JPH0939248A - Ink jet apparatus and ink jet recording method - Google Patents

Ink jet apparatus and ink jet recording method

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JPH0939248A
JPH0939248A JP12874096A JP12874096A JPH0939248A JP H0939248 A JPH0939248 A JP H0939248A JP 12874096 A JP12874096 A JP 12874096A JP 12874096 A JP12874096 A JP 12874096A JP H0939248 A JPH0939248 A JP H0939248A
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JP
Japan
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ink
ejection
signal
time
preheat
Prior art date
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Application number
JP12874096A
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Japanese (ja)
Inventor
Genji Inada
源次 稲田
Katsuhiro Shirota
勝浩 城田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH0939248A publication Critical patent/JPH0939248A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the influence of the time required for the preheating step to a recording speed by providing head drive means for giving a main signal to ink discharge continued to a preheat signal not to the ink discharge to an energy generating element. SOLUTION: When the time from the start of giving at least one preheat signal relative to one time ink discharge operation to the start of giving a main signal is Δt and the time from the start of giving the preheat signal to the reset of an ink meniscus to an ink discharge port is Δts2, head drive means is driven for the same ink discharge port in the case of Δts2<Δt. More particularly, at the time of recording in the ink jet apparatus, a main controller 612 controls the drive of a carriage feed motor 616A via a motor driver A, and controls the drive of a sheet feed motor 616B via a motor driver B.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット装置
およびインクジェット記録方法に関し、詳しくはインク
の吐出方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet device and an inkjet recording method, and more particularly to an ink ejection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット方式は、インクを微小な
液滴としてインクジェットヘッドの吐出口より吐出する
ものであり、一般には文字,図形等の記録を行なう記録
装置で用いられる方式である。この方式を用いた記録装
置は、高精細な画像の出力、高速記録の手段としてすぐ
れた利点を有している。
2. Description of the Related Art The ink jet system is a system in which ink is ejected as minute liquid droplets from an ejection port of an ink jet head, and is generally used in a recording apparatus for recording characters, figures and the like. The recording apparatus using this method has excellent advantages as a means for outputting a high-definition image and high-speed recording.

【0003】インクジェット方式の中でも、電気熱変換
素子(以下、ヒータともいう)が発生する熱エネルギー
を利用してインク中にバブルを生成させ、このバブル
(気泡)発生に伴う圧力を用いてインクを吐出する方式
(バブルジェット方式;例えば、特公昭61−5991
1〜4号公報において知られる方式)は装置の小型化、
画像の高密度化が容易であるなどの特徴を有している。
Among the ink jet methods, bubbles are generated in the ink by utilizing the heat energy generated by an electrothermal conversion element (hereinafter also referred to as a heater), and the ink is generated by using the pressure accompanying the generation of the bubbles. Discharge method (bubble jet method; for example, Japanese Patent Publication No. 61-5991)
1 to 4), the downsizing of the device,
It has features that it is easy to increase the image density.

【0004】図1は、上記バブルインクジェット方式に
おける液滴の好ましい吐出状態を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a preferable discharge state of liquid drops in the bubble ink jet system.

【0005】図1(a)に示すように、インクジェット
ヘッドのインク路106にインクが満たされた状態で、
例えば、パルス状の吐出信号をヒータ101に印加する
ことにより、ヒータ101からこのヒータ101近傍の
インクに熱エネルギーが付与されると、バブル102が
形成される(図1(b))。このバブル102の成長に
応じて吐出部近傍のインクメニスカス104が吐出口
(オリフィス)103より突出した状態となり(図1
(c))、その後液滴105の吐出とバブル102の収
縮に伴いメニスカス104が後退する(図1(d))。
さらに、バブルの消滅後ある時間を要してメニスカス1
04が前進し(図1(e))、オリフィス103付近へ
復帰する(図1(f))。
As shown in FIG. 1A, when the ink path 106 of the ink jet head is filled with ink,
For example, when a pulsed ejection signal is applied to the heater 101 to apply heat energy to the ink near the heater 101 from the heater 101, a bubble 102 is formed (FIG. 1B). As the bubble 102 grows, the ink meniscus 104 near the ejection portion projects from the ejection port (orifice) 103 (see FIG. 1).
(C)) After that, the meniscus 104 retracts as the droplet 105 is ejected and the bubble 102 contracts (FIG. 1D).
In addition, it takes some time after the bubble disappears to let meniscus 1
04 moves forward (FIG. 1 (e)) and returns to the vicinity of the orifice 103 (FIG. 1 (f)).

【0006】上述の吐出挙動において、好ましい吐出状
態を得るためには、ヒータ101上に初期発泡(不図
示)が極めて短い時間内にヒータのさまざまな箇所に形
成されることが望ましい。そして、その後、図1(b)
〜(c)に示すようにバブル102が形成され、吐出終
了後にヒータ上は再びインクに覆われる。
In the above-mentioned discharge behavior, in order to obtain a preferable discharge state, it is desirable that initial bubbling (not shown) is formed on the heater 101 at various portions of the heater within an extremely short time. Then, after that, FIG.
Bubbles 102 are formed as shown in (c) to (c), and after the ejection is completed, the heater is covered with ink again.

【0007】また、上記バブルジェット方式の一種とし
て吐出のために生成される上述のようなバブルを吐出口
の縁の一部で外気に連通させて吐出を行うインクジェッ
ト方式(以下、バブル連通吐出方式;例えば、(特開平
4−10940号公報に開示される方式)が知られてい
る。この方式はインクのスプラッシュやミストの発生が
少なく、また上述の熱バブルジェット方式とは異なり、
インクジェットヘッド自体の温度が変化しても吐出量の
安定した吐出を行うことができる。
Further, an ink jet system (hereinafter referred to as a bubble continuous ejection system) which ejects the above-mentioned bubbles generated for ejection as a kind of the bubble jet system by communicating with the outside air at a part of the edge of the ejection port. For example, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-10940 is known, which causes less ink splash and mist and is different from the thermal bubble jet method described above.
Even if the temperature of the inkjet head itself changes, it is possible to perform stable ejection of the ejection amount.

【0008】図2はバブル連通方式による好ましい吐出
状態を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a preferable discharge state by the bubble communication system.

【0009】同図(c)に示すように、熱エネルギーの
付与によって成長したバブル102は、インク滴105
が分離されるとともに吐出口103の縁の一部で大気に
連通した後(不図示)、インク滴105が分離,吐出さ
れる。
As shown in FIG. 1C, the bubble 102 grown by applying heat energy is an ink droplet 105.
After being separated and communicating with the atmosphere at a part of the edge of the discharge port 103 (not shown), the ink droplet 105 is separated and discharged.

