JPH05177845A - Ink jet recording method - Google Patents

Ink jet recording method

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JPH05177845A
JPH05177845A JP3347076A JP34707691A JPH05177845A JP H05177845 A JPH05177845 A JP H05177845A JP 3347076 A JP3347076 A JP 3347076A JP 34707691 A JP34707691 A JP 34707691A JP H05177845 A JPH05177845 A JP H05177845A
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recording
ink
liquid
mass
binary
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Takuro Sekiya
卓朗 関谷
Hideki Otsuki
英樹 大槻
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To record the image data inputted to a recording head at a recording speed slower than that of binary recording data when said image data is multivalue recording data. CONSTITUTION:In an ink jet recording method of emitting particles of a liquid to a recording material to record binary recording data or multivalue recording data, when gradation recording is performed, a defect such that high image quality is not obtained by a tailing phenomenon or an oval pixel is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録方
法に関し、より詳細には、インクジェットプリンタにお
ける階調記録に適するインクジェット記録方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet recording method, and more particularly to an inkjet recording method suitable for gradation recording in an inkjet printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット記録手段は、記録時にお
ける騒音が極めて少なく、又、普通紙に特別の定着処理
を必要とすることがなく記録できるという利点があり、
高速記録が可能であるため、記録手段として注目されて
いる。とりわけ、近年において、より高画質を望むユー
ザの要望から、従来の2値記録画像では満足が得られ
ず、多値記録画像である階調記録が期待されている。そ
のため、階調記録を行うことができる種々のインクジェ
ット記録ヘッドが提案されている。
2. Description of the Related Art Ink jet recording means have the advantages that noise during recording is extremely low and that recording can be performed on plain paper without requiring a special fixing process.
Since high-speed recording is possible, it has attracted attention as a recording means. In particular, in recent years, from the demand of users who desire higher image quality, the conventional binary recording image is not satisfactory, and gradation recording, which is a multi-value recording image, is expected. Therefore, various inkjet recording heads capable of performing gradation recording have been proposed.

【0003】階調記録を行うことができるインクジェッ
ト記録ヘッドの一つとして、記録液体中に気泡を発生さ
せ、その気泡の膨張による圧力によって微細なノズルか
ら記録液体を噴出する,いわゆるサーマルインクジェッ
トの技術を開示した文献として、特公昭59−3194
3号公報がある。この公報には、発熱量調整構造を有す
る発熱部を具備する電気熱変換体に階調情報を有する信
号を印加し、発熱部に信号に応じた熱量を発生させるこ
とにより階調記録を行うことを特徴とするものである。
具体的には、保護層、蓄熱層、あるいは発熱体層の厚さ
が徐々に変化するような構造としたり、あるいは発熱体
層のパターン巾が徐々に変化するような構造としたもの
である。
As one of the ink jet recording heads capable of performing gradation recording, so-called thermal ink jet technology in which bubbles are generated in the recording liquid and the recording liquid is ejected from fine nozzles by the pressure due to the expansion of the bubbles. Is disclosed as Japanese Patent Publication No. 59-3194.
There is a publication No. 3. In this publication, a gradation recording is performed by applying a signal having gradation information to an electrothermal converter having a heating portion having a heating amount adjusting structure and generating a heat amount according to the signal in the heating portion. It is characterized by.
Specifically, the structure is such that the thickness of the protective layer, the heat storage layer, or the heating element layer gradually changes, or the pattern width of the heating element layer gradually changes.

【0004】一方、特開昭63−42872号公報にも
類似の階調記録技術の開示がある。これも特公昭59−
31943号公報の技術と同様に、発熱体層に3次元構
造をもたせることを特徴としている。その他の階調記録
技術として、特公昭62−46358号公報,特公昭6
2−46359号公報,特公昭62−48585号公報
にその種の技術が開示されている。それらは、それぞれ
1つの流路に配列した複数個の発熱体より、所定数の発
熱体を選択したり、あるいは、発熱量の異なる複数の発
熱体から1つを選択して、発生する気泡の大きさを変え
たり、複数の発熱体への駆動信号の入力タイミングのズ
レを可変制御して吐出量を変えたりするものであった。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 63-42872 discloses a similar gradation recording technique. This is also the Japanese public Sho 59-
Similar to the technique of Japanese Patent No. 31943, the heating element layer is characterized by having a three-dimensional structure. Other gradation recording techniques include Japanese Patent Publication No. 62-46358 and Japanese Patent Publication No. 6-6.
2-46359 and JP-B-62-48585 disclose such techniques. They select a predetermined number of heating elements from a plurality of heating elements arranged in one flow path, respectively, or select one of a plurality of heating elements having different heating values to generate bubbles. The size has been changed, and the discharge amount has been changed by variably controlling the deviation of the input timing of the drive signals to the plurality of heating elements.

【0005】また、特開昭59−124863号公報、
特開昭59−124864号公報には、吐出のための発
熱体とは別の発熱体及び気泡発生部を有し、吐出量制御
を行う技術の開示がある。更に、特開昭63−4286
9号公報には、抵抗体に通電する時間を変えることによ
って気泡の発生回数を変更して吐出量を制御する技術が
開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-124863,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-124864 discloses a technique for controlling the discharge amount, which has a heating element and a bubble generating section different from the heating element for discharging. Furthermore, JP-A-63-4286
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 9 discloses a technique of controlling the discharge amount by changing the number of times the bubbles are generated by changing the time for energizing the resistor.

【0006】また、米国特許第4503444号明細書
には、非常に高い駆動周波数で微小インク滴を発生さ
せ、画像濃度情報に応じて、1画素を形成する微小イン
ク滴の数を変えて、画素径を変える技術が開示されてい
る。以上のように従来より高画質を達成するために、種
々の階調記録技術が提案されており、これらの技術はそ
れ自体優れた特徴をもった技術であるが、個々に見た場
合、具体的な点でその技術の特徴が充分に活かしきれて
いるとは言えず、画像も期待通りの高画質が得られてい
ない。
Further, in US Pat. No. 4,053,444, minute ink droplets are generated at a very high driving frequency, and the number of minute ink droplets forming one pixel is changed in accordance with image density information. Techniques for changing the diameter are disclosed. As described above, various gradation recording techniques have been proposed in order to achieve higher image quality than in the past, and these techniques have excellent characteristics in their own right. In that sense, it cannot be said that the features of the technology have been fully utilized, and the image quality has not been as high as expected.

【0007】本出願人は、従来の技術において高画質が
得られていない理由を検討・調査した結果、次の点に気
付いた。すなわち、得られた一つ一つの画素を顕微鏡で
拡大して見たところ、画素の大きさは略狙い通り変化し
ているにもかかわらず、その形状がきれいな円ではな
く、長円であったり、あるいは丸い画素から尾引きの状
態になっていたり、更には、1つの画素の近傍に微小な
画素があったりして、画質を乱しでいることに着目し
た。
As a result of examining and investigating the reason why high image quality is not obtained in the conventional technique, the applicant has found the following points. In other words, when each of the obtained pixels was magnified and viewed with a microscope, the shape of the pixel was an ellipse instead of a clean circle, although the size of the pixel changed as expected. It is noted that the image quality is disturbed by the rounded pixels, the trailing state, or the presence of minute pixels in the vicinity of one pixel.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述したよ
うな高画質が得られない理由を前提として、記録ヘッド
と被記録体との相対速度が一定であり、階調記録を行う
に際して、前記相対速度を可変とすることにより、本来
の狙い通りの高画質を実現できる記録方法を提供するこ
とを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is premised on the reason that high image quality cannot be obtained as described above, and when the relative speed between the recording head and the recording medium is constant and gradation recording is performed, It is an object of the present invention to provide a recording method that can realize high image quality as originally intended by making the relative speed variable.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、液体を液滴として被記録体に飛翔させ、
被記録体に2値記録情報及び多値記録情報を記録するイ
ンクジェット記録方法において、記録ヘッドに入力され
る画像情報が、多値記録情報である場合は2値記録情報
における記録速度よりも遅い記録速度で記録することを
特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention causes a liquid to fly as droplets onto a recording medium,
In an inkjet recording method for recording binary recording information and multi-valued recording information on a recording medium, when image information input to a recording head is multi-valued recording information, recording is slower than the recording speed in the binary recording information. It is characterized by recording at speed.

