JPH03213346A - インクジェット記録装置 - 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、インクジェット記録装置に関し、詳しくは、
吐出口からインクを吐出させ、飛翔的液滴となして被記
録材上に着弾させ記録を行うファクシミリや複写材等に
適用可能なインクジェット記録装置に関する。 〔従来の技術〕 インクジェット方式の記録装置はノンインパクト記録方
式の特徴を有し、その記録技術には今後の大きい成長が
期待されている。ところで、従来のこのようなインクジ
ェット記録装置では、その記録手段である記録ヘッドの
インク吐出口からインクを吐出させるエネルギー供給手
段に圧電素子や電気熱変換体などが一般に使用されてき
た。また、そのインク吐出量を変化させることは階調記
録あるいは均一な画像を得るためにも欠かせない重要な
技術であり、エネルギー発生手段に圧電素子を用いるか
あるいは、電気熱変換体を用いるかによって色々の方法
が提案若しくは実施されてきた。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のインクジェット記録装置にあって
圧電素子がエネルギー発生手段に用いられる場合、その
圧電素子に印加する電気的エネルギーの量を制御するこ
とによってインク吐出量を制御するのが一般的であるが
、その駆動回路が複雑となり、特に複数の吐出口を配列
させたマルチノズル型の記録ヘッドによる場合は、猶更
で、この点が障害となっていた。また、電気熱変換体が
用いられる場合は、いままで、実用化されたインク吐出
量の変化手段は確立されていないといってよい。 本発明の目的は、上述した従来の問題点に着目し、その
解決を図るべく、従来のインクジェット記録装置の特色
を生かしつつ、階調記録や均一画像記録を得るのに貢献
できるインクジェット記録装置を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、吐出エネルギ
ー供給手段により液路中のインクにエネルギーを供給し
、前記インクを吐出口から吐出させて飛翔的液滴となし
て被記録材上に記録を行うインクジェット記録装置にお
いて、前記吐出エネルギー供給手段と前記吐出口との間
に導かれ、吐出されようとするインクの吐出量を前記吐
出エネルギー供給手段の駆動時期に関連して変化させる
吐出量変化手段と、前記吐出エネルギー供給手段を前記
吐出量変化手段より遅らせて駆動するための遅延手段と
を具え、該遅延手段による遅延時間に応じて前記インク
の吐出量を変化させるようにしたことを特徴とするもの
である。 〔作　用〕 本発明によれば、吐出量変化手段により刻々に変化可能
なインクの吐出量に対し遅延手段を介して設定された遅
延時間に基づいて吐出エネルギー供給手段を駆動し、イ
ンクを吐出口から飛翔させるもので、設定される遅延時
間のいかんによって、インクの吐出量を所定の範囲内で
自在に変化させることが可能となり、階調の調整が必要
とされる種々な場合に適用することができる。 〔実施例〕 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。 第１図は本発明の第１実施例としてその記録ヘッドによ
るインクの吐出動作、第２図はその吐出動作を制御する
回路の構成を示す。本例は、第２図に示すような回路構
成により第１図のようにして記録ヘッドを駆動し、その
インク吐出量を制御するもので、第１図において、その
（Ａ）から（Ｆ）まではインク吐出量を少（制御する場
合の各素子とインクの挙動を、また（Ｇ）から（Ｊ）ま
ではインク吐出量を多く制御する場合の同じく挙動を示
す。 第１図において、１は単体ノズルの記録ヘラるインク吐
出口、４は液路２中のインク、５は液路４においてイン
ク４と接触を保ち、インク４に吐出エネルギーを付与す
る吐出エネルギー供給手段、本例の場合は電気熱変換体