【0010】このバブル連通方式において吐出を安定に
得るためには、通常、図1に示す方式と比較して吐出の
ためにインクの単位体積当たりに付与する熱エネルギー
を大きくする必要がある。
In order to obtain stable ejection in this bubble communication system, it is usually necessary to increase the thermal energy applied per unit volume of ink for ejection, as compared with the system shown in FIG.

【0011】以上示したバブルジェット方式のさらに別
の方式として、例えば、本出願人が提案した特開平5−
96733号公報等に記載の常温固体インクを用いたも
のも知られている。この方式によれば、水を主成分とす
る上記のような水系インクを用いるインクジェット方式
が、インクと記録紙の組み合せによっては、画像の定着
不良や異なる色の画像パターンの境界にじみが発生し画
像品位を低下させる場合があるのに対し、定着不良等の
おそれがなく、より安定な画像を得ることが可能であ
る。
As another method of the bubble jet method described above, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-1993
There is also known one using an ordinary temperature solid ink described in Japanese Patent No. 96733. According to this method, the inkjet method using the water-based ink having water as a main component as described above causes image fixing failure or blurring at the boundary between image patterns of different colors depending on the combination of ink and recording paper. Although the quality may be deteriorated, a more stable image can be obtained without fear of fixing failure.

【0012】ところで、常温固体インクを用いるバブル
ジェット方式では、少なくとも吐出時にはインク路内で
インクを溶融状態に保つ必要があるため、記録を行う間
はインクとインク路周囲を溶融温度以上に加熱する。吐
出に有利となるように、より低粘度化するためには保温
温度が高いほどよい。しかし、インク組成によっては、
長時間の過加熱によってインクの劣化が加速され、発泡
が不安定になり不吐出状態にいたる場合もある。
By the way, in the bubble jet method using the solid ink at room temperature, it is necessary to keep the ink in a melted state in the ink passage at least at the time of ejection, so that the ink and the periphery of the ink passage are heated to a melting temperature or higher during recording. . The higher the heat retention temperature is, the better in order to lower the viscosity so as to be advantageous for ejection. However, depending on the ink composition,
In some cases, overheating for a long time accelerates the deterioration of the ink, and the foaming becomes unstable, resulting in a non-ejection state.

【0013】また、本発明者らの検討によれば、上記特
開平5−96733号公報などですでに知られているバ
ブルジェット方式に用いることが可能な常温固体インク
であっても、インクジェット記録のための実用的な環境
においては水系インクと比較して液滴の吐出性能が劣る
ものもある。これは、固体インクを用いる場合には発泡
時のバブル圧が不十分な場合があるからである。バブル
ジェット方式に好適な常温固体インクは、同一のインク
ジェットヘッドと比較すると、水系に比べヒータ上に形
成されるバブルが著しく小さい。このことは常温固定イ
ンクのバブル圧が比較的小さいことを意味している。
Further, according to the study by the present inventors, ink-jet recording is possible even at room temperature solid ink which can be used in the bubble jet method already known in the above-mentioned JP-A-5-96733. In some practical environments, the droplet ejection performance is inferior to that of the water-based ink. This is because when solid ink is used, the bubble pressure during foaming may be insufficient. The room-temperature solid ink suitable for the bubble jet method has significantly smaller bubbles formed on the heater than the water-based ink, as compared with the same inkjet head. This means that the bubble pressure of the ink fixed at room temperature is relatively small.

【0014】固体インクを用いた場合の問題点を解決す
るためには、実用的な環境においてインク路内のインク
の粘度に十分打ち勝つようにバブルの成長時の圧力を大
きく設定すればよい。このため、常温固体インクを用い
るバブルジェット方式の場合には、水系インクを用いる
場合以上の大きな熱エネルギーをインクに付与する必要
がある。すなわち、バブル圧の低さを補うこと、低粘度
のために高温に加熱すること、高温保持によるインク劣
化を防止することは、常温固体インクのバブルジェット
記録特有の課題である。
In order to solve the problem in the case of using the solid ink, the pressure at the time of bubble growth may be set large so as to sufficiently overcome the viscosity of the ink in the ink passage in a practical environment. For this reason, in the case of the bubble jet method using the solid ink at room temperature, it is necessary to apply a larger thermal energy to the ink than in the case of using the aqueous ink. That is, supplementing the low bubble pressure, heating to a high temperature for low viscosity, and preventing ink deterioration due to holding at a high temperature are problems peculiar to bubble jet recording of normal temperature solid ink.

【0015】この課題を解決するための1つの方法とし
て、吐出信号の印加直前に熱エネルギーをインクに付与
しヒータ近傍のインクのみをあらかじめ昇温させ(以
下、この操作をプレヒートと呼ぶ)、その状態で吐出信
号を印加しバブルを形成することが考えられる。プレヒ
ートにより、同一のインクに対してより大きなバブル圧
を発生させることができることが知られている。特公平
3−75037号公報には、バブルジェット方式におけ
るプレヒートの基本的な概念が記載されている。またU
SP5065167号公報には、常温固体インクを用い
るバブルジェット方式にプレヒートを用いる構成が記載
されている。
As one method for solving this problem, heat energy is applied to the ink immediately before the application of the ejection signal to preheat only the ink in the vicinity of the heater (hereinafter, this operation is referred to as preheating), It is possible to apply a discharge signal in this state to form bubbles. It is known that preheating can generate a larger bubble pressure for the same ink. Japanese Examined Patent Publication No. 3-75037 describes the basic concept of preheating in the bubble jet method. Also U
SP5065167 discloses a configuration in which preheating is used in a bubble jet method that uses solid ink at room temperature.

【0016】図3はプレヒートを用いる場合の吐出信号
の一例を示す。
FIG. 3 shows an example of an ejection signal when preheating is used.

【0017】プレヒート時には、インクに発泡を生じな
い程度の熱エネルギーをインクに付与するプレヒート信
号P1,P2…,P20をヒータに印加することで20
回のプレヒート過程を繰り返し、プレヒート過程の終了
直後、メイン信号Pmainを印加し、ヒータ上にバブルを
形成して液滴を吐出する。
At the time of preheating, by applying preheat signals P1, P2, ..., P20 to the heater, which gives thermal energy to the ink to the extent that foaming does not occur in the ink, 20
The pre-heating process is repeated, and immediately after the pre-heating process is finished, the main signal Pmain is applied to form bubbles on the heater to eject liquid droplets.

