JPH02151447A - Ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet recording apparatus

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JPH02151447A
JPH02151447A JP30671788A JP30671788A JPH02151447A JP H02151447 A JPH02151447 A JP H02151447A JP 30671788 A JP30671788 A JP 30671788A JP 30671788 A JP30671788 A JP 30671788A JP H02151447 A JPH02151447 A JP H02151447A
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JP
Japan
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conductive ink
ink
electrodes
voltage pulse
current
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Pending
Application number
JP30671788A
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Japanese (ja)
Inventor
▲あめ▼山 実
Minoru Ameyama
Toshitaka Hirata
平田 俊敞
Hiromichi Komai
博道 駒井
Osamu Naruse
修 成瀬
Shuzo Matsumoto
松本 修三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform stable recording by providing a current detection means for detecting the current flowing to conductive ink when jetting action without ink is performed and a driving control means for controlling a voltage pulse on the basis of the detection result of said current detection means. CONSTITUTION:When a voltage pulse is applied to one of electrodes 2, 3 in an initial state, a current passes through conductive ink 1 to flow between the electrodes 2, 3. Since the surface in contact with the conductive ink other than the electrodes 2, 3 of a recording head is insulating and the electrodes 2, 3 are connected to a drive circuit, the density of the current flowing to the conductive ink 1 becomes max. in the vicinity of the electrode 2 and the ink generated heat on the surface of the electrode 2 to generate an air bubble. The conductive ink 1 is emitted from an emitting orifice 4 by the pressure change at this time. By setting a pulse width between t1-t2 in the waveform of the drive voltage pulse applied to the electrode 2 or 3 and that of the current flowing to the conductive ink 1 between the electrodes 2, 3, the ink can be emitted by the generation/elimination of an air bubble of one time. Therefore, stable recording can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】 伎宜分災 本発明は、インクジェット記録装置に関し、より詳細に
は、インクジェット記録装置における暉動制御装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an inkjet recording apparatus, and more particularly to a vibration control device in an inkjet recording apparatus.

L!i!L逢4 本発明に係る従来技術としては以下のものがある。米国
特許第3179042号明細書には、導電性インクへの
通電時のジュール熱(I”R損)にてインクを噴射する
もので、インクの予備加熱を行うことが記載されている
。また、特開昭61−242850号公報には、ヘッド
温度検知によりエネルギ調整を行うことが記載されてい
る。インクを加熱(又は発熱)させることにより、イン
ク滴を吐出させるインクジェット方式においては。
L! i! L逢4 Conventional techniques related to the present invention include the following. US Pat. No. 3,179,042 describes that the ink is preheated by ejecting the ink using Joule heat (I"R loss) when electricity is applied to the conductive ink. Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-242850 describes that energy adjustment is performed by detecting head temperature.In an inkjet method, ink droplets are ejected by heating (or generating heat) the ink.

初期インク温度により吐出状態が異なる。このために、
上記のような従来例ではインク又はヘッド(又はヘッド
近傍)の温度を検知して、それらを一定温度範囲に入る
ように加熱制御するか、あるいは検知温度によって駆動
電圧パルスを制御していた。前者の方式では、発熱部(
加熱部)のインク温度と供給されるインク温度を一定に
するのは困難であり、ウオームアツプタイムも長くなる
という欠点を有している。後者は、実験により求めた平
均的な駆動電圧パルスを印加するために、ヘッド間の又
はノズル間のバラツキ補正が困難であった。
The ejection state differs depending on the initial ink temperature. For this,
In the conventional example described above, the temperature of the ink or the head (or the vicinity of the head) is detected, and the heating is controlled to keep them within a certain temperature range, or the drive voltage pulse is controlled based on the detected temperature. In the former method, the heat generating part (
It is difficult to keep the temperature of the ink in the heating section and the temperature of the supplied ink constant, and the warm-up time is also long. In the latter case, since an average driving voltage pulse determined through experiments is applied, it is difficult to correct variations between heads or between nozzles.

