電圧；−３０Ｖ、パル
ス幅＝５０μｓｅｃの矩形波とし、発熱素子１３に電圧
：２５Ｖ、パルス幅７μｓｅｃの矩形波を印加した。そ
して、記録ドツトサイズを約１００〜２００μｌまで可
変とするために、タイミングを０〜５０μｓｅｃまで変
化させつつ発熱素子１３にパルスを印加させた。また、
そのタイミングをノズル位置に対し、端のものほど中央
部のそれより遅らせた。

このような方法で印加されたプリントはノズルの位置の
違いによって記録ドツトサイズが異なるということがな
くむらめない良質な画像が得られた。吐出安定性も良好
であった。

［実験例２］ 実験例１で使用した圧電素子１６の代わりに磁歪振動子
を用いた記録ヘッドを使って、あとは実験例１と同様な
方法で記録を行りたところ、同様にむらのない良質な画
像が得られた。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明のインクジェッ
ト記録装置および方法によればメニスカスを振動させて
おいて熱エネルギー印加のタイミングを変化させること
でインク吐出量を異ならせ、また、そのタイミングをノ
ズル位置に対し異ならせることでノズルの位置の違いに
よるインク吐出量を補正することができ、階調性に優れ
たむらのない良質な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる記録ヘッドを示す斜
視図、 第２図は同じくその断面図、 ′ｌＩ＆３図は駆動パルス波形と印加タイミングの違い
により得られる記録ドツトサイズの関係を示す説明図、 第４図は印加パルスとメニスカスの位置の変化の関係を
示す説明図、 第５図はインク吐出量が変化することを説明するノズル
部・断面図、 第６図は印加パルスとメニスカスの位置の変化の関係を
ノズル位置の違いに対応させて示す説明図、 第７図は発熱素子に印加するパルスのタイミングの一例
を示す説明図である。 １２・・・ノズル、 １２Ａ　−・・吐出口、 １３−・・発熱素子、 １４・・・共通液室、 １６・・・圧電素子。 オ４６明の一炙虞邑イ列１ニオ゛ｆ２市己会にヘアト・
をポす弗ｆ才り図第１図 ネむ明０−曳党倒に１’ｌ’ゐ記録へ声を示す新内図第
２図 、１Ｊ区ｔｆＪＪｖルス喧形ヒ卯加ダイくング／）楠Ｌ
・コにコリ乍シら式ろ市１１Ｓり水ドツトサイズ０関イ
氷を不すすｔ明図第３図 区 冒 時間ｃμｓ） 第６図 惑％ｌ−）＋＝Ｑ加丁ゐノｖルスのタイミングの一例を
ホす説明回第　７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱エネルギー付与手段からの熱エネルギーの付与に
   より複数のノズルの吐出口からインク滴を吐出させ記録
   するようにしたインクジェット記録装置において、 前記ノズル内のメニスカスの位置を変化させるメニスカ
   ス位置制御手段と、 前記熱エネルギー付与手段による熱エネルギー印加タイ
   ミングを変化させる熱エネルギー印加タイミング制御手
   段と 前記複数のノズルにおける中央部から端部に至るノズル
   に対する熱エネルギー印加タイミングを異ならせインク
   吐出量を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする
   インクジェット記録装置。 ２）熱エネルギーの付与により複数のノズルの吐出口か
   らインク滴を吐出させ記録するようにしたインクジェッ
   ト記録方法において、 ノズル内のメニスカスの位置を変化させ、 メニスカスの位置を変化させつつ熱エネルギーを付与し
   、 その熱エネルギー印加タイミングを変えることで吐出イ
   ンク量を異ならせ、 さらに、前記複数のノズルにおける中央部から端部に至
   るノズルに対する熱エネルギー印加タイミングを異なら
   せインク吐出量を補正することを特徴とするインクジェ
   ット記録方法。