【0018】このとき、プレヒート信号およびメイン信
号のパルス幅、印加時間間隔、反復回数等はインクジェ
ットヘッドとインクの組み合せにより所定の値に設定さ
れる。例えば、同じ構造のインクジェットヘッドを用い
た場合でも、ラウリン酸、エチレンカーボネート等の発
泡媒体を含有する常温固体インクを安定に吐出させるた
めには、同じ構造のインクジェットヘッドを用いた場
合、通常、水系インクの場合の数倍〜数十倍の回数のプ
レヒート印加を行う必要がある。
At this time, the pulse width of the preheat signal and the main signal, the application time interval, the number of repetitions, etc. are set to predetermined values depending on the combination of the ink jet head and the ink. For example, even when an inkjet head having the same structure is used, in order to stably eject a room temperature solid ink containing a foaming medium such as lauric acid and ethylene carbonate, when an inkjet head having the same structure is used, a water-based ink is usually used. It is necessary to apply the preheat several times to several tens of times as in the case of ink.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にイン
クジェット記録装置の記録速度を決定する要因の1つに
インクのリフィル時間がある。これは、インクの吐出後
に毛細管力等によってインク路内にインクが供給され、
メニスカスがオリフィス近傍の所定位置に復帰するまで
の時間をいい、このリフィル時間trの長さによって吐
出インターバルが定まることが多く、従って記録速度が
これによって決定される。
Generally, one of the factors that determines the recording speed of an ink jet recording apparatus is the ink refill time. This is because the ink is supplied into the ink path by the capillary force after the ink is ejected.
It refers to the time required for the meniscus to return to a predetermined position near the orifice, and the ejection interval is often determined by the length of this refill time tr. Therefore, the recording speed is determined by this.

【0020】一方、プレヒート過程に要する時間tpr
(以下、プレヒート時間,図3参照)が上記リフィル時
間tnに比べ十分に小さい場合、例えばtr=200μ
sec、tpr=4μsec の場合であればプレヒート時間
tprが記録速度に与える影響は殆どない。しない。し
かし、常温固体インクを用いる場合のようにプレヒート
時間tprが長くなる場合には、プレヒート操作はリフ
ィル時間とともに記録速度の低下の要因となる。
On the other hand, the time tpr required for the preheating process
(Hereinafter, preheat time, see FIG. 3) is sufficiently smaller than the refill time tn, for example, tr = 200 μm
If sec and tpr = 4 μsec, the preheating time tpr has almost no effect on the recording speed. do not do. However, when the preheating time tpr is long as in the case of using the solid ink at room temperature, the preheating operation causes the recording speed to decrease with the refill time.

【0021】例えば、特公平3−75037号公報に記
載されるように、常にリフィルが終了してからプレヒー
トを開始する構成にあっては、吐出インターバルは(t
n+tpr)以上となって、吐出周波数は、1/(tr
+tpr)Hz以下に制限されることになる。これは、
メニスカスのオリフィス近傍への復帰前にインクを吐出
する動作を繰り返す場合には安定な吐出を連続して得ら
れないことがあるからである。
For example, as described in Japanese Examined Patent Publication No. 3-75037, in a structure in which preheating is always started after refilling is completed, the discharge interval is (t
(n + tpr) or more, the ejection frequency becomes 1 / (tr
+ Tpr) Hz or less. this is,
This is because stable ejection may not be continuously obtained when the operation of ejecting ink is repeated before the meniscus returns to the vicinity of the orifice.

【0022】本発明者等は1つの試みとして、図3に示
す各々のプレヒート信号の時間間隔をほぼ0sec としプ
レヒート過程の時間tprを短縮した図4に示す吐出信
号を用いた。しかし、図4に示す吐出信号が、インクに
付与する熱エネルギーの総量は、図3に示す吐出信号と
ほぼ等しいにもかかわらず、多くの場合、図4の吐出信
号による吐出の安定性は、図3の吐出信号による吐出安
定性以下であった。すなわち、このときの吐出状態をス
トロボ発光を用いて可視観察したところ、図4の信号形
態ではプレヒート過程の間にヒータ上に小さな泡が発生
し、これが核となってインクが十分に温まらない時刻に
バブルを形成してしまうことがわかった。このように、
プレヒート信号の間隔を単純に圧縮するだけでは安定で
かつ高速の記録を行うことは困難である。なお、上記U
SP5065167号公報には以上のような課題を解決
するための構成は開示されていない。
As one trial, the inventors of the present invention used the discharge signal shown in FIG. 4 in which the time interval of each preheat signal shown in FIG. 3 was set to about 0 sec and the time tpr of the preheat process was shortened. However, in spite of the total amount of thermal energy imparted to the ink by the ejection signal shown in FIG. 4 being substantially equal to the ejection signal shown in FIG. 3, in many cases, the ejection stability by the ejection signal of FIG. It was below the ejection stability by the ejection signal of FIG. That is, when the discharge state at this time is visually observed using strobe light emission, in the signal form of FIG. 4, a small bubble is generated on the heater during the preheating process, which becomes a core and the ink does not warm sufficiently. It turns out that a bubble is formed in. in this way,
It is difficult to perform stable and high-speed recording by simply compressing the preheat signal interval. The above U
SP5065167 does not disclose a configuration for solving the above problems.

【0023】以上説明したように、固体インクを用いる
場合にはプレヒート過程に要する時間が長くなり、リフ
ィル時間と相俟って記録速度の低下をもたらすことにな
る。なお、このようなプレヒート時間を原因とする記録
速度低下の問題は固体インクを用いる場合に限られな
い。例えば、比較的低温の環境で液体インクを吐出する
場合にも、その程度の差はあれ生じる問題である。
As described above, when the solid ink is used, the time required for the preheating process becomes long, and the recording speed is lowered in combination with the refill time. It should be noted that the problem of the decrease in recording speed due to such preheating time is not limited to the case of using solid ink. For example, even when the liquid ink is ejected in a relatively low temperature environment, there is a problem in that there is a difference in the degree.

【0024】本発明は以上のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、プレヒート
過程に要する時間が記録速度に与える影響を少なくする
ことができるインクジェット装置およびインクジェット
記録方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is an ink jet apparatus and an ink jet recording capable of reducing the influence of the time required for the preheating process on the recording speed. To provide a method.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
インク吐出口を有し該インク吐出口近傍まで供給される
インクに対しエネルギー発生素子が発生する熱エネルギ
ーを利用して気泡を生じさせ該気泡の生成に基づいてイ
ンクを吐出するインク吐出動作を行うインクジェットヘ
ッドを用い、媒体にインク吐出を行うインクジェット装
置において、前記インク吐出動作に関し、インク吐出に
至らない少なくとも1つのプレヒート信号および該プレ
ヒート信号に続いて前記インク吐出に至るメイン信号を
前記エネルギー発生素子に付与するヘッド駆動手段を具
え、1回の前記インク吐出動作に係る前記少なくとも1
つのプレヒート信号の付与開始からメイン信号の付与開
始までの時間をΔt、該少なくとも1つのプレヒート信
号の付与開始から前記インクメニスカスが前記インク吐
出口に実質的に復帰するまでの時間をΔts2とすると
き、同じインク吐出口に対してΔts2<Δtで駆動が成
されることを特徴とする。
Therefore, according to the present invention,
An ink ejecting operation is performed in which ink having an ink ejecting port is used to generate bubbles for the ink supplied to the vicinity of the ink ejecting port by using thermal energy generated by an energy generating element and the ink is ejected based on the generation of the bubbles. In an inkjet apparatus that ejects ink onto a medium using an inkjet head, regarding the ink ejection operation, at least one preheat signal that does not result in ink ejection and a main signal that leads to the ink ejection subsequent to the preheat signal are provided as the energy generating element. The head drive means for applying to at least one of the at least one
When the time from the start of application of one preheat signal to the start of application of the main signal is Δt, and the time from the start of application of the at least one preheat signal until the ink meniscus substantially returns to the ink ejection port is Δts2 , The same ink ejection port is driven with Δts2 <Δt.

