JPH046547B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、互いに近接配置した複数個の吐出オ
リフイスから記録液体を小滴として吐出、飛翔さ
せ、それ等、小滴の被記録面への付着を以て記録
を行なう、所謂、マルチ方式のインクジエツト記
録方法に関する。

現在、知られる各種、記録方式の中でも、記録
時に騒音の発生がほとんどないノンインパクト記
録方式であつて、且つ、高速記録が可能であり、
しかも、普通紙に特別の定着処理を必要とせずに
記録の行なえる所謂インクジエツト記録法（液体
噴射記録法）は、極めて有用な記録方式であると
認められている。このインクジエツト記録法に就
いては、これ迄にも様々な方式が提案され、改良
が加えられて商品化されたものもあれば、現在も
なお、実用化への努力が続けられているものもあ
る。

インクジエツト記録法は、要するに、インクと
称される記録液体の液滴（droplet）を飛翔させ、
それを紙等の被記録部材に付着させて記録を行う
ものである。そして、記録液体の液滴の発生法及
び生じた液滴の飛翔方向を制御する為の制御方法
等に基づき、このインクジエツト記録法は、幾つ
かの方式に大別される。

それ等の中で、代表的な方式の一つは、例えば
USP3596275（Sweet方式）、USP3298030（Lewis
and Brown方式）等に開示されている方式であ
つて、連続振動発生法によつて帯電量の制御され
た液滴流を発生させ、この帯電量の制御された液
滴流を、一様の電界が掛けられている偏向電極間
を飛翔させることで、液滴の飛翔軌道を制御しつ
つ被記録部材上に記録を行うものである。そし
て、この方式は、一般にコンテイニアス方式とも
略称されている。

これと対比される代表的な他の方式は、例えば
USP3747120に開示されている方式（Stemme方
式）である。この方式は、記録のための液体を吐
出するオリフイスを有する記録ヘツドに付設され
ているピエゾ振動素子に、電気的な記録信号を印
加し、この電気的記録信号をピエゾ振動素子の機
械的振動に変え、その機械的振動に従つて必要時
毎に前記オリフイスより液滴を吐出飛翔させて被
記録部材に付着させることで記録を行うものであ
る。

これが、所謂、オンデイマンド方式である。

ところで以上に、その概要を説明したインクジ
エツト記録を、単にシングルオリフイスヘツドの
走査で行なう場合は、高速記録の面で、自づと限
度があるので、インク吐出オリフイスをマルチア
レイ配置して、所定巾、或は所定面積分の記録を
一時に行なう、所謂、マルチ方式が高速記録の面
では有利であると認められている。

しかし、従来より、このインクジエツト記録技
術をマルチ方式として実用化する上では幾つかの
不都合な点が指摘されている。中でも特に重視さ
れるべき点は、印字品位を良好に保つことが困難
になることが多い点である。

つまり、マルチ方式になると、インク吐出オリ
フイスが多数、高密度（例えば、８本／mm〜16本
mm程度）に並設されるため、複数の隣接した吐出
インク滴同志が飛翔中に衝突して合体し易く、イ
ンク滴の大きさにバラツキができたり、被記録面
上での付着点が所定位置よりズレたりして印字に
乱れを残すことが多いのである。

そこで、本発明では、上記したような従来技術
に於ける不都合を完全に除いて、吐出オリフイス
を多数、高密度に並設して記録を行なうインクジ
エツト記録方式にあつて、記録品位を常に良好に
保つよう改善された液体噴射記録方法を提供する
ことを主たる目的とする。また、本発明の別の目
的は、特定の配列で配置した多数の吐出口（オリ
フイス）全体に対して無駄な位相差を与えて駆動
することなく効率的な記録を達成できる液体噴射
記録方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、多数の吐出口を
所定の配列で備え、各吐出口に対応してインクを
吐出するために駆動される素子を具備したインク
ジエツト記録ヘツドを被記録部材に対してインク
滴の飛翔間〓を介して対向させながら記録を行う
液体噴射記録方法において、上記多数の吐出口の
夫々の上記素子は、互いに近接する発熱体であつ
て、近接する発熱体同士を位相差を持つて駆動し
上記多数の吐出口の夫々に対応する発熱体の少な
くとも２個を同時に駆動することを特徴とする液
液体射記録方法である。

本発明は、従来のピエゾ素子を駆動源とする場
合のピエゾ素子の大きな作用部のために発生する
相互干渉の問題を、素子として、発熱体を使用す
ることで防止できる。更に発熱体使用による高密
度配置に加えて、上記位相差を与えることで、多
数の発熱体による多少のインク滴のよれがあつて
もの適正な記録を達成できる。しかも発熱体の少
なくとも２個を同時に駆動できるので、多数の発
熱体をすべて駆動する場合でもそれに費やされる
全駆動時間を短縮でき、発熱体駆動の優れた応答
周波数をより一層向上できるものである。

