JPH07125193A - Drop on-demand type ink jet printing head and operating method thereof - Google Patents
Drop on-demand type ink jet printing head and operating method thereofInfo
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- JPH07125193A JPH07125193A JP41096690A JP41096690A JPH07125193A JP H07125193 A JPH07125193 A JP H07125193A JP 41096690 A JP41096690 A JP 41096690A JP 41096690 A JP41096690 A JP 41096690A JP H07125193 A JPH07125193 A JP H07125193A
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/21—Ink jet for multi-colour printing
- B41J2/2121—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter
- B41J2/2128—Ink jet for multi-colour printing characterised by dot size, e.g. combinations of printed dots of different diameter by means of energy modulation
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、インク滴の噴射及びこ
のインク滴が印刷媒体に向かう移動の時間を一定に保つ
ために、電界を用いたドロップ・オン・デマンド・イン
ク・ジェット・プリント・ヘッド及びその動作方法に関
する。種々のアプリケーションの他に、本発明は、印刷
期間中にインク滴の大きさを選択的に可変して、グレー
・スケール又はハーフトーン（中間調）印刷に特に有用
である。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to drop-on-demand ink jet printing using an electric field to maintain a constant time for the ejection of droplets and their movement toward the print medium. The present invention relates to a head and a method of operating the head. In addition to various applications, the present invention is particularly useful for gray scale or halftone printing, where the drop size is selectively variable during printing.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】インク
・ジェット・プリンタ、特に、インク滴の形成用にアコ
ースティク・ドライバ（音響駆動器）を用いるプリント
・ヘッドを有するドロップ・オン・デマンド・インク・
ジェット・プリンタは、従来より周知である。この形式
のインパルス・インク・ジェットの原理は、インク室内
に圧力波を発生し、この圧力波の結果として、インク室
からノズル・オリフィスを介してインク滴を発射する。
この形式のインク・ジェット・プリント・ヘッドには、
種々の形式のアコースティク・ドライバが利用されてい
る。例えば、これらドライバは、薄いダイアフラム（振
動板）の裏に圧電材料で形成したトランスジューサ（変
換器）で構成できる。供給された電圧に応答して、ダイ
アフラムは、インク室のインクを動かして、圧力波を起
こし、１つ以上のノズルを介してインクを流す。圧電ド
ライバは、円形、多角形、筒状、環状筒などの任意の適
切な形でよい。さらに、圧電ドライバは、たわみ（bend
ing ）モード、ひずみ（shear ）モード及び縦方向（lo
ngitudinal）モードなどの種々の偏向モードで動作す
る。インク内に圧力を発生するアコースティク・ドライ
バの他の形式には、ヒータ・バブル・ソース・ドライバ
（いわゆるバブル・インク・ジェット又は熱インク・ジ
ェット）や、電磁ソレノイド・ドライバなどがある。一
般に、インク・ジェット・プリント・ヘッドにおいて
は、各ノズルが関連したアコースティク・ドライバで駆
動され、これらノズルの複数個が密集して配列できる配
置が望ましい。BACKGROUND OF THE INVENTION Ink jet printers, and in particular drop-on-demand inks having a print head that uses an acoustic driver for the formation of ink drops.・
Jet printers are well known in the art. The principle of this type of impulse ink jet produces a pressure wave in the ink chamber, which results in the ejection of a drop of ink from the ink chamber through a nozzle orifice.
This type of ink jet print head has
Various types of acoustic drivers are used. For example, these drivers can consist of a transducer formed of a piezoelectric material behind a thin diaphragm. In response to the applied voltage, the diaphragm causes the ink in the ink chamber to move causing a pressure wave causing ink to flow through one or more nozzles. The piezoelectric driver may be any suitable shape such as circular, polygonal, tubular, annular tubular, and the like. In addition, the piezoelectric driver has a bend (bend
ing) mode, strain (shear) mode and longitudinal (lo)
ngitudinal) mode and other various deflection modes. Other types of acoustic drivers that generate pressure in the ink include heater bubble source drivers (so-called bubble ink jets or thermal ink jets) and electromagnetic solenoid drivers. Generally, in an ink jet print head, it is desirable that each nozzle be driven by an associated acoustic driver so that a plurality of these nozzles can be closely arranged.
【０００３】従来技術における利点は、インク滴の量を
選択的に可変して印刷（プリント）を行えることであ
る。例えば、適切な点の工学的密度が得られるようにイ
ンク滴の量を選択して、高密度印刷を効率的に行える。
また、大きなインク滴のみを用いて、ドラフト・モード
での印刷品質を選択できる。かかるプリンタは、色の飽
和、色相及び明度の制御を含むハーフトーン画像を必要
とするアプリケーションにおいても、有用である。An advantage of the prior art is that printing can be performed by selectively changing the amount of ink droplets. For example, the amount of ink droplets can be selected so as to obtain an appropriate point engineering density, and high density printing can be efficiently performed.
Also, the print quality in draft mode can be selected using only large ink drops. Such printers are also useful in applications that require halftone images that include color saturation, hue and lightness control.
【０００４】リー（Lee ）等による米国特許第４５１３
２９９号は、インク滴の大きさを変化させる１つの方法
を開示している。この方法においては、電気機械変換器
をインク室に結合し、互いに所定遅延時間だけ離れた同
じ極性の１つ以上の電気駆動信号によりこの変換器を駆
動する。この時間遅延は、ドロップ・オン・デマンドの
インク滴生成のレートに比して短い。各電気駆動信号
は、所定量のインクを噴射し、噴射する量のインクを混
ぜて、単一のインク滴を形成する。インク滴の形成及び
噴射の間の電気駆動信号の数を増加して、インク滴の量
を増やす。この米国特許では、種々の大きさのインク滴
を一定の速度で印刷媒体に移動させる。また、この米国
特許では、プリント・ヘッドが印刷期間中に一定速度で
移動するので、インク滴の速度のいかなる変化によって
も、印刷媒体の所望位置からインク滴が移動し、印刷品
質が低下する。しかしながら、インク滴の形成及び噴射
のための総べてのエネルギーが、変換器に供給する駆動
パルスによるために、インク滴の大きさの変化はいくら
か制限され、個別のインク滴の速度も制限され、紙（印
刷媒体）の移動時間も変動する。さらに、多数の連続し
たパルスを用いて大きなインク点を作るためのインク・
ジェットの容量が、最大レートを制限する。ミズノ等に
よる米国特許第４４９１８５１号は、連続した駆動パル
スを用いて、大きさの可変するインク滴を発生する他の
方法を開示している。US Pat. No. 4,513,436 to Lee et al.
No. 299 discloses one method of varying ink drop size. In this method, an electromechanical transducer is coupled to the ink chamber and is driven by one or more electrical drive signals of the same polarity separated from each other by a predetermined delay time. This time delay is short compared to the drop-on-demand drop generation rate. Each electrical drive signal ejects a predetermined amount of ink and mixes the ejected amount of ink to form a single ink drop. Increasing the number of electrical drive signals during ink drop formation and ejection increases the ink drop volume. In this US patent, ink droplets of various sizes are moved at a constant velocity onto a print medium. Also, in this U.S. patent, the print head moves at a constant velocity during printing, so any change in ink drop velocity will cause the drop to move from the desired location on the print medium, degrading print quality. However, because all of the energy for the formation and ejection of the ink drops is due to the drive pulses applied to the transducer, the change in ink drop size is somewhat limited and the velocity of the individual ink drops is also limited. The moving time of the paper (print medium) also changes. In addition, the ink for making a large ink spot using a large number of consecutive pulses.
Jet capacity limits the maximum rate. U.S. Pat. No. 4,491,851 to Mizuno et al. Discloses another method for producing variable size ink drops using continuous drive pulses.
【０００５】ツヅキによる米国特許第４５６１０２５号
は、インク滴又はドットの大きさが可変する中間調画像
印刷用の他のプリンタを開示している。この米国特許で
は、駆動パルスの振幅又はパルスはバーを可変してドッ
トを生じるように、駆動パルスのエネルギー状態を制御
して、各ドットの直径を制御している。US Pat. No. 4,561,025 to Tsuzuki discloses another printer for printing halftone images with variable ink drop or dot size. In this U.S. patent, the energy or state of the drive pulse is controlled to control the diameter of each dot so that the amplitude or pulse of the drive pulse varies the bar to produce a dot.
【０００６】ムラキミ等による米国特許第４５６３６８
９号は、中間調印刷を行う更に他の方法を開示してい
る。この方法では、主パルスの前に、先行パルスを電気
機械変換器に供給する。この先行パルスは、ノズル内の
インクを振動させるために、圧電変換器に供給した電圧
パルスである。先行パルスは、ノズル内のインク・メニ
スカスの位置を制御して、インク滴の大きさを制御す
る。この米国特許の第４及び第８図では、先行パルス及
び主パルスの極性は同じである。また、この米国特許の
第９及び第１１では、これらパルスの極性は逆である。
さらに、この米国特許では、先行パルスの電圧及び／又
はパルス幅、先行パルス及び主パルスを供給する間の時
間を変化させて、インク滴の大きさを制御している。US Pat. No. 456368 by Murakimi et al.
No. 9 discloses yet another method of performing halftone printing. In this method, a leading pulse is applied to the electromechanical converter before the main pulse. The preceding pulse is a voltage pulse supplied to the piezoelectric converter in order to vibrate the ink in the nozzle. The preceding pulse controls the position of the ink meniscus within the nozzle and controls the size of the ink drop. In Figures 4 and 8 of this U.S. patent, the polarity of the leading and main pulses is the same. Also, in the ninth and eleventh US patents, the polarities of these pulses are opposite.
Further, in this U.S. patent, the voltage and / or pulse width of the leading pulse and the time between the delivery of the leading pulse and the main pulse are varied to control the drop size.