（以下では発熱素子という）である。また、６は液路２
の発熱素子５より上流側に配置され、後述するようにし
て発熱素子５に先行して駆動され、インク吐出量の制御
にかかわる吐出量変化手段、本例の場合、圧電素子であ
る。 まず、理解し易いように本実施例によるインク吐出量制
御の原理的動作をインクの挙動と共に第１図に従って説
明する。 第１図の（Ａ）はインク吐出動作が行われる前の状態を
示し、インク吐８０３ではインク４がその表面張力によ
りメニスカス７を形成している。そこで、この状態にお
いて、（Ｂ）のように圧電素子６が付勢されると、メニ
スカス７が後退し、発熱素子５と、インク吐出口３との
間に介在するインクの体積■１が最小となるが、その直
後、発熱素子接するインク４中に気泡８が発生し、発熱
素子５より下流側に介在するインクを押出し始める。 かくして、（Ｄ）のように気泡８が最大となったところ
でインク滴４Ａがインク吐出口３から吐出され、（Ｅ）
では気泡８の縮小と共にインク１ｌｉ４Ａが独立して吐
出口３から飛び出す。そのあと（Ｆ）は、液路２に飛び
出したインクの分が補充された状態を示し、この（Ａ）
から（Ｆ）にいたる一連の動作はインク４の流動性や液
路２における抵抗によっても相違するが大力は数１０μ
ｓｅｃから数１００μｓｅｃ程度の時間で行われるもの
である。 次に、（Ｂ）のように圧電素子６を付勢し、メニスカス
７が後退した状態でその直後、極わずかではあるが間を
置いたとすると、メニスカス７が復元の方向に前進し、
（Ｇ）に示すように発熱素子５と吐出口３との間に介在
するインクの体積Ｖ、が増大する。そこで、この状態で
、発熱素子５を印加すると、（）りのように気泡８が発
生し、更にＣＩ）のように気泡８が膨張することによっ
て先に述べたＣＤ）の状態に比して大きいインク滴４Ｂ
が形成され、（Ｊ）のように、飛翔的インク滴４Ｂとな
−って大きいドツトの記録がなされる。 以上述べたように、インク吐出量変化手段（圧電素子）
６を駆動してから吐出エネルギー供給手段（発熱素子）
５を駆動するまでの時ｌ１ｉＪｌＴｄを適切に制御する
ことによって、インクの吐出量■１を変化させることが
できるもので、その遅延時間とインク吐出量との関係を
一例として第３図に示した。 第２図はこのように記録ヘッド１がらのインク吐出量を
制御するための回路構成の一例を示す。 ここで、１１は発熱素子５を駆動するためのパルスを発
生するパルス発生器、１２は圧電素子６を駆動するため
のパルス発生器である。１３は４ビツトの階調記録信号
が格納されるデータバッファ、１４はクロック信号に同
期して、圧電駆動パルス発生器１２にトリガー信号を供
給するタイミングコントローラであり、タイミングコン
トローラ１４からは同時に４ビツトカウンタ１５にロー
ド信号が送信され、カウンタ１５に４ビツトの記録信号
が読込まれる。 そこで、パルス発生器１２へのトリガ信号によって圧電
素子６に所定幅、例えば１０ｔＬｓｅｃの幅のパルスが
印加されると、同時にカウンタ１５では読込まれたロー
ド信号に応じた遅延時間Ｔｄをクロック信号によって計
数し、計数を終えたタイミングでパルス発生回路１１に
トリガー信号を出力して発熱素子５を駆動させることが
できる。第４図は１６階調の記録信号に対応して遅延時
間Ｔｄを設定したもので、本実施例によれば、このよう
にして設定された階調に従って、高品位の諧調画像記録
を得ることができる。 その−例として、２０μｍ角のインク吐出口３を有し、
２０μ！ｌｌＸ１００μｍの面積を具えた発熱素子５を
吐出口３から５０μｍの位置に配置した上、圧電素子６
を液路２の対向位置に配設し、液室９に充分な余裕を持
たせた記録ヘッド１を用意した。 そして、第２図の回路により圧電素子６に２０■×ｌＯ
μｓｅｃの駆動パルスを印加し、そのあと第４図μＳｅ
Ｃの駆動パルスを印加して、１６階調の高品位画像を記
録することができた。 ついで、第５図〜第８図により１つの吐出エネルギー供
給手段（発熱素子）で連続して吐出口から２度インクを