1−一血 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
導電性インクに通電することにより、インク自身を発熱
させて気泡を発生させ、その時の圧力変化によりインク
滴を吐出する方式において。
1-Ikketsu The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances.
In this method, conductive ink is energized to generate heat and bubbles, and the resulting pressure change causes ink droplets to be ejected.

安定した気泡を発生(安定吐出)するように電流波形を
検知して適正な駆動電圧パルスを印加するようにしたイ
ンクジェット記録装置を提供することを目的としてなさ
れたものである。
The purpose of this invention is to provide an inkjet recording apparatus that detects a current waveform and applies an appropriate drive voltage pulse so as to generate stable bubbles (stable ejection).

青−一双 本発明は、上記目的を達成するために、導電性インクに
接触した一対の電極の少なくとも一方に電圧パルスを印
加することにより、吐出口より導電性インクを噴射記録
するインクジェット記録装置において、空吐出を行なっ
てその時の導電性インクに流れる電流を検出する電流検
出手段(16)と、その検出結果により電圧パルスを制
御する駆動制御手段(12)とを有することを特徴とし
たものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明す
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an inkjet recording apparatus that jets and records conductive ink from an ejection port by applying a voltage pulse to at least one of a pair of electrodes in contact with the conductive ink. The present invention is characterized by having a current detection means (16) for detecting the current flowing through the conductive ink at the time of dry ejection, and a drive control means (12) for controlling the voltage pulse based on the detection result. be. Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

第1図(a)〜(c)は、本発明によるインクジェット
記録装置の記録ヘッドの場合の気泡発生状態を示す図で
ある。第1図において1は導電性インク、2,3は電極
であり、電極2は電極3に比べて導電性インク1との接
触面積が十分小さい。
FIGS. 1(a) to 1(c) are diagrams showing the state of bubble generation in the recording head of the inkjet recording apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 1 is conductive ink, 2 and 3 are electrodes, and electrode 2 has a sufficiently smaller contact area with conductive ink 1 than electrode 3. In FIG.

又、4はインク吐出口である。第1図(a)は初期状態
であり、電極2と3の一方に電圧パルスを印加すること
により導電性インク1を通って電極2と3との間に電流
が流れる。記録ヘッドの電極2と3以外で導電性インク
1に接触する面は絶縁性であり、電極2と3は駆動回路
(図示せず)に連結されている。(b)は電極2の近傍
で導電性インク1に流れる電流密度が最大となり、電極
2の表面でインクは発熱し、(I”R損)気泡8が発生
する。(C)はこの時の圧力変化により導電性インク1
が吐出口4より吐出される。
Further, 4 is an ink ejection port. FIG. 1(a) shows the initial state, and by applying a voltage pulse to one of the electrodes 2 and 3, a current flows between the electrodes 2 and 3 through the conductive ink 1. The surface of the recording head other than electrodes 2 and 3 that contacts the conductive ink 1 is insulative, and the electrodes 2 and 3 are connected to a drive circuit (not shown). In (b), the current density flowing through the conductive ink 1 is at its maximum near the electrode 2, the ink generates heat on the surface of the electrode 2, and bubbles 8 are generated (I"R loss). (C) shows at this time. Conductive ink 1 due to pressure change
is discharged from the discharge port 4.

第2図(、)〜(c)は、記録ヘッドの他の実施例及び
その気泡発生状態を示す図である。第2図も第1図と同
様であるが、電極2と3間に設けられた狭路部7を有し
、該狭路部7の断面積(電流方向に直角な面)を電極2
と3の表面積より十分小さくすることで狭路部7の電流
密度が大きくなり発熱し、気泡8を発生する。
FIGS. 2(a) to 2(c) are diagrams showing other embodiments of the recording head and the bubble generation state thereof. FIG. 2 is similar to FIG. 1, but has a narrow passage 7 provided between electrodes 2 and 3, and the cross-sectional area (plane perpendicular to the current direction) of the narrow passage 7 is the same as the electrode 2.
By making the surface area sufficiently smaller than the surface areas of and 3, the current density in the narrow passage portion 7 increases, generating heat and generating bubbles 8.