いずれにしても、本発明は、従来にはない、発
熱体を駆動素子とする構成で、使用する液体を噴
射するためのエネルギーを発熱体が発生する熱エ
ネルギーによつてインクに急激な状態変化を生じ
せしめて記録を行う効果に加えて、その利点の
数々を一層向上できる発明である。また、本発明
によれば、８本／mm以上の記録を高画質で達成で
きる液体噴射記録方法を提供することができる。

以下、本発明を図示例に沿つて詳説する。

第１図ａ及び第１図ｂによつて、本発明の１態
様が説明される。

第１図ａに於て、１，２，…８は、互いにl₃の
間隔で、被記録面Ｒに対して一線上に並設された
各オリフイスを示している。

オリフイス１，３，５，７からはＡ〜Ｂの周期
で、又、オリフイス２，４，６，８からはA′〜
B′の周期でインク滴を吐出させる。同一オリフ
イスからの吐出周期はt₁である。本図示例では、
隣り同士のオリフイスからの吐出にt₂の時間的ズ
レを与える。従つて、奇数列Ａ、Ｂと偶数列A′、
B′のインク滴同志には、それ等の飛翔中、t₂の時
間ズレに対応したl₂以上の距離が確保され互いの
衝突による合体、或は飛翔方向の変動が、ほとん
ど起きない。第１図ｂは第１図ａのように吐出し
たインク滴が被記録面Ｒ上に書き込まれた状態を
示す略図であり、このとき、時間t₂の間の被記録
面Ｒの相対移動量l₂′を充分小さくすれば、位相Ａ
とA′、同ＢとB′のインク滴はほぼ一本の線のよ
うに被記録面Ｒ上で記録される。これに対する比
較例を第２図ａ、第２図ｂ及び第２図ｃによつて
説明する。第２図ａでは１線上のオリフイス１，
２…８から同時にインク滴が吐出される。このと
き、インク滴の飛翔軌道に乱れがなければ、被記
録面Ｒ上では第２図ｂのような記録がなされるは
ずである。しかし、オリフイス密度が更に高密度
になつた場合、つまり、オリフイス間隔l₃が微小
となつた場合、周囲の空気流の乱れ等で、隣接す
るインク滴同志が合体し、第２図ｃに略示するよ
うに乱れた記録がなされることが多い。

第３図ａ及び第３図ｂによつて、本発明の別の
態様を説明する。

第３図ａに図示するように、先の第１図ａと
ほゞ同様、１，２，…８のオリフイス列の内のオ
リフイス１，３，５，７からはＡ〜Ｂの周期で、
又、オリフイス２，４，６，８からはA′〜B′の
周期でインク滴を吐出させる。同一オリフイスか
らの吐出周期はt₁である。本図示例では、隣り同
士のオリフイスからの吐出にt₂の時間的ズレを与
える。従つて、奇数列Ａ、Ｂと偶数列A′、B′の
インク滴同志には、それ等の飛翔中、t₂の時間ズ
レに対応したl₂以上の距離が確保され互いの衝突
による合体、或は、飛翔方向の変動が、ほとんど
起きない。

そして、このとき、オリフイス列に対する被記
録面Ｒの鉛直方向への相対移動量l₂′を時間t₂，t₁
−t₂当り一定で、しかも充分に小さくすれば、第
３図ｂに略示するように、被記録面Ｒ上には、イ
ンク滴による面状記録（所謂、ベタ黒）が極めて
容易に為される。

なお、以上の図示例に於て、同一オリフイスよ
り吐出されるインク滴の吐出周期t₁は、採用した
インクジエツト記録方式に於ける最高応答周波数
に対応した周期迄、短くすることができる。又、
本発明に於て、隣接オリフイスからの吐出インク
滴に位相差を与えるために、吐出信号の入力時期
をズラせる方法を採る場合、その方策は上記図示
例に限らない。

例えば、第４図に略示するように、吐出オリフ
イス１，２，……１２を３個単位でグループ化
し、その１のグループ中で、吐出信号入力時期を
t₂，t₂′ずつ、ズラすようにしても良いし、第５図
に略示するように、吐出オリフイスを５個単位で
グループ化し、１→４→２→５→３の順に、時間
t₂，t₃，t₄，t₅ずつ、吐出信号入力時期をズラす
ようにしても良い。

更に、本発明では、隣接オリフイスからの吐出
インク滴に位相差を与えるために、叙上の方法と
は全く別の方策を採り得る。つまり、例えば、第
６図に略示するとおり、複数個のオリフイス１，
２，……ｎを並設するとき、それ等が少なくとも
１個おきに、被記録面Ｒ迄の距離を異ならしめる
ように配列しておき、隣接するオリフイスから同
時にインク滴が吐出した場合でも、互いの飛翔
中、位相に距離l₂分のズレが生じるようにするも
のである。

なお、オリフイスの配列の仕方が本図示例に限
定されるものでないことは、言う迄もない。ここ
で、より具体的な図示例（第７図）に従つて、本
発明の実施例に就いて更に説明する。

