JPH0729434B2 - Liquid jet print head and printing apparatus - Google Patents

Liquid jet print head and printing apparatus

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JPH0729434B2
JPH0729434B2 JP61054998A JP5499886A JPH0729434B2 JP H0729434 B2 JPH0729434 B2 JP H0729434B2 JP 61054998 A JP61054998 A JP 61054998A JP 5499886 A JP5499886 A JP 5499886A JP H0729434 B2 JPH0729434 B2 JP H0729434B2
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liquid
discharge
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liquid flow
print head
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和明 益田
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/205Ink jet for printing a discrete number of tones

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、液体噴射プリントヘッド及びプリント装置に
関し、より詳しくは、階調性のある記録を行うことので
きる液体噴射プリントヘッド及びプリント装置に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid jet print head and a printing apparatus, and more particularly to a liquid jet print head and a printing apparatus capable of printing with gradation. .

[従来の技術] 従来、ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の
発生が無視し得る程度に極めて小さいという点において
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
しかも普通紙に定着等特別な処理を必要とせずに記録の
行える液体噴射記録法(インクジェット記録法)は極め
て有力な記録法であって、これまでにも種々な方式の提
案とそれを具現化する装置とが考案され、改良が加えら
れて実用化されてきている。
[Prior Art] Conventionally, the non-impact recording method has been attracting attention because noise generation during recording is extremely small to a negligible level. Among them, high-speed recording is possible,
Moreover, the liquid jet recording method (inkjet recording method), which can perform recording without requiring special processing such as fixing on plain paper, is an extremely effective recording method, and has proposed various methods and realized them. And a device for doing so have been devised, improved and put into practical use.

その中で、例えば特開昭54−51837号公報、ドイツ公開
(DOLS)第2843064号公報に記載された方式は、熱エネ
ルギを液体に作用させて飛翔液滴を形成するための原動
力を得るという点において、他のインクジェット記録法
とは異なる特徴を有している。
Among them, the methods described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 54-51837 and German Publication (DOLS) 2843064 are said to obtain thermal power to act on liquid to form a driving force for forming flying droplets. In this respect, it has a feature different from other inkjet recording methods.

すなわち、上記の公報に開示されてある記録法では、熱
エネルギの作用を受けた液体が気泡の発生を含む急峻な
体積の増大を伴う状態変化を起し、当該状態変化に基づ
く作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスより
液滴が吐出、飛翔して被記録部材に付着し記録が行われ
るものである。
That is, in the recording method disclosed in the above publication, the liquid subjected to the action of thermal energy undergoes a state change accompanied by a sharp increase in volume including the generation of bubbles, and by the action force based on the state change, The droplets are ejected from the orifice at the tip of the recording head, fly, and adhere to the recording member to perform recording.

殊に、DOLS第2843064号公報に開示されているインクジ
ェット記録法は、所謂ドロップ・オンデマンド記録法に
極めて有効に適用されるばかりでなく、記録ヘッド部を
フルラインタイプで高密度マルチオリフィス化すること
が容易であるので、高解像度,高品質の画像を高速度に
得られることになるという利点を有している。
In particular, the inkjet recording method disclosed in DOLS 2843064 is not only very effectively applied to the so-called drop-on-demand recording method, but also the recording head part is a full line type and has a high density multi-orifice. Since it is easy to obtain, there is an advantage that an image of high resolution and high quality can be obtained at high speed.

このように、熱エネルギを利用した液体噴射記録法は多
くの利点を有するものではあるが、更に高解像度、高品
質の画像を記録しようとする場合には、記録画素に階調
性を持たせ、中間調(ハーフトーン)の情報を含む画像
記録を行う必要がある。
As described above, the liquid jet recording method using heat energy has many advantages. However, in order to record an image with higher resolution and higher quality, it is necessary to provide the recording pixel with gradation. It is necessary to perform image recording including halftone information.

[発明が解決しようとする問題点] このような、階調性表現を行う従来の画像記録方法とし
ては、先ず第1に、一画素を像形成素体の1つのみによ
ってだけ占領され得る複数のセルにマトリクス状に細分
化し、そのマトリクス状にされた一画素の中を像形成素
体によって占領されているセルの個数とセルを占領して
いる像形成素体の配列状態とに応じて、所望のレベルの
階調性をデジタル的に表現する記録方法がある。また、
第2に一画素を像形成素体の1つのみによって構成し、
像形成素体の光学的濃度を変えることによって所望の階
調性表現をアナログ的に表現する記録方法がある。
[Problems to be Solved by the Invention] In such a conventional image recording method for expressing gradation, first of all, a plurality of pixels in which one pixel can be occupied by only one of the image forming elements. According to the number of cells occupied by the image forming element and the array state of the image forming element occupying the cells. There is a recording method that digitally expresses a desired level of gradation. Also,
Second, one pixel is composed of only one of the image forming elements,
There is a recording method in which desired gradation expression is represented in an analog manner by changing the optical density of the image forming element.