吐出させ、それによって複数のノズルを具えた記録ヘッ
ドにおける吐出量のばらつきを補正し、均一なドツトに
よる画像の形成が得られるようにした第２の実施例につ
いて説明する。 本例においても、説明を分り易くするために、まずその
原理的な動作について述べることとする。すなわち、本
例もまた１度インクを吐出させた後のメニスカス７の後
退から回復までの先に述べた体積ｖ１の変化を利用する
もので、各ノズルごとに２度目のインク吐出までの時間
帯を変化させるように制御することで２回の吐出動作に
よって得られる２つの吐出インクの体積合計を均一化す
ることができる。 すなわち、２回目に吐出エネルギーを付与するせる事で
２回目の吐出量を大きく変化させ、調整することができ
る。 第５図において、（Ａ）は待機の状態、（Ｂ）は発熱素
子５を駆動して気泡８が発生した状態、（Ｃ）は気泡８
が最大に生長し、インク滴４Ａが吐出されようとしてい
る状態、（Ｄ）は吐出後メニスカスが太き（後退した状
態をそれぞれ示す。そこでこのような（Ｄ）の状態で再
び発熱素子５を駆動したとすると、発熱素子５より下流
側に介在するインク量■、が少ないために、（Ｅ）、（
Ｆ）および（Ｇ）のようにして小さい第２．の飛翔的イ
ンク滴４Ｃが形成されて（Ｈ）の状態に復帰するが、（
Ｄ）の状態から僅かの遅延時間を置いた場合は（Ｅ）′
のようにほぼ復帰の状態となる。よって、このあと（Ｆ
）′（Ｇ）　’　、（Ｈ）’の過程をたどって大きい第
２のインクＭ４Ｄを形成、吐出させることができる。 そこで、上述した第２実施例に基づき、１８μｍＸ２０
μｍの矩形吐出口３を具え、１８μｍＸ１５０μｍのサ
イズの発熱素子５を吐出口３から８０μｍの距離に配置
したノズルを用い、発熱素子５を２２Ｖ　Ｘ　７μｓｅ
ｃの同じパルスで、２回駆動することとした。そして、
この場合の１回目のパルスと２回目のパルスとの時間間
隔をＴｄとした場合、時間間隔Ｔｄと、２回目の吐出量
（ｐＩ２）との関係を第６図に示す。ここで、３本の曲
線ＣＡ、ＣＩｌおよびＣｃは３つのノズルＡ、Ｂｇよび
Ｃの各々からの吐出特性を示している。 第６図から分るように、まず、その１回目はいずれもＴ
ｄ＝５００μｓｅｃに対応するだけのインク吐出量が得
られる為、Ａのノズルでは２１ｐＩ２．Ｂでは２０　ｐ
β、Ｃでは１８．５　ｐρの吐出量が得られる。そこで
、２回目の吐出でそれぞれの合計が３６　ｐρとなるよ
うに吐出させることによって均一化を計ることができる
。即ち２回目の吐出としてはＡで１５ｐ℃、Ｂで１６　
ｐＩ２．、Ｃで１７．５　ｐＩ２それぞれ吐出させれば
よいから、第７図に示すように、ＴｄとしてはＡ、Ｂ、
ＣにおいてそれぞれＴｄＡ＝２６５　μｓｅｃ。 Ｔｄｓ”３００　ｇｓｅｃ、　Ｔｄｃ＝３１１１０　μ
ｓｅｃに設定すればよい。かくして、次の第１回目の吐
出までの時間間隔は、第７図の（Ａ）　、　（Ｂ）　、
　（Ｃ）に示すようになる。 第８図は第２の実施例によるインク吐出量制御のための
回路構成を示す。ここで、２１は記録データを次々に格
納するシフトレジスタ、２２Ａ、　２２Ｂおよび２２Ｃ
はそれぞれ異なる時間出力信号を遅延させるための時間
遅延回路（以下で遅延器という）　、２３Ａ、２３Ｂお
よび２３Ｇはオアゲート２４Ａ、　２４Ｂおよび２４Ｃ
からの出力信号によって発熱素子５Ａ。 ５Ｂおよび５Ｃをそれぞれ駆動させるパルス信号を発生
する駆動パルス発生器である。なお、その制御動作につ
いては先に述べたのでその説明を省略する。 次に、第３の実施例として被記録材の種類に応じてイン
クの吐出量を調整し常に高画質を得るようにする例を示
す。インク吐出量と被記録材上の記録ドツトのサイズと
の関係は被記録材の特性によって異なり、例えば、コー
ト紙と普通上質紙とではにじみ率（記録ドツト径／ドロ
ップレット径）がほぼ７：４となる。そこで、例えば第
６図に：＋１：１Ｍｍ絆ｊ−１＝−＋ｔ７−ｔ”１１．
４Ｆｆ１１．％ｆ　　１ｋＷに記録する場合であれば、