【0010】本発明は、液体に熱エネルギーにより熱に
よる状態変化を与え、液体を液滴として被記録体に飛翔
させ、被記録体に2値記録情報及び多値記録情報を記録
するインクジェット記録方法において、1画素形成用の
液体の質量を一定にして記録する場合の記録速度に対し
て、前記液体の質量を変化させて記録する場合の記録速
度を遅くして記録し、液体質量を変化させて記録する場
合のパルス幅は、液体質量を一定にして記録する場合の
パルス幅より小さいパルス幅の電気エネルギーであり、
1〜複数パルス入力して液体の質量を変えて記録するこ
とを特徴とするものである。
The present invention provides an ink jet recording method in which a liquid is subjected to a state change due to heat due to heat energy, and the liquid is ejected as droplets onto a recording medium to record binary recording information and multilevel recording information on the recording medium. In the above, in comparison with the recording speed in the case where the mass of the liquid for forming one pixel is made constant, the recording speed is made slower when the mass of the liquid is changed to perform the recording, and the liquid mass is changed. The pulse width in the case of recording is electric energy with a pulse width smaller than the pulse width in the case of recording with the liquid mass kept constant,
One or more pulses are input and the mass of the liquid is changed and recorded.

【0011】また、本発明は、記録電極により液体を静
電力によって引出し、液滴として被記録体に飛翔させ、
被記録体に2値記録情報及び多値記録情報を記録するイ
ンクジェット記録方法において、1画素形成用の液体の
質量を一定にして記録する場合の記録速度に対して、前
記液体の質量を変化させて記録する場合の記録速度を遅
くして記録し、前記液体の質量を変化させるには、前記
記録電極へ入力するパルス幅又はパルス電圧を変えるこ
とを特徴とするものである。
Further, according to the present invention, the liquid is drawn out by the recording electrode by electrostatic force and is made to fly to the recording medium as a droplet,
In an ink jet recording method for recording binary recording information and multi-valued recording information on a recording medium, the mass of the liquid is changed with respect to the recording speed when recording is performed with the mass of the liquid for forming one pixel being constant. In order to change the mass of the liquid by recording at a slower recording speed in the case of recording, the pulse width or pulse voltage input to the recording electrode is changed.

【0012】[0012]

【作用】本発明の構成により、インクジェットプリンタ
等における各種のインクジェット記録手段において、階
調記録を行うに際して、高速記録の2値記録に対して多
値記録の場合に速度を遅くして、画像を高品質にするこ
とができる。
According to the structure of the present invention, in various ink jet recording means such as an ink jet printer, when performing gradation recording, the speed is reduced in the case of multi-valued recording as compared with binary recording of high speed recording to form an image. Can be of high quality.

【0013】[0013]

【実施例】先ず、本発明が適用されるインクジェットヘ
ッドの一例としてのバブルジェットヘッドの動作を、図
1により説明する。図2は図1に示したバブルジェット
ヘッドの斜視図、図3は図2のヘッドにおいて、蓋基板
(図3(a))と発熱体基板(図3(b))に分解した
斜視図、図4は、図3(a)に示した蓋基板を裏側から
見た斜視図である。図中、1は蓋基板、2は発熱体基
板、3は記録液体流入口、4は吐出口、5は流路、6は
液室を形成するための領域、7は個別(独立)電極、8
は共通電極、9は発熱体(ヒータ)、10はインク、1
1は気泡、12は飛翔インク液である。
First, the operation of a bubble jet head as an example of an ink jet head to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. 2 is a perspective view of the bubble jet head shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of the head of FIG. 2 disassembled into a lid substrate (FIG. 3A) and a heating element substrate (FIG. 3B). FIG. 4 is a perspective view of the lid substrate shown in FIG. 3A as viewed from the back side. In the figure, 1 is a lid substrate, 2 is a heating element substrate, 3 is a recording liquid inflow port, 4 is a discharge port, 5 is a flow path, 6 is a region for forming a liquid chamber, 7 is an individual (independent) electrode, 8
Is a common electrode, 9 is a heating element (heater), 10 is ink, 1
Reference numeral 1 is a bubble, and 12 is a flying ink liquid.

【0014】先ず、図1を参照しながら、バブルジェッ
トによるインク噴射について説明する。(a)は定常状
態であり、吐出口4でインク10の表面張力と外圧とが
平衡状態にある。(b)はヒータである発熱体9が加熱
されて、発熱体9の表面温度が急上昇し、隣接インク層
に沸騰現象が起きる迄加熱され、微小気泡11が点在し
ている状態を示す。
First, ink ejection by a bubble jet will be described with reference to FIG. (A) is a steady state, in which the surface tension of the ink 10 and the external pressure at the ejection port 4 are in equilibrium. (B) shows a state in which the heating element 9 as a heater is heated, the surface temperature of the heating element 9 rises sharply, and is heated until the boiling phenomenon occurs in the adjacent ink layer, and the minute bubbles 11 are scattered.

【0015】(c)は発熱体9の全面で急激に加熱され
た隣接インク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気
泡11が成長した状態を示す。この時、ノズル内の圧力
は、気泡が成長した分だけ上昇し、吐出口面での外圧と
のバランスが崩れ、吐出口4よりインク柱が成長し始め
る。(d)は気泡11が最大に成長した状態であり、吐
出口面より気泡の体積に相当する分のインク10が押し
出される。この時、発熱体9には電流が流れていない状
態にあり、発熱体9の表面温度は降下しつつある。気泡
11の体積の最大値は電気パルス印加のタイミングから
やや遅れる。
(C) shows a state in which the adjacent ink layer that has been rapidly heated on the entire surface of the heating element 9 is instantly vaporized to form a boiling film, and the bubble 11 has grown. At this time, the pressure in the nozzle rises as much as the bubbles grow, the balance with the external pressure on the ejection port surface is lost, and the ink column starts to grow from the ejection port 4. In (d), the bubble 11 has grown to the maximum, and the ink 10 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the ejection port surface. At this time, no current is flowing through the heating element 9, and the surface temperature of the heating element 9 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 11 is slightly delayed from the timing of applying the electric pulse.

【0016】(e)は気泡11がインクなどにより冷却
されて収縮を開始し始めた状態を示す。インク柱の先端
部では押し出された速度を保ちつつ前進し、後端部では
気泡11の収縮に伴ってノズル内圧の減少により、吐出
口面からノズル内へインクが逆流して、インク柱にくび
れが生じている。
(E) shows a state in which the bubble 11 is cooled by ink or the like and starts to contract. At the front end of the ink column, the ink column moves forward while maintaining the pushing speed, and at the rear end of the ink column, the internal pressure of the nozzle decreases due to the contraction of the bubble 11, and the ink flows backward from the ejection port surface into the nozzle, thus constricting the ink column. Is occurring.

【0017】(f)は更に気泡11が収縮し、発熱体面
にインクが接し、発熱体面が更に急激に冷却される状態
にある。オリフィス面では、外圧がイズル内圧より高い
状態になるため、メニスカスが大きくノズル内に入り込
んできている。インク柱の先端部は液滴になり、記録紙
の方向へ5〜10m/secの速度で飛翔している。
(g)は吐出口にインクが毛細管現象により再び供給さ
れて(a)の状態に戻る過程であり、気泡は完全に消滅
している。
In the state (f), the bubble 11 is further contracted, the ink contacts the surface of the heating element, and the surface of the heating element is further rapidly cooled. On the orifice surface, the external pressure is higher than the internal pressure of the nozzle, so a large meniscus has entered the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and flies toward the recording paper at a speed of 5 to 10 m / sec.
(G) is a process in which the ink is supplied to the ejection port again by the capillary phenomenon and returns to the state of (a), and the bubbles are completely extinguished.

【0018】図5は上述した液体噴射記録ヘッドの要部
構成を説明するための実施例であり、(a)はバブルジ
ェットヘッドの吐出口側から見た正面詳細部分図、
(b)は(a)における一点鎖線x−xで示す部分での
断面部分図である。この図面に示された記録ヘッド13
の構造は、裏面に電気熱変換体14を設けた基板15上
に、所定の線密度で所定の巾と深さの溝を所定数設けら
れている溝付板16を配置接合することによって形成さ
れ、その記録ヘッドの端部には、液体を飛翔させるため
の吐出口17を含む液吐出部18が形成されている。
FIG. 5 is an embodiment for explaining the construction of the main part of the above-mentioned liquid jet recording head. FIG. 5A is a detailed front partial view seen from the ejection port side of the bubble jet head.
(B) is a partial cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line xx in (a). Recording head 13 shown in this drawing
The structure is formed by arranging and bonding a grooved plate 16 having a predetermined number of grooves of a predetermined linear density and a predetermined width and depth on a substrate 15 having the electrothermal converter 14 provided on the back surface. A liquid ejection portion 18 including an ejection port 17 for ejecting the liquid is formed at the end of the recording head.