【0026】また、インク吐出口を有し該インク吐出口
近傍まで供給されるインクに対しエネルギー発生素子が
発生する熱エネルギーを利用して気泡を生じさせ該気泡
の生成に基づいてインクを吐出するインク吐出動作を行
うインクジェットヘッドを用い、被記録媒体にインク吐
出を行うインクジェット記録方法において、インク吐出
に至らない少なくとも1つのプレヒート信号および該プ
レヒート信号に続いて前記インク吐出に至るメイン信号
を前記エネルギー発生素子に付与することでインクを吐
出し、ここで、1回の前記インク吐出動作に係る前記少
なくとも1つのプレヒート信号の付与開始からメイン信
号の付与開始までの時間をΔt、該少なくとも1つのプ
レヒート信号の付与開始から前記インクメニスカスが前
記インク吐出口に実質的に復帰するまでの時間をΔts2
とするとき、同じインク吐出口に対してΔts2<Δtで
駆動を行うことを特徴とする。
Further, with respect to the ink which has an ink ejection port and is supplied to the vicinity of the ink ejection port, bubbles are generated by utilizing the thermal energy generated by the energy generating element, and the ink is ejected based on the generation of the bubbles. In an inkjet recording method of ejecting ink onto a recording medium using an inkjet head that performs an ink ejection operation, at least one preheat signal that does not result in ink ejection and a main signal that leads to the ink ejection subsequent to the preheat signal are used as the energy. Ink is ejected by applying it to the generating element, where Δt is the time from the start of applying the at least one preheat signal to the start of applying the main signal for one ink ejection operation, and the at least one preheat From the start of signal application, the ink meniscus will reach the ink outlet. The time to qualitatively return Δts2
In this case, the same ink ejection port is driven with Δts2 <Δt.

【0027】以上の構成によれば、プレヒート開始時刻
とメイン信号の印加の間に前回の吐出によるメニスカス
が復帰するようにすることで連続的にインク吐出を行う
とき先行するインク吐出によって生ずるインク供給動作
におけるインクメニスカスの位置かインク吐出口に至る
以前に後続のプレヒートが開始され、いわゆるインクリ
フィルの間にインクを加熱できメニスカスが復帰したと
きには直ちにメイン信号を付与する。これにより、バブ
ルジェット方式による常温固体インクジェットのよう
に、非常に長いプレヒートを必要とする場合でも、プレ
ヒートに要する時間に制約を受けずに高速な連続吐出が
可能となる。
According to the above configuration, the meniscus by the previous ejection is restored between the preheat start time and the application of the main signal, so that when the ink is continuously ejected, the ink supply caused by the preceding ink ejection is performed. The subsequent preheating is started before the position of the ink meniscus in the operation or before reaching the ink ejection port, the ink can be heated during the so-called ink refill, and the main signal is immediately given when the meniscus is restored. As a result, even when a very long preheat is required as in the case of a bubble jet type room temperature solid inkjet, high-speed continuous ejection is possible without being restricted by the time required for the preheat.

【0028】また、好ましくは、メイン信号の付与を先
行するインク吐出に係る気泡の消泡以後に行うので、メ
イン信号付与による気泡発生が先行吐出に係る気泡に妨
げられることがない。
Further, preferably, since the main signal is applied after the bubble related to the preceding ink ejection is eliminated, the bubble generation due to the main signal application is not hindered by the bubble related to the preceding ejection.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を詳細に
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

【0030】(実施形態1)図5は本発明の一実施形態
に用いるインクジェットヘッドの分解斜視図である。
(Embodiment 1) FIG. 5 is an exploded perspective view of an ink jet head used in one embodiment of the present invention.

【0031】図5において、ヒータ501およびこのヒ
ータに電気信号を送る電極配線(図示せず)が形成され
た基板508上に、液室509および所定間隔で配列す
る所定の数のインク路を形成するための隔壁507が設
けられ、さらにこの基板に供給口510を有する天板5
11を接合することによりインクジェットヘッドが構成
される。すなわち、上記接合により、液路509,ヒー
タ501を含むインク路506および吐出口(オリフィ
ス)503が構成される。常温固体インクはインク供給
路(図示せず)にて加熱溶融され、その溶融状態で供給
口510を介して液室509に供給され、さらに毛管力
等によってインクに供給される。また、記録時には、基
板508は基板加熱ヒータ(図示せず)によりインク溶
融温度以上の温度に保持されている。
In FIG. 5, a liquid chamber 509 and a predetermined number of ink paths arranged at predetermined intervals are formed on a substrate 508 on which a heater 501 and electrode wiring (not shown) for sending an electric signal to the heater are formed. The top plate 5 is provided with a partition wall 507 for further operation and further has a supply port 510 in this substrate.
An ink jet head is formed by joining 11 together. That is, the above-mentioned joining forms the liquid passage 509, the ink passage 506 including the heater 501, and the ejection port (orifice) 503. The room temperature solid ink is heated and melted in an ink supply path (not shown), is supplied to the liquid chamber 509 via the supply port 510 in the melted state, and is further supplied to the ink by a capillary force or the like. Further, at the time of recording, the substrate 508 is kept at a temperature higher than the ink melting temperature by a substrate heater (not shown).

【0032】図6は上記インクジェットヘッドを用いた
本実施形態に係るインクジェット装置の制御構成を示す
ブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing the control arrangement of the ink jet apparatus according to this embodiment using the above ink jet head.

【0033】なお、インクジェット方式は、このような
一般に良く知られる記録装置に用いられるばかりでな
く、布帛に絵柄等をプリントする捺染装置や、その他、
種々の媒体に対してインクを吐出しこれを媒体に付着さ
せるものにも用いられるものであり、以下、そのような
付着させる処理を記録という。
The ink jet system is not only used in such a generally well-known recording device, but also a printing device for printing a pattern or the like on a cloth, or the like.
It is also used for ejecting ink onto various media and adhering it to the media. Hereinafter, such adhering processing is referred to as recording.