第3図は、電極2又は3に印加する駆動電圧パルスと電
極2と3との間の導電性インク1に流れる電流波形を示
す図で、(、)は駆動電圧パルス、(b)は電流波形、
(C)は第4図の比較器出力を示す図である。第3図の
電流波形において10と11との間にパルス巾を設定(
すなわち、t□〜t2の間)することにより一回の気泡
発生・消滅でインクを吐出できる。駆動電圧パルス(波
高値vp、パルス巾tw)が電極2.3の一方に印加さ
れると、電極2と3との間の導電性インク1に電流が流
れ、徐々に発熱しインクの電導底が大きくなり電流値も
それにつれて増す、第3図(b)の9において、気泡が
発生することにより、電流通路が狭くなり電流は減少し
、やがて気泡により電極2と3との間が第3図(b)の
10において遮断される(第1図(b)、第2図(b)
に相当)が、それまでの蓄熱でさらに気泡は大きくなる
(第1図(C)、第2図(Q)に相当)。やがて、周囲
のインクや流路壁面で気泡は冷されて縮小する(この時
、第1図及び第2図(c)のメニスカスが切断され滴と
なって吐出される)。縮小過程で気泡の大きさが、第1
図(b)と第2図(b)と同等の大きさとなった時が第
3図(b)の電流波形の11であり、さらに縮小するこ
とにより電極2と3との間に電流が流れ出す。それ以後
の電流波形と気泡は同一のことを繰り返す。
FIG. 3 is a diagram showing the driving voltage pulse applied to the electrode 2 or 3 and the current waveform flowing through the conductive ink 1 between the electrodes 2 and 3, where (,) is the driving voltage pulse, and (b) is the current. Waveform,
(C) is a diagram showing the comparator output of FIG. 4. Set the pulse width between 10 and 11 in the current waveform in Figure 3 (
That is, between t□ and t2), ink can be ejected by generating and extinguishing bubbles once. When a driving voltage pulse (peak value vp, pulse width tw) is applied to one of the electrodes 2.3, a current flows through the conductive ink 1 between the electrodes 2 and 3, gradually generating heat and increasing the conductive bottom of the ink. At 9 in FIG. 3(b), where the current value increases as the current increases, the current path narrows and the current decreases due to the generation of air bubbles. It is cut off at 10 in Figure (b) (Figure 1 (b), Figure 2 (b)
(equivalent to), but the bubbles become even larger due to the heat storage up to that point (equivalent to Fig. 1 (C) and Fig. 2 (Q)). Eventually, the bubbles are cooled by the surrounding ink and the wall surface of the channel and shrink (at this time, the meniscus shown in FIGS. 1 and 2(c) is cut and ejected as droplets). During the shrinking process, the size of the bubbles changes to
When the current waveform in Figure 3 (b) reaches the same size as in Figure (b) and Figure 2 (b), the current waveform in Figure 3 (b) is 11, and as it is further reduced, a current begins to flow between electrodes 2 and 3. . After that, the current waveform and bubble repeat the same thing.

第4図は、本発明によるインクジェット記録装置の検出
制御のブロック図であり、第5図はそのフローチャート
である。図中、1は導電性インク、2.3は電極、12
は制御装置(ml!動制御手段)で基準クロック発生回
路、POM、PAM。
FIG. 4 is a block diagram of detection control of the inkjet recording apparatus according to the present invention, and FIG. 5 is a flowchart thereof. In the figure, 1 is conductive ink, 2.3 is an electrode, 12
is a control device (ml! dynamic control means) including a reference clock generation circuit, POM, and PAM.

