JPH03227635A - 液体噴射記録装置 - 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、液体を吐出させて記録媒体に記録を行う液体
噴射記録装置に関する。

〔従来の技術〕

液体噴射記録法は彩度の高いカラー画像を得られるばか
りでなく、ノンインパクト法で記録時に於ける静粛性に
優れ、且つマルチノズル化等により、高速印字が可能で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、マルチノズル化に伴って、液体噴射記録
装置においては、各ノズルが不均一であると、インク噴
射ヘッドの駆動電圧（以下■。、）と吐出臨界電圧（以
下Ｖｔ、）との関係上、ヘッド個有の濃度ムラを生じた
り、Ｖ　ｔｎの低いノズルに対して過大な電圧がかかっ
て寿命を縮める等の問題がある。

上述の問題をバブルジェット式マルチノズルの場合を例
にとって示す。第２図（Ａ）はあるヘッド駆動周波数で
、パルス幅によるＶｔｈの変化と、１本のマルチノズル
内における各ノズルに対するｖｔｈのバラツキとを示し
く同図では、点線で囲まれた領域Ａ内にデータが存在し
、その中の代表的なものを３本の曲線で示す）、第２図
（Ｂ）には第２図（Ａ）の７μｓ時にどの様にＶｔｈが
ばらついているかを示すグラフを示す。

従来では、該ばらつきのあるままの■、、２および、パ
ルス幅を一定にしてヘッドを駆動していた。したがって
、その状態であると、ｖｔｈの高いノズルと■。の低い
ノズルとでは、インクが吐出するのに必要な（最小の）
臨界エネルギーが異なるので、吐出初速度を与える吐出
エネルギーにも違いが出てしまう。該吐出エネルギーの
尺度としては、 ｋミＶ０．／Ｖい　・・・■ ■式で示す様なり、ｐとＶｔｈの比で定義されるに値が
良く用いられる。このに値が低いと不吐出となり、高い
とＢＪ（バブルジェット）記録方式の場合、バブル収縮
時のキャビテーションによってヒーターの寿命を大幅に
縮めることがわかっている。よって、第２図に示す様に
ヘッド内でＶ　ｔｎがばらついているにもかかわらず、
全ノズルを一定条件で駆動しようとすれば、必然的に１
ヘツド内でもに値のバラツキが生じ、該バラツキ幅が大
きいと不吐出、ヨレ、泡取込み等の様々な問題が発生し
てしまう。

本発明の目的は以上のような問題を解消した液体噴射記
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〕

上記目的を達成するため本発明は電気エネルギーを印加
することによって液体を吐出させ記録媒体に画像を形成
するための液体噴射記録装置に於いて、前記各ノズル毎
の液体吐出臨界電圧に対応したパルス波形をもつ電気エ
ネルギーを当該各ノズル毎に印加する手段を具えた事を
特徴とする。

〔作　用〕

本発明によれば、各ノズルに対する入力電気信号のパル
ス波形等を制御し、各々に適切な電気エネルギーを与え
ることにより、Ｌｈを均一化し、画像の均一化とヘッド
の寿命を向上させる。

〔実施例〕

第１図は本発明を適用したフルマルチタイプのフルカラ
ー記録が可能なラインプリンタの構成を示す図である。

第１図において、２０１Ａおよび２０１Ｂは、記録媒体
Ｒを副走査方向■、に挾持搬送するために設けたローラ
対である。２０２８に、　２０２Ｙ、　２０２Ｍおよび
２０２Ｃは、それぞれ、記録媒体Ｒの全幅にわたって複
数のノズルを配列したブラック、イエロー、マゼンタお
よびシアンの記録を行うバブルジェット・フルマルチタ
イプの記録ヘッドであり、その順に記録媒体搬送方向上
流側より配置しである。

２００は回復系であり、吐出回復処理にあたっては記録
媒体Ｒに代って記録ヘッド２０２８に〜２０２Ｃに対向
し、ヘッド回復処理を行う。

［実施例１］ 上述のようなラインプリンタに使用可能なバブル・ジェ
ット・マルチノズルにおいて、１ヘツド内の各ノズルの
Ｌｈのバラツキとパルス波形の変化を示したのが第２図
である。ここで、各ノズルが、Ｖい＝　２４．　ＯＶと
なる様な、入力パルス幅をグラフより　求めると、約６
．５〜７．５μｓｅｃの範囲内で、各ノズルのＶｔｎを
均一にすることができる。

各ノズル毎にこのような範囲内の該当パルス幅の入力パ
ルスを得る為に第３図に示すような駆動回路を用いる。

同図において、２６は各４ズル毎に設けられた発熱体で
あって、後述するように駆動用トランジスタ２７がアン
ドゲート２８のオンに応答してオンすることによってイ
ンクを加熱してインク内に気泡を生じ、この気泡の成長
・収縮によってインク滴を吐出する。２８はアンドゲー
ト、２９はラッチ、３０はシフトレジスタである。