【0034】メインコントローラ612は画像リーダ等
のホストコンピュータ615から画像データ信号を受取
り、1フレーム単位でバッファ用のフレームメモリ61
3に格納する。記録時には、メインコントローラ612
はモータドライバAを介してキャリジ送りモータ616
Aの駆動を制御し、また、モータドライバBを介して紙
送りモータ616Bの駆動を制御する。これとともに、
フレームメモリ613から読みだした画像データをもと
に、ドライバコントローラ617およびヘッドドライバ
614を介して、インクジェットヘッド618の吐出信
号制御を行う。この制御は、後述されるように、本発明
の一実施形態を示す信号印加タイミングの制御を含むも
のである。
The main controller 612 receives an image data signal from a host computer 615 such as an image reader or the like, and a frame memory 61 for buffering in units of one frame.
Store in 3. During recording, main controller 612
Carriage motor 616 via motor driver A
The drive of A is controlled, and the drive of the paper feed motor 616B is controlled via the motor driver B. With this,
Based on the image data read from the frame memory 613, the ejection signal control of the inkjet head 618 is performed via the driver controller 617 and the head driver 614. As will be described later, this control includes control of signal application timing according to the embodiment of the present invention.

【0035】なお、ヒータへの吐出信号の供給に際して
電流量が変動すると吐出の安定性が損なわれる場合があ
る。そこで、本実施形態のように複数の吐出口を具えた
インクジェットヘッドにおいて吐出口群を複数のブロッ
クに分割し、順次ブロック毎にそれぞれの吐出口から同
時に吐出を行うとき、プレヒート過程におけるプレヒー
ト信号Piのパルス幅Wpiとプレヒート信号Pi印加
直後の信号休止時間tiとの関係を、例えば ti≧n×tmod ≧n×Wpi のようにする。これにより、インクジェットヘッドやイ
ンクジェット記録装置内の回路の電圧低下を所定値以下
に制御することができる。ここで、tmod は(tdelay
÷Wpi)の剰余、tdelay は続けて駆動する2つのブ
ロック間の駆動時間間隔である。
If the current amount changes when the discharge signal is supplied to the heater, the discharge stability may be impaired. Therefore, when an ejection port group is divided into a plurality of blocks in an inkjet head having a plurality of ejection ports as in the present embodiment and ejection is performed simultaneously from each ejection port for each block, the preheat signal Pi in the preheating process is The pulse width Wpi and the signal pause time ti immediately after the application of the preheat signal Pi are set to, for example, ti ≧ n × tmod ≧ n × Wpi. As a result, it is possible to control the voltage drop of the circuit in the inkjet head or the inkjet recording device to be a predetermined value or less. Where tmod is (tdelay
÷ Wpi) remainder, tdelay, is a drive time interval between two blocks that are continuously driven.

【0036】図7は本実施形態の吐出信号を示す波形図
である。
FIG. 7 is a waveform diagram showing the ejection signal of this embodiment.

【0037】本実施形態では、図1に示した吐出方式に
おいて、図7の吐出信号を用いるものであり、同図に示
すようにメインパルスの印加直前に20回のプレヒート
パルスP1,P2,…,P20を印加する場合に、直前
の吐出によって液室側へ後退したメニスカスがオリフィ
ス近傍に復帰する前に、最初のプレヒートパルスP1を
印加するものである。
In the present embodiment, the ejection signal shown in FIG. 7 is used in the ejection method shown in FIG. 1, and as shown in the figure, 20 preheat pulses P1, P2, ... Immediately before the main pulse is applied. , P20 is applied, the first preheat pulse P1 is applied before the meniscus retracted toward the liquid chamber by the immediately preceding ejection is returned to the vicinity of the orifice.

【0038】なお、図7において、プレヒートパルスの
印加開始からメインパルスPmainの印加までに要する時
間Δt=41.6μsec である。また図7における、 (0.56/1.52)×20 は、プレヒートにおいて、パルス幅0.56μsec のプ
レヒートパルスを各休止時間間隔1.52μsec をおい
て20回繰り返して印加することを示す。また、プレヒ
ートパルスPi(i=1〜20)は、それ単独では発泡
を生じないように電圧VHパルス幅を設定している。
In FIG. 7, the time Δt = 41.6 μsec required from the start of the application of the preheat pulse to the application of the main pulse Pmain. Further, (0.56 / 1.52) × 20 in FIG. 7 indicates that in preheating, a preheat pulse having a pulse width of 0.56 μsec is repeatedly applied 20 times at each pause time interval of 1.52 μsec. Further, the preheat pulse Pi (i = 1 to 20) sets the voltage VH pulse width so that foaming does not occur by itself.

【0039】本実施形態において、上述のように、メニ
スカスがオリフィス近傍に復帰する前に最初のプレヒー
トパルスを印加するというタイミングを採用することに
ついての検討を以下に示す。
In the present embodiment, a study will be given below regarding the adoption of the timing of applying the first preheat pulse before the meniscus returns to the vicinity of the orifice as described above.

【0040】本実施形態では、以下の組成の常温固体イ
ンクを用い、吐出を行う際にはインクの溶融温度以上で
ある80℃にインクを加熱しインクを液体状態で保持し
ている。
In this embodiment, a room-temperature solid ink having the following composition is used, and when ejected, the ink is heated to 80 ° C., which is higher than the melting temperature of the ink, to hold the ink in a liquid state.

【0041】 インク組成:エチレンカーボネート 47重量% 1.12ドデカンジオール 50重量% 染料 3重量% 本実施形態に用いたインクジェットヘッドの主要部分の
寸法は、オリフィス面積約930μm2 、ヒータが設け
られる部分のインク路幅約50μm、ヒータ面積約36
50μm2 、ヒータ中心とオリフィス間の距離約187
μmである。またヒータは、厚さ2.75μmのSiO
2 層からなる基板上にヒータの抵抗体層を構成するHf
2 、保護層等を構成するSiO2 、耐キャビテーショ
ン層を構成するTaの各薄膜層をそれぞれ約0.1μ
m、2.0μm、0.6μmの厚さで順次積層し、それ
ぞれ所定のパターンにエッチングすることで形成されて
いる。また、ヒータの抵抗値は約80Ωである。
Ink composition: ethylene carbonate 47% by weight 1.12 dodecanediol 50% by weight dye 3% by weight The main part of the inkjet head used in the present embodiment has an orifice area of about 930 μm 2 and a heater is provided. Ink path width about 50 μm, heater area about 36
50 μm 2 , distance between heater center and orifice is about 187
μm. The heater is made of SiO 2.75 μm thick.
Hf constituting the heater resistor layer on the two- layer substrate
Each of the thin film layers of B 2 , SiO 2 forming the protective layer, etc., and Ta forming the cavitation-resistant layer is about 0.1 μm.
m, 2.0 μm, and 0.6 μm in this order, and the layers are formed by etching in a predetermined pattern. The resistance value of the heater is about 80Ω.