【０００７】中間調又はグレー・スケールの印刷を行う
これら方法は既知であるが、多くの欠点がある。例え
ば、圧電変換器に供給されるエネルギー・パルスが単独
に加速する種々の大きさのインク滴が移動する速度は変
化し、印刷媒体への到達時間も変化する。印刷期間中、
インク・ジェット・プリント・ヘッドは印刷媒体を走
査、即ち移動するか、印刷媒体が移動するので、上述の
変化により印刷結果は歪む。さらに、インク滴の大きさ
及びインク滴の繰り返しレートの範囲は、多くの設計に
おいて制限される。Although these methods of producing halftone or gray scale printing are known, they have many drawbacks. For example, the energy pulse delivered to the piezoelectric transducer alone accelerates the velocity at which different sizes of ink drops travel, and the time to reach the print medium also varies. During the printing period,
As the ink jet print head scans, or moves, the print media, or the print media moves, the changes described above distort the print results. Furthermore, the drop size and drop repetition rate range are limited in many designs.
【０００８】比較的複雑な駆動回路を用いて、変換器に
供給する駆動信号の供給時間を遅延して、印刷媒体まで
の移動時間の変動を補償する。しかし、この方法では、
かかるシステムの値段が上がり、インク・ジェットの最
大インク滴繰り返しレートが制限される。A relatively complex drive circuit is used to delay the supply time of the drive signal supplied to the converter to compensate for variations in travel time to the print medium. But with this method,
The cost of such a system increases and limits the maximum drop repetition rate of the ink jet.
【０００９】インク・ジェット・プリント・ヘッドに電
界を利用したものもある。Some ink jet print heads utilize an electric field.
【００１０】例えば、ウィンストンによる米国特許第３
０６０４２９号に開示されたインク・ジェット・プリン
ト・ヘッドのノズルでは、充分な圧力のインクを供給し
て、ノズルの端部にコンベックス・メニスカスを形成す
るが、これは、ノズルから出るインクの流れを作るには
不十分である。ノズル及び導電プラテンの間に、電界を
作る。この電界が、インク滴をノズルから、プラテンに
配置された紙又は他の印刷媒体に向けてインク滴を引っ
張る。電界の強さを減らして、インク滴の噴射を中断す
る。この米国特許に開示された１実施例では、ノズル及
びプラテン間に、開口を有する陽極、即ち、バルブ板を
配置する。このバルブ板に供給する電圧を変化させて、
インク・ジェットを制御して、印刷媒体の方向へのイン
クの流れを中断する。また、この米国特許の他の実施例
では、偏向電極を用いて、印刷媒体に向かうインク滴の
移動方向と交差する方向に電界を供給して、インク滴の
移動経路を偏向、即ち変更する。For example, Winston US Pat.
In the nozzle of the ink jet print head disclosed in 060429, ink of sufficient pressure is supplied to form a convex meniscus at the end of the nozzle, which causes the ink flow from the nozzle to flow. Not enough to make. An electric field is created between the nozzle and the conductive platen. This electric field pulls the ink droplets from the nozzles toward the paper or other print medium located on the platen. The strength of the electric field is reduced to interrupt the ejection of ink drops. In one embodiment disclosed in this U.S. patent, an anode having an opening, or valve plate, is located between the nozzle and the platen. By changing the voltage supplied to this valve plate,
Control the ink jet to interrupt ink flow in the direction of the print medium. Also, in another embodiment of this U.S. Patent, deflection electrodes are used to provide an electric field in a direction that intersects the direction of movement of an ink drop toward a print medium to deflect or alter the path of movement of the ink drop.
【００１１】この形式の設計では、高電界を切り替え
て、ドロップ・オン・デマンド印刷を行うと共に、偏向
板を用いる場合に偏向電圧を供給するには、比較的複雑
な回路必要になる。また、配列の各インク・ジェット・
オリフィス用に、典型的には電界を独立して切り替える
ので、これらの設計は更に複雑になる。さらに、印刷に
必要なレベルよりもわずかに低いレベルにインク圧力を
維持しようとするので、この形式のインク・ジェット・
プリント・ヘッドはインクを垂らす傾向にある。また、
この形式の設計では、インク形成及び噴射にアコーステ
ィク・ドライバ機構を用いるインク・ジェット・プリン
ト・ヘッドの特徴が失われる。This type of design requires a relatively complex circuit to switch the high electric field to perform drop-on-demand printing and to supply the deflection voltage when using the deflector. In addition, each ink jet of the array
These designs are further complicated by the fact that the electric fields are typically switched independently for the orifices. In addition, it seeks to maintain ink pressure at a level slightly below what is required for printing, so this form of ink jet
The print head tends to drop ink. Also,
This type of design eliminates the features of ink jet printheads that use acoustic driver mechanisms for ink formation and ejection.
【００１２】ナカヤマによる米国特許第４７１０７８４
号では、インクに浸された電気的導体印刷電極の配列を
含んだインク・ジェット・プリント・ヘッドを開示して
いる。特別な印刷電極を印刷に用いないとき、第１の強
さの電界が、かかる電極と印刷媒体との間に生じ、印刷
を行わない。これら電極で印刷を行うには、スイッチを
動作させて、この電極及び印刷電極間の電界の強さを増
す。高い電界を供給する期間を延ばすことにより、イン
ク滴の量が増す。US Pat. No. 4,710,784 by Nakayama
No. 6,242,037 discloses an ink jet print head including an array of electrically conductive printed electrodes immersed in ink. When no special printed electrodes are used for printing, an electric field of a first strength is created between such electrodes and the print medium, causing no printing. To print with these electrodes, the switch is actuated to increase the strength of the electric field between this electrode and the printed electrode. Increasing the duration of application of the high electric field increases the amount of ink drops.
【００１３】ナカヤマの米国特許による方法は、電界を
利用するが、インク滴の噴射を行う電界を可変するため
に、回路が複雑になる。また、この米国特許による方法
は、各インク・ジェット・オリフィスに関連して電界を
独立に切り替える必要がある。さらに、インク内に圧力
パルスを発生するアコースティク・ドライバ機構を用い
ることにより達成される利点が、この米国特許にはな
い。The method of the Nakayama US patent utilizes an electric field, but the circuit is complicated because the electric field that causes the ejection of ink drops is varied. Also, the method of this U.S. Patent requires the electric field to be independently switched in association with each ink jet orifice. Moreover, the advantages achieved by using an acoustic driver mechanism to generate pressure pulses in the ink are not present in this US patent.
【００１４】ツザキ等による米国特許第４４０３２２３
号は、駆動パルスを圧電変換器に供給して、ノズルから
インク滴を噴射させるドロップ・オン・デマンド型イン
ク・ジェット・プリンタを開示している。中間調印刷を
行うために供給した駆動パルスのエネルギー状態を制御
することにより、インク滴の大きさを可変する。噴射し
たインク滴は、ノズルから噴射されるので、帯電電極間
を通過すると共に、供給された電圧により帯電される。
この帯電電圧は、駆動パルスのエネルギー状態により変
化する。この米国特許の第１０図の実施例では、帯電し
たインク滴が偏向板間を通過するが、これら偏向板は、
インク滴の飛行経路を変更するために、インク滴の移動
方向と交わる方向に電界を発生する。また、この米国特
許の第１図の装置では、帯電されたインク滴は、１対の
板４０と１対の板６０の間を通過するが、偏向板はこれ
ら板６０及び４０の間に配置されている。これら板４０
及び６０は、インク滴を加速するために、インク滴の移
動方向の電界を形成する。US Pat. No. 4,403,223 by Tsuzaki et al.
Discloses a drop-on-demand ink jet printer in which a drive pulse is supplied to a piezoelectric transducer to eject ink droplets from a nozzle. The size of the ink droplet is changed by controlling the energy state of the drive pulse supplied for performing the halftone printing. Since the ejected ink droplets are ejected from the nozzles, they pass between the charging electrodes and are charged by the supplied voltage.
This charging voltage changes depending on the energy state of the drive pulse. In the embodiment of FIG. 10 of this U.S. patent, charged ink drops pass between the deflectors, which are
In order to change the flight path of the ink drop, an electric field is generated in a direction intersecting the moving direction of the ink drop. Also, in the apparatus of FIG. 1 of this U.S. Patent, charged ink drops pass between a pair of plates 40 and a pair of plates 60, while a deflector plate is placed between the plates 60 and 40. Has been done. These plates 40
And 60 form an electric field in the direction of movement of the drop in order to accelerate the drop.
【００１５】このツザキ等による米国特許は、駆動パル
スの変化により帯電電圧を変化させるのに、比較的複雑
な駆動回路を必要とする。さらに、偏向電圧を用いるの
で、この装置が複雑になる。The Tsuzaki et al. US patent requires a relatively complex drive circuit to change the charging voltage by changing the drive pulse. Moreover, the use of deflection voltages complicates the device.
【００１６】これら従来技術は既知であるが、比較的早
いインク滴繰り返しレートで動作する改良されたインク
・ジェット・プリンタが必要とされている。広範囲のイ
ンク滴の大きさを用い、複雑な電界切り替え回路又は時
間遅延回路を必要とせずに、中間調又はグレー・スケー
ル印刷を効果的に行えるインク・ジェット・プリント・
ヘッドが必要とされている。While these prior art techniques are known, there is a need for improved ink jet printers that operate at relatively high ink drop repetition rates. Ink jet printing that uses a wide range of ink drop sizes and can effectively perform halftone or gray scale printing without the need for complex electric field switching or time delay circuits.
The head is needed.
【００１７】したがって、本発明の目的は、高信頼で効
率的にグレー・スケール又は中間調の印刷を行えるイン
ク・ジェット・プリント・ヘッド及びその動作方法の提
供にある。Therefore, it is an object of the present invention to provide an ink jet print head and a method of operating the same, which can print gray scale or halftone with high reliability and efficiency.
【００１８】本発明の他の目的は、インク・ジェット・
プリンタから利用できるインク滴の大きさの範囲を広げ
たインク・ジェット・プリント・ヘッド及びその動作方
法の提供にある。Another object of the present invention is the ink jet
It is an object of the present invention to provide an ink jet print head having a wide range of ink droplet sizes available from a printer and a method of operating the same.