しかし、熱エネルギによって液体を吐出させて記録を行
う液体噴射記録ヘッドにおいては、これを第1の方法に
よって階調性表現を得るべく制御する場合には、一画素
自体の面積が大きくなり、鮮明度等の低下が生じること
があった。また、デジタル制御であることから階調のス
テップが粗くなり、画像品位の細かさに欠けることもあ
った。
However, in a liquid jet recording head that performs recording by ejecting a liquid by thermal energy, when controlling this in order to obtain gradation expression by the first method, the area of one pixel itself becomes large and There was a case where the degree of deterioration was reduced. Further, since the digital control is used, the gradation steps are coarse, and the image quality is sometimes poor.

一方、第2の方法では、一般に吐出される液滴の大きさ
を加える電気エネルギを変化させることによって一画
素、すなわち像形成素体の大きさを変化させる方式が採
られるが、しかし、この方法では階調性の制御範囲が狭
く充分な階調制御範囲が得られず、また、オリフィス径
等を一様に保つべく極めて厳格な品質管理が必要とな
り、これが十分に行われない場合には製造上のばらつき
に起因して記録ヘッドの吐出不良、信頼性等の低下を招
くこともあった。
On the other hand, the second method generally adopts a method of changing the size of one pixel, that is, the size of the image forming element by changing the electric energy applied to the size of the ejected droplet, but this method is used. In this case, the gradation control range is narrow and a sufficient gradation control range cannot be obtained. In addition, extremely strict quality control is required to keep the orifice diameter etc. uniform. Due to the above variation, ejection failure of the recording head, reliability and the like may be deteriorated.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、これら問題点を解決し、高い光学濃度から低
い光学濃度までの広い濃度範囲にわたって細かな階調表
現が可能な液体噴射プリントヘッド及びプリント装置を
提供することを目的とする。
[Means for Solving Problems] The present invention solves these problems and provides a liquid jet printhead and a printing apparatus capable of expressing fine gradation over a wide density range from high optical density to low optical density. The purpose is to provide.

本発明の他の目的は、信頼性および液滴吐出安定性を向
上させた液体噴射プリントヘッド及びプリント装置を提
供することにある。
Another object of the present invention is to provide a liquid ejecting print head and a printing apparatus which have improved reliability and droplet ejection stability.

本発明のさらに他の目的は製造上のばらつきに起因した
吐出特性のばらつきを簡単に無くし、歩留りを向上させ
た液体噴射プリントヘッド及びプリント装置を提供する
ことにある。
Still another object of the present invention is to provide a liquid jet print head and a printing apparatus in which variations in ejection characteristics due to variations in manufacturing can be easily eliminated and yield can be improved.

かかる目的を達成し得る本発明の第一の形態は、液体を
吐出する複数の吐出口と、これら吐出口にそれぞれ連通
する複数の液流路と、これら液流路に供給される液体を
保持する液室部と、この液室部と前記液流路との間に形
成されて前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギ
を液体に作用させる吐出エネルギ発生素子が設けられた
吐出エネルギ作用部と、前記液流路にそれぞれ設けら
れ、かつ直接的には前記吐出口から液体を吐出させるこ
となく、これら液流路内の液体の量を変化させるための
液量制御手段とを具えたことを特徴とする液体噴射プリ
ントヘッドにある。
A first aspect of the present invention that can achieve such an object is to hold a plurality of discharge ports for discharging a liquid, a plurality of liquid flow paths that respectively communicate with these discharge ports, and a liquid that is supplied to these liquid flow paths. And a discharge energy generating element that is formed between the liquid chamber and the liquid flow path and that applies an energy for discharging the liquid from the discharge port to the liquid. And a liquid amount control means which is provided in each of the liquid channels and changes the amount of the liquid in the liquid channels without directly ejecting the liquid from the ejection ports. And a liquid jet print head.

また、本発明による第二の形態は、液体を吐出する複数
の吐出口と、これら吐出口にそれぞれ連通する複数の液
流路と、これら液流路に供給される液体を保持する液室
部と、この液室部と前記液流路との間に形成されて前記
吐出口から液体を吐出するためのエネルギを液体に作用
させる吐出エネルギ発生素子が設けられた吐出エネルギ
作用部と、前記液流路にそれぞれ設けられ、かつ直接的
には前記吐出口から液体を吐出させることなく、これら
液流路内の液体の量を変化させるための液量制御手段と
を有する液体噴射プリントヘッドと、 前記液量制御手段によって変化する前記液流路内の液体
の量に応じて前記吐出エネルギ発生素子を駆動すること
により、前記吐出口から吐出される液体の量を制御する
吐出制御手段と を具えたことを特徴とする液体噴射プリント装置にあ
る。
A second aspect of the present invention is that a plurality of ejection openings for ejecting liquid, a plurality of liquid flow paths that respectively communicate with these ejection openings, and a liquid chamber portion that holds the liquid supplied to these liquid flow paths. And an ejection energy acting portion provided between the liquid chamber portion and the liquid flow path, and an ejection energy generating element provided with an ejection energy generating element for acting on the liquid energy for ejecting the liquid from the ejection port, A liquid ejecting print head that is provided in each of the flow paths, and that has a liquid amount control means for changing the amount of the liquid in these liquid flow paths without directly ejecting the liquid from the ejection port; Ejection control means for controlling the amount of liquid ejected from the ejection port by driving the ejection energy generating element according to the amount of liquid in the liquid flow path which is changed by the liquid amount control means. Special thing A liquid ejecting printing apparatus according to.