【0042】以上のようなインクおよびインクジェット
ヘッドを用いた場合に、まず、吐出のために生じた気泡
の消泡時刻およびメニスカス復帰時刻を調べた。
When the above ink and ink jet head were used, first, the defoaming time and the meniscus recovery time of bubbles generated due to ejection were examined.

【0043】すなわち、図7に示す吐出信号を周波数1
00Hzすなわち周期10msecで印加し、連続吐出させ
たところ、各吐出においてインク路内でメニスカス位置
は図8のように変化した。
That is, the ejection signal shown in FIG.
When applied at 00 Hz, that is, at a period of 10 msec and continuously ejected, the position of the meniscus in the ink passage changed in each ejection as shown in FIG.

【0044】同図において、時刻の起点はメインパルス
の立上がり時刻であり、また、メニスカス位置の負の値
はインク路内への後退量を意味する。同図から明らかな
ように、メニスカスがオリフィス近傍に復帰する時刻t
2は約110μsec である。
In the figure, the starting point of time is the rising time of the main pulse, and the negative value of the meniscus position means the amount of retreat into the ink path. As is clear from the figure, time t at which the meniscus returns to the vicinity of the orifice
2 is about 110 μsec.

【0045】また、バブルの消滅時刻t1は約40〜5
0μsec であった。ここで、時刻t1が確定しないの
は、常温固体インクの場合、消泡現象が水系インクに比
べ不安定にゆらぐためである。
The bubble disappearance time t1 is about 40-5.
It was 0 μsec. Here, the time t1 is not fixed because the defoaming phenomenon fluctuates instability in the case of the normal temperature solid ink as compared with the water-based ink.

【0046】次に、上記のような連続吐出において各先
行吐出の後に行われる後続の吐出のためのプレヒートパ
ルスP1の印加時刻(およびメインパルス印加時刻)
が、図9に示すように、消泡時刻t1およびメニスカス
復帰時刻t2との相対関係で示される各条件における吐
出性能を比較した。なお、条件4は、例えば特公平3−
75037号公報に記載された、メニスカスの復帰後に
プレヒートを開始する従来知られた吐出タイミング制御
である。すなわち、図9は各条件1〜5を、プレヒート
開始時刻tsk(k=1,2,3,4,5)が、先行す
る吐出のメインパルスの印加時刻を基準(t=0)とし
たときに、どの時刻に印加されるかによって区別するこ
とを示すものであり、この各条件毎に吐出状態を測定し
比較した結果を以下の表1に示す。
Next, in the above continuous ejection, the application time (and main pulse application time) of the preheat pulse P1 for the subsequent ejection performed after each preceding ejection.
However, as shown in FIG. 9, the ejection performance under each condition indicated by the relative relationship between the defoaming time t1 and the meniscus recovery time t2 was compared. In addition, the condition 4 is, for example, Japanese Patent Fairness 3-
This is the conventionally known ejection timing control described in Japanese Patent Publication No. 75037, which starts preheating after the meniscus is restored. That is, FIG. 9 shows the conditions 1 to 5 when the preheat start time tsk (k = 1, 2, 3, 4, 5) is based on the application time of the preceding main pulse of the ejection (t = 0). The results are shown in Table 1 below, in which the discharge state is measured and compared under each condition.

【0047】[0047]

【表1】 [Table 1]

【0048】表1において、図9に示す各条件での吐出
速度の安定性をふくむ吐出性能を総合的に評価した結果
をそれぞれ○、△、×で示した。
In Table 1, the results of comprehensive evaluation of the ejection performance including the stability of the ejection speed under the respective conditions shown in FIG. 9 are shown by ◯, Δ, and ×, respectively.

【0049】表1において、条件1〜4を相互に比較す
ると、条件3、すなわち、消泡時刻t1とメニスカス復
帰時刻t2の間における時刻ts3=90usecにプレヒ
ート信号の印加を開始した場合に、従来のタイミング制
御である条件4とほぼ同程度の吐出安定性を最も短い所
要時間(先行するメインパルスの印加からメインパルス
を印加するまでの時間;図9に示す)で得ることができ
ることがわかる。
In Table 1, when conditions 1 to 4 are compared with each other, when condition 3 is applied, that is, when the application of the preheat signal is started at time ts3 = 90 usec between the defoaming time t1 and the meniscus recovery time t2, It can be seen that it is possible to obtain the ejection stability that is substantially the same as the condition 4 which is the timing control of (1) in the shortest required time (the time from the application of the preceding main pulse to the application of the main pulse; shown in FIG. 9).

【0050】条件2は、ほぼ消泡のタイミングでプレヒ
ートを開始する制御であり、所要時間は条件3よりも短
いが吐出性能は条件3,4より以下であった。また、条
件1は所要時間は最も短いが、インク路内に泡が滞留し
それ以降の連続吐出はできなかった。これはプレヒート
過程による熱エネルギーの付与により、先行吐出のため
のバブルが消泡する直前に核となって成長し、短時間で
はインクに溶解しない泡が形成されるためである。
Condition 2 is a control for starting preheating at the timing of almost defoaming. The required time is shorter than that of Condition 3, but the ejection performance is less than that of Conditions 3 and 4. Further, the condition 1 required the shortest time, but bubbles remained in the ink passage, and continuous ejection thereafter was not possible. This is because the application of heat energy in the preheating process causes the bubbles for preceding ejection to grow as nuclei immediately before defoaming and form bubbles that do not dissolve in the ink in a short time.

【0051】またメニスカス復帰時刻t2の前にメイン
信号を印加する条件5は、所要時間は条件3よりも短い
が、吐出がしばしば不安定になった。特に、条件5によ
って連続駆動すると吐出体積が安定せず、記録紙上のド
ットの大きさにばらつきがみられた。従って、条件5は
条件3よりも安定な吐出を得る条件とはいえない。
Condition 5 for applying the main signal before the meniscus recovery time t2 required a shorter time than condition 3, but ejection was often unstable. In particular, when continuously driven under the condition 5, the discharge volume was not stable, and the dot size on the recording paper varied. Therefore, Condition 5 cannot be said to be more stable than Condition 3 for obtaining stable ejection.

【0052】以上説明したように、上記比較結果から明
らかなように、最も好ましい吐出タイミング制御は、条
件3のような制御、すなわち、消泡時刻t1とメニスカ
ス復帰時刻t2の間にプレヒート信号の印加を開始する
と共にメニスカス復帰後に直ちにメインパルスを印加す
ることであり、これによれば、従来の方法(条件4)と
同様の吐出性能を保持しつつ、より高速の記録が可能と
なる。
As described above, as is clear from the above comparison result, the most preferable ejection timing control is the control under Condition 3, that is, the preheat signal is applied between the defoaming time t1 and the meniscus recovery time t2. The main pulse is applied immediately after the start of the process and after the meniscus is recovered. This makes it possible to perform higher-speed recording while maintaining the same ejection performance as the conventional method (condition 4).