【００１９】本発明の更に他の目的は、比較的早いイン
ク滴繰り返しレートで安定に動作するインク・ジェット
・プリント・ヘッド及びその動作方法の提供にある。Still another object of the present invention is to provide an ink jet print head that operates stably at a relatively high ink drop repetition rate, and a method of operating the same.
【００２０】本発明の他の目的は、インク滴を発生する
のに必要な駆動電圧を減らし、広範囲の駆動波形式に応
答して動作するインク・ジェット・プリント・ヘッド及
びその動作方法の提供にある。Another object of the present invention is to provide an ink jet print head that operates in response to a wide range of drive waveform formulas by reducing the drive voltage required to generate ink drops, and a method of operating the same. is there.
【００２１】本発明の更に他の目的は、インク・ジェッ
ト・プリンタの印刷期間中に電界を変化させるのに複雑
でないインク・ジェット・プリント・ヘッド及びその動
作方法の提供にある。Yet another object of the present invention is to provide an ink jet print head and method of operation thereof which is not complicated to change the electric field during printing of the ink jet printer.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明のドロッ
プ・オン・デマンド・インク・ジェット・プリント・ヘ
ッドでは、インク源に結合されたインク室、及び出口を
有するインク滴形成オリフィスを具えており、このイン
ク滴オリフィスをインク室に結合している。アコーステ
ィク・ドライバを用いて、インク内に圧力波を発生し、
インクがインク滴オリフィス及び出口を介して外側に通
過するようにする。高電圧電界を形成し、出口から印刷
媒体への経路に沿ってインク滴を加速する。アコーステ
ィク・ドライバにより、インクは、出口から電界に向か
うので、この電界は、出口からインクを引っ張り、イン
ク滴を形成するために出口から通過するインクを中断す
るのを助け、更に印刷媒体に向かってインク滴を加速す
るのを助ける。電界は、インク滴の形成及び加速の期間
を一定に維持する。好ましくは、１回のみ、インク滴移
動の経路に沿って、一定の電界が存在する。１つ以上の
電極により電界を形成し、この電界により、印刷媒体へ
向かう通常の方向にインク滴を加速する。SUMMARY OF THE INVENTION A drop-on-demand ink jet printhead of the present invention comprises an ink chamber coupled to an ink source and an ink drop forming orifice having an outlet. , The ink drop orifice is coupled to the ink chamber. Generate a pressure wave in the ink using an acoustic driver,
Allow ink to pass outward through the drop orifice and outlet. A high voltage electric field is created to accelerate the ink drop along the path from the outlet to the print medium. The acoustic driver directs the ink from the exit to the electric field, which pulls the ink from the exit, helps interrupt the ink passing through the exit to form ink drops, and further toward the print medium. To help accelerate ink drops. The electric field keeps the duration of ink drop formation and acceleration constant. Preferably, only once, there is a constant electric field along the path of ink drop movement. An electric field is formed by the one or more electrodes, which accelerates the ink drop in the normal direction toward the print medium.
【００２３】電界により動作するこの形式のインク・ジ
ェットは、一般的には、広い範囲の大きさのインク滴を
発生できる。また、特に、電界を用いることなくインク
・ジェットを動作させるのよりも小さな大きさのインク
滴を発生することもできる。さらに、本発明のインク・
ジェットは、単純である。例えば、インク・ジェット・
プリンタの動作期間中に電界を変化させるのに、複雑な
回路を必要としない。さらに、この電界により、電界の
ない場合よりも早いインク滴繰り返しレートでのインク
・ジェット・プリンタの動作が安定且つ均一になる。This type of ink jet, which is operated by an electric field, is generally capable of producing a wide range of drop sizes. It is also possible to generate ink droplets of a smaller size than in particular operating an ink jet without the use of an electric field. Furthermore, the ink of the present invention
Jets are simple. For example, ink jet
No complex circuitry is required to change the electric field during printer operation. In addition, this electric field provides stable and uniform operation of the ink jet printer at a faster ink drop repetition rate than without the electric field.
【００２４】本発明の別の観点によれば、アコースティ
ク・ドライバを動作させて、出口から電界に出るインク
の量を選択的に可変できる。その結果、印刷媒体に向か
う経路に沿って移動するインク滴のインク量が変化す
る。アコースティク・ドライバは、小さなインク滴より
も大きなインク滴により多くのエネルギーを供給し、大
きなインク滴が印刷媒体に向かって高速に移動できるよ
うにする。さらに、電界は、大きなインク滴よりも小さ
なインク滴を加速する。その結果、電界及びアコーステ
ィク・ドライバを用いることによる組み合わせの効果に
より、種々の量のインク滴は、印刷媒体への移動時間は
ほぼ同じになる。その結果、印刷した画像の歪は最小と
なり、グレー・スケール及び中間調の印刷を効果的に達
成できる。According to another aspect of the present invention, the acoustic driver can be operated to selectively change the amount of ink discharged from the outlet to the electric field. As a result, the ink amount of the ink droplet moving along the path toward the print medium changes. Acoustic drivers provide more energy to larger drops than smaller ones, allowing larger drops to move faster toward the print medium. In addition, the electric field accelerates smaller drops than larger drops. As a result, due to the combined effects of using the electric field and the acoustic driver, different amounts of ink drop have approximately the same transit time to the print medium. As a result, distortion of the printed image is minimized and gray scale and halftone printing can be effectively achieved.
【００２５】また、本発明によれば、待ち期間中に分離
され、逆極性の電圧の詰め替え及び噴射パルス成分によ
る少なくとも１つのバイポーラ電気パルスを、インク・
ジェット・プリンタのアコースティク・ドライバに供給
できる。待ち期間を選択的に可変し、噴射パルス成分の
期間及びパルス幅を可変し、噴射パルス成分の振幅を可
変し、噴射パルス成分のパルス幅に対する詰め替えパル
ス成分のパルス幅の比を可変し、噴射パルス成分の振幅
に対する詰め替えパルス成分の振幅の比を可変し、これ
ら技術を組み合わせて、インク滴内の量を可変する。According to the present invention, at least one bipolar electric pulse, which is separated during the waiting period and is refilled with the voltage of the opposite polarity and the ejection pulse component, is supplied to the ink.
It can be supplied to acoustic drivers of jet printers. The injection period is selectively changed, the period and pulse width of the injection pulse component are changed, the amplitude of the injection pulse component is changed, the ratio of the pulse width of the refill pulse component to the pulse width of the injection pulse component is changed, and the injection is performed. The ratio of the amplitude of the refill pulse component to the amplitude of the pulse component is varied and these techniques are combined to vary the amount within the ink drop.
【００２６】インク滴のインク量を可変する他の方法で
は、複数のバイポーラ・パルスを用いて、インク滴を形
成する。なお、多くのパルスを用いて、インク滴のイン
ク量を制御した個々のインク滴を形成する。所定数のバ
イポーラ・駆動パルスが供給されるまで、オリフィス出
口でインク滴を停止するには充分でない時間だけ、これ
らバイポーラ電気パルスの各々は互いに分離している。
特定のアプリケーションにおいて、個々のバイポーラ電
気パルスの期間の少なくとも約２倍の時間だけ、これら
バイポーラ電気パルスは互いに分離している。特に、単
一のインク滴を形成するのに供給されるバイポーラ電気
パルスは、約４０マイクロ秒から約１００マイクロ秒の
時間だけ、互いに分離できる。Another method of varying the amount of ink in a drop is to use a plurality of bipolar pulses to form the drop. It should be noted that many pulses are used to form individual ink droplets whose ink amount is controlled. Each of these bipolar electrical pulses is separated from each other by a time that is not sufficient to stop a drop of ink at the orifice exit until a predetermined number of bipolar drive pulses are delivered.
In a particular application, these bipolar electrical pulses are separated from each other by at least about twice the duration of the individual bipolar electrical pulses. In particular, the bipolar electrical pulses provided to form a single ink drop can be separated from each other by a time of about 40 microseconds to about 100 microseconds.
【００２７】代わりに、インク滴のインク量を可変する
のに、振幅及びパルス幅が可変されるユニポーラ電気パ
ルスにより、アコースティク・ドライバを駆動出きる。
さらに、連続した駆動パルスの列（ストリング）及び束
（パケット）を用いて、インク滴のインク量を可変す
る。Alternatively, the acoustic driver can be driven out by a unipolar electric pulse whose amplitude and pulse width are variable in order to change the ink amount of the ink droplet.
Further, the ink amount of the ink droplet is changed by using a train and a bundle of continuous drive pulses.
【００２８】ドロップ・オン・デマンド・インク・ジェ
ット・プリンタは、複数のインク・ジェットの配列から
構成でき、各インク・ジェットは、オリフィス又はノズ
ル出口を有する。好適な実施例においては、通常の電界
をオリフィス出口の下流（印刷媒体に近い方）に発生
し、この電界を出口から噴射されたインク滴の移動方向
に向ける。インクは、出口に関連したアコースティク・
ドライバに供給された駆動パルスに応答して、夫々の出
口を通過するので、電界は、出口を通過するインクを引
っ張り、インク滴を形成するために出口を通過するイン
クを停止させるのを助け、インク滴を印刷媒体に加速す
る。Drop-on-demand ink jet printers can consist of an array of multiple ink jets, each ink jet having an orifice or nozzle outlet. In the preferred embodiment, a normal electric field is generated downstream of the orifice outlet (closer to the print medium) and directed in the direction of travel of ink drops ejected from the outlet. Ink is the acoustic
As it passes through each outlet in response to a drive pulse provided to the driver, the electric field pulls ink through the outlet and helps stop the ink passing through the outlet to form ink drops, Ink drops are accelerated onto the print medium.
【００２９】本発明は、抵抗が約１０**（−４）オーム
ｃｍから１０**（−１１）オームｃｍであるインクを含
む種々のインクに対して利用可能である。（**は、べき
乗を表す。即ち、１０**（−４）は、１０のマイナス４
乗である。）さらに、インクは、相変化形式や、室温で
液体のけいしきでもよい。The present invention is applicable to a variety of inks, including inks having a resistance of about 10 ** (-4) ohm cm to 10 ** (-11) ohm cm. (** indicates exponentiation. That is, 10 ** (-4) is 10 minus 4.