ここで、前記液室部に複数の吐出エネルギ作用部を連通
させ、これら吐出エネルギ作用部のそれぞれに複数の液
流路をそれぞれ連通させることが可能である。この場
合、任意の一つの吐出エネルギ作用部に連通する複数の
液流路の各吐出口からの液体の吐出方向が、被記録媒体
上で相互に重なり合うように設定されていることが望ま
しい。
Here, it is possible to communicate a plurality of ejection energy acting portions with the liquid chamber portion and a plurality of liquid flow passages with each of these ejection energy acting portions. In this case, it is desirable that the ejection directions of the liquids from the ejection ports of the plurality of liquid flow paths communicating with any one ejection energy acting portion are set to overlap each other on the recording medium.

また、前記吐出エネルギ発生素子および前記液量制御手
段として、熱エネルギによって液体中に気泡を生じさせ
る電気熱変換素子をそれぞれ採用することができる。
Further, as the ejection energy generation element and the liquid amount control means, an electrothermal conversion element for generating bubbles in the liquid by heat energy can be respectively adopted.

[作 用] 本発明によると、液流路内の液体の量が液量制御手段に
よって増減する。
[Operation] According to the present invention, the amount of liquid in the liquid flow path is increased or decreased by the liquid amount control means.

そして、吐出制御手段により吐出エネルギ発生素子を駆
動すると、この時の液流路内の液体の量に応じた体積の
液滴が吐出口から吐出される。つまり、液流路内の液体
の量に応じて吐出制御手段により吐出エネルギ発生素子
の駆動タイミングを制御することにより、液流路内の液
体の量に対応した大きさの液滴が形成される。
Then, when the ejection energy generating element is driven by the ejection control means, a droplet having a volume corresponding to the amount of liquid in the liquid flow path at this time is ejected from the ejection port. That is, by controlling the drive timing of the ejection energy generating element by the ejection control unit according to the amount of liquid in the liquid flow path, a droplet having a size corresponding to the amount of liquid in the liquid flow path is formed. .

[実施例] 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図に本発明液体噴射プリントヘッドの一構成例を示
す。図において、101は基板、110〜113、120〜123およ
び130〜133は基板101の表面に設けた電気・熱変換素
子、102は液室部や液流路,吐出口等を構成するために
基板101の表面に所定の形状と深さとをもって形成した
パターン、103はさらにその上に積層した板状部材であ
る。
FIG. 1 shows an example of the configuration of the liquid jet print head of the present invention. In the figure, 101 is a substrate, 110 to 113, 120 to 123 and 130 to 133 are electric / thermal conversion elements provided on the surface of the substrate 101, and 102 is a liquid chamber portion, a liquid flow path, a discharge port, etc. A pattern formed on the surface of the substrate 101 with a predetermined shape and depth, and 103 is a plate-shaped member further laminated thereon.

104は記録液を貯留する液室部、105は液室部104へ記録
液を導入するためのインク供給口である。
Reference numeral 104 is a liquid chamber portion that stores the recording liquid, and 105 is an ink supply port for introducing the recording liquid into the liquid chamber portion 104.

なお、図には示していないが、電気・熱変換素子群110
〜113、120〜123、130〜133に電気信号を送るための配
線が施されている。また、パターン102は基板101上に感
光性樹脂フィルムをラミネートした後、一般に用いられ
ているいわゆるフォトリソグラフィ工程によって形成で
きる。板状部材103はパターン102上に接着等により配置
でき、この材料としては金属,セラミックス,プラスチ
ック,ガラスなど多くのものが使用可能である。
Although not shown in the figure, the electric / thermal conversion element group 110
Wiring for sending electric signals to ~ 113, 120 to 123, 130 to 133 is provided. Further, the pattern 102 can be formed by laminating a photosensitive resin film on the substrate 101 and then using a so-called photolithography process which is generally used. The plate member 103 can be arranged on the pattern 102 by adhesion or the like, and many materials such as metal, ceramics, plastic, and glass can be used as this material.