【0053】このように、高速記録が可能となり、かつ
プレヒートが吐出の安定に寄与するのは、メイン信号の
印加前に、プレヒートによってヒータ近傍のより多くの
インクを発泡温度未満のより高い温度まで温め保持で
き、メイン信号の印加によって一度により大きな発泡圧
を得るためだと考えられる。すなわち、プレヒートの効
果を十分に得るためには、プレヒート時にヒータ上をイ
ンクが覆っており、かつプレヒート中に、小さなエネル
ギーでの発泡の核となるような泡がヒータ付近のインク
中に存在しないことが必要である。そのために、後続す
るインク吐出のためのプレヒート開始時刻を、先行する
インク吐出後にヒータ上および周辺からバブルが消滅し
た時刻と、その吐出により液室側へ後退したメニスカス
がオリフィス付近の所定位置に戻る時刻の間に設定する
ようにする。
In this way, high-speed recording is possible, and preheating contributes to stable ejection because more ink near the heater is heated to a higher temperature below the bubbling temperature by preheating before the main signal is applied. It is considered that the temperature can be kept warm and a larger foaming pressure can be obtained once by applying the main signal. That is, in order to sufficiently obtain the effect of preheating, the ink covers the heater at the time of preheating, and there is no bubble in the ink near the heater that becomes a nucleus of foaming with a small energy during preheating. It is necessary. Therefore, the preheat start time for the subsequent ink ejection is set to the time when the bubbles disappear from the heater and the surroundings after the preceding ink ejection, and the meniscus receding toward the liquid chamber due to the ejection returns to a predetermined position near the orifice. Try to set it during the time.

【0054】なお、条件3に示すようにメニスカス復帰
後にメインパルスが印加される条件は、プレヒート印加
の開始からメインパルス印加開始までの時間をΔt、プ
レヒート開始時刻tsからメニスカス復帰時刻t2まで
の時間をΔts2とするとき、Δts2<Δtと表すことが
できる。また、吐出体積のばらつきをある程度許容でき
るのであれば、条件5のような吐出タイミング制御、す
なわち、メニスカス復帰時刻以前にメインパルスを印加
するようにしてもよい。
As shown in Condition 3, the main pulse is applied after the meniscus is restored. The time from the start of preheat application to the start of main pulse application is Δt, and the time from the preheat start time ts to the meniscus return time t2. Is expressed as Δts2, it can be expressed as Δts2 <Δt. Further, if the variation in the ejection volume can be allowed to some extent, the ejection timing control as in Condition 5, that is, the main pulse may be applied before the meniscus return time.

【0055】また、記録高速化の観点からいえば、バブ
ルの消滅直後に次のインク吐出のためのプレヒートを開
始できればより好ましい。さらに、そのプレヒートはヒ
ータ上の実質的な発熱部分をリファイルしたインクが覆
った直後にインク吐出のためのプレヒートを開始すれば
より好ましい。
From the viewpoint of increasing the recording speed, it is more preferable that the preheating for the next ink ejection can be started immediately after the bubble disappears. Further, it is more preferable that the preheating is started immediately after the reheated ink covers the substantially heat-generating portion on the heater, and the preheating for ink ejection is started.

【0056】なお、本実施形態で用いるバブルジェット
方式において、ヒータ上に発生したバブルは、図10に
示す過程で消滅する場合が多い。
In the bubble jet method used in this embodiment, the bubbles generated on the heater often disappear in the process shown in FIG.

【0057】すなわちバブル1202その最大成長(図
10(a))後、ヒータ1201からインクへの熱エネ
ルギーの供給停止によって急激に収縮し(図10
(b))やがて消滅する(図10(c))。このときヒ
ータ1201周辺のインク路1206内には吐出のため
の上記バブルに比べ極めて小さな微小気泡1219が残
留する場合がある。また、しばしばバブルの消滅の直
後、キャビテーション現象等によりいわゆるリバウンド
泡1220が一時的にヒータ上に形成され(図10
(d))、これらがインクに再溶解することでバブルの
消滅(消泡)過程を終了する。
That is, after the bubble 1202 reaches its maximum growth (FIG. 10 (a)), it is rapidly contracted by stopping the supply of thermal energy from the heater 1201 to the ink (FIG. 10).
(B)) It eventually disappears (Fig. 10 (c)). At this time, in the ink path 1206 around the heater 1201, extremely small micro bubbles 1219 may remain as compared with the above bubbles for ejection. Also, often immediately after the bubbles disappear, so-called rebound bubbles 1220 are temporarily formed on the heater due to a cavitation phenomenon (see FIG. 10).
(D)) When these are redissolved in the ink, the bubble disappearance (defoaming) process ends.

【0058】従って、本実施形態で説明した上記吐出タ
イミング制御の効果を十分に得るためには、その制御で
用いる消泡時刻t1をバブル1202やその他の気泡が
消滅する図10(e)に示す状態となる時刻とすればよ
い。
Therefore, in order to sufficiently obtain the effect of the discharge timing control described in the present embodiment, the defoaming time t1 used in the control is shown in FIG. 10 (e) where the bubble 1202 and other bubbles disappear. It is sufficient to set the time when the state is reached.

【0059】(実施形態2)本実施形態は、図2を参照
して説明したバブル連通方式の吐出制御に本発明を適用
した例を示すものである。図11は本実施形態の吐出タ
イミング制御に係るヒータ駆動信号を示す模式図であ
る。
(Embodiment 2) This embodiment shows an example in which the present invention is applied to the discharge control of the bubble communication system described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing a heater drive signal related to the ejection timing control of this embodiment.

【0060】同図に示すように、メインパルス信号の印
加直前に30回のプレヒートパルスP1,P2,…,P
30の印加を行う場合において、本実施形態は、その先
行する直前の吐出に関するメニスカスの復帰以前に最初
のプレヒートパルスP1を印加する条件の制御である。
As shown in the figure, preheat pulses P1, P2, ..., P 30 times immediately before the main pulse signal is applied.
In the case where 30 is applied, the present embodiment is control of the condition that the first preheat pulse P1 is applied before the meniscus return related to the ejection immediately before that.

【0061】本実施形態では以下の組成の常温固体イン
クを用い、液滴の吐出を行う際にはインクの溶融温度以
上である100℃までインクを加熱しインクを液体状態
で保持する。
In this embodiment, a room-temperature solid ink having the following composition is used, and when the droplets are ejected, the ink is heated to 100 ° C., which is higher than the melting temperature of the ink, and the ink is held in a liquid state.