【0019】液吐出部18は、吐出口17と、電気熱変
換体14より発生される熱エネルギーが液体に作用して
気泡を発生させ、その体積の膨張と収縮による急激な状
態変化を引き起こすところである熱作用部19とを有す
る。熱作用部19は、電気熱変換体14の熱発生部20
の上部に位置し、熱発生部20の液体と接触する面とし
ての熱作用面21をその低面としている。熱発生部20
は、基体15上に設けられた下部層22、該下部層22
上に設けられた発熱抵抗層23、該発熱抵抗層23上に
設けられた上部層である保護層24とで構成される。
The liquid discharge part 18 is a place where the heat energy generated from the discharge port 17 and the electrothermal converter 14 acts on the liquid to generate bubbles, which causes a rapid state change due to expansion and contraction of the volume. And a certain heat acting part 19. The heat acting portion 19 is the heat generating portion 20 of the electrothermal converter 14.
The heat acting surface 21, which is located on the upper part of the heat generating portion 20 and is in contact with the liquid, is a lower surface thereof. Heat generation part 20
Is a lower layer 22 provided on the substrate 15 and the lower layer 22.
The heating resistor layer 23 is provided on the heating resistor layer 23, and the protective layer 24 is an upper layer provided on the heating resistor layer 23.

【0020】発熱抵抗層23には、熱を発生させるため
に該層23に通電するための電極25,26がその表面
に設けられており、これらの電極間に発熱抵抗層23に
よって熱発生部20が形成されている。電極25は、各
液吐出部18の熱発生部20に共通の電極であり、電極
26は、各液吐出部18の熱発生部20を選択して発熱
させるための選択電極であって、液吐出部18の液流路
に沿って設けられている。
The heating resistance layer 23 is provided with electrodes 25, 26 on its surface for energizing the heating layer 23 in order to generate heat, and the heat generation part is provided between these electrodes by the heating resistance layer 23. 20 are formed. The electrode 25 is an electrode common to the heat generating portion 20 of each liquid ejecting portion 18, and the electrode 26 is a selection electrode for selecting the heat generating portion 20 of each liquid ejecting portion 18 to generate heat. It is provided along the liquid flow path of the discharge part 18.

【0021】保護層24は、熱発生部20においては発
熱抵抗層23を、使用する液体から化学的、物理的に保
護するために発熱抵抗層23と液吐出部18の液流路を
満たしている液体とを隔絶すると共に、液体を通じて電
極25,26間が短絡するのを防止し、更に、隣接する
電極間における電気的リークを防止する役目を有してい
る。各液吐出部18に設けられている液流路は、各液吐
出部の上流において、液流路の一部を構成すると共に、
通液室(不図示)を介して連通されている。各液吐出部
に設けられた電気熱変換体14に接続されている電極2
5,26は、その設計上の都合により、前記上部層であ
る保護層24に保護されて熱作用部の上流側において、
前記共通液室下を通るように設けられている。
The protective layer 24 fills the heat generation resistance layer 23 and the liquid flow path of the liquid discharge part 18 in order to protect the heat generation resistance layer 23 in the heat generation part 20 chemically and physically from the liquid used. It has a role of separating the existing liquid, preventing a short circuit between the electrodes 25 and 26 through the liquid, and further preventing an electric leak between the adjacent electrodes. The liquid flow path provided in each liquid discharger 18 constitutes a part of the liquid flow path upstream of each liquid discharger, and
Communication is performed via a liquid passage chamber (not shown). Electrode 2 connected to electrothermal converter 14 provided in each liquid discharger
5, 5 and 26 are protected by the protective layer 24 which is the upper layer due to the design convenience thereof, and on the upstream side of the heat acting portion,
It is provided so as to pass under the common liquid chamber.

【0022】図6は、発熱抵抗体を用いる気泡発生部の
構造を説明するための詳細図であり、図中、27は発熱
抵抗体、28は電極、29は保護層、30は電源装置を
示している。発熱抵抗体27を構成する材料として、有
用なものには、例えば、タンタル−SiO2 の混合物、
窒化タンタル、ニクロム、銀−パラジウム合金、シリコ
ン半導体、あるいはハフニウム、ランタン、ジルコニウ
ム、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、ニ
オブ、クロム、バナジウム等の金属の硼化物があげられ
る。 27 発熱抵抗体 28 電極 29 保護層 30 電源装置
FIG. 6 is a detailed view for explaining the structure of the bubble generating portion using a heating resistor, in which 27 is a heating resistor, 28 is an electrode, 29 is a protective layer, and 30 is a power supply device. Shows. A useful material for the heating resistor 27 is, for example, a tantalum-SiO 2 mixture,
Examples thereof include tantalum nitride, nichrome, silver-palladium alloy, silicon semiconductor, and borides of metals such as hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium and vanadium. 27 heating resistor 28 electrode 29 protective layer 30 power supply device

【0023】これらの発熱抵抗体27を構成する材料の
中、殊に金属硼化物が優れたものとしてあげることがで
き、その中でも最も特性の優れているのが、硼化ハフニ
ウムであり、次いで、硼化ジルコニウム、硼化ランタ
ン、硼化タンタル、硼化バナジウム、硼化ニオブの順と
なっている。発熱抵抗体27は、上記材料を用いて、電
子ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用いて形成す
ることができる。発熱抵抗体27の膜厚は、単位時間当
たりの発熱量が所望の値になるように、その面積、材質
及び熱作用部分の形状や大きさ、更には実際面での消費
電力等にしたがって決定されるものであり、通常の場
合、0.001〜5μm、好ましくは0.01〜1μm
とされる。
Among the materials forming these heating resistors 27, metal borides can be cited as particularly excellent ones, and among them, hafnium boride has the most excellent characteristics, and then, The order is zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride. The heating resistor 27 can be formed by using a method such as electron beam vapor deposition or sputtering using the above materials. The film thickness of the heating resistor 27 is determined according to the area, the material, the shape and size of the heat acting portion, and the actual power consumption so that the amount of heat generated per unit time becomes a desired value. In general, it is 0.001 to 5 μm, preferably 0.01 to 1 μm.
It is said that.

【0024】電極28を構成する材料としては、通常使
用されている電極材料の多くのものが有効に使用でき、
具体的には、例えば、Al,Ag,Au,Pt,Cu等
があげられ、これらを使用して蒸着等の手段で所定位置
において、所定の大きさ、形状、厚さで設けられる。
As the material forming the electrode 28, many of the commonly used electrode materials can be effectively used.
Specifically, for example, Al, Ag, Au, Pt, Cu, and the like are used, and these are provided in a predetermined position, with a predetermined size, shape, and thickness by means such as vapor deposition.

【0025】保護層29に要求される特性は、発熱抵抗
体27で発生された熱を記録液体に効果的に伝達するこ
とを妨げず、且つ記録液体より発熱抵抗体27を保護す
るということである。保護層29を構成する材料として
有用なものには、例えば、酸化シリコン、窒化シリコ
ン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタ
ル、酸化ジルコニウム等があげられる。これらは、電子
ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用いて形成する
ことができる。保護層29の膜厚は、通常、0.01〜
10μm,好ましくは0.1〜5μm,最適には0.1
〜3μmに形成されるのが望ましい。
The characteristic required for the protective layer 29 is that it does not prevent the heat generated by the heating resistor 27 from being effectively transferred to the recording liquid, and protects the heating resistor 27 from the recording liquid. is there. Examples of useful materials for forming the protective layer 29 include silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide and the like. These can be formed using a technique such as electron beam evaporation or sputtering. The thickness of the protective layer 29 is usually 0.01 to
10 μm, preferably 0.1-5 μm, optimally 0.1
It is desirable that the thickness is formed to be about 3 μm.