電気・熱変換素子(以下、これを吐出エネルギ発生素子
と記述する)110,120および130は、1画素に関連して飛
翔液滴を形成し、これを吐出させるためのエネルギを発
生するものであり、液流路と液室部との間に形成された
吐出エネルギ作用部119,129,139に設けられている。そ
して、これらの各々に対して吐出口、つまりオリフィス
および当該オリフィスに至る液流路を3個ずつ配置して
ある。すなわち、211〜213および311〜313は、それぞ
れ、吐出エネルギ発生素子110に対応したオリフィスお
よび液流路、221〜223および321〜323は、それぞれ、吐
出エネルギ発生素子120に対応したオリフィスおよび液
流路、そして231〜233および331〜333は、それぞれ、吐
出エネルギ発生素子130に対応したオリフィスおよび液
流路である。本発明の液量制御手段としての電気・熱変
換素子111〜113、121〜123および131〜133は、それぞ
れ、吐出エネルギ発生素子110,120および130に対応させ
たもので、各液流路毎に設けられており、これらの素子
群については、発生する熱により液流路内に気泡を生じ
させるが、記録用の飛翔液滴形成には直接用いず、各液
流路内の記録液の量を変化させるために用いられる。
Electro-thermal conversion elements (hereinafter referred to as ejection energy generating elements) 110, 120 and 130 form flying droplets in association with one pixel and generate energy for ejecting the droplets. The discharge energy acting portions 119, 129, 139 are formed between the liquid flow path and the liquid chamber portion. Then, for each of these, three discharge ports, that is, orifices and three liquid flow paths leading to the orifices are arranged. That is, 211 to 213 and 311 to 313 are orifices and liquid flow paths corresponding to the discharge energy generating element 110, respectively, and 221-223 and 321 to 323 are orifices and liquid flows corresponding to the discharge energy generating element 120, respectively. The passages, and 231-233 and 331-333 are an orifice and a liquid flow path corresponding to the discharge energy generating element 130, respectively. The electric / thermal conversion elements 111 to 113, 121 to 123 and 131 to 133 as the liquid amount control means of the present invention correspond to the discharge energy generating elements 110, 120 and 130, respectively, and are provided for each liquid flow path. With respect to these element groups, bubbles are generated in the liquid flow path by the generated heat, but they are not directly used for forming flying droplets for recording, and the amount of the recording liquid in each liquid flow path is changed. Used to change.

本例においては、1つの吐出エネルギ発生素子に対して
3つの電気熱変換素子、液流路およびオリフィスを1組
として対応させてあり(以下この1組の単位を「セル」
と称する。)、1つのセルについて液流路の向き(液滴
の吐出方向)を適切に定めてパターン102の形成を行う
ことにより、記録にあたってはそのセルに含まれる3つ
のオリフィスから吐出された飛翔液滴が記録媒体に至る
までの途中で、もしくは記録媒体上で1つに合体し1画
素が形成されるようにした。
In this example, one discharge energy generating element is made to correspond to three electrothermal conversion elements, liquid flow paths and orifices as one set (hereinafter, this one set is referred to as a "cell").
Called. ) By forming the pattern 102 by appropriately setting the direction of the liquid flow path (droplet discharge direction) for one cell, flying droplets discharged from three orifices included in the cell during recording. On the way to the recording medium or on the recording medium so that one pixel is formed to form one pixel.

次に、斯る構成のプリントヘッドにおいて、記録時の駆
動態様を突出圧発生素子110を含むセルを代表例として
述べる。
Next, in the print head having such a configuration, a driving mode at the time of recording will be described by taking a cell including the protrusion pressure generating element 110 as a typical example.

第2図(A)ないし(D)は吐出エネルギ発生素子11
0、電気・熱変換素子111〜113の駆動波形を示すもの
で、いずれも縦軸を電圧、横軸を時間軸としてある。
2A to 2D show the ejection energy generating element 11
0 shows the drive waveforms of the electrothermal conversion elements 111 to 113, where the vertical axis is the voltage and the horizontal axis is the time axis.

第2図(A)は、径の大きい記録ドット(画素)を得る
場合の駆動波形であり、時刻t1からt2までの間、吐出エ
ネルギ発生素子110に電圧E0を印加する。それによっ
て、電気・熱変換素子である吐出エネルギ発生素子110
は発熱し、気泡を生成する。この発泡の圧力によって、
オリフィス211,212および213から、それぞれ液滴が吐出
され、これらは後に1個の液滴に合体する。本実施例で
は、t2−t1=10μsec、E0=20Vで駆動を行い、10個のサ
ンプルについて平均値を求めたところ、約283μmのド
ット径を得た。
FIG. 2A shows a drive waveform for obtaining a recording dot (pixel) having a large diameter, and the voltage E 0 is applied to the ejection energy generating element 110 from time t 1 to time t 2 . As a result, the discharge energy generating element 110, which is an electricity / heat conversion element, is generated.
Generates heat and produces bubbles. By the pressure of this foam,
Droplets are ejected from the orifices 211, 212, and 213, respectively, and these are later combined into one droplet. In this example, driving was performed at t 2 −t 1 = 10 μsec and E 0 = 20 V, and an average value of 10 samples was obtained. As a result, a dot diameter of about 283 μm was obtained.