It is the square. In addition, the ink may be in a phase change form, or may be liquid at room temperature.
【００３０】典型的な電界の強さは、この電界を発生す
る電極間のギャップに対して、単位ミリメートル当たり
約７５０キロボルトからブレークダウン電圧までの範囲
である。本発明は、正及び負の両方の電界で動作する
が、負電界が現れると、限界まで改善された結果が得ら
れる。インク滴の形成及び加速期間中を一定時間に維持
するが、この電界の強さは、第１形式の印刷媒体用の第
１レベルから第２形式の印刷媒体用の第２レベルまで変
化できる。例えば、印刷媒体が、電界を形成する電極間
に配置されたマイラーならば、この電界は、典型的に
は、印刷媒体が紙の場合よりも高い。Typical field strengths range from about 750 kilovolts per millimeter to the breakdown voltage for the gap between the electrodes that produce this field. The invention operates in both positive and negative electric fields, but the appearance of negative fields gives improved results to the limit. The electric field strength can be varied from a first level for a first type print medium to a second level for a second type print medium, while maintaining a constant time during the ink drop formation and acceleration period. For example, if the print medium is a Mylar placed between electrodes that form an electric field, the electric field is typically higher than if the print medium is paper.
【００３１】本発明の上述及びその他の目的、特徴及び
利点は、添付図を参照した以下の説明より明らかになろ
う。The above and other objects, features and advantages of the present invention will be apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
【００３２】[0032]
【実施例】図１は、本発明によるドロップ・オン・デマ
ンド・インク・ジェット・プリント・ヘッドの一部を切
り欠いた斜視図であり、印刷媒体が電界発生電極及びイ
ンク・ジェット・プリント・ヘッド間に配置されてい
る。このドロップ・オン・デマンド・インク・ジェット
１０では、インク室１２がインク源１４に結合してい
る。インク・ジェット１０は、インク室１２と結合し
た、即ち、連絡するオリフィス１６を具えている。オリ
フィス１６は、出口１８を具えており、インク滴形成期
間中、この出口を介してインクが通過する。このインク
滴は、出口から印刷媒体２０に向かう経路に沿う方向に
移動する。なお、この印刷媒体は、出口１８からギャッ
プＧだけ離れている。典型的なインク・ジェット・プリ
ンタは、夫々が１つ以上の対応するオリフィス及びオリ
フィス出口に結合した複数のインク室を具えている。図
１は、第２オリフィス１８’も示している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a drop-on-demand ink jet print head according to the present invention, in which a print medium is an electric field generating electrode and an ink jet print head. It is located in between. In this drop-on-demand ink jet 10, an ink chamber 12 is connected to an ink source 14. The ink jet 10 comprises an orifice 16 associated with or in communication with the ink chamber 12. The orifice 16 has an outlet 18 through which ink passes during ink drop formation. The ink droplet moves in the direction along the path from the outlet to the print medium 20. The print medium is separated from the outlet 18 by a gap G. A typical ink jet printer comprises a plurality of ink chambers each coupled to one or more corresponding orifices and orifice outlets. FIG. 1 also shows the second orifice 18 '.
【００３３】アコースティク・ドライバ機構３０は、イ
ンク内に圧力波を発生して、インク滴オリフィス及び出
口を介してインクが外に出る。図示したアコースティク
・ドライバ機構は、インク室１２の一方の側に重なり近
接した薄いダイアフラム３４に接着している。ドライバ
３０は、信号源３６からの信号に応答してたわみ、イン
ク内に圧力波を起こす。The acoustic driver mechanism 30 generates a pressure wave in the ink so that the ink goes out through the ink droplet orifice and the outlet. The illustrated acoustic driver mechanism is adhered to a thin diaphragm 34 that overlaps and is close to one side of the ink chamber 12. The driver 30 flexes in response to the signal from the signal source 36, causing a pressure wave in the ink.
【００３４】本発明は、インク滴形成に圧電ドライバを
用いる際に、特に応用でき、また効果のある点に留意さ
れたい。この形式のドライバを用いるインク・ジェット
・プリント・ヘッドの好適な形式は、ジョイ・ロイ及び
ジョン・ムーアによる１９８９年１１月１日出願の米国
特許出願第０７／４３０２１３号「ドロップ・オン・デ
マンド・インク・ジェット・プリント・ヘッド」（特願
平２−２９７０１４号に対応）に詳細に開示されてい
る。しかし、本発明と一緒に他の形式のインク・ジェッ
ト・プリンタ及びアコースティク・ドライバを用いるこ
とも可能である。例えば、インク滴を発生するためにイ
ンク内に圧力を起こすバブルを発生するヒータを有する
バブル・ジェットを用いていもよい。また、電磁ソレノ
イド・ドライバ及び他の形式の圧電ドライバ（例えば、
円形、多角形、筒状、円筒など）を用いてもよい。さら
に、たわみ（bending ）モード、ひずみ（shear ）モー
ド及び縦方向（longitudinal）モードなどの種々の偏向
モードを用いてもよい。It should be noted that the present invention is particularly applicable and effective when using a piezoelectric driver for ink drop formation. A preferred type of ink jet print head using this type of driver is U.S. patent application Ser. No. 07 / 430,213 filed Nov. 1, 1989 by Joy Roy and John Moore, "Drop on Demand." Ink jet print head "(corresponding to Japanese Patent Application No. 2-297014). However, it is possible to use other types of ink jet printers and acoustic drivers with the present invention. For example, a bubble jet may be used that has a heater that produces bubbles that create pressure in the ink to produce ink drops. Also, electromagnetic solenoid drivers and other types of piezoelectric drivers (eg,
A circular shape, a polygonal shape, a cylindrical shape, a cylindrical shape, or the like) may be used. Further, various deflection modes such as bending mode, shear mode, and longitudinal mode may be used.
【００３５】再び、図１において、出口１８から印刷媒
体２０に向かう移動経路に沿ってインク滴を加速する方
向に高電圧電界を作る。後述する如く、インク滴形成及
び加速期間中、電界は、一定、即ち、時間に対して不変
である。さらに、好適には、この電界は、インク滴を形
成し、印刷媒体方向に加速するように、経路に沿って存
在するだけの電界である。この時間に対して不変の電界
は、２つ、３つ、又はそれ以上の電極により形成する
が、この電界は、印刷媒体に向かう通常の方向にインク
滴を加速する方向である。その結果、インク滴を帯電
し、印刷媒体から離れるようにインク滴を偏向する電界
を形成する回路が不要になる。Again in FIG. 1, a high voltage electric field is created in the direction of accelerating the ink drop along the path of travel from the outlet 18 to the print medium 20. As described below, the electric field is constant, that is, time-invariant, during ink drop formation and acceleration. Further, preferably, the electric field is only an electric field that is present along the path so as to form drops and accelerate towards the print medium. The time-invariant electric field is created by two, three, or more electrodes, which is the direction that accelerates the ink drop in the normal direction toward the print medium. As a result, the circuitry that charges the ink drops and creates an electric field that deflects them away from the print medium is not needed.
【００３６】図１において、オリフィス１６は、接地電
位に結合しているように図示したオリフィス板３８を介
して延びている。棒状電極４２を図示の如く配置し、印
刷媒体２０が電極４２及びオリフィス板３８の間になる
ようにする。電極４２を電源Ｓに結合するので、オリフ
ィス板３８及び電極４２の間に電界ができる。この電界
は、オリフィス板３８と直角であり、対応するオリフィ
ス１６の軸と平行な方向にできる。この方向に向かう電
界は、出口１８、１８’等から印刷媒体に向かう経路に
沿ってインク滴を加速する。In FIG. 1, the orifice 16 extends through an orifice plate 38, shown as being coupled to ground potential. The rod electrodes 42 are arranged as shown so that the print medium 20 is between the electrodes 42 and the orifice plate 38. Since the electrode 42 is coupled to the power source S, an electric field is created between the orifice plate 38 and the electrode 42. This electric field is perpendicular to the orifice plate 38 and can be oriented parallel to the axis of the corresponding orifice 16. The electric field directed in this direction accelerates the ink droplets along a path from the outlet 18, 18 ', etc. towards the print medium.
【００３７】オリフィス板３８の下流の電界は、典型的
には、最低で単位ミリメートル当たり７５０ボルトであ
り、好適な電界では、単位ミリメートル当たり２０００
ボルトである。この電界は、ギャップＧにまたがるブレ
ークダウン電圧まで上昇してもよい。なお、このブレー
クダウン電圧は、典型的には、単位ミリメートル当た３
０００〜３５００ボルトである。種々の形式の電極を用
いて、所望電界を発生できる。例えば、リング又は筒状
電極をオリフィス及び印刷媒体間に用いて、インク滴が
このリング電極を通過するように所望電界を形成でき
る。他の例では、図６に示すように、電極４２’を印刷
媒体２０及びオリフィス板３８間に配置してもよい。こ
の形式の電極は、インク滴が出口から印刷媒体に移動す
る際に通過するオリフィス出口１８及び１８’と一線上
になった細長いスリット４４を具えている。The electric field downstream of the orifice plate 38 is typically at a minimum of 750 volts per millimeter, with the preferred electric field being 2000 per millimeter.
It is a bolt. This electric field may rise to a breakdown voltage across the gap G. The breakdown voltage is typically 3 mm per unit millimeter.
000-3500 volts. Various types of electrodes can be used to generate the desired electric field. For example, a ring or cylindrical electrode can be used between the orifice and the print medium to create the desired electric field so that ink drops pass through the ring electrode. In another example, the electrodes 42 'may be disposed between the print medium 20 and the orifice plate 38, as shown in FIG. This type of electrode has an elongated slit 44 in line with the orifice outlets 18 and 18 'through which ink drops pass from the outlet to the print medium.
