JPH02307755A - 液体噴射記録方法および装置 - 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） 本発明は記録液に熱エネルギーを付与することにより吐
出口から記録液を吐出させて記録を行う液体噴射記録方
法および装置に関する。

（従来の技術） 従来、液体噴射記録装置には、多くの記録方式が用いら
れている。これらの記録方式を大きく分けると、■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つの記録方式となる。

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記録原
理のため、装置が複雑となり、インクの回収や清浄装置
など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か多い上
に周波数応答性も悪い。

オンデマンド型は、必要なときたり圧電素子や発熱素子
等の吐出エネルキー発生素子により吐出圧力を発生し、
インク滴を吐出させるもので、構造が非常に簡単となり
、記録装置として大いに期待されている。

一方、これらの方式を用いた記録装置でフルカラーの画
像印刷を実現しようとする場合、高解像度とともに画像
の忠実な中間調表現が達成されなければならない。中間
調表現としてはディザ法等のデジタル的な表現方法と、
記録ドツトサイズを変化させるアナログ的な表現方法と
の２通りの表現方法が考えられる。デジタル的中間調表
現法ては、ｌｔｉ調数を上げるために解像度を犠牲にし
なければならないので、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
。

従来のオンデマンド型記録装置でアナログ記録を行う場
合、圧電素子を用いる記録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か、圧電素子自体の
大ぎさか大きいため、記録ヘットのマルチ（複数）化か
容易ではない。

一方、発熱素子を使ったオンデマント型記録ヘット（バ
ブルシェツト方式）ては発熱素子の大きさを小さくする
ことがてき、マルチ化か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発生したバブル（気泡
）に大きな差がない。このため、発熱素子を用いた記録
ヘラＩ・では記録ドツトサイズを変化させることかてき
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、記録ヘッ
ドのマルチ化、記録ドツトの大きさのアナログ化の両方
共に満たず高性能記録を達成することが難しいという欠
点があった。

このような欠点を解決するために第７図に示すように、
１つのインク加圧室１０３の中に圧電素子熱 又は発７素子を用いた２つの吐出下段１００．１０１を
具備し、その２つの吐出手段の吐出圧力、吐出タイミン
グ等を変化させて、インク滴の吐出量な変化させる記録
ヘッドが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のこの種の記録ヘットを用いた記録
装置は吐出手段か１ノズルあたり２つになってしまい通
常の倍の吐出手段が必要になる。

このため、製品コストか高くなるばかりか、これに要す
る配線も複雑になり、ヘットのマルチ化のための大きな
障害になってしまう不具合かあった。

そこで、本発明の目的は上述の問題点を解決し、ヘット
のマルチノズル化が容易で、階調性に優れ、吐出の安定
性に優れた液体噴射式記録方法および装置を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段〕 このような目的を達成するために、本発明の第１形態は
、吐出口の各記録液のメニスカス位置を同時に変化させ
るとともに、吐出口毎に異なるタイミングて熱エネルギ
ーを付与することにより記録液の吐出量を制御すること
を特徴とする。

本発明の第２形態は、共通の記録液室に連通ずる複数の
液路内の記録液に選択的に熱エネルギーを付与すること
により、各液路と連通ずる吐出口から記録液を記録媒体
に向って噴射する液体噴射記録装置において、記録液室
の容積を、変化させることにより、各吐出口の記録液の
メニスカス位置を同時に変化させるメニスカス位置制御
手段と、メニスカス位置制御手段によりメニスカス位置
を同時に変化させるとともに、吐出口毎に異なるタイミ
ングで熱エネルギーを記録液に付与することにより吐出
口から吐出する各記録液の吐出量を制御する熱エネルギ
ー印加タイミング制御手段とを具えたことを特徴とする
。

本発明の第３形態は、共通の記録液室に連通ずる複数の
液路内の記録液に選択的に熱エネルギーを付与すること
により、各液路と連通ずる吐出口から記録液を記録媒体
に向って噴射する液体噴射記録装置において、各記録液
を；ＩＩＦ電させるとともに、記録媒体に静電気を与え
ることにより、各吐出口の記録液のメニスカス位置を同
時に変化ざ仕るメニスカス位置制御手段と、メニスカス
位置制御手段によりメニスカス位置を同時に変化させる
とともに、吐出口毎に異なるタイミングで熱エネルギー
を記録液に付与することにより吐出口から吐出する各記
録液の吐出量を制御する熱エネルギー印加タイミング制
御手段とを具えたことを特徴とする。