次に第2図(B)は径のやや大きい記録ドットを得る場
合の駆動波形であり、ここで、吐出エネルギ発生素子11
0に電圧が印加される時刻t1以前から、すなわち時刻t0
から電気・熱変換素子112に電圧E2を印加する。これに
より、電気・熱変換素子112は発熱し、気泡を生成し、
記録液がオリフィス212の外部へ押し出される。ただ
し、電圧E2の大きさ等を適切に定めて、電気・熱変換素
子112の発泡のエネルギを記録液を液滴として吐出させ
るのではなく、記録液をオリフィス212の外へ押し出す
程度とする。その結果として、流路312中に記録液の占
める量は、生成した気泡のために減少する。しかる後に
吐出エネルギ発生素子110に時刻t1からt2までの間電圧E
0を印加する。なお、電圧E2は時刻t2、すなわち吐出エ
ネルギ発生素子110への電圧E0の印加終了時刻まで印加
する。
Next, FIG. 2 (B) shows a drive waveform for obtaining a recording dot having a slightly larger diameter. Here, the ejection energy generating element 11
Before time t 1 when the voltage is applied to 0 , that is, time t 0
Applies a voltage E 2 to the electricity / heat conversion element 112. As a result, the electricity / heat conversion element 112 generates heat and generates bubbles,
The recording liquid is pushed out of the orifice 212. However, the magnitude of the voltage E 2 is appropriately determined so that the bubbling energy of the electrothermal conversion element 112 is not ejected as a droplet of the recording liquid but is pushed out of the orifice 212. . As a result, the amount of recording liquid occupied in the channel 312 is reduced due to the bubbles generated. Then, the voltage E is applied to the ejection energy generating element 110 from time t 1 to t 2.
Apply 0 . The voltage E 2 is applied until time t 2 , that is, the time when the application of the voltage E 0 to the ejection energy generating element 110 is ended.

これによって、オリフィス211,212および213からそれぞ
れ液滴吐出され、これら液滴は吐出後、合体する。しか
し、オリフィス212から吐出される液滴は、流路312中の
記録液量が少ないので、他の2つのオリフィス211およ
び213から吐出された液滴よりも小さな径を有するもの
となっている。
As a result, droplets are discharged from the orifices 211, 212, and 213, respectively, and these droplets are combined after being discharged. However, the droplet discharged from the orifice 212 has a smaller diameter than the droplet discharged from the other two orifices 211 and 213 because the recording liquid amount in the flow path 312 is small.

本実施例では、t2−t1=10μsec,E0=20V、t1−t0=30
μsec、E2=10Vとして駆動を行い、上記と同様に平均値
を求めたところ、約250μmのドット径を得た。
In this embodiment, t 2 −t 1 = 10 μsec, E 0 = 20 V, t 1 −t 0 = 30
Driving was performed with E 2 = 10 V for μsec, and an average value was obtained in the same manner as above, and a dot diameter of about 250 μm was obtained.

次に第2図(C)は径のやや小さな記録ドットを得る場
合の駆動波形であり、ここでは、吐出エネルギ発生素子
110に電圧が印加される時刻t1以前から、すなわち時刻t
0から電気・熱変換素子111および113にそれぞれ電圧E1
およびE3を印加する。これによって電気・熱変換素子11
1および113は発熱し、気泡を生成し、その発泡により記
録液がオリフィス211および213の外部へ押し出される。
ただし、電圧E1およびE3の大きさ等を適切に定めて、記
録液を滴液として吐出させるには至らず、記録液をオリ
フィス211および213の外へ押し出す程度の発泡エネルギ
を得るようにする。その結果として、流路311および313
中に記録径の占める量は生成した気泡のために減少す
る。しかる後に、吐出エネルギ発生素子110にt1からt2
までの時間、電圧E0を印加する。また、電圧E1およびE3
についても時刻t2まで印加を続ける。
Next, FIG. 2 (C) shows a drive waveform when a recording dot having a slightly smaller diameter is obtained.
Before time t 1 when voltage is applied to 110, that is, time t 1.
From 0 to the electric / thermal conversion elements 111 and 113, voltage E 1
And E 3 are applied. As a result, the electricity / heat conversion element 11
1 and 113 generate heat and generate bubbles, and the bubble causes the recording liquid to be pushed out of the orifices 211 and 213.
However, it is not possible to discharge the recording liquid as a droplet by appropriately setting the magnitudes of the voltages E 1 and E 3 , etc., and to obtain a foaming energy that pushes the recording liquid out of the orifices 211 and 213. To do. As a result, channels 311 and 313
The volume occupied by the recording diameter is reduced due to the bubbles formed. After that, the discharge energy generating element 110 is changed from t 1 to t 2
The voltage E 0 is applied for up to. Also, the voltages E 1 and E 3
With respect to, the application is continued until time t 2 .

これによって、オリフィス211〜213から、それぞれ液滴
が吐出され、これら液滴は吐出後、合体する。しかしオ
リフィス211および213から吐出される液滴は、液流路31
1および313中の記録液量が少ないことから、他のオリフ
ィス212から吐出された液滴よりも小さな径を有するも
のとなっている。
As a result, droplets are ejected from the orifices 211 to 213, respectively, and these droplets are combined after being ejected. However, the droplets discharged from the orifices 211 and 213 are
Since the amount of recording liquid in 1 and 313 is small, it has a smaller diameter than the liquid droplets ejected from the other orifices 212.