【００３８】図１及び図６から明かな如く、必要ではな
いが、配列内の総べてのインク・ジェット・オリフィス
に対して、通常電界を形成する。これにより、本発明は
更に簡単になり、種々のオリフィス及びオリフィス出口
に夫々の電界及び電極が必要なくなる。インク・ジェッ
ト・プリント・ヘッドがますます小形になってくるの
で、夫々のオリフィス出口間の間隔が大幅に減る。種々
のインク・ジェット出口に対する個々の電界を不要にす
ることにより、多くのノズル・オリフィスの小形の配列
を有するインク・ジェット・プリント・ヘッドに本発明
を適用できる。As is apparent from FIGS. 1 and 6, although not required, a normal electric field is created for all ink jet orifices in the array. This further simplifies the present invention, eliminating the need for separate electric fields and electrodes at the various orifices and orifice outlets. As ink jet print heads become smaller and smaller, the spacing between each orifice outlet is greatly reduced. By eliminating the need for individual electric fields for the various ink jet outlets, the present invention is applicable to ink jet print heads having many small arrays of nozzle orifices.
【００３９】上述の如く、電界は、時間に対して不変、
即ち、一定である。すなわち、電界は、インク・ジェッ
ト動作期間中、パルスではなく、電界の大きさを変更し
て、例えば、インク滴の大きさに応じて、個々のインク
滴を帯電させ、個々のインク滴に与える加速を調整する
のでもない。As mentioned above, the electric field is time invariant,
That is, it is constant. That is, the electric field modifies the magnitude of the electric field during the ink jet operation, rather than pulses, to charge individual ink droplets and impart them to individual ink droplets, for example, depending on the ink droplet size. Not even adjusting the acceleration.
【００４０】しかし、特に印刷媒体を電極間に配置する
場合、電界の強さを、ある形式の印刷媒体用の第１レベ
ルから、他の形式の印刷媒体用の第２レベルに調整する
ことは望ましい。すなわち、種々の印刷媒体の電気的絶
縁特性は、異なる。したがって、特定の印刷媒体を用い
る際、この形式の印刷媒体用の電界を形成し、この電界
は、異なる時間に不変の電界を形成して他の形式の印刷
媒体を用いるまで、維持する。特定例としては、図１の
印刷媒体２０がマイヤーの場合、典型的な電界は、単位
ミリメートル当たり２．７キロボルトである。これとは
対照的に、印刷媒体がマイヤーよりも低い誘電率の場
合、電界は、典型的には、単位ミリメートル当たり約
２．５キロボルトのように低いレベルに設定される。印
刷媒体の変更毎に電界を調整する必要はないが、図１の
方法では、印刷媒体の誘電率が増加すると、電界を増や
すことにより、適切な印刷結果が得られる。However, especially when placing the print medium between the electrodes, it is not possible to adjust the electric field strength from a first level for one type of print medium to a second level for another type of print medium. desirable. That is, the electrical insulation characteristics of various print media are different. Thus, when a particular print medium is used, it creates an electric field for this type of print medium, which field is constant at different times and is maintained until another type of print medium is used. As a specific example, if the print medium 20 of FIG. 1 is Meyer, a typical electric field is 2.7 kilovolts per millimeter. In contrast, when the print medium has a lower dielectric constant than Meyer, the electric field is typically set at a low level, such as about 2.5 kilovolts per millimeter. It is not necessary to adjust the electric field each time the print medium is changed, but in the method of FIG. 1, when the dielectric constant of the print medium is increased, the electric field is increased to obtain an appropriate printing result.
【００４１】図２は、図１のインク・ジェット・プリン
ト・ヘッド１０におけるインク滴の噴射状態を示す。イ
ンク・ジェット・プリント・ヘッド１０が動作していな
いと、図２ａに示すように、インク・ミネスカス５０が
オリフィス板３８の内側で、オリフィス１６内に引っ込
める。これは、インク室１２内の圧力を典型的にはわず
かに負に維持し、インク滴の噴射を望まないときに、イ
ンクがオリフィス出口１８から垂れるのを防ぐためであ
る。インク・メニスカス５０がこの位置のとき、本発明
のこの実施例では、オリフィス板１８が接地電位に維持
されているので、メニスカスの表面に電界がない。印刷
媒体にインク滴を望むならば、電気パルスを信号源３６
から圧電ドライバ３０に供給して、この圧電ドライバを
たわませる。このたわみの結果、オリフィス１６の近傍
のインク内にアコースティク又は圧力波が発生する。よ
って、この圧力波に応じて、インク・メニスカス５０
は、図２ｂに示すように、インク・オリフィスでぐち１
８の外部に突き出る。この突き出たインク・メニスカス
５０は、オリフィス出口１８及び通常電極４２の間に発
生する強い電界を受ける。この電界は、メニスカスの先
端で最も強い静電力をメニスカス５０のひょう面上に発
生する。メニスカスの静電力が充分に大きいと、この先
端は通常電極４２の方向に向かって引っ張られ、突き出
たメニスカス５０の先端につながったインクの細い流体
の糸状体が形成される。図２ｃは、インク・オリフィス
出口に近いインクの半球状の基部につながった長く細い
液体の糸状体５２の状態を示している。メニスカスがオ
リフィス板３８の内側に引き戻されたとき、この細い液
状糸状体５２は、図２ｄに示す如く、メニスカスの先端
から途切れる。このようになるのは、インク・メニスカ
ス５０がインク・オリフィスの内側に引き戻されると
き、糸状体５２につながる点を含むインク・メニスカス
の表面が、いかなる静電力も受けないためであると信じ
られている。よって、糸状体５２につながる点の強い表
面張力により、図２ｄに示すように、糸状体が引きちぎ
れる。図２ｃにおいて、糸状体５２につながる点におけ
るメニスカス先端５０への強い静電力は、表面張力と反
対なので、望ましくないときに引きちぎれることを最小
にする。FIG. 2 shows the ejection state of ink drops in the ink jet print head 10 of FIG. When the ink jet print head 10 is not operating, the ink minescus 50 retracts within the orifice 16 inside the orifice plate 38, as shown in FIG. 2a. This is to keep the pressure in the ink chamber 12 typically slightly negative and prevent ink from dripping from the orifice outlet 18 when ink droplet ejection is not desired. When the ink meniscus 50 is in this position, there is no electric field on the surface of the meniscus because in this embodiment of the invention the orifice plate 18 is maintained at ground potential. If a drop of ink is desired on the print medium, an electrical pulse is applied to the signal source 36.
To the piezoelectric driver 30 to bend the piezoelectric driver. As a result of this deflection, acoustic or pressure waves are generated in the ink near the orifice 16. Therefore, in response to this pressure wave, the ink meniscus 50
At the ink orifice as shown in Figure 2b.
Project outside of 8. The protruding ink meniscus 50 receives a strong electric field generated between the orifice outlet 18 and the normal electrode 42. This electric field generates the strongest electrostatic force at the tip of the meniscus on the hull surface of the meniscus 50. When the electrostatic force of the meniscus is sufficiently large, this tip is normally pulled in the direction of the electrode 42 to form a thin fluid filament of ink connected to the tip of the protruding meniscus 50. FIG. 2c shows a long, thin liquid thread 52 connected to a hemispherical base of ink near the ink orifice outlet. When the meniscus is pulled back inside the orifice plate 38, this thin liquid thread 52 breaks from the tip of the meniscus, as shown in Figure 2d. This is believed to be because when the ink meniscus 50 is pulled back inside the ink orifice, the surface of the ink meniscus, including the points that connect to the filament 52, is not subjected to any electrostatic force. There is. Therefore, due to the strong surface tension at the point connected to the filament 52, the filament is torn off as shown in FIG. 2d. In FIG. 2c, the strong electrostatic force on the meniscus tip 50 at the point where it connects to the filament 52 is the opposite of surface tension, thus minimizing tearing off when not desired.
【００４２】アコースティク・ドライバ３０を動作させ
て、オリフィス板から外にメニスカスを単に押し、オリ
フィス板内に戻るようにメニスカスを引っ張って、電界
が糸状体を切断し、この糸状体を印刷媒体に向けて加速
する。この駆動機構をこの目的に単独に用いて、初期速
度をインク滴に分けない場合、ドライバ３０に必要なエ
ネルギーはより少なくなり、より小形のインク・ジェッ
ト・プリント・ヘッドを使用できる。これは、最も小さ
な大きさのインク滴を発生する好適な動作モードであ
る。The acoustic driver 30 is actuated to simply push the meniscus out of the orifice plate and pull the meniscus back into the orifice plate so that the electric field cuts the filamentous material into the print medium. Accelerate towards. If this drive mechanism is used solely for this purpose and the initial velocity is not split into ink drops, less energy is required for the driver 30 and a smaller ink jet print head can be used. This is the preferred mode of operation that produces the smallest drop size.
【００４３】しかし、大きな量のインク滴を発生する好
適な方法は、ドライバ３０の動作に充分なエネルギーを
用いて、インク滴を形成し、初期の小さな前方向速度を
インク滴に分ける。後述の如く、種々の量のインク滴を
発生して、中間調又はグレー・スケール印刷に利用でき
る。駆動機構からのエネルギーにより、インク滴の量を
決めるが、このエネルギーは、大きな量のインク滴の初
期速度には小さな影響しか与えない。駆動パルスの結果
による典型的な初期速度は、インク滴の大きさによる
が、単位秒当たり約２メートル以上の範囲である。大き
な量のインク滴は、小さな量のインク滴よりも早いレー
トで駆動機構により加速する。なお、最小のインク滴
は、駆動パルスでは加速されない。電界は、オリフィス
出口を通過するインクを引っ張り、これらインク滴を典
型的には単位秒当たり約１０から２０メートルに加速す
る。一定電界は、大きなインク滴よりも早いレートで小
さなインク滴を加速する。さらに、上述の如く、駆動機
構は、小さなインク滴よりも早く大きなインク滴を加速
する。よって、アコースティク・ドライバ機構及び電界
は共に作用するので、種々の大きさのインク滴は、印刷
媒体への移動にほぼ同じ時間だけかかる。However, the preferred method of producing a large volume of ink droplets is to use sufficient energy to drive the driver 30 to form the ink droplets and split the initial small forward velocity into the ink droplets. As described below, various amounts of ink drops can be generated and used for halftone or gray scale printing. The energy from the drive determines the drop volume, but this energy has only a small effect on the initial velocity of a large drop. Typical initial velocities as a result of drive pulses are in the range of about 2 meters per second or more, depending on the drop size. Large drops are accelerated by the drive mechanism at a faster rate than small drops. Note that the smallest ink droplet is not accelerated by the drive pulse. The electric field pulls ink through the orifice outlet, accelerating these drops, typically to about 10 to 20 meters per second. The constant electric field accelerates small drops at a faster rate than large drops. Further, as mentioned above, the drive mechanism accelerates large ink drops faster than small ink drops. Thus, because the acoustic driver mechanism and the electric field work together, ink droplets of various sizes take about the same time to travel to the print medium.