MPU、i10.タイマー、カウンタ等が含まれる。1
3はプログラマブル電源、14はスイッチ制御回路、1
5はスイッチング回路、16は電流検出回路、17は基
準値発生回路、18は比較器である。空吐出は、電源O
N時、記録信号が入力された時、あるいは一定時間間隔
等システムによって様々に行なっているが、本発明であ
る電流検知・駆動制御は記録信号が入力された時の記録
直前に空吐出を行なって検知制御を行なうのが最も良い
。その場合に適切な駆動波形が得られる。
MPU, i10. Includes timers, counters, etc. 1
3 is a programmable power supply, 14 is a switch control circuit, 1
5 is a switching circuit, 16 is a current detection circuit, 17 is a reference value generation circuit, and 18 is a comparator. For empty discharge, turn off the power
This is performed in various ways depending on the system, such as at N time, when a recording signal is input, or at fixed time intervals, but the current detection/drive control of the present invention performs a dry ejection immediately before recording when a recording signal is input. It is best to perform detection control using In that case, an appropriate drive waveform can be obtained.

また、第3図(a)の駆動電圧パルスの波高値を可変で
きるようにすれば、第5図においてEl。
Furthermore, if the peak value of the driving voltage pulse shown in FIG. 3(a) is made variable, El in FIG.

E、、E、となった時に波高値を高くして、再度空吐出
を行なえば適正な駆動電圧パルスが得られる。
When E, E, the peak value is increased and the dry ejection is performed again to obtain an appropriate driving voltage pulse.

第5図において、E□、E、、E、となるのは、流路内
に気泡が残留している場合(回復動作を行なえば良い)
、又は非常に低温のために印字不能の場合(異常表示等
を行なう)である。第5図においては、Vpsを最も低
い電圧として空吐出を行ない、E、、E、、E、の場合
には、破線で示すようにVPSより波高値を徐々に大き
くして繰り返せば良い。
In Fig. 5, E□, E, ,E are the cases where bubbles remain in the flow path (recovery operation is sufficient)
, or when it is impossible to print due to extremely low temperatures (an abnormality is displayed, etc.). In FIG. 5, idle ejection is performed with Vps as the lowest voltage, and in the case of E, , E, , E, the peak value may be gradually increased from VPS and repeated as shown by the broken line.

夏−一末 以上の説明から明らかなように、本発明によると、イン
クの発熱で発生した気泡により電流が遮断されるという
特性を利用して、空吐出時に最大吐出周波数や吐出安定
性によって許容される最大のパルスlltwsの遇区動
電圧パルスを印加することにより前記t□とt2を知る
ことができ、記録時の適正なパルス巾しり(t□(t 
u< t z )を選定できる。twはし1〜t□の間
であれば気泡の発生・消滅状態に変化はない。又、環境
温度が低い場合や高い場合でもほとんど同一の気泡発生
・消滅状態を得ることが可能で安定した記録が行なえる
。さらに、駆動電圧パルスの波高値を可変できるように
すれば広い環境温度範囲において記録可能となり、又、
より適切な駆動条件を選定することができる。すなおち
、twは長すぎても短かすぎても吐出が不安定になるた
め、環境温度が高い場合(インク電導性が高い)は低い
波高値の電圧パルスを、環境温度が低い場合は高い波高
値の電圧パルスを印加することにより達成できる。
Summer - End As is clear from the above explanation, according to the present invention, by utilizing the characteristic that the current is cut off by the bubbles generated by the heat generation of ink, the maximum ejection frequency and ejection stability allowable during dry ejection. The above t□ and t2 can be known by applying the dynamic voltage pulse of the maximum pulse lltws, and the appropriate pulse width (t□(t
u<t z ) can be selected. If tw is between 1 and t□, there is no change in the state of bubble generation and disappearance. Further, even when the environmental temperature is low or high, it is possible to obtain almost the same bubble generation and disappearance conditions, and stable recording can be performed. Furthermore, by making the peak value of the driving voltage pulse variable, it becomes possible to record in a wide environmental temperature range, and
More appropriate driving conditions can be selected. In other words, if tw is too long or too short, ejection becomes unstable, so when the environmental temperature is high (the ink conductivity is high), a voltage pulse with a low peak value is used, and when the environmental temperature is low, the voltage pulse is high. This can be achieved by applying a voltage pulse with a peak value.