本実施例ではt2−t1=10μsec、E0=20V、t1−t0=30Vs
ec、E1=E3=10Vとして駆動を行い、上記と同様に平均
値を求めたところ、約212μmのドット径を得た。
In this embodiment, t 2 −t 1 = 10 μsec, E 0 = 20 V, t 1 −t 0 = 30 Vs
Driving was performed with ec and E 1 = E 3 = 10 V, and an average value was obtained in the same manner as above, and a dot diameter of about 212 μm was obtained.

次に、第2図(D)は径の小さい記録ドットを得る場合
の駆動波形であり、ここでは、吐出エネルギ発生素子11
0に電圧が印加される時刻t1以前から、すなわち時刻t0
から電気・熱変換素子111,112および113にそれぞれ電圧
E1,E2およびE3を印加する。これによって、電気・熱変
換素子111,112および113が発熱し、気泡を生成し、その
発泡により、記録液がオリフィス211,212および213の外
部へ押し出される。ただし、電圧E1〜E3の大きさ等を適
切に定めて、記録液を液滴として吐出させるには至ら
ず、記録液をオリフィス211,212および213の外へ押し出
す程度の発泡エネルギを得るようにする。その結果とし
て流路311,312および313中に記録液を占める量は生成し
た気泡のために減少する。しかる後に吐出エネルギ発生
素子110にt1からt2まで電圧E0を印加するとともに、電
圧E1,E2およびE3についても時刻t2まで印加を続ける。
Next, FIG. 2 (D) shows a drive waveform for obtaining a recording dot having a small diameter. Here, the ejection energy generating element 11 is used.
Before time t 1 when the voltage is applied to 0 , that is, time t 0
From the electric / thermal conversion elements 111, 112 and 113 respectively.
Apply E 1 , E 2 and E 3 . As a result, the electrothermal conversion elements 111, 112 and 113 generate heat to generate bubbles, and the bubbles cause the recording liquid to be pushed out of the orifices 211, 212 and 213. However, the size of the voltages E 1 to E 3 should be appropriately determined so that the recording liquid cannot be ejected as droplets, and the foaming energy should be sufficient to push the recording liquid out of the orifices 211, 212 and 213. To do. As a result, the amount of recording liquid occupied in the channels 311, 312 and 313 decreases due to the bubbles formed. Then, the voltage E 0 is applied to the ejection energy generating element 110 from t 1 to t 2 , and the voltages E 1 , E 2 and E 3 are also applied until time t 2 .

その結果、オリフィス211,212および213からそれぞれ液
滴が吐出され、これらの液滴は吐出後、合体して1個の
液滴となるが、各オリフィス211,212,213から吐出され
る液滴は、液流路311,312および313中の記録液量が少な
いことから、その分小さな径を有するものとなってい
る。
As a result, droplets are respectively ejected from the orifices 211, 212 and 213, and these droplets are combined into one droplet after ejection, but the droplets ejected from the respective orifices 211, 212, 213 are the liquid flow paths 311, 312. Since the amount of recording liquid in and 313 is small, it has a smaller diameter accordingly.

本実施例では、t2−t1=10μsec、E0=20V、t1−t0=30
μsec、E1=E2=E3=10Vで駆動を行い、上記と同様に平
均値を求めたところ、約175μmのドット径を得た。
In this embodiment, t 2 −t 1 = 10 μsec, E 0 = 20 V, t 1 −t 0 = 30.
Driving was performed for μsec, E 1 = E 2 = E 3 = 10V, and an average value was obtained in the same manner as above. A dot diameter of about 175 μm was obtained.

以上述べた実施例によれば、1セル内に3個のオリフィ
スをもつヘッドに、吐出制御手段によって4種類の駆動
波形から適宜いずれかを選択して駆動制御を施すことに
より、液滴吐出時において4種類の径をもつ液滴形成が
行えるようになった。
According to the above-described embodiment, the head having three orifices in one cell is subjected to drive control by appropriately selecting any one of the four types of drive waveforms by the discharge control means and performing drive control. In, it became possible to form droplets having four kinds of diameters.

すなわち、吐出エネルギ発生素子とオリフィスとの間に
液量制御手段としての気泡発生手段を設け、1つの吐出
エネルギ発生素子に複数のオリフィスを対応させ、かつ
当該複数のオリフィスを吐出方向の延長線が1点に集中
するように扇形に配置するとともに、気泡発生手段と吐
出エネルギ発生素子へ印加する電圧を種々変化させて異
なった径の液滴を吐出させることにより、記録媒体上に
異った寸法のドットを記録することができるので、濃部
から淡部への広い範囲にわたって自然な濃度変化を容易
かつ確実に表現することが可能となった。
That is, a bubble generating means as a liquid amount control means is provided between the discharge energy generating element and the orifice, one discharge energy generating element is associated with a plurality of orifices, and the plurality of orifices are extended in the discharge direction. By arranging them in a fan shape so as to concentrate on one point, and by varying the voltage applied to the bubble generating means and the ejection energy generating element to eject droplets of different diameters, different dimensions are achieved on the recording medium. Since the dots can be recorded, it is possible to easily and surely express a natural density change over a wide range from a dark portion to a light portion.