〔作　用） 本発明によれば、各記録液のメニスカス位置を同時に変
化させることにより吐出インク量が大まかに定まり、こ
のメニスカス位置の変化に対応して熱エネルギーの印加
タイミングを記録液毎に異ったものとすることにより吐
出量の微小な調整が可能となり、記録ドツトサイズの階
調表現が容易かつきめ細かなものとなる。さらに、記録
液室の容積の変化または、帯電した記録媒体との吸引（
反発）力により記録液のメニスカスの位置を同時に変化
させるのて、記録液滴の吐出状態が安定すると共にメニ
スカス位置制御のための機械構成を簡単なものとするこ
とができる。

（実施例） 以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図（八）は本発明実施例のインクシェツト記録ヘッ
ドの一構成例を示す斜視図、第２図（Ｂ）はその断面図
である。

第２図（八）、（Ｂ）において、１０は記録ヘット本体
である。記録ヘット本体ｌＯは以下の部材により構成さ
れる。すなわち、基板１１に複数個形成された液路１２
、その先端のインク滴を吐出する吐出口１２八、液路１
２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、液路１２と連通ず
る共通液室１４、ガラス製の天板１５、天板１５の上面
に設けられ共通液室１４に振動を与え複数個の液路１２
内のメニスカス位置を振動させるための圧電素子１６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が記録へット本体に備えられている。１８
はインクである。

第１図は上述の記録ヘッド本体１０の吐出インク滴の吐
出タイミング、メニスカス位置を制御する本発明実施例
の制御系の回路構成を示す。

第１図において、制御部２０はプリンタ全体の制御を司
るＣＰｌ］２ＯＡ、制御プログラム等が格納されたＲＯ
Ｍ２０Ｂ、一時記憶のためのＩｔＡＭ２０Ｃ等を含むマ
イクロプロセッサで構成される。制御部２０からの制御
信号に基づき、駆動部３０が第３図の符号Ａに示すよう
な一定波形の矩形パルスを圧電素子１６に印加し、同時
に発熱素子１３に第３図の符号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記録ヘッド本体ｌＯ
の吐出口１２Ａから吐出するインク量か変化するため、
記録紙上に形成される記録ドツトサイズは第３図の符号
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な第４図お
よび第５図に基づき説明する。第４図において、圧電素
子１６のみに図中破線て示ずような矩形パルスを印加す
ると、圧電素子１６の拡大に応して共通液室１４（第２
図ＣＢ）参照）も拡大し、印加開始の時間Ｔ１から経時
的に液路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よりメニスカスは
吐出口１２Ａの方向に復帰する。このとき、Ｔ、、Ｔ２
、Ｔ３の時間経過においてメニスカス後退量はＯ〜約１
００　μｍまで変化する。このようにインク液のメニス
カス位置が変動している途中で発熱素子１３にパルスを
印加すると発熱素子の発熱中心Ｘから吐出口１２Ａ側に
存在するインクだりがインク滴として吐出する。

このため、制御部２０により発熱素子１３にパルスを印
加するタイミングを可変設定す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。

以上の回路構成に作動実験結果について説明する。

実験例１ 液路数２４木、吐出日経５０：１０μｍ、圧電素子１６
の大きさ２　Ｘ　ｌＯ＋ｎｍの記録ヘットを使用し、駆
動周波数２ｋＨｚ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の矩形波を印加するタイミ
ングを０〜５０μｓｅｃまて変化させることにより記録
ドツトサイズを約１００〜２００μｍまで可変すること
ができた。吐出安定性も良好であった。

実験例２．３．４ 同様に実験例１のヘットを使用して、圧電素子に印加す
るパルス波形を第６図（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示
す如く変えた。すなわち、第６図（八）は実験例２に用
いた±３０Ｖ、パルス幅５０μｓｅｃの３値矩形パルス
の電圧波形を示す。第６図（Ｂ）は実験例３に用いた一
３０Ｖの半サイン波形パルスの電圧波形を示す。第６図
（Ｃ）は実験例４に用いた±３０の全サイン波形パルス
の電圧波形を示す。そして、発熱素子１３に実験例１と
同じ矩形パルスをその印加するタイミングをＯ〜５０μ
ｓｅｃまて変化させることによりドツトサイズ可変範囲
をそれぞれ第１表に示すように得た。なおこのときの吐
出安定性はいずれも良好であった。