第７図にはマルチオリフイスインクジエツトヘ
ツドが分解図にして略示してある。10mm×30mmの
アルミナ基板１７上に、図示しないSiO₂を4μｍ
スパツタリングした後、発熱体としてZrB₂、電
極としてAlをスパツタリングし、フオトエツチ
ングによつて10本／mmのパターンを20本形成し
た。発熱体１８−₁，１８−₂…１８−₂₀の大きさ
は、それぞれ40μｍ×250μｍ抵抗は150Ωであつ
た。

次にフオトセラム板１９を使つてエツチングに
より40μｍ幅、40μｍ深さの細溝２０−₁，２０−₂
…２０−₂₀を約５mm長さに形成し各溝が連絡する
５mm×５mmの共通インク溜２１もエツチングによ
り形成した。次にインク溜２１のフタ板２２にイ
ンク供給用導管２３−₁，２３−₂，２３−₃を設
け、以上、基板１７、フオトセラム板１９及びフ
タ板２２を接着により１体化した。なお、このイ
ンク供給導管の個数は、３個に限らない。このよ
うにして得た装置の共通電極２４と各個別電極２
５−₁，２５−₂，……２５−₂₀の間に40V、10μs
の短形電圧を2kHzの周期で印加した。このとき、
隣り合うオリフイス間では100μsec.ずつ印加時期
をずらせた。そして、各細溝２０−₁，２０−₂…
…２０−₂₀からのインク滴吐出スピードは３ｍ／
secであり、第１図ａと同様に上から見たインク
滴配置ではl₃＝100μｍ、l₁＝1.5mm、l₂＝300μｍで
あつた。この場合インク滴間の合体は全く無く、
信号入力に従つた良好なインク滴による画像が記
録紙上に得られた。しかし、全ての細溝から同時
にインク滴を吐出させた場合には、図示位相Ｃに
於て、インク滴の合体２６，２７が生じ良好な画
像が得られなかつた。本図示例で、インク滴の大
きさは直径が約50μｍであり、図示位相Ｃでのイ
ンク滴中心間距離は100μｍ、又、図示Ａ〜A′，
Ｂ〜B′の距離は200μｍである。使用したインク
はエチルアルコールを主体とする溶媒に黒色染料
を２％分散したものである。

なお、図示実施例に於けるインク滴吐出原理に
就いては、本件出願人による先願（つまり、特願
昭52−118798号）に於て、その詳細が説明されて
おり、本実施例では、その説明を援用する。な
お、このインクジエツト記録方式は、要するに、
液室中に導入されたインクに対して、情報信号と
して熱的パルスを与え、前記インクが状態変化を
おこすことによつて生じる作用力に従つて、先の
液室に付設したオリフイスより、インクを小滴と
して吐出・飛翔せしめ、これを被記録部材に付着
させて記録を行なう方式である。

以上、詳説したとおり、本発明に於ては、記録
ヘツドの形態に拘らず多数のインク吐出オリフイ
スが高密度（例えば16本／mm程度）に集合された
場合に、記録画の品位を損なうことなくインク滴
の安定した記録を連続して行なうことができる。

又、本発明によれば高速記録を行なうときにも
一時に集中した信号入力がないので、記録ヘツド
部の耐久性が向上すると言う副次的効果も得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及び第１図ｂは本発明の１態様を説明
するインク滴吐出状態を示す略図、第２図ａ、第
２図ｂ及び第２図ｃは比較例を説明するインク滴
吐出状態を示す略図、第３図ａ及び第３図ｂは、
本発明の別の態様を説明するインク滴吐出状態を
示す略図、第４図乃至第６図は、夫々、本発明の
他の態様を説明するインク滴吐出状態を示す略
図、そして、第７図は、本発明の他の１実施例を
説明する略図である。 図に於て、１，２，…１６，…ｎは吐出オリフ
イス、Ａ，A′，Ｂ，B′，Ｃはインク滴の位相、
t₁，t₂，t₂′，t₃，t₄，t₅は時間、l₁，l₁′，l₂，l₂′
，l₃
は距離、Ｒは被記録面、１８−₁，１８−₂……１
８−₂₀は発熱体、２１は共通インク溜、２３−₁，
２３−₂，２３−₃はインク供給用導管、２４は共
通電極、２５−₁，２５−₂，……２５−₂₀は個別
電極である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数の吐出口を所定の配列で備え、各吐出口
   に対応してインクを吐出するために駆動される素
   子を具備したインクジエツト記録ヘツドを被記録
   部材に対してインク滴の飛翔間〓を介して対向さ
   せながら記録を行う液体噴射記録方法において、 上記多数の吐出口の夫々の上記素子は、互いに
   近接する発熱体であつて、近接する発熱体同士を
   位相差を持つて駆動し、上記多数の吐出口の夫々
   に対応する発熱体の少なくとも２個を同時に駆動
   することを特徴とする液体噴射記録方法。 ２ 上記発熱体は、上記吐出口に連通する液路の
   幅の内部に作用する平面状の発熱体である特許請
   求の範囲第１項に記載の液体噴射記録方法。