【0026】以上のようなインクジェットヘッドを使用
し、ノズルからインクを噴射させた場合の説明図を図7
に示す、(a)は2値記録の場合であり、(b)は多値
記録の場合である。2値記録の場合を示す(a)は、図
1におけるバブルジェットによるインク噴射の説明と同
様であり、発熱体に入力エネルギーが入力され、加熱さ
れた発熱体により気泡の1つを発生させ、その気泡の発
生により記録用画素を形成するためのインク滴31Aが
吐出口32から噴射される。この場合、一旦気泡が発生
し、気泡の膜が発熱体を覆うことにより、発熱体の熱が
インク側へ伝播するのを妨げられるため、入力エネルギ
ーが増減されても、気泡の大きさに影響を与えることな
く、その大きさに変化はなく、したがって、噴射される
インク滴の質量は略一定となり、いわゆる2値記録が得
られる。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a case where ink is ejected from nozzles using the above-described ink jet head.
(A) shows the case of binary recording, and (b) shows the case of multi-valued recording. (A) showing the case of binary recording is the same as the description of ink ejection by the bubble jet in FIG. 1, in which input energy is input to the heating element and one of the bubbles is generated by the heated heating element, Ink droplets 31A for forming recording pixels are ejected from the ejection ports 32 by the generation of the bubbles. In this case, bubbles are generated once, and the film of the bubbles covers the heating element, which prevents the heat of the heating element from propagating to the ink side. Therefore, even if the input energy is increased or decreased, the size of the bubble is affected. , The size of the ejected ink drop is substantially constant, and so-called binary recording is obtained.

【0027】これに対して、図7(b)は、噴射するイ
ンク滴の質量が変わる,いわゆる多値記録の場合であ
る。この多値記録は、単純に図1で説明したインクジェ
ットヘッドでは行うことができない。多値記録を行うに
は、入力エネルギーの大小に応じて発生する気泡の大き
さを変え、気泡の大きさに応じてノズルより噴射するイ
ンク滴の質量を変化させ、記録画素の大きさを変える手
段になしうる。ここで、図7(b)では、大きな気泡を
発生させた結果、吐出口32から噴射するインク滴31
Bの質量は、図7(a)のインク31Aの質量よりも大
きい場合を例示している。 31A,B 飛翔インク滴 32 吐出口
On the other hand, FIG. 7B shows the case of so-called multi-value recording in which the mass of the ejected ink droplets changes. This multi-value recording cannot be performed simply by the ink jet head described with reference to FIG. In order to perform multi-valued printing, the size of the bubble generated changes according to the size of the input energy, the mass of the ink droplet ejected from the nozzle changes according to the size of the bubble, and the size of the recording pixel changes. It can be a means. Here, in FIG. 7B, the ink droplet 31 ejected from the ejection port 32 is generated as a result of the generation of a large bubble.
The case where the mass of B is larger than the mass of the ink 31A of FIG. 7A is illustrated. 31A, B Flying ink droplet 32 Ejection port

【0028】インクジェットヘッドにおいて、噴射する
インクの質量を変化させることができる手段を備えてい
ることによって、図8に示すような、1枚のプリントP
の中に、文字情報Mと画像情報Gとが混在する場合にお
いて、好適な記録をすることができる。つまり、文字情
報を印字する場合には、略均一なインク滴を噴射して2
値記録を行い、画像情報Gを印字する場合には、噴射す
るインク滴の質量を変化させ、階調性豊かな多値記録を
行い、いわゆる写真のような情報を印字することができ
る。
Since the ink jet head is provided with means capable of changing the mass of the ejected ink, one print P as shown in FIG.
In the case where the character information M and the image information G coexist in the inside, suitable recording can be performed. In other words, when printing character information, it is possible to eject almost uniform ink droplets and
When the value recording is performed and the image information G is printed, the mass of the ejected ink droplets is changed to perform multi-value recording with rich gradation and so-called photograph-like information can be printed.

【0029】インクジェットヘッドとして、同一のヘッ
ドを使用して2値記録と多値記録とを行いうるが、ノズ
ルの大きさが同じであるために、噴射されるインクの質
量の大小の相違は、図7(a),(b)に示されるよう
に、インク滴31A,31Bの噴射方向の長さ(l
a),(lb)の大小の違いとなって現れる。したがっ
て、2値記録を行う場合(図7(a))と同一の頻度
(ヘッド駆動周波数)で、多値記録の場合(図7
(b))にインク滴を噴射させると、不都合を生じるこ
とがある。
Binary printing and multi-valued printing can be performed using the same head as the ink jet head, but since the size of the nozzle is the same, the difference in the mass of the ejected ink is: As shown in FIGS. 7A and 7B, the length of the ink droplets 31A and 31B in the ejection direction (l
It appears as a difference between a) and (lb). Therefore, in the case of multi-valued recording (see FIG. 7) at the same frequency (head drive frequency) as in the case of binary recording (FIG. 7A).
Injecting ink droplets in (b) may cause inconvenience.

【0030】一般に、インクジェットヘッドは、その有
する能力を充分に発揮させるために、連続して駆動する
場合に、最高速度で駆動される。ところで、2値記録の
場合(図7(a)の場合)の最高速度と同様に、多値記
録(図7(b))を行うと、2値記録の場合の噴射され
るインク滴の質量に比べて、多値記録のインク滴の質量
が小さい場合は問題はないが、インク滴の質量が大きい
場合には、インク滴の長さ(lb)が長くなり、このた
め、先行するインク滴がノズル部から分離する前に、次
のインク滴の噴射が開始される状態となり、前後のイン
ク滴が一体化されることになる場合が生じる。このよう
な場合、紙面上に噴射されるインク滴は紙面上の目的と
する位置に画素を形成することができず、画像の乱れと
なる。
In general, the ink jet head is driven at the maximum speed when it is continuously driven in order to fully exhibit its capability. By the way, when the multi-valued recording (FIG. 7B) is performed similarly to the maximum speed in the binary recording (FIG. 7A), the mass of the ejected ink droplet in the binary recording is increased. There is no problem when the mass of the ink droplet of multi-valued recording is smaller than that of the above, but when the mass of the ink droplet is large, the length (lb) of the ink droplet becomes long, and therefore the preceding ink droplet Before the ink is separated from the nozzle portion, the next ink droplet may be ejected, and the ink droplets before and after may be integrated. In such a case, the ink droplets ejected onto the paper surface cannot form a pixel at a desired position on the paper surface, resulting in image disturbance.

【0031】このようなことから、同一のヘッドを用い
て2値記録と多値記録を行うに際して、良好な画像を紙
面上に得るためには、噴射するインク滴の質量が2値記
録の場合よりも多値記録の場合の方が大きいときは、多
値記録のおける駆動速度は2値記録の場合よりも遅くす
る必要がある。
From the above, when binary recording and multi-value recording are performed using the same head, in order to obtain a good image on the paper surface, the mass of the ejected ink droplets is binary recording. When the multi-valued recording is larger than that, the driving speed in the multi-valued recording needs to be slower than that in the binary recording.

【0032】次に、図8に示すような文字情報(2値記
録情報)Mと画像情報(多値記録情報)Gが一つの紙面
に混在する場合の他の不具合について説明する。一般に
記録を行う場合、記録ヘッドと紙,OHP用紙等の被記
録体は相対運動を行っている。小型のプリンターであれ
ば、記録ヘッドがシャトル運動を行い、大型プリンター
では、記録ヘッドが固定され、被記録体が移動する形式
となっている。いずれにしろ、記録ヘッドと被記録体と
は相対運動を行いながら記録がなされるために、記録ヘ
ッドと被記録体との相対速度は、高画質記録を行う上で
重要な要因となる。例えば、図7(a)の2値記録を得
る場合や、図7(b)の多値記録を得る場合において
も、高画質記録を行うためには、紙面上の所望の位置に
綺麗な丸い画素を得ることが必要である。
Next, another problem in the case where the character information (binary recording information) M and the image information (multivalue recording information) G as shown in FIG. 8 are mixed on one sheet will be described. In general, when recording is performed, the recording head and a recording medium such as paper or OHP paper make relative motion. In the case of a small printer, the recording head performs shuttle movement, and in the large printer, the recording head is fixed and the recording medium moves. In any case, since the recording is performed while the recording head and the recording medium perform relative movement, the relative speed between the recording head and the recording medium is an important factor in performing high-quality recording. For example, in order to perform high-quality recording even when the binary recording of FIG. 7A is obtained or the multi-valued recording of FIG. 7B is performed, a neat circle at a desired position on the paper surface. It is necessary to get pixels.