第１表 実験例５ 実験例１で使用した圧電素子１６０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
条件で記録を行ったところ、同様に階調性（記録ドツト
サイズ可変範囲）に優れた良質な画像が得られた。

実験例６ 実験例］て使用した記録ヘットのうち、メニスカス位置
制御手段である圧電素子１６の代わりに吐出口＋２への
前方て記録紙の裏側に静電電極を設りると共にインクな
弗電さ一口、静電電極のオ〕ｊ性を変化することにより
インクを吸引もしくは反発させるメニスカス位置を制御
する手段を使用した記録ヘットを用い、あとは実験例１
と同様な方法で記録を行ったところ、同様に＠調性に優
れた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、本発明によれば各吐出
口記録液のメニスカス位置を同時に変化させておいて熱
エネルギー印加のタイミングを変化させるという非常に
簡単な構成でインク吐出量を異ならせることができ、記
録液の吐出状態も安定するのて、階調性に優れた良質な
画像を短時間で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の制御系の回路構成を示す回路図
、 第２図（八）は本発明実施例の記録ヘットの外観を示す
斜視図、 第２図（Ｉｔ）は本発明実施例の記録ヘットの断面図、 第３図は本発明実施例の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６ｉ　Ｆットサイズの関係を
示す説明図、 第４図は本発明実施例の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図はインク吐出量か変化することを説明するノズル
部断面図、 第６図は印加パルスの他の波形を示す説明図、 第７図は従来の記録ヘッドの構成を示す模式図である。 １２・・・ノズル、 １２八・・・吐出口、 １３・・・発熱素子、 １４・・・共通液室、 １６・・・圧電素子。 本令朗実方色１列の師部パルスと　　、メニスカスのイ
装置の関イ系をボす説明図第６図 言己金表ヘッド゛オ（イ杜 本介朗実旋イダ１１のインフロ土出量が゛変化すること
を官す月するノズ゛ル音Ｖ断面図第５図 印加）ルスのイ也の５皮ｆＦうを示す説明図第６図 ４、ｌ”Ｒ例のオシテパマレＦ′型っ 記録ヘッドの羽側族左示１」漢式図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）吐出口の各記録液のメニスカス位置を同時に変化さ
   せるとともに、前記吐出口毎に異なるタイミングで熱エ
   ネルギーを付与することにより記録液の吐出量を制御す
   ることを特徴とする液体噴射記録方法。 ２）共通の記録液室に連通する複数の液路内の記録液に
   選択的に熱エネルギーを付与することにより、前記各液
   路と連通する吐出口から前記記録液を記録媒体に向って
   噴射する液体噴射記録装置において、 前記記録液室の容積を、変化させることにより、前記各
   吐出口の記録液のメニスカス位置を同時に変化させるメ
   ニスカス位置制御手段と、該メニスカス位置制御手段に
   より前記メニスカス位置を同時に変化させるとともに、
   前記吐出口毎に異なるタイミングで前記熱エネルギーを
   記録液に付与することにより前記吐出口から吐出する各
   記録液の吐出量を制御する熱エネルギー印加タイミング
   制御手段と を具えたことを特徴とする液体噴射記録装置。 ３）共通の記録液室に連通する複数の液路内の記録液に
   選択的に熱エネルギーを付与することにより、前記各液
   路と連通する吐出口から前記記録液を記録媒体に向って
   噴射する液体噴射記録装置において、 各前記記録液を帯電させるとともに、記録媒体に静電気
   を与えることにより、前記各吐出口の記録液のメニスカ
   ス位置を同時に変化させるメニスカス位置制御手段と、 該メニスカス位置制御手段により前記メニスカス位置を
   同時に変化させるとともに、前記吐出口毎に異なるタイ
   ミングで前記熱エネルギーを記録液に付与することによ
   り前記吐出口から吐出する各記録液の吐出量を制御する
   熱エネルギー印加タイミング制御手段と を具えたことを特徴とする液体噴射記録装置。