【００４４】典型的な印刷アプリケーションにおいて
は、印刷媒体が移動するか、インク・ジェット・プリン
ト・ヘッドが移動して印刷媒体を走査するか、又は、印
刷媒体及びインク・ジェット・プリント・ヘッドの両方
が移動する。よって、オリフィス板及び印刷媒体間の移
動時間がほぼ一定であるのが望ましいばかりか、印刷画
像の歪を小さくするには、インク滴の印刷媒体の速度に
対する速度をより早くするのが望ましい。ほぼ一定の移
動時間により、種々の大きさのインク滴は、互いの差が
プラスマイナス約１５秒以内で、印刷媒体に達する。In a typical printing application, either the print medium moves, the ink jet print head moves to scan the print medium, or both the print medium and the ink jet print head. Moves. Therefore, it is desirable not only that the moving time between the orifice plate and the print medium is substantially constant, but also in order to reduce the distortion of the printed image, it is desirable to increase the speed of the ink droplet relative to the speed of the print medium. Due to the approximately constant travel time, ink droplets of various sizes reach the print medium within ± 15 seconds of each other.
【００４５】グレー・スケール又は中間調印刷の利点の
他に、本発明による他の利点もある。すなわち、総べて
の速度をインク滴に伝えるのに圧電変換器を必要としな
いので、この変換器を駆動するのに低電圧でよい。すな
わち、電界がインク滴の加速を助ける。さらに、電界を
用いずに、第１最高インク滴繰り返しレートで均一に適
切に動作するインク・ジェット・プリント・ヘッドは、
本発明による時間に対し不変の電界の存在により、高速
のインク滴繰り返しレートで動作できる。図１に示す形
式のインク・ジェット・プリント・ヘッドを８キロヘル
ツ以上のインク滴繰り返しレートで動作させ、高いイン
ク滴繰り返しレートを可能にする。さらに、所定のイン
ク滴繰り返しレートでのかかる電界を用いずに動作する
インク・ジェット・プリント・ヘッドの場合ではなく、
電界が存在して動作するドロップ・オン・デマンド・イ
ンク・ジェット・プリント・ヘッドを用いることによ
り、より小さなインク滴が得られる。試験したインク・
ジェット・プリント・ヘッドでは、電界の利用により、
インク滴の最小の大きさを約２０パーセント以上小さく
できることが判った。さらに、電界の存在により達成し
た比較的早いインク滴速度により、高速インク滴繰り返
しレートでインク滴を発生する際に用いるアコースティ
ク・ドライバを駆動するのに利用できる駆動波形式で
は、融通性が高まる。Besides the advantages of gray scale or halftone printing, there are other advantages according to the invention. That is, since no piezoelectric transducer is required to convey all velocity to the ink drop, a low voltage is sufficient to drive this transducer. That is, the electric field helps accelerate the ink drop. Further, an ink jet print head that operates uniformly and properly at the first highest drop repetition rate without the use of an electric field is
The presence of a time-invariant electric field according to the present invention allows operation at high ink drop repetition rates. An ink jet print head of the type shown in FIG. 1 is operated at drop repetition rates of 8 kilohertz and above, allowing high drop repetition rates. Furthermore, rather than in the case of an ink jet print head that operates without such an electric field at a given ink drop repetition rate,
Smaller drops are obtained by using drop-on-demand ink jet print heads that operate in the presence of an electric field. Tested ink
In a jet print head, the use of an electric field
It has been found that the minimum drop size can be reduced by about 20 percent or more. In addition, the relatively fast drop velocity achieved by the presence of the electric field provides more flexibility in the drive waveform equation that can be used to drive the acoustic driver used to generate drops at high drop repetition rates. .
【００４６】これら他の利点もあるが、本発明の本質的
な利点の１つは、電界が存在する際に上述の如く動作す
る際、ドロップ・オン・デマンド・インク・ジェット・
プリにて中間調又はグレー・スケール印刷を効果的に行
うことである。なお、用語グレー・スケール印刷は、イ
ンク滴量の変調又は変化と同等である。Despite these and other advantages, one of the essential advantages of the present invention is that when operating as described above in the presence of an electric field, a drop-on-demand ink jet.
Effectively performing halftone or gray scale printing in pre. It should be noted that the term gray scale printing is equivalent to modulation or change in ink drop volume.
【００４７】一般的に、個々のインク滴内に含まれるイ
ンク量は、インク・ジェット・オリフィスの直径により
制御できると共に、アコースティク・ドライバを駆動す
る際に用いる波形形状により制御できる。この波形形状
を調整して、インク量を増やすと共に、このインク量が
オリフィス出口の前及び高電界領域にはみ出る時間を延
ばすことにより、より大きいインク滴を達成できる。こ
れとは逆に、インク量、及びインクがオリフィス出口か
らはみ出た時間を減らすことにより、インク滴がより小
さくなる。In general, the amount of ink contained in each ink droplet can be controlled by the diameter of the ink jet orifice and also by the waveform shape used when driving the acoustic driver. Larger ink droplets can be achieved by adjusting this waveform shape to increase the amount of ink and extend the time that this amount of ink extends before the orifice outlet and in the high electric field region. Conversely, by reducing the amount of ink and the time it takes for the ink to exit the orifice outlet, the ink drop becomes smaller.
【００４８】図４は、ユニポーラ駆動パルスを示す。か
かるユニポーラ駆動パルスは、信号発生器３６により従
来方法で発生でき、アコースティク・ドライバ機構３０
に供インク滴の量を変化させる第１の方法は、振幅変調
方法であり、図４に示すパルスの振幅をＶ0 からＶ1 に
増加させる。これにより、インク滴に含まれるインク量
が増加する。これとは逆に、この電圧がＶ0 から低いレ
ベルに低下すると、インク滴内のインク量が減少する。
パルス幅変調技術を用いてもよい。例えば、図４に示す
パルスの期間、即ち、パルス幅を、時点ｔ1 及びｔ2 間
から時点ｔ1 及びｔ3 間に増やすことにより、インク滴
に含まれたインク量を増やす。これとは反対に、図示し
たパルスのパルス幅を減少することにより、インク滴内
に含まれるインク量を減らす。振幅及びパルス幅変調の
組み合わせによる方法を用いてもよく、また、図４に示
す波形と異なる波形を供給してもよい。例えば、パルス
・ストリングを用いて、インク滴の量を決める初期イン
ク滴形成及び引きちぎりの間に、多くのパルスをドライ
バ３０に供給する。FIG. 4 shows a unipolar drive pulse. Such a unipolar drive pulse can be generated in a conventional manner by the signal generator 36 and the acoustic driver mechanism 30
The first method for changing the amount of ink drops to be supplied is an amplitude modulation method, which increases the amplitude of the pulse shown in FIG. 4 from V0 to V1. As a result, the amount of ink contained in the ink droplet increases. Conversely, as the voltage drops from V0 to a lower level, the amount of ink in the drop drops.
Pulse width modulation techniques may be used. For example, the amount of ink contained in the ink droplet is increased by increasing the pulse period shown in FIG. 4, that is, the pulse width, between the time points t1 and t2 and the time points t1 and t3. On the contrary, by reducing the pulse width of the illustrated pulse, the amount of ink contained in the ink drop is reduced. A method based on a combination of amplitude and pulse width modulation may be used, or a waveform different from the waveform shown in FIG. 4 may be supplied. For example, a pulse string is used to provide many pulses to the driver 30 during initial drop formation and tear-off, which determines the drop volume.
【００４９】図３は、グレー・スケール印刷を行うのに
特に有効な駆動信号を示す。この特定駆動信号は、バイ
ポーラ電気パルス６０であり、詰め替えパルス成分６２
及び噴射パルス成分６４を具えている。これら成分６２
及び６４は、逆極性の電圧である。また、これらパルス
成分６２及び６４は、待ち時間Ｘだけ分離している。成
分６２及び６４の極性は、圧電ドライバ機構３０の極性
に応じて、図３に示すのと逆にしてもよい。動作におい
て、詰め替えパルス成分６２が供給されると、インク室
１２は、広がり、インクをインク室１２に引っ張り、そ
の後のインク滴噴射のために、このインク室を詰め替え
る。詰め替えパルスの終わりで電圧が０に向かうので、
インク室は、縮小し始め、インク・メニスカスをオリフ
ィス１６内からオリフィス出口１８方向に動かす。噴射
パルス成分６４を供給すると、インク室１２は急速に圧
縮され、インク滴を噴射する。待ち時間が延びると、噴
射パルス成分６４が供給されたときに、インク・メニス
カスは、オリフィス出口１８の近傍に移動する。インク
滴噴射パルスを供給する前に、メニスカスが出口１８に
最も近い位置に進まで、待ち時間を延ばすことにより、
個々のインク滴内に含まれるインク量が増加する。この
待ち時間を短くすると、インク量が逆に減る。所定イン
ク滴量に対する所望の待ち時間は、利用する特定のイン
ク・ジェットの特性で決まり、インク・ジェットの性能
を観察することにより判る。一般に、待ち時間は、特性
期間、即ち、メニスカスの共振周波数の約３分の１より
も短い。典型的なメニスカス共振時間は、インク・ジェ
ットの構成及び用いるインクより決まり、５０マイクロ
秒から１６０マイクロ秒の範囲である。さらに、噴射パ
ルス成分６４の期間を延長するか、噴射パルス成分の振
幅を大きくするかして、インク滴の量を増加できる。FIG. 3 shows drive signals that are particularly useful for performing gray scale printing. This specific drive signal is a bipolar electric pulse 60 and a refill pulse component 62.