【0033】しかしながら、図7(a),(b)から明
らかなように、噴射されるインク滴の質量の相違が、イ
ンク滴の長さla,lbの違いとなって現れ、このた
め、紙面上で1画素が形成される時間をミクロに見る
と、図7(a)の2値記録の方が図7(b)の多値記録
の場合よりも速い。つまり、インク滴の先端部が紙面に
到達してからインク滴の後端部が紙面に到達するまでの
時間は、インク滴が長い程遅くなる。この場合、記録ヘ
ッドと被記録体の相対速度が比較的遅ければ、図7
(a)の場合であっても、図7(b)の場合であって
も、略均一な丸い画素が形成されるが、相対速度が速い
ときには、インク滴の後端部は形成される丸い画素の外
側にはみ出し、いわゆる尾引き現象を生じ、画質を乱す
原因となる。
However, as is clear from FIGS. 7A and 7B, the difference in the mass of the ejected ink droplets causes the difference in the lengths la and lb of the ink droplets. From a microscopic view of the time taken for one pixel to be formed, the binary recording of FIG. 7A is faster than the multivalued recording of FIG. 7B. That is, the time from when the front end of the ink droplet reaches the paper surface to when the rear end portion of the ink drop reaches the paper surface becomes longer as the ink droplet is longer. In this case, if the relative speed between the recording head and the recording medium is relatively slow,
In both the case of (a) and the case of FIG. 7 (b), substantially uniform round pixels are formed, but when the relative speed is high, the trailing edge of the ink droplet is round. This causes the so-called tailing phenomenon, which is a phenomenon that the image quality is disturbed by being projected to the outside of the pixel.

【0034】また、図9に示されるように、噴射される
インク滴31Cの後端に、サテライト33と呼ばれる微
小なインク滴を伴って飛翔する場合もあり、そのような
場合には、上記記録ヘッドと被記録体との相対速度が速
いときには、前記サテライトが画素の周辺に付着し、画
質を低下させることとなる。
Further, as shown in FIG. 9, there is a case where a small ink droplet called a satellite 33 flies at the trailing end of the ejected ink droplet 31C, and in such a case, the above recording is performed. When the relative speed between the head and the recording medium is high, the satellite adheres to the periphery of the pixel, which deteriorates the image quality.

【0035】一般に、インクジェット記録を行う場合、
少なくとも2値記録に際しては、良好な丸い画素が得ら
れる範囲内で且つプリンターを構成する上でのコストを
考慮して、印字中の記録ヘッドと被記録体との相対速度
を最高,或いはその速度に準じた速度に設定される。そ
して、同じ記録ヘッドを使用して多値記録を行う場合、
2値記録の場合よりも噴射インク滴の質量が小さいとき
は問題はないが、噴射インク滴の質量が大きいときは、
インク滴の後端部が紙面上において、尾引き現象を生じ
て画質低下を引き起こすので、多値記録における印字中
の記録ヘッドと被記録体の相対速度は、2値記録の場合
よりも遅くして記録することが重要である。
Generally, when performing ink jet recording,
At least for binary recording, the relative speed between the recording head and the recording medium during printing is set to the maximum or within the range in which good round pixels can be obtained and considering the cost for configuring the printer. The speed is set according to. When performing multi-valued recording using the same recording head,
There is no problem when the mass of the ejected ink droplet is smaller than that in the case of binary recording, but when the mass of the ejected ink droplet is large,
Since the trailing edge of the ink drop causes a trailing phenomenon on the paper surface and causes a deterioration in image quality, the relative speed between the recording head and the recording medium during printing in multi-value recording is slower than in binary recording. It is important to record it.

【0036】図10は、サーマルインクジェットによる
他の階調記録手段を説明するための図面である。該図面
中、31は飛翔インク滴、34は紙面上の画素の形状、
35は駆動パルスを示している。図10(a)は、図7
(a)と同様、均一なインク量の飛翔インク滴であり、
2値記録を行う場合である。図10(b)は、細かい間
隔において1つ以上のパルスエネルギーが加えられ、そ
のエネルギーに応じて1つ以上の微小インク滴311
314 が形成される。
FIG. 10 is a drawing for explaining another gradation recording means using a thermal ink jet. In the drawing, 31 is a flying ink drop, 34 is the shape of a pixel on the paper,
Reference numeral 35 indicates a drive pulse. FIG. 10 (a) shows FIG.
Similar to (a), the flying ink droplets have a uniform ink amount,
This is a case where binary recording is performed. In FIG. 10B, one or more pulse energies are applied at fine intervals, and one or more micro ink droplets 31 1 to
31 4 is formed.

【0037】また、異なる条件によって、これらの微小
インク滴は独立しないで、入力パルスエネルギー数の応
じた瘤状の膨らみを有する連続した1つのインク滴とし
て飛翔することも可能である。この図10(b)の場合
において入力されるパルスエネルギーは、図10(a)
のパルスエネルギーよりも小さく、よって形成されるイ
ンク滴も小さい。
Further, depending on different conditions, it is possible that these minute ink droplets are not independent but can fly as one continuous ink droplet having a bump-shaped bulge according to the input pulse energy number. The pulse energy input in the case of FIG. 10B is as shown in FIG.
The pulse energy is smaller than the pulse energy of, and thus the ink droplet formed is also small.

【0038】また、この小さいパルスエネルギーは高い
周波数(数〜数十kHz)であり、1〜数個のパルスが
加えられるため、図10(b)に示されるように、微小
インク滴が連続して、或いはそれらが繋がれた1つのイ
ンク柱となって噴射,飛翔することにより、紙面に付着
して画素34を形成することになる。そして、これらの
微小インク滴311 〜314 は短時間の間に紙面に付着
するため、複数個のインク滴で1画素を形成する。つま
り、階調記録は、インク滴に数に応じて画素の大きさが
変えられて行われる。
Since this small pulse energy has a high frequency (several to several tens of kHz) and one to several pulses are applied, minute ink droplets continue as shown in FIG. 10 (b). Alternatively, by ejecting and flying as one ink column in which they are connected, the pixel 34 is formed by adhering to the paper surface. And these fine ink droplets 31 1-31 4 for attachment to the paper surface in a short time, to form the one pixel of a plurality of ink droplets. That is, gradation recording is performed by changing the pixel size according to the number of ink drops.

【0039】要するに、1つの記録ヘッドを使用し、文
字情報(2値記録情報)に対しては、図10(a)に示
される動作を行い、画像情報(多値記録情報)に対して
は、図10(b)に示される動作を行うように使い分け
られ、あらゆる種類の画像情報に対応することができ
る。この図10の場合にも、図7において説明したと同
様に、2値記録を行う場合のインク滴の長さlaと、多
値記録を行う場合,とりわけ複数パルス入力を行い、イ
ンク質量が多い場合の微小インク滴列の全体の長さlb
とは、前者のインク滴の長さlaよりも、後者の微小イ
ンク滴列の全体の長さlbの方が長くなる場合があるた
め、多値記録を行う場合の1画素を形成する頻度は2値
記録を行う場合よりも記録速度を遅くして記録する必要
がある。
In short, one recording head is used, the operation shown in FIG. 10A is performed for the character information (binary recording information), and the image information (multivalue recording information) is used. , And can be used to perform the operation shown in FIG. 10B, and can handle all kinds of image information. In the case of FIG. 10 as well, in the same manner as described with reference to FIG. 7, the ink droplet length la in the case of performing binary recording, and in the case of multi-level recording, in particular, a plurality of pulses are input, and the ink mass is large. The total length lb of the minute ink drop row in the case
Since the total length lb of the latter minute ink droplet array may be longer than the former ink droplet length la, the frequency of forming one pixel when performing multi-valued recording is It is necessary to perform the recording at a slower recording speed than when performing binary recording.

【0040】図11は、他の階調記録手段として、空気
流と静電力を用いてインクを吸引し飛翔させる形式のイ
ンクジェットヘッドに関するものである。記録ヘッド3
6には、空気室37とインク室38が設けられ、空気室
37の記録紙側には空気の吐出口39が設けられ、イン
ク室38の記録紙側にはインクの吐出口40が設けられ
ている。空気の吐出口39は直径約100μmであり、
インクの吐出口40は直径約50μmである。各吐出口
39,40の数は、夫々24個設けられている。また、
空気の吐出口39を開けた壁面には共通電極41、イン
クの各吐出口40には夫々制御電極42が取付けられて
いる。46はインクタンクである。
FIG. 11 shows, as another gradation recording means, an ink jet head of a type in which ink is sucked and ejected by using an air flow and an electrostatic force. Recording head 3
6, an air chamber 37 and an ink chamber 38 are provided, an air ejection port 39 is provided on the recording paper side of the air chamber 37, and an ink ejection port 40 is provided on the recording paper side of the ink chamber 38. ing. The air outlet 39 has a diameter of about 100 μm,
The ink ejection port 40 has a diameter of about 50 μm. The number of each discharge port 39, 40 is 24, respectively. Also,
A common electrode 41 is attached to the wall surface where the air ejection port 39 is opened, and a control electrode 42 is attached to each ink ejection port 40. Reference numeral 46 is an ink tank.