なお、本実施例では、1つのセル内に3個のオリフィス
を含む液体噴射プリントヘッドについて説明したが、1
セル内にさらに多数のオリフィスを含むプリントヘッド
を作成することも容易であり、その場合には、液滴径を
さらに多種類に変化させることが可能となる。
In this embodiment, the liquid jet print head including three orifices in one cell has been described.
It is also easy to make a printhead including a larger number of orifices in the cell, and in that case, it is possible to change the droplet diameter to a larger number.

また、第1図において記録媒体の全幅にわたってオリフ
ィスを整列させた形態の液体噴射プリントヘッドについ
て述べたが、本発明を適用する液体噴射プリント装置に
合せて種々の形態とすることができ、この場合各セルに
おける各液流路の向きは、記録媒体に至るまでの途中な
いしは記録媒体上で飛翔液滴が合体するものであれば、
プリントヘッドの配設方向等を考慮して適切に定めるこ
とができるのは勿論である。
Further, although the liquid jet print head in which the orifices are aligned over the entire width of the recording medium is described in FIG. 1, various forms can be adopted according to the liquid jet printing apparatus to which the present invention is applied. The orientation of each liquid flow path in each cell is such that flying droplets coalesce on the way to the recording medium or on the recording medium,
Of course, it can be appropriately determined in consideration of the arrangement direction of the print head.

さらに、上例では吐出等のための吐出エネルギ発生手段
として電気熱変換素子を用いた場合について述べたが、
その他のもの、例えば吐出エネルギ発生手段として電気
機械変換素子を有する液体噴射プリントヘッドにも本発
明は極めて容易にかつ有効に適用できる。
Furthermore, in the above example, the case where the electrothermal conversion element is used as the ejection energy generating means for ejection or the like is described.
The present invention can be very easily and effectively applied to other things, for example, a liquid jet print head having an electromechanical conversion element as a discharge energy generating means.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、高い光学濃度か
ら低い光学濃度まで広い濃度範囲にわたって細かな階調
表現が可能な液体噴射プリントヘッド及びプリント装置
が実現できた。また、1画素を分割するのではなく、か
つ1画素に1つのオリフィスのみを対応させるのではな
く複数のオリフィスを対応させて階調表現を行うように
したので、製造上のばらつきの影響を排除できるととも
に、プリントヘッドもしくはプリント装置としての信頼
性および液滴吐出安定性も向上する。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to realize a liquid jet print head and a printing apparatus capable of expressing fine gradations over a wide density range from high optical density to low optical density. Further, since the gradation expression is performed not by dividing one pixel but by making only one orifice correspond to one pixel and performing the gradation expression, the influence of manufacturing variations is eliminated. In addition, the reliability of the print head or the printing apparatus and the stability of droplet discharge are improved.