And an injection pulse component 64. These ingredients 62
And 64 are voltages of opposite polarity. The pulse components 62 and 64 are separated by the waiting time X. The polarities of the components 62 and 64 may be reversed from that shown in FIG. 3, depending on the polarity of the piezoelectric driver mechanism 30. In operation, when the refill pulse component 62 is supplied, the ink chamber 12 expands, pulls ink into the ink chamber 12, and refills the ink chamber for subsequent ink drop ejection. Since the voltage goes to 0 at the end of the refill pulse,
The ink chamber begins to shrink, moving the ink meniscus from within the orifice 16 toward the orifice outlet 18. When the ejection pulse component 64 is supplied, the ink chamber 12 is rapidly compressed and ejects an ink drop. The increased latency causes the ink meniscus to move closer to the orifice outlet 18 when the ejection pulse component 64 is delivered. By extending the waiting time until the meniscus has advanced to a position closest to the outlet 18 before delivering the ink drop ejection pulse,
The amount of ink contained in each ink drop increases. When this waiting time is shortened, the amount of ink is reduced. The desired latency for a given drop volume depends on the characteristics of the particular ink jet utilized and can be seen by observing the performance of the ink jet. In general, the waiting time is shorter than the characteristic period, that is, about one third of the resonance frequency of the meniscus. Typical meniscus resonance times are in the range of 50 microseconds to 160 microseconds, depending on the composition of the ink jet and the ink used. Further, the amount of ink droplets can be increased by extending the period of the ejection pulse component 64 or increasing the amplitude of the ejection pulse component.
【００５０】特定例として、上述の米国特許出願第０７
／４３０２１３号に開示された形式のインク・ジェット
・プリント・ヘッドは、４キロヘルツのインク滴繰り
返しレートで動作する。図５に示すように、駆動波形を
図３と違え、個々のインク滴の種々のインク量を達成す
る。図５のスポット又はドットは、マイヤー印刷媒体状
に印刷されたドットに対応し、その大きさは約１．６ミ
ル（１ミルは、１０００分の１インチ）から約３．９２
ミルである。インクが溶けたインクではなく、印刷媒体
状のインク・スポットを圧力を加えて後で溶かす場合、
スポットの大きさの変化はより大きくなり、例えば、約
１．８ミルから約５．５ミルになる。ドットの大きさを
レベル１にするには、待ち時間Ｘを９マイクロ秒に設定
し、噴射パルス成分６４の期間Ｙを３マイクロ秒に設定
する。ドットの大きさをレベル２にするには、時間Ｘを
１１マイクロ秒に設定し、期間Ｙを５マイクロ秒に設定
する。ドットの大きさをレベル３にするには、時間Ｘを
１１マイクロ秒に設定し、期間Ｙを４マイクロ秒に設定
する。ドットの大きさをレベル４にするには、時間Ｘを
１２マイクロ秒に設定し、期間Ｙを１１マイクロ秒に設
定する。ドットの大きさをレベル５にするには、時間Ｘ
を１２マイクロ秒に設定し、期間Ｙを１５マイクロ秒に
設定する。最後に、ドットの大きさをレベル６にするに
は、時間Ｘを１２マイクロ秒に設定し、期間Ｙを２０マ
イクロ秒に設定する。これら場合の各々において、詰め
替えパルス成分の振幅及びパルス幅は、夫々５マイクロ
秒及び４０ボルトである。また、噴射パルス成分の振幅
は、４０ボルトである。さらに、電界は、単位ミリメー
トル当たり２．４キロボルトである。バイポーラ駆動パ
ルスのこれら成分値を調整することにより、インク滴の
量及びインク・ドットの大きさを調整できる。同様に、
噴射パルス成分の振幅を大きくすることにより、待ち時
間の調整及び噴射パルス成分のパルス幅の調整の両方又
は一方で、インク滴量を変更できる。噴射パルス成分６
４の振幅が増えると、噴射パルス成分及び詰め替えパル
ス成分の振幅の比が大きくなり、インク滴内のインク量
が増える。同様に、噴射パルス成分のパルス幅が増える
と、噴射パルス成分のパルス幅及び詰め替えパルス成分
のパルス幅の比も大きくなり、インク滴量が増える。As a specific example, US patent application Ser.
Ink jet printheads of the type disclosed in US Pat. No. 4,430,213 operate at an ink drop repetition rate of 4 kilohertz. As shown in FIG. 5, the drive waveform is different from that of FIG. 3 to achieve various ink amounts of individual ink droplets. The spots or dots in FIG. 5 correspond to dots printed on a Meyer print medium and have a size of about 1.6 mils (1 mil is one thousandth of an inch) to about 3.92.
It's a mill. If the ink is not a melted ink but pressure is applied to the ink spot on the print media,
The change in spot size will be larger, for example from about 1.8 mils to about 5.5 mils. To set the dot size to level 1, the waiting time X is set to 9 microseconds and the period Y of the ejection pulse component 64 is set to 3 microseconds. To set the dot size to level 2, time X is set to 11 microseconds and period Y is set to 5 microseconds. To set the dot size to level 3, time X is set to 11 microseconds and period Y is set to 4 microseconds. To set the dot size to level 4, time X is set to 12 microseconds and period Y is set to 11 microseconds. To change the dot size to level 5, time X
Is set to 12 microseconds and the period Y is set to 15 microseconds. Finally, to bring the dot size to level 6, set time X to 12 microseconds and period Y to 20 microseconds. In each of these cases, the amplitude and pulse width of the refill pulse component is 5 microseconds and 40 volts, respectively. The amplitude of the injection pulse component is 40 volts. In addition, the electric field is 2.4 kilovolts per millimeter. By adjusting these component values of the bipolar drive pulse, the amount of ink drop and the size of ink dot can be adjusted. Similarly,
By increasing the amplitude of the ejection pulse component, it is possible to change the ink droplet amount while adjusting the waiting time and / or the pulse width of the ejection pulse component. Injection pulse component 6
As the amplitude of 4 increases, the ratio of the amplitudes of the ejection pulse component and the refilling pulse component increases, and the amount of ink in the ink droplet increases. Similarly, when the pulse width of the ejection pulse component increases, the ratio of the pulse width of the ejection pulse component and the pulse width of the refilling pulse component also increases, and the ink droplet amount increases.
【００５１】さらに、図３に示す形式の複数のバイポー
ラ・パルスを用いて、個々のインク滴を発生する。一般
的に、インク滴形成に用いるかかるバイポーラ・パルス
の数を増やすことにより、インク滴のインク量を増やせ
る。実際にも、各バイポーラ・パルスにより、インクの
付加的な量の突出部が電界に入るので、インク滴が分離
する前に、インク滴のインク量が増加する。この方法に
より形成された個々のインク滴を分離させるために、バ
イポーラ・パルス間の期間を増加する。所望数のバイポ
ーラ・パルスを用いて所望大きさのインク滴を発生した
後、高エネルギーのパルスを供給して、インク滴を中断
する。しかし、総べてのバイポーラ・パルスが同じ特性
で、個々のバイポーラ・パルス間の遅延を単に調整し
て、インク滴を電界内で中断するならば、装置が簡単に
なる。In addition, a plurality of bipolar pulses of the type shown in FIG. 3 are used to generate individual ink drops. In general, increasing the number of such bipolar pulses used to form an ink drop can increase the ink volume of the ink drop. In fact, each bipolar pulse causes an additional amount of protrusion of ink to enter the electric field, thus increasing the amount of ink in the drop before it separates. The period between bipolar pulses is increased to separate the individual drops formed by this method. After the desired number of bipolar pulses have been used to generate a desired size drop, a high energy pulse is applied to interrupt the drop. However, if all the bipolar pulses have the same characteristics and the delay between the individual bipolar pulses is simply adjusted to interrupt the drop in the electric field, then the device is simplified.
【００５２】特定例として、詰め替え成分、待ち時間成
分及び噴射成分を含むかかるパルス・ストリングの典型
的なバイポーラ・パルスの期間は、約２０マイクロ秒か
ら４０マイクロ秒である。さらに、個々のバイポーラ・
パルス間の典型的な遅延時間は、約１２マイクロ秒から
３０マイクロ秒の範囲である。図１に示す形式のインク
・ジェット・プリント・ヘッドでは、個々のパルス間の
時間遅延が約１００マイクロ秒よりも大きくなると、イ
ンク滴が中断する。２０マイクロ秒期間のバイポーラ・
パルスと仮定すると、バイポーラ・パルス間の安定した
間隔は、約４０マイクロ秒であり、これは、個々のバイ
ポーラ・パルスの期間の約２倍になる。バイポーラ・パ
ルス間の期間が約１０マイクロ秒未満か、インク滴が中
断する期間未満である限り、連続したバイポーラ・パル
スは、分離したインク滴を発生する代わりに、個々のイ
ンク滴の量にインクを付加する。As a specific example, the duration of a typical bipolar pulse of such a pulse string containing a refill component, a latency component and a firing component is approximately 20 to 40 microseconds. In addition, individual bipolar
Typical delay times between pulses range from about 12 microseconds to 30 microseconds. In an ink jet print head of the type shown in FIG. 1, ink drops break when the time delay between individual pulses is greater than about 100 microseconds. 20 microsecond duration bipolar
Assuming pulses, the stable interval between bipolar pulses is about 40 microseconds, which is about twice the duration of individual bipolar pulses. As long as the time period between the bipolar pulses is less than about 10 microseconds or less than the time period for which the ink drops are interrupted, successive bipolar pulses will produce ink drops in individual ink drop volumes instead of producing separate ink drops. Is added.