【0041】このインクジェットヘッド36の動作原理
を説明する。先ず、空気室37に空気ポンプ43により
10〜15MPa(0.1〜0.15kgf/cm2
の圧力を加え、空気を吹き出しておく。同時に、インク
と共通電極42との間に約500Vのバイアス電圧を加
えておく。したがって、バイアス電圧により静電力が生
じ、インクの吐出口40には、図12(a)から(b)
に示されるように、インクの膨らみ部(メニスカス)4
4ができる。
The operating principle of the ink jet head 36 will be described. First, 10 to 15 MPa (0.1 to 0.15 kgf / cm 2 ) is supplied to the air chamber 37 by the air pump 43.
Apply pressure and blow out air. At the same time, a bias voltage of about 500 V is applied between the ink and the common electrode 42. Therefore, an electrostatic force is generated by the bias voltage, and the ink discharge port 40 is discharged from the ink discharge port 40 shown in FIGS.
Ink bulge (meniscus) 4
You can do 4.

【0042】ここで、インクと制御電極42との間に、
−400Vのパルス状信号電圧を加えると、更に強い静
電力が生じてメニスカス44は引き伸ばされる。する
と、空気流に乗ってインクは飛び、図12(c)に示さ
れるように、細いインクのビーム45が生じる。このイ
ンクのビーム45の径は10μm以下とインク吐出口4
0よりもずっと細くなる。また、インクのビーム45は
10〜20mm程度飛ぶことができるが、実際には記録
紙はノズルから3〜4mm以内の位置に設置される。
Here, between the ink and the control electrode 42,
When a pulsed signal voltage of −400 V is applied, a stronger electrostatic force is generated and the meniscus 44 is stretched. Then, the ink flows along with the air flow, and a thin ink beam 45 is generated as shown in FIG. The diameter of the beam 45 of this ink is 10 μm or less, and the ink ejection port 4
It becomes much thinner than 0. Although the ink beam 45 can fly about 10 to 20 mm, the recording paper is actually installed at a position within 3 to 4 mm from the nozzle.

【0043】吐出するインクの量は信号電圧のパルス幅
によって制御される。前記パルス幅の他、パルス電圧に
よって制御してもよい。このような構成により、飛翔す
るインクの質量は、1:200と広い範囲で制御するこ
とができ、最小量のインクを飛翔させる際のパルス幅
は、50〜60μsである。この方式では、記録紙の記
録する画素の大きさを容易に変えることができ、256
階調の制御も可能である。
The amount of ejected ink is controlled by the pulse width of the signal voltage. In addition to the pulse width, it may be controlled by a pulse voltage. With such a configuration, the mass of the ejected ink can be controlled in a wide range of 1: 200, and the pulse width for ejecting the minimum amount of ink is 50 to 60 μs. With this method, the size of the pixels to be recorded on the recording paper can be easily changed.
Gradation control is also possible.

【0044】図12は、図11における吐出口近傍のノ
ズル形状とメニスカス形状及びインクの吐出状態を示し
ている。(a)は空気流の流れていない状態であり、メ
ニスカスは凹形状44aとなっている。これはインクタ
ンク46内のインク液面がノズルよりも下方に配置され
ているためである。(b)は空気流が発生しているが、
信号が印加されていない状態であり、メニスカスを凸形
状44bをしている。
FIG. 12 shows the nozzle shape and the meniscus shape in the vicinity of the discharge port in FIG. 11 and the ink discharge state. (A) is a state in which no air flow is flowing, and the meniscus has a concave shape 44a. This is because the ink surface in the ink tank 46 is arranged below the nozzle. In (b), an air flow is generated,
In the state where no signal is applied, the meniscus has a convex shape 44b.

【0045】空気圧力はインクタンク46にも加えられ
ているため、ヘッドのインク室38にはインク圧力Pi
が生じるが、この圧力Piとヘッドに送られる空気流に
よって生じるインク吐出口近傍の空気圧力Paとが釣り
合いを保ってメニスカス44bが形成される。この際、
空気圧力Paは空気の流路での圧力損失のため、インク
タンク46に加えられる空気圧力Piより小さく、Pi
>Paとなるので、メニスカス44bは凸状に形成され
る。
Since the air pressure is also applied to the ink tank 46, the ink pressure Pi is stored in the ink chamber 38 of the head.
However, the pressure Pi and the air pressure Pa near the ink ejection port generated by the air flow sent to the head are balanced to form the meniscus 44b. On this occasion,
The air pressure Pa is smaller than the air pressure Pi applied to the ink tank 46 due to the pressure loss in the air flow path, and Pi
Since> Pa, the meniscus 44b is formed in a convex shape.

【0046】(c)は電極間に電圧が印加され、メニス
カス44bが引き伸ばされ、空気流に加速されながら飛
翔する様子が示されている。その後、電極間の信号電圧
が解除されると、曳糸状に引き伸ばされたインクが切断
されて、細い液柱状のインクが飛翔する。そして、空気
流が解除されると、再び(a)の状態となる。
(C) shows that a voltage is applied between the electrodes, the meniscus 44b is stretched, and the meniscus 44b flies while being accelerated by an air flow. After that, when the signal voltage between the electrodes is released, the ink stretched in the form of a string is cut, and the ink having a thin liquid column flies. Then, when the air flow is released, the state of (a) is restored.

【0047】この図11,図12に示した空気流と静電
力を用いたインクジェット方式の場合、同一の画素径を
印字する,2値記録と、画素径を異にして印字する,多
値記録とが可能である。大きい画素を形成する多値記録
の場合、インクは曳糸状により細長く引き伸ばされて飛
翔するため、2値記録の場合よりも長いインク柱とな
る。
In the case of the ink jet system using the air flow and the electrostatic force shown in FIGS. 11 and 12, the same pixel diameter is printed, binary recording, and different pixel diameter is printed, multivalued recording. And are possible. In the case of multi-valued printing in which large pixels are formed, the ink is stretched and slender due to the shape of a string and flies, so that the ink column becomes longer than in the case of binary printing.

【0048】よって、この方式においても、多値記録を
行う場合には、先行するインク柱の後端に次のインク柱
の前端が付着しないように、又、紙面上でインク柱の後
端部が尾引き現象を生じないようにするために、2値記
録を行う場合の記録速度よりも、記録速度を遅くするこ
とによって解決できる。
Therefore, also in this system, when performing multi-valued recording, the front end of the next ink column does not adhere to the rear end of the preceding ink column, and the rear end portion of the ink column on the paper surface. This can be solved by making the recording speed slower than the recording speed when performing binary recording in order to prevent the trailing phenomenon from occurring.

【0049】前記のように空気流と静電力を用いたイン
クジェット方式の場合について説明したが、空気流を流
さずに静電力だけでインクを飛翔させることも可能であ
る。その場合、インクを飛翔させるために、バイアス電
圧は例えば2〜3kVが必要となり、駆動エネルギーを
高くすることを要する。しかし、空気流が必要としない
ため、空気ポンプ等を不要とし、構成は簡単となる。
Although the case of the ink jet system using the air flow and the electrostatic force has been described above, it is also possible to fly the ink only by the electrostatic force without flowing the air flow. In that case, a bias voltage of, for example, 2 to 3 kV is required to fly the ink, and it is necessary to increase the driving energy. However, since an air flow is not required, an air pump or the like is unnecessary and the structure is simple.

【0050】以下、実験例に従って本発明を説明する。 実験例1 図13には、熱エネルギー作用によってインク滴を飛翔
させる記録ヘッドに係わる発熱体であり、発熱体に入力
される信号レベルに応じて温度分布を制御できる構成を
備え、その発熱体パターンの平面形状の1例を示してい
る。47は発熱体であり、その両端に電極48,49を
接続し、発熱体47は電極48側の幅B 1 を狭く、電極
92側の幅B2 を広く形成し、幅B1 部分と幅B2 部分
における電流密度を変化させ、よって、単位時間当たり
の発熱量に差を設けている。発熱体47の幅の短い方の
幅B1 を15μm、幅の長い方の幅B2 を40μmと
し、発熱体47の長さLを100μmとし、発熱体の抵
抗値は120Ωのものを使用した。
The present invention will be described below with reference to experimental examples. Experimental Example 1 In FIG. 13, ink droplets are ejected by the action of thermal energy.
It is a heating element related to the recording head, and is input to the heating element.
A configuration that can control the temperature distribution according to the signal level
FIG. 1 shows an example of the plane shape of the heating element pattern.
It Reference numeral 47 is a heating element, and electrodes 48 and 49 are provided at both ends thereof.
And the heating element 47 has a width B on the electrode 48 side. 1Narrow the electrode
92 side width B2Wide, width B1Part and width B2part
Change the current density at, and thus per unit time
There is a difference in the calorific value of. The shorter width of the heating element 47
Width B115 μm, the longer width B2To 40 μm
However, the length L of the heating element 47 is set to 100 μm, and the resistance of the heating element is set to
A resistance value of 120Ω was used.