Ｔｄ＋ｓを４００μｓｅｃとすることで２０　ｐｇの吐
出量が得られるのに対し普通上質紙の場合は、１回目は
同様にして２０ｐＩ２吐出させるが更に２回目にＴｄｓ
を２９０μｓｅｃとして１５ｐβ吐出させ合計の吐出量
が３５　ｐρとなるようにして被′記録材上に等しい記
録ドツト径が得られるようにすることができる。 第９図は第３実施例によるインク吐出量制御のための回
路構成を示す。ここで、３１は記録信号を受は入れるデ
ータバッファ、３２は遅延器、（本例の場合は上述した
例に対応して２９０μｓｅｃ遅延させる遅延器）、３３
は駆動パルス発生回路である。 そこで、このように構成した回路では、普通紙の指定信
号があるときに限り、遅延器３２からの信号とによりア
ンドゲート３５オよびオアゲート３４を介して２回目の
駆動パルス信号が駆動パルス発生器３３から発熱素子５
に出力され、遅延時間Ｔｄによって、にじみ率を補正す
るだけのインクが吐出される。 〔発明の効果〕 以上説明してきたように、本発明によれば、吐出エネル
ギー供給手段と吐出口との間に導かれ、吐出されようと
するインクの吐出量を吐出エネルギー供給手段の駆動時
期に関連して変化させる吐出量変換手段と、吐出エネル
ギー供給手段を吐出量変化手段より遅らせて駆動するた
めの遅延手段とを具え、遅延手段による遅延時間によっ
てインクの吐出量を変化させるようにしたので、高品位
の階調記録が得られるのみならず、画像むらの補正によ
る均一な品質の画像が得られ、更にまた、異なる特性の
被記録材に対してもそれぞれに対応した適切な吐出量に
制御できるので、にじみ率の違い等による不均一性をな
くす等、吐出量の自在な変調制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による制御動作の説明図、 第２図は第１実施例による記録ヘッド駆動回路の構成図
、 第３図は本発明によるインク吐出量の特性曲線図、 第４図は本発明による記録信号の階調と遅延時間との関
係図、 第５図は本発明の第２実施例による制御動作の説明図、 第６図は第２実施例にかかわるノズルの吐出特性曲線図
、 第７図は第２実施例にかかわる遅延時間の説明図、 第８図は第２実施例による記録ヘッド駆動回路の構成図
、 第９図は第３実施例による記録ヘッド駆動回路の構成図
である。 １・・・記録ヘッド、 ２・・・液路、 ３・・・インク吐出口、 ４・・・インク、 ４Ａ、　４Ｂ、　４Ｃ，４Ｄ・・・インク滴、５．５Ａ
〜５Ｃ・・・発熱素子、 ６・・・圧電素子、 ７・・・メニスカス、 ８・・・気泡、 １１・・・発熱素子駆動パルス発生器、１２・・・圧電
素子駆動パルス発生器、１３、３１・・・データバッフ
ァ、 １４・・・タイミングコントローラ、 １５・・・カウンタ、 ２１・・・シフトレジスタ、 ２２Ａ〜２２Ｃ，３２・・・遅延回路（遅延器）２３Ａ
〜２３Ｃ，３３・・・駆動パルス発生器。 ＃を」Ｉ貝ろイン７吐工量の１午に１限図第３図 １ま−か１へ、ト′Ｃζ濡ｔ２０寸二ｔｘよ舅７ギーイ
１１畳会ｊトをン６ 参大屯月のｙ７１亥Ｊ七イ列μよろインつてＬ工」Ｅ争
′」併重力作の１屹ｐ月囚第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吐出エネルギー供給手段により液路中のインクにエネル
   ギーを供給し、前記インクを吐出口から吐出させて飛翔
   的液滴となして被記録材上に記録を行うインクジェット
   記録装置において、 前記吐出エネルギー供給手段と前記吐出口との間に導か
   れ、吐出されようとするインクの吐出量を前記吐出エネ
   ルギー供給手段の駆動時期に関連して変化させる吐出量
   変化手段と、 前記吐出エネルギー供給手段を前記吐出量変化手段より
   遅らせて駆動するための遅延手段とを具え、該遅延手段
   による遅延時間に応じて前記インクの吐出量を変化させ
   るようにしたことを特徴とするインクジェット記録装置
   。