各アンドゲート２８の一方入力端ＳＴＢは個別に上述の
各ノズル個有のパルス幅に対応するパルスからなるスト
ローブ信号が入力される。他方入力端にはシフトレジス
タ３０のデータ入力端Ｄａｔａからクロック入力端Ｃ１
ｏｃｋに入力されたクロックによって同レジスタ３０に
入力されたデータがラッチ２９（ラッチタイミングはラ
ッチ信号入力端Ｌａｔｃｈに入力されたラッチ信号によ
る）を介して入力される。

このような構成によれば、各ノズルの発熱体２６に印加
されるパルスの幅が■。が一定になるような値に制御さ
れる。

〔実施例２〕 〔実施例１〕と同じ＜ＢＪ方式では、ｋ値が有限で、実
用上１．ｌＯ〜１．２０の範囲内で用いる為には濃度ム
ラをおさえたり、ヘッド内でばらつきが大きかったりす
ると利用範囲が狭められる。そこで本実施例では、各ノ
ズルに与えるパルスを単パルスではなく、複数パルスに
する。

第４図はそのための駆動回路を示す。同図において２６
は各ノズル毎に設けられた発熱体、２５はその駆動用ト
ランジスタ、２４はオアゲート、２３は入力ビットに応
じた幅のパルスを出力する３ビツトカウンタ、２２は同
じ（２ビツトカウンタ、２１は各ノズル当り５ビツトの
データを格納するシフトレジスタである。

３ビツトカウンタ２３へのクロック人力ｐ、ｃ、と２ビ
ツトカウンタ２２へのクロックＰ、Ｃｚとは第５図に示
すようにタイミングがずれており、まずｐ、ｃ、によっ
てシフトレジスタ２１内の対応する３ビツトデータが３
ビツトカウンタ２３に入力され、その値に応じた幅のパ
ルス（サブヒートパルス）がオアゲート２４を介して駆
動用トランジスタ２５に与えられ、発熱素子２６が発熱
する。ついで、ｐ、ｃ２によってシフトレジスタ２１内
の対応する残りの２ビツトデータが２ビツトカウンタ２
２に入力され、その値に応じた幅のパルス（メインパル
ス）がオアゲート２４を介して駆動用トランジスタ２５
に与えられ、発熱素子２６が発熱する。このようにシフ
トレジスタ２１に入力されるデータ（３ビツト部分およ
び２ビツト部分）の値に応じてサブヒートパルスおよび
メインパルスのパルス幅が変えられ、両パルス間の休止
間隔もｐ、ｃ、とｐ、　ｃ、とのタイミングを変えるこ
とによって変えられる。例えば、第６図にはｐ、ｃ、と
ｐ、ｃ、のセット・アップ・データとしてｌｏｔと００
の例を示した。

前記マルチ・ヘッドを用いて各ノズルに谷幅のメインパ
ルスに加えて谷幅のサブヒートパルスを与えた場合にお
けるＶｔ１１の変化を第７図に表で示した。この時のヘ
ッドの駆動条件は２ＫＨｚ、　４０℃（±３）で、これ
より温度が高（なるとＶ　ｔ＋＋は低く、逆に温度が低
くなるとＶｔｈは高（なる。この表の様に、１ノズルが
１吐出する迄に発熱素子に同エネルギーが加えられても
パルス幅１間隔を変えることによって■。が変化するの
で、結局、ｋ値を制御することができる。第８図には、
サブヒートパルスを印加しない７μｓｅｃのパルスを与
えた時のに値を１．１７にした場合のて、、τ０．τ８
を種々変えたときにおけるパルス波形とドツト径変化の
様子を示した。第７図と第８図だけではに値が同値なら
ドツト径も同径になるとは云えないが、ｋ値とドツト径
とでは、少なからぬ相関があることは明らかである。つ
まり、ｋ値を補正することはドツト径のムラに対して有
効なものである。

第８図で示した通りサブヒートパルスを与え、ｋ値を変
化させることによって、従来、２値としての画像しか安
定して得られなかったインクジェット記録装置に、この
概念を取り入れ、ドツト径変調を行なえば、多値プリン
ターとしての高画像が得られる。第８図では、パルス幅
変調だけでは、８３〜９６μｍのドツト径変調しかでき
なかったものがサブヒートパルスを与えることによって
、上限１０１μｍまでのドツト径が得られている。又、
第９図では、第６図、第７図に示したヘッドとは違う３
６０ｄｐｉでヘッド温度３０℃の場合を示したが、この
場合においても第８図の場合と同様にパルス幅変調だけ
では約１００〜１２０μｍ迄得られていたものがサブヒ
ートパルスを加えることによって約１３０μｍ迄得られ
た。