【0051】このような発熱体47を有する発熱体基板
と、感光性ガラスのエッチングにより形成した流路板と
を組み合わせて、図2に示すようなインクジェットヘッ
ドを形成し、ヘッドの駆動条件を変えて、印字された画
素径寸法とその画素形状を評価した。その結果を表1に
示す。尚、該ヘッドのノズル寸法は、40μm×30μ
mとした。使用したインクは、ヒューレット・パッカー
ド社製DeskJetのインクであり、使用した記録紙
は、三菱製紙(株)製マットコート紙NMである。
A heating element substrate having such a heating element 47 and a flow path plate formed by etching a photosensitive glass are combined to form an ink jet head as shown in FIG. 2, and the driving conditions of the head are changed. Then, the printed pixel diameter dimension and its pixel shape were evaluated. The results are shown in Table 1. The nozzle size of the head is 40 μm × 30 μ
m. The ink used was DeskJet ink manufactured by Hewlett-Packard Company, and the recording paper used was matte coated paper NM manufactured by Mitsubishi Paper Mills Ltd.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】表1において、No.1は2値記録を行う
際の条件であり、No.2〜No.12はこのヘッドの
特性を利用して吐出インクの質量を変えた、多値記録の
場合のものである。なお、画素径はn=10の平均値で
ある。画素形状の○印は、良好な丸い画素がえられた場
合を示し、×印は、きれいな丸形状が得られなかった場
合を示している。
In Table 1, No. No. 1 is a condition for performing binary recording. 2 to No. Reference numeral 12 represents a case of multi-valued recording in which the mass of ejected ink is changed by utilizing the characteristics of the head. The pixel diameter is an average value of n = 10. The circles in the pixel shape indicate the case where a good round pixel was obtained, and the crosses indicate the case where a clean round shape was not obtained.

【0054】この表1から明らかなように、多値記録の
場合において、とりわけ大きい画素径を得る際には、2
値記録の際のヘッドの駆動速度よりも遅く駆動すること
によって、良好な丸い画素を形成することが理解でき
る。
As is clear from Table 1, in the case of multi-value recording, when a particularly large pixel diameter is obtained, 2
It can be understood that a good round pixel is formed by driving at a speed lower than the driving speed of the head at the time of value recording.

【0055】実験例2 この場合の発熱体のサイズとしては、発熱体47の幅B
を一定とし、その幅のサイズを28μmとし、発熱体9
0の長さLを140μmとし、発熱体の抵抗値は128
Ωのものを使用した。そして、ヘッドのイズル寸法は、
28μm×29μmとした。インク,記録紙等の条件
は、前記実験例1と同様である。また、パルス数が複数
個の場合には、そのパルス群内におけるパルス発生周波
数は30kHzとした。
Experimental Example 2 The size of the heating element in this case is the width B of the heating element 47.
Is constant, the width size is 28 μm, and the heating element 9
The length L of 0 is 140 μm, and the resistance value of the heating element is 128
Ω was used. And the size of the head isle is
The size was 28 μm × 29 μm. The conditions of ink, recording paper, etc. are the same as in Experimental Example 1 above. When the number of pulses is plural, the pulse generation frequency in the pulse group is set to 30 kHz.

【0056】その結果を表2に示す。The results are shown in Table 2.

【表2】 [Table 2]

【0057】表2から明らかなように、通常の2値記録
はNo.1に示され、パルス数は1であり、多値記録で
あるNo.2〜No.24において、複数のパルス群に
よりそのパルス数(2〜10)を変えて、画素径を変化
させている。そして、多値記録において、2値記録の画
素径よりも大きい画素径を得るには、そのパルス群とし
ての駆動周波数f0 は、2値記録の時の駆動周波数f0
より遅くすることによって、良好な丸い画素を得ること
ができる。
As is apparent from Table 2, the normal binary recording is No. No. 1, which is a multi-valued record, the number of pulses is 1. 2 to No. In 24, the number of pulses (2 to 10) is changed by a plurality of pulse groups to change the pixel diameter. Then, the multi-value recording, in order to obtain a larger pixel size than the pixel size of the binary recording, the drive frequency f 0 as the group of pulses, the driving frequency f at the time of binary recording 0
By making it slower, good round pixels can be obtained.

【0058】実験例3 図11に示すような空気流と静電力を用いたインクジェ
ット方式のヘッドを用い、インクを飛翔させる場合の実
験例に関して説明する。入力エネルギーの変化はパルス
幅を変えることにより行った。このヘッドにおいて、イ
ンク吐出口の径は、φ60μm、空気吐出口の径は、φ
120μm、制御電圧は、−420V、バイアス電圧
は、500V、空気圧力は、0.1kg/cm2 であ
り、インクとしては、アイソパーに顔料を分散させたも
のを使用した。
Experimental Example 3 An experimental example in which ink is ejected by using an ink jet type head using an air flow and an electrostatic force as shown in FIG. 11 will be described. The input energy was changed by changing the pulse width. In this head, the diameter of the ink ejection port is φ60 μm, and the diameter of the air ejection port is φ
The ink was 120 μm, the control voltage was −420 V, the bias voltage was 500 V, the air pressure was 0.1 kg / cm 2 , and the ink used was a dispersion of pigment in Isopar.

【0059】その結果を表3に示す。The results are shown in Table 3.

【表3】 [Table 3]

【0060】表3のNo.1は、安定して均一な画素径
が得られる条件を備えた場合であり、2値記録はこの条
件で行われる。この表3から明らかなように、静電力に
よってインクを飛翔させて階調記録(多値記録)を行う
場合(No.2〜No.12)において、画素径が2値
記録よりも大きいものを得るには、その駆動周波数を2
値記録のときよりも遅くすることによって、良好な画素
形状を得ることができることが理解できる。
No. 1 in Table 3 1 is a case where a condition that a stable and uniform pixel diameter is obtained is provided, and binary recording is performed under this condition. As is clear from Table 3, when gradation recording (multi-value recording) is performed by ejecting ink by electrostatic force (No. 2 to No. 12), the one having a pixel diameter larger than that of binary recording is selected. To get that drive frequency 2
It can be understood that a good pixel shape can be obtained by making the value slower than the value recording.

【0061】実験例4 この実験例では、実験例1で使用したと同じ構造の記録
ヘッドを用い、ヘッドと記録紙との相対速度を変化させ
て画素形状を調べた。記録ヘッド寸法は、発熱体の幅の
短い方の幅B1 を10μm、幅の長い方の幅B2 を35
μmとし、発熱体の長さLを90μmとし、発熱体の抵
抗値は118Ωのものを使用した。該記録ヘッドのノズ
ル寸法は、35μm×25μmとした。
Experimental Example 4 In this experimental example, a recording head having the same structure as that used in Experimental Example 1 was used, and the pixel shape was examined by changing the relative speed between the head and the recording paper. The size of the recording head is such that the shorter width B 1 of the heating element is 10 μm and the longer width B 2 is 35 μm.
The length L of the heating element was 90 μm, and the resistance value of the heating element was 118Ω. The nozzle size of the recording head was 35 μm × 25 μm.

【0062】記録ヘッドと記録紙の相対速度は、記録紙
を固定し、記録ヘッドを搭載したキャリッジの速度を変
えることによって実施した。その他の条件は、実験例1
の場合と同様である。その結果を表4に示す。
The relative speed between the recording head and the recording paper was fixed by fixing the recording paper and changing the speed of the carriage carrying the recording head. Other conditions are Experimental Example 1
It is similar to the case of. The results are shown in Table 4.