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

第1図は本発明液体噴射プリントヘッドの一構成例を示
す斜視図、 第2図(A)ないし(D)は第1図示の記録ヘッドを駆
動するための駆動波形の諸例を示す波形図である。 110,120,130……吐出エネルギ発生素子、 111,112,113,121,122,123,131,132,133……電気・熱変
換素子、 311,312,313,321,322,323,331,332,333……液流路、 211,212,213,221,222,223,231,232,233……オリフィス
(吐出口)、 101……基板、 102……感光性樹脂フィルムのパターン、 103……板、 104……液流室、 105……記録液供給口、 119,129,139……吐出エネルギ作用部。
FIG. 1 is a perspective view showing one structural example of the liquid jet print head of the present invention, and FIGS. 2A to 2D are waveform diagrams showing various examples of drive waveforms for driving the recording head shown in FIG. Is. 110,120,130 …… Discharge energy generating element, 111,112,113,121,122,123,131,132,133 …… Electric / heat conversion element, 311,312,313,321,322,323,331,332,333 …… Liquid flow path, 211,212,213,221,222,223,231,232,233 …… Orifice (ejection port), 101 …… Substrate, 102 …… Photosensitive resin film pattern, 103… ... plate, 104 ... liquid flow chamber, 105 ... recording liquid supply port, 119, 129, 139 ... discharge energy acting part.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液体を吐出する複数の吐出口と、 これら吐出口にそれぞれ連通する複数の液流路と、 これら液流路に供給される液体を保持する液室部と、 この液室部と前記液流路との間に形成されて前記吐出口
から液体を吐出するためのエネルギを液体に作用させる
吐出エネルギ発生素子が設けられた吐出エネルギ作用部
と、 前記液流路にそれぞれ設けられ、かつ直接的には前記吐
出口から液体を吐出させることなく、これら液流路内の
液体の量を変化させるための液量制御手段と を具えたことを特徴とする液体噴射プリントヘッド。
1. A plurality of discharge ports for discharging a liquid, a plurality of liquid flow paths respectively communicating with these discharge ports, a liquid chamber section for holding a liquid supplied to these liquid flow paths, and this liquid chamber section. And a liquid flow path, and a discharge energy acting portion provided with a discharge energy generating element that acts on the liquid with energy for discharging the liquid from the discharge port, and is provided in the liquid flow path, respectively. And a liquid amount control means for changing the amount of the liquid in these liquid flow paths without directly ejecting the liquid from the ejection port.
【請求項2】液室部には複数の吐出エネルギ作用部が連
通し、これら吐出エネルギ作用部のそれぞれには複数の
液流路がそれぞれ連通していることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載した液体噴射プリントヘッド。
2. A plurality of discharge energy acting portions communicate with the liquid chamber portion, and a plurality of liquid flow paths communicate with each of these discharge energy acting portions. The liquid jet print head according to item 1.
【請求項3】任意の一つの吐出エネルギ作用部に連通す
る複数の液流路の各吐出口からの液体の吐出方向が、被
記録媒体上で相互に重なり合うように設定されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載した液体噴
射プリントヘッド。
3. The discharge directions of liquids from respective discharge ports of a plurality of liquid flow paths communicating with one arbitrary discharge energy acting portion are set so as to overlap each other on a recording medium. The liquid jet print head according to claim 2.
【請求項4】吐出エネルギ発生素子は、熱エネルギによ
って液体中に気泡を生じさせる電気熱変換素子であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載した液体噴
射プリントヘッド。
4. The liquid jet print head according to claim 1, wherein the discharge energy generating element is an electrothermal converting element that generates bubbles in the liquid by heat energy.
【請求項5】液量制御手段は、熱エネルギによって液体
中に気泡を生じさせる電気熱変換素子であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項または第4項に記載した液
体噴射プリントヘッド。
5. A liquid jet print head according to claim 1 or 4, wherein the liquid amount control means is an electrothermal conversion element for generating bubbles in the liquid by thermal energy. .
【請求項6】液体を吐出する複数の吐出口と、これら吐
出口にそれぞれ連通する複数の液流路と、これら液流路
に供給される液体を保持する液室部と、この液室部と前
記液流路との間に形成されて前記吐出口から液体を吐出
するためのエネルギを液体に作用させる吐出エネルギ発
生素子が設けられた吐出エネルギ作用部と、前記液流路
にそれぞれ設けられ、かつ直接的には前記吐出口から液
体を吐出させることなく、これら液流路内の液体の量を
変化させるための液量制御手段とを有する液体噴射プリ
ントヘッドと、 前記液量制御手段によって変化する前記液流路内の液体
の量に応じて前記吐出エネルギ発生素子を駆動すること
により、前記吐出口から吐出される液体の量を制御する
吐出制御手段と を具えたことを特徴とする液体噴射プリント装置。
6. A plurality of ejection ports for ejecting a liquid, a plurality of liquid flow paths respectively communicating with these ejection ports, a liquid chamber section for holding the liquid supplied to these liquid flow paths, and this liquid chamber section. And a liquid flow path, and a discharge energy acting portion provided with a discharge energy generating element that acts on the liquid to generate energy for discharging the liquid from the discharge port; And a liquid ejecting print head having a liquid amount control means for changing the amount of liquid in these liquid flow paths without directly ejecting the liquid from the ejection port, and the liquid amount control means Discharge control means for controlling the amount of the liquid discharged from the discharge port by driving the discharge energy generating element according to the changing amount of the liquid in the liquid flow path. Liquid jet pre Winding device.
【請求項7】液室部には複数の吐出エネルギ作用部が連
通し、これら吐出エネルギ作用部のそれぞれには複数の
液流路がそれぞれ連通していることを特徴とする特許請
求の範囲第6項に記載した液体噴射プリント装置。
7. A liquid chamber part is communicated with a plurality of discharge energy acting parts, and a plurality of liquid flow paths are communicated with each of these discharge energy acting parts. The liquid jet printing apparatus according to item 6.
【請求項8】任意の一つの吐出エネルギ作用部に連通す
る複数の液流路の各吐出口からの液体の吐出方向が、被
記録媒体上で相互に重なり合うように設定されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載した液体噴
射プリント装置。
8. A discharge direction of liquid from each discharge port of a plurality of liquid flow paths communicating with any one discharge energy acting portion is set so as to overlap each other on a recording medium. The liquid jet printing apparatus according to claim 7.
【請求項9】吐出エネルギ発生素子は、熱エネルギによ
って液体中に気泡を生じさせる電気熱変換素子であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載した液体噴
射プリント装置。
9. The liquid jet printing apparatus according to claim 6, wherein the discharge energy generating element is an electrothermal converting element that generates bubbles in the liquid by thermal energy.
【請求項10】液量制御手段は、熱エネルギによって液
体中に気泡を生じさせる電気熱変換素子であることを特
徴とする特許請求の範囲第6項または第9項に記載した
液体噴射プリント装置。
10. A liquid jet printing apparatus according to claim 6 or 9, wherein the liquid amount control means is an electrothermal conversion element for generating bubbles in the liquid by thermal energy. .
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