なお、本発明のインクジェット記録装置におい℃は、先
に記したように、t工〜t2間のtwを選定すれば良い
ため、マルチノズルヘッドの場合に、ノズル間に多少の
バラツキがあっても1つのノズルの検知・制御フローに
よる選定条件で全ノズルの条件とすることも可能である
In addition, in the inkjet recording apparatus of the present invention, as described above, since it is sufficient to select tw between t and t2, even if there is some variation between nozzles in the case of a multi-nozzle head, It is also possible to set the selection conditions based on the detection/control flow for one nozzle as the conditions for all nozzles.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(Q)は、本発明によるインクジェット
記録装置の記録ヘッドの場合の気泡発生状態を示す図、
第2図(a)〜(c)は、記録ヘットの他の実施例及び
その気泡発生状態を示す図、第3図は、電極間に駆動電
圧パルスを印加した場合の導電性インクに流れる電流波
形を示す図、第4図は、本発明によるインクジェット記
録装置の検出・制御のブロック図である。 1・・・導電性インク、2,3・・・電極、4・・・吐
出口。 12・・制御装置(IQM動制御手段)、13・・・プ
ログラマブル′准源、16・・・電流検出回路、17・
・・基準値発生回路、18・・・比較器。 第1図 (a) 第2区 (a) (b) (b) (C) (C) 手続補正書(斌) 1.事件の表示 昭和63年 特許願 第306717号 2、発明の名称 インクジェット記録装置 3、補正をする者 多件との関係  特許出願人 住 所    東京都大田区中馬込1丁目3番6号氏名
(名称)  (674)株式会社リコー代表者  浜 
 1)  広 4、代 〒231 横浜市中区不老町1−2−1 中央第6関内ビル1001 6、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 第 図 口丑=コ ア、補正の内容 明細書第9頁第10行目に記載の「検出・制御のブロッ
ク図である。」を「検出・制御のブロック図、第5図は
、本発明によるインクジェット記録装置の検出・制御を
説明するためのフローチャートである。」に補正する。
FIGS. 1(a) to (Q) are diagrams showing the state of bubble generation in the recording head of the inkjet recording apparatus according to the present invention;
Figures 2 (a) to (c) are diagrams showing other embodiments of the recording head and their bubble generation states; Figure 3 is the current flowing through the conductive ink when a driving voltage pulse is applied between the electrodes; FIG. 4, a diagram showing waveforms, is a block diagram of detection and control of the inkjet recording apparatus according to the present invention. 1... Conductive ink, 2, 3... Electrode, 4... Discharge port. 12...Control device (IQM dynamic control means), 13...Programmable source, 16...Current detection circuit, 17.
...Reference value generation circuit, 18...Comparator. Figure 1 (a) Section 2 (a) (b) (b) (C) (C) Procedural amendment (bin) 1. Indication of the case 1986 Patent Application No. 306717 2, Name of the invention Inkjet recording device 3, Relationship with multiple amendments Patent applicant address 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Name (Name) ) (674) Ricoh Co., Ltd. Representative Hama
1) 1001 Chuo Dai-6 Kannai Building, 1-2-1 Furo-cho, Naka-ku, Yokohama 231, Japan 6. Brief description of the drawings in the specification subject to amendment No. 1: Core, Contents of amendment "This is a block diagram of detection and control." written on page 9, line 10 of the specification. This is a flowchart for

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、導電性インクに接触した一対の電極の少なくとも一
方に電圧パルスを印加することにより、吐出口より導電
性インクを噴射記録するインクジェット記録装置におい
て、空吐出を行なってその時の導電性インクに流れる電
流を検出する電流検出手段と、その検出結果により電圧
パルスを制御する駆動制御手段とを有することを特徴と
するインクジェット記録装置。
1. In an inkjet recording device that ejects and records conductive ink from an ejection port by applying a voltage pulse to at least one of a pair of electrodes that are in contact with conductive ink, a blank discharge is performed to cause the conductive ink to flow at that time. An inkjet recording apparatus characterized by having a current detection means for detecting a current, and a drive control means for controlling a voltage pulse based on the detection result.
JP30671788A 1988-12-02 1988-12-02 Ink jet recording apparatus Pending JPH02151447A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03193353A (en) * 1989-12-22 1991-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink jet head
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