【表4】 [Table 4]

【0063】表4から明らかなように、ノズルから噴射
するインクの質量を変えて階調記録(多値記録)する場
合、2値記録のときの画素よりも大きい画素を得るに
は、2値記録の際における記録ヘッドと記録紙の相対速
度(0.5m/s)よりも、遅い速度に設定して記録す
ることにより、良好な丸い画素が得られることが理解で
きる。
As is clear from Table 4, when gradation recording (multi-value recording) is performed by changing the mass of ink ejected from the nozzles, in order to obtain a pixel larger than the pixel in binary recording, binary It can be understood that good round pixels can be obtained by setting a speed slower than the relative speed (0.5 m / s) between the print head and the printing paper at the time of printing.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明の構成により、インクジェットプ
リンタ等における各種のインクジェット記録手段におい
て、階調記録を行うに際して、従来、多値記録の場合に
見られた尾引きや長円形の画素が解消され、丸い良好な
画素が得られ、高品質な階調記録を可能とした効果を有
する。
With the structure of the present invention, when various types of ink jet recording means such as an ink jet printer are used for gradation recording, the tailing and oval pixels which have been conventionally seen in the case of multi-valued recording are eliminated. Therefore, it is possible to obtain a good round pixel and to perform high-quality gradation recording.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)〜(g)は本発明が適用されるバブルジ
ェットヘッドの動作説明図である。
1A to 1G are operation explanatory views of a bubble jet head to which the present invention is applied.

【図2】図1に示したバブルジェットヘッドの斜視図で
ある。
FIG. 2 is a perspective view of the bubble jet head shown in FIG.

【図3】(a),(b)は図2のヘッドにおいて、蓋基
板と発熱体基板に分解した斜視図である。
3A and 3B are perspective views of the head of FIG. 2 disassembled into a lid substrate and a heating element substrate.

【図4】図3(a)に示した蓋基板を裏側から見た斜視
図である。
FIG. 4 is a perspective view of the lid substrate shown in FIG. 3A as viewed from the back side.

【図5】液体噴射記録ヘッドの要部構成を説明するため
の図面であり、(a)は吐出口側から見た正面詳細部分
図、(b)は(a)図の一点鎖線x−xで示す部分での
断面部分図である。
5A and 5B are drawings for explaining a configuration of a main part of a liquid jet recording head, in which FIG. 5A is a detailed front partial view seen from the ejection port side, and FIG. 5B is a dashed-dotted line xx in FIG. FIG. 4 is a partial sectional view of a portion indicated by.

【図6】記録ヘッドにおいて発熱抵抗体を用いる気泡発
生部の構造を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the structure of a bubble generating portion that uses a heating resistor in the recording head.

【図7】図5,図6からなるインクジェットヘッドを使
用し、吐出口からインクを噴射させた場合の説明図であ
り、(a)は2値記録の場合、(b)は多値記録の場合
である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a case where ink is ejected from an ejection port using the inkjet head of FIGS. 5 and 6, where (a) is for binary recording and (b) is for multi-valued recording. This is the case.

【図8】1枚のプリントPの中に、文字情報Mと画像情
報Gとが混在する場合の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a case where character information M and image information G are mixed in one print P.

【図9】噴射されるインク滴の後端にサテライトが発生
した状態を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which satellites are generated at the trailing ends of ejected ink droplets.

【図10】サーマルインクジェットによる他の階調記録
手段を説明するための図面であり、(a)は2値記録の
場合、(b)は多値記録の場合を示す。
10A and 10B are drawings for explaining another gradation recording means using a thermal ink jet, where FIG. 10A shows a case of binary recording and FIG. 10B shows a case of multi-value recording.

【図11】他の階調記録手段として、空気流と静電力を
用いてインクを吸引し飛翔させる形式のインクジェット
ヘッドの概要を示す図面である。
FIG. 11 is a diagram showing an outline of an ink jet head of a type in which ink is sucked and ejected by using an air flow and electrostatic force as another gradation recording means.

【図12】(a)〜(c)は図11に示したインクジェ
ットヘッドの動作を説明する図面である。
12A to 12C are views for explaining the operation of the inkjet head shown in FIG.

【図13】熱エネルギー作用によってインク滴を飛翔さ
せる記録ヘッドに係わる発熱体であり、その発熱体の平
面形状のパターンを示す。
FIG. 13 is a heating element relating to a recording head that causes ink droplets to fly by the action of thermal energy, and shows a planar pattern of the heating element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 蓋基板 2 発熱体基板 3 記録液体流入口 4 オリフィス 5 流路 6 液室を形成するための領域 7 個別(独立)電極 8 共通電極 9 発熱体(ヒータ) 10 インク 11 気泡 12,31 飛翔インク滴 13,36 記録ヘッド 31A,B,C 飛翔インク滴 32 吐出口 33 サテライト 34 画素の形状 35 駆動パルス 37 空気室 38 インク室 39 空気吐出口 40 インク吐出口 41 共通電極 42 制御電極 43 空気ポンプ 44 メニスカス 45 インクのビーム 46 インクタンク 47 発熱体 48,49 電極 1 Cover Substrate 2 Heating Element Substrate 3 Recording Liquid Inlet 4 Orifice 5 Flow Path 6 Region for Forming Liquid Chamber 7 Individual (Independent) Electrode 8 Common Electrode 9 Heating Element (Heater) 10 Ink 11 Bubble 12,31 Flying Ink Drops 13, 36 Recording heads 31A, B, C Flying ink drops 32 Ejection port 33 Satellite 34 Pixel shape 35 Driving pulse 37 Air chamber 38 Ink chamber 39 Air ejection port 40 Ink ejection port 41 Common electrode 42 Control electrode 43 Air pump 44 Meniscus 45 Ink beam 46 Ink tank 47 Heating element 48, 49 Electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 1/23 Z 9186−5C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication H04N 1/23 Z 9186-5C

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体を液滴として被記録体に飛翔させ、
被記録体に2値記録情報及び多値記録情報を記録するイ
ンクジェット記録方法において、記録ヘッドに入力され
る画像情報が、多値記録情報である場合は2値記録情報
における記録速度よりも遅い記録速度で記録することを
特徴とするインクジェット記録方法。
1. A liquid droplet is caused to fly onto a recording medium,
In an inkjet recording method for recording binary recording information and multi-valued recording information on a recording medium, when image information input to a recording head is multi-valued recording information, recording is slower than the recording speed in the binary recording information. An ink jet recording method characterized by recording at a speed.
【請求項2】 液体に熱エネルギーにより熱による状態
変化を与え、液体を液滴として被記録体に飛翔させ、被
記録体に2値記録情報及び多値記録情報を記録するイン
クジェット記録方法において、1画素形成用の液体の質
量を一定にして記録する場合の記録速度に対して、前記
液体の質量を変化させて記録する場合の記録速度を遅く
して記録し、液体質量を変化させて記録する場合のパル
ス幅は、液体質量を一定にして記録する場合のパルス幅
より小さいパルス幅の電気エネルギーであり、1〜複数
パルス入力して液体の質量を変えて記録することを特徴
とするインクジェット記録方法。
2. An ink jet recording method for imparting a state change due to heat to a liquid by thermal energy, causing the liquid to fly as a droplet onto a recording medium, and recording binary recording information and multilevel recording information on the recording medium, Recording is performed at a slower recording speed when changing the mass of the liquid for recording than when changing the mass of the liquid for forming one pixel for recording, and changing the liquid mass when recording. The pulse width in the case of performing is electric energy having a pulse width smaller than the pulse width in the case of recording with the liquid mass kept constant, and an ink jet recording characterized by changing the mass of the liquid by inputting one or more pulses. Recording method.
【請求項3】 記録電極により液体を静電力によって引
出し、液滴として被記録体に飛翔させ、被記録体に2値
記録情報及び多値記録情報を記録するインクジェット記
録方法において、1画素形成用の液体の質量を一定にし
て記録する場合の記録速度に対して、前記液体の質量を
変化させて記録する場合の記録速度を遅くして記録し、
前記液体の質量を変化させるには、前記記録電極へ入力
するパルス幅又はパルス電圧を変えることを特徴とする
インクジェット記録方法。
3. An ink jet recording method for recording a binary recording information and a multi-value recording information on a recording medium by drawing liquid by electrostatic force by a recording electrode and causing the liquid to fly as droplets to the recording medium. In contrast to the recording speed when recording with the liquid mass kept constant, the recording speed is reduced when recording by changing the mass of the liquid.
The inkjet recording method is characterized in that, in order to change the mass of the liquid, a pulse width or a pulse voltage input to the recording electrode is changed.
【請求項4】 記録速度を遅くして記録する場合、記録
ヘッドと被記録体との相対速度を0.5m/sより遅く
して記録することを特徴とする請求項1〜3記載のイン
クジェット記録方法。
4. The ink jet system according to claim 1, wherein, when recording is performed at a slower recording speed, the relative speed between the recording head and the recording medium is slower than 0.5 m / s. Recording method.
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