【００５３】ある特定の試験において、単一のバイポー
ラ・パルスがゼロックス（商標）ボンド紙上に形成した
インク・ドットは直径が２ミルであり、４０マイクロ秒
だけ離れた２０マイクロ秒の２つのバイポーラ・パルス
のストリングがこの印刷媒体状に形成したインク・ドッ
トの直径は３ミルであり、３つのかかるバイポーラ・パ
ルスのストリングがこの印刷媒体に形成したインク・ド
ットの直径は４ミルである。この例において、個々のバ
イポーラ・パルスの詰め替え成分の振幅は、４０ボルト
である。また、詰め替え成分及び噴射成分間の待ち時間
は、５マイクロ秒である。さらに、各バイポーラ駆動パ
ルスの噴射パルス成分のパルス幅及び振幅は、夫々１０
マイクロ秒及び４０ボルトである。また、電界は、単位
ミリメー当たり１．６キロボルトである。In one particular test, a single bipolar pulse formed an ink dot on a Xerox ™ bond paper that was 2 mils in diameter and had 20 microseconds separated by 40 microseconds. The diameter of the ink dot formed by the string of pulses on the print medium is 3 mils and the diameter of the ink dot formed by the string of three such bipolar pulses on the print medium is 4 mils. In this example, the amplitude of the refill component of the individual bipolar pulses is 40 volts. The waiting time between the refill component and the injection component is 5 microseconds. Furthermore, the pulse width and the amplitude of the ejection pulse component of each bipolar drive pulse are 10
Microseconds and 40 volts. The electric field is 1.6 kilovolts per millimeter.
【００５４】個々のインク滴を発生する１つ以上のバイ
ポーラ・パルスの合成により、インク・ジェット・プリ
ンタが動作できる最高インク滴繰り返しレートが減る。
しかし、高いインク滴繰り返しレートは、依然可能であ
る。例えば、３つのバイポーラ・パルスを組み合わせて
最も大きなインク滴を発生する上述の場合、８キロヘル
ツ以上の繰り返しレートを実現できる。The combination of one or more bipolar pulses that produce individual drops reduces the maximum drop repetition rate at which an ink jet printer can operate.
However, high drop repetition rates are still possible. For example, in the case above where three bipolar pulses are combined to produce the largest drop, a repetition rate of 8 kilohertz or higher can be achieved.
【００５５】最後に、本発明は、種々のインクを用いる
インク・ジェット・プリンタに適用できる点に留意され
たい。例えば、抵抗が１０**（−４）オーム・センチメ
ートルから約１０**（−１１）オーム・センチメートル
のインクが安定しており、抵抗が１０**（−６）オーム
・センチメートルから約１０**（−８）オーム・センチ
メートルのインクがより好適である。一般的に、適切な
抵抗の正確な範囲はまだ確立されていないが、より高い
抵抗のインクがより良い結果を得ると信じられている。
室温で液体のインクや、室温では個体である相変化形式
のインクを用いてもよい。好適な相変化インクの１つ
が、１９８８年８月３日出願の米国特許出願第２２７８
４６号「相変化インク・キャリア成分及びそれから形成
した相インク」（特願平１−１９３７８８号）に開示さ
れている。しかし、本発明は、かかる特定の形式のイン
クに限定されるものではない。Finally, it should be noted that the present invention is applicable to ink jet printers that use various inks. For example, ink with a resistance of 10 ** (-4) ohm cm to about 10 ** (-11) ohm cm is stable, and a resistance of 10 ** (-6) ohm cm to Inks of about 10 ** (-8) ohm centimeters are more preferred. In general, the exact range of suitable resistance has not yet been established, but it is believed that higher resistance inks give better results.
Ink that is liquid at room temperature or phase change type ink that is solid at room temperature may be used. One suitable phase change ink is disclosed in US patent application Ser. No. 2278 filed Aug. 3, 1988.
No. 46, “Phase Change Ink Carrier Component and Phase Ink Formed There from” (Japanese Patent Application No. 1-193788). However, the invention is not limited to this particular type of ink.
【００５６】本発明の好適な実施例について上述した
が、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形が可能
である。Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【００５７】[0057]
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、インク滴
の大きさの範囲を広がり、高信頼で効率的にグレー・ス
ケール又は中間調の印刷を行える。また、本発明では、
比較的早いインク滴繰り返しレートで安定に動作できる
と共に、インク滴を発生するのに必要な駆動電圧が低く
て良く、広範囲の駆動波形式に応答して動作できる。さ
らに、本発明では、インク・ジェット・プリンタの印刷
期間中に電界を変化させるのが簡単である。As described above, according to the present invention, the range of ink droplet size can be expanded, and highly reliable and efficient gray scale or halftone printing can be performed. Further, in the present invention,
It can operate stably at a relatively high ink drop repetition rate, requires a low drive voltage to generate ink drops, and can operate in response to a wide range of drive waveform formulas. Further, the present invention makes it easy to change the electric field during the printing of the ink jet printer.
【図１】本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッド
の好適な一実施例の一部を切り欠いた斜視図である。FIG. 1 is a partial cutaway perspective view of a preferred embodiment of an ink jet print head of the present invention.
【図２】本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッド
によるインク滴の形成過程を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a process of forming ink droplets by the ink jet print head of the present invention.
【図３】本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッド
のアコースティク・ドライバ用の駆動信号の好適な波形
図である。FIG. 3 is a preferred waveform diagram of drive signals for the acoustic driver of the ink jet print head of the present invention.
【図４】本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッド
のアコースティク・ドライバ用の別の駆動信号の波形図
である。FIG. 4 is a waveform diagram of another drive signal for the acoustic driver of the ink jet print head of the present invention.
【図５】本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッド
により印刷した種々のインク・スポットの大きさを示す
図である。FIG. 5 illustrates various ink spot sizes printed by the ink jet print head of the present invention.
【図６】本発明のインク・ジェット・プリント・ヘッド
の好適な他の実施例の一部を切り欠いた斜視図である。FIG. 6 is a partial cutaway perspective view of another preferred embodiment of the ink jet print head of the present invention.
１０ ドロップ・オン・デマンド・インク・ジェット １２ インク室 １４ インク源 １６ オリフィス １８ 出口 ２０ 印刷媒体 ３０ アコースティク・ドライバ機構 ３４ ダイアフラム ３６ 信号源 ３８ オリフィス板 ４２ 電極 ５０ インク・メニスカス ５２ 糸状体 10 Drop-on-Demand Ink Jet 12 Ink Chamber 14 Ink Source 16 Orifice 18 Exit 20 Printing Medium 30 Acoustic Driver Mechanism 34 Diaphragm 36 Signal Source 38 Orifice Plate 42 Electrode 50 Ink Meniscus 52 Filament
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スーザン シー スコーニング アメリカ合衆国オレゴン州97210 ポート ランド ノースウエスト アービング 2247 (72)発明者 ヒュー ピー リー アメリカ合衆国カリフォルニア州92683ウ エストミンスター ブライトン ストリー ト 15171 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Susan Sea Scorning Oregon, USA 97210 Portland Northwest Irving 2247 (72) Inventor Hupee Lee, California 92683 Westminster Brighton Street 15171
Claims (2)
ら隙間を介して印刷媒体へ向かってインク滴を噴射する
ドロップ・オン・デマンド型インク・ジェット・プリン
ト・ヘッドにおいて、 インク室と、 該インク室とつながり、出口を有するインク滴噴射オリ
フィスと、 インクに上記出口を通過させる駆動手段と、 上記経路の少なくとも一部に沿って電界を発生し、上記
出口を通過した上記インクを引っ張り、インク滴を形成
するのを助け、上記インク滴が上記印刷媒体に移動する
のを加速する手段とを具え、 上記電界は上記インク滴の形成及び加速期間中は一定で
あることを特徴とするドロップ・オン・デマンド型イン
ク・ジェット・プリント・ヘッド。1. A drop-on-demand ink jet print head for ejecting ink droplets from an ink jet print head toward a print medium through a gap, the ink chamber and the ink chamber. An ink droplet ejection orifice that is connected and has an outlet, a driving unit that causes the ink to pass through the outlet, an electric field is generated along at least a part of the path, and the ink that has passed through the outlet is pulled to form an ink droplet. And a means for accelerating the movement of the ink drop onto the print medium, the electric field being constant during the formation and acceleration of the ink drop. Type ink jet print head.
ク室に結合し、出口を有するインク滴オリフィスと、イ
ンク内に圧力波を発生し、上記インク滴オリフィスを介
して外側にインクを通過させる駆動手段とを具え、上記
インク滴オリフィスの出口から上記出口から離れた印刷
媒体に向かう経路に沿った第１方向に上記インク滴が移
動するドロップ・オン・デマンド型インク・ジェット・
プリント・ヘッドの動作方法であって、 電界を発生し、上記出口から上記印刷媒体に向かう経路
に沿って上記インク滴を加速し、 上記駆動手段を動作させて、上記インクを上記出口から
上記電界内に通過させ、上記電界が、上記出口を通過し
たインクを引っ張って上記インクを中断してインク滴を
形成する助けをすると共に、上記インク滴を上記印刷媒
体に向かって加速し、 上記インク滴を形成し加速する間、上記経路に沿って存
在する上記電界を一定に維持することを特徴とするドロ
ップ・オン・デマンド型インク・ジェット・プリント・
ヘッドの動作方法。2. An ink chamber coupled to an ink source, an ink droplet orifice coupled to the ink chamber and having an outlet, a pressure wave is generated in the ink, and the ink is passed to the outside through the ink droplet orifice. A drop-on-demand ink jet in which the ink droplets move in a first direction along a path from the outlet of the ink droplet orifice toward the print medium away from the outlet.
A method of operating a print head, the method comprising: generating an electric field, accelerating the ink droplets along a path from the outlet to the print medium, and operating the drive means to move the ink from the outlet to the electric field. Passing through the ink, the electric field pulls the ink that has passed through the outlet to help interrupt the ink and form ink drops, while accelerating the ink drops toward the print medium. Drop-on-demand type ink jet print characterized by maintaining the electric field existing along the path constant while forming and accelerating
How the head works.
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| JPH07125193A true JPH07125193A (en) | 1995-05-16 |
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