なお、インクジェットプリンターにおいて、電気信号に
よって複数ノズルを制御しているものとしては、他に、
ピエゾ型プリンターもあるが、これにも本発明は適用す
ることができる。又、荷電型方式のものでも、複数ノズ
ルにすれば、Ｖ　ｔｇの不均一性はまぬがれない。故に
、該ノズルのＶｔｈにあわせ、荷電制御の信号パルスを
補正するのみならず、各ノズル吐出側のＶｔｈを補正し
、各吐出力を均一化することが、ムラ補正に役立つ。

（その他） なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
バブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置において優
れた効果をもたらすものである。

かかる方式によれば記録の高密度化、高精細化が達成で
きるからである。

その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許
第４７２３１２９号明細書、゛同第４７４０７９６号明
細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが
好ましい。この方式は所謂オンデマンド型、コンティニ
ュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデ
マンド型の場合には、液体（インク）が保持されている
シートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に
、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上
昇を与える少な（とも１つの駆動信号を印加することに
よって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録
ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの
駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を
形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮によ
り吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少
なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形
状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので
、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき
、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、
米国特許第４４６３３５９号明細書−同第４３４５２６
２号明細書に記載されているようなものが適している。

なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特
許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採
用すると、さらに優れた記録を行うことができる。

記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示され
ているような吐出口、液路、電気熱変換体の組合せ構成
（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈
曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第
４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号
明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加
えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリット
を電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５
９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収す
る開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９
−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効
果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのよ
うなものであっても、記録を確実に効率よく行いつるか
らである。

さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対し
ても本発明は有効に適用できる。

そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合
せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成され
た１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。加
えて、上側のようなシリアルタイプのものでも装置本体
に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置
本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップ
タイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的
に設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた
場合にも本発明は有効である。

また、本発明に記録装置の構成として設けられる、記録
ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加
することは本発明の効果を一層安定できるので、好まし
いものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッド
に対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧
或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子
或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは
別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定し
た記録を行なうために有効である。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数について
も、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられ
たものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対
応して複数個数設けられるものであってもよい。

さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態と
しては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末
として用いられるものの他、り一ダ等と組合せた複写装
置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形
態を採るものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、 イ、　画質濃度ムラを補正（ヘッド特有のドツト径のば
らつきを補正）することができ、ロ、ヘッド全体の寿命
向上（ｋ値ばらつきによりｖｔｈの低いノズルに対して
過度のに値にならない様にする）が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用したラインプリンタの構造図、 第２図は、１マルチヘツド内のＶｔｒ＋のばらつきとパ
ルス幅によるｖｔｈの変化を示す図、第３図は、本発明
実施例１のブロック図、第４図は、本発明実施例２のブ
ロック図、第５図は、実施例２の回路のタイミングチャ
ートを示す図、 第６図は、同じくタイミングチャートを示す図、 第７図は、サブヒートパルスによるに値の変化を示す図
、 第８図は、サブヒートパルスによるドツト径の変化を示
す図、 第９図は、同じくドツト径の変化を示す図である。 ２１・・・シフトレジスタ、 ２２・・・２ビツトカウンタ、 ２３・・・４ビツトカウンタ、 ２４・・・ＯＲゲート、 ２５・・・駆動パルス・スイッチ、 ２６・・・発熱抵抗体。 第１ 図 （ＩＣＮｏ、） （Ｂ） 第 ２図 （Ａ） ［ｐｔｈ（μｓ）］ 第３図 第４図 ｏａｔａ 第５図 ａｔａ Ｄσ鯰 第６図 ｖｔｈめブブこ一トハ１ルスにＪ４Ｕし第７図 漏を紡条件 Ｏへ一２ド゛渚υ矢：　３０＠Ｃ ０へ１，２ド ：　３６０ｄｐｉ 、　４８　ノヌ；クレ 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電気エネルギーを印加することによって液体を吐出
   させ記録媒体に画像を形成するための液体噴射記録装置
   に於いて、 液体を吐出するための複数個のノズルと、 前記各ノズル毎の液体吐出臨界電圧に対応したパルス波
   形をもつ電気エネルギーを当該各ノズル毎に印加する手
   段と、 を具えた事を特徴とする液体噴射記録装置。 ２）前記液体噴射記録装置は、インク内に気泡を形成し
   、この気泡の成長・収縮によってインク滴を吐出させる
   バブルジェット記録方式を用いることを特徴とする液体
   噴射記録装置。