【0062】 インク組成:ラウリン酸 67重量% カルナバワックス 30重量% 染料 3重量% 本実施形態に用いたインクジェットヘッドの主要部分の
寸法は、吐出口の開口面積約1080μm2 、ヒータ部
のインク路幅約40μm、ヒータ面積約1280μ
2 、ヒータ中心と吐出口との間の距離約25μmであ
る。また、ヒータは、基板における1.0μmのSiO
2 層の上にHfB2 (抵抗体)、SiO2 、Taの各薄
膜層をそれぞれ約0.08μm、1.0μm、0.1μ
mの厚さで積層し形成したものである。
Ink composition: 67% by weight of lauric acid Carnauba wax 30% by weight Dye 3% by weight The size of the main part of the inkjet head used in this embodiment is such that the opening area of the discharge port is about 1080 μm 2 and the ink path width of the heater part is About 40μm, heater area about 1280μ
m 2 , the distance between the center of the heater and the discharge port is about 25 μm. Further, the heater is made of 1.0 μm SiO 2 on the substrate.
HfB on the layer 2 (resistor), SiO 2, about Ta each thin film layer, respectively 0.08μm, 1.0μm, 0.1μ
It is formed by laminating with a thickness of m.

【0063】図11に示す信号により周波数100Hz
で連続吐出させたところ、メニスカスがオリフィス付近
に復帰する時刻t4は約350μsec であった。また、
ヒータ上のバブルが外気と連通後、インクがヒータ上の
実質的な発熱部分を再び覆う時刻t3は約180μsec
であった。
The frequency shown in FIG. 11 is 100 Hz.
When continuously ejected, the time t4 at which the meniscus returns to the vicinity of the orifice was about 350 μsec. Also,
After the bubble on the heater communicates with the outside air, the time t3 at which the ink covers the substantially heat-generating portion on the heater again is about 180 μsec.
Met.

【0064】このような吐出条件において、プレヒート
信号P1の開始時刻を図12に示すように設定し(条件
6,7)各々の条件での吐出性能を比較し、表2の結果
を得た。なお、同図に示す条件8はメニスカスの復帰後
にプレヒートを開始する従来の吐出タイミング制御であ
る。
Under these discharge conditions, the start time of the preheat signal P1 was set as shown in FIG. 12 (conditions 6 and 7), and the discharge performance under each condition was compared, and the results in Table 2 were obtained. The condition 8 shown in the figure is the conventional ejection timing control in which preheating is started after the meniscus is restored.

【0065】[0065]

【表2】 [Table 2]

【0066】表2によれば、吐出状態が安定であるの
は、条件7および8であるが、そのうち時刻ts7=2
80usecでプレヒートを開始する条件7によれば、条件
8よりも高速の記録が可能となる。また、条件7,8の
吐出状態は実施形態1の場合と比較してより安定であっ
た。
According to Table 2, the discharge state is stable under the conditions 7 and 8, of which time ts7 = 2.
According to the condition 7 in which the preheat is started at 80 usec, the recording can be performed at a higher speed than the condition 8. Further, the ejection states under Conditions 7 and 8 were more stable than those in the first embodiment.

【0067】条件6は、プレヒート開始時刻を時刻t3
以前に設定する方法であるが、インク路内に気泡が滞留
し連続吐出は困難であった。この例からも、プレヒート
開始時刻とメイン信号印加時刻との間にメニスカス復帰
がなされるようにP1とPmin の印加時刻を設定するこ
とが重要である。
Condition 6 is that the preheat start time is time t3.
Although it was the method set previously, continuous discharge was difficult due to bubbles remaining in the ink path. Also from this example, it is important to set the application times of P1 and Pmin so that the meniscus is restored between the preheat start time and the main signal application time.

【0068】以上より、図2に示すようなバブル連通方
式では、インク吐出後インクがヒータ上の実質的な発熱
部分を再び覆う時刻t3とメニスカス復帰時刻t4の間
にプレヒート信号の印加を開始することで、従来の方法
と同様の吐出性能を保持しつつ、より高速の記録が可能
となることがわかる。
As described above, in the bubble communication system as shown in FIG. 2, the application of the preheat signal is started between the time t3 at which the ink re-covers the substantial heat generating portion on the heater after the ink is ejected and the meniscus recovery time t4. Therefore, it is understood that higher-speed recording is possible while maintaining the same ejection performance as the conventional method.

【0069】以上の説明から明らかなように、バブルジ
ェット方式により常温固体インクを吐出させる場合に
は、図2に示すようなバブル連通方式を用いることで、
図1に示す吐出方式を用いたものよりも優れた吐出性能
を得ることができる。
As is clear from the above description, when the normal temperature solid ink is ejected by the bubble jet method, the bubble communication method as shown in FIG. 2 is used.
Discharge performance superior to that using the discharge method shown in FIG. 1 can be obtained.

【0070】(実施形態3)本実施形態は、バブル連通
方式の吐出方式で水系インクを用い、メニスカスが復帰
前に、プレヒート信号の印加を開始するものである。図
13は、本実施形態に係るプレヒート信号P′1および
メイン信号Pmainを示す模式図である。
(Third Embodiment) In this embodiment, a water-based ink is used in a bubble communication type ejection method, and application of a preheat signal is started before the meniscus is restored. FIG. 13 is a schematic diagram showing the preheat signal P′1 and the main signal Pmain according to this embodiment.

【0071】本実施形態では、以下の組成のインクを用
い、インクの吐出を行う際にはインクを約40℃に保持
した。
In this embodiment, the ink having the following composition was used, and the ink was kept at about 40 ° C. when the ink was ejected.

【0072】 インク組成:ジエチレングリコール 15.0重量% エタノール 5.0重量% 水 78.0重量% 染料(Cl.FB2 ) 2.0重量% 本実施形態に用いたインクジェットヘッドは、上述の実
施形態2に用いたものと構造的に同じである。
Ink composition: Diethylene glycol 15.0% by weight Ethanol 5.0% by weight Water 78.0% by weight Dye (Cl.FB 2 ) 2.0% by weight The ink jet head used in this embodiment is the same as that in the above-described embodiment. It is structurally the same as that used in 2.

【0073】図13に示す駆動信号を100Hzで印加
したところ、連続吐出が可能であり、このとき、メニス
カス復帰時刻t6は約70μsec であった。また、ヒー
タ上のバブルが外気と連通後、インクがヒータ上の実質
的な発熱部分を再び覆う時刻t5は約40〜45μsec
であった。
When the drive signal shown in FIG. 13 was applied at 100 Hz, continuous ejection was possible, and at this time, the meniscus recovery time t6 was about 70 μsec. Further, after the bubble on the heater communicates with the outside air, the time t5 at which the ink covers the substantial heat-generating portion on the heater again is about 40 to 45 μsec.
Met.

【0074】すなわち、本実施形態では、図13に示す
プレヒート信号P′1をメニスカス復帰時刻t6以前の
時刻ts=60μsec に設定し、これにより、時刻t6
以後にプレヒートを開始する従来の方法と同様の吐出性
能を保持しつつ、より高速の記録が可能となる。
That is, in the present embodiment, the preheat signal P'1 shown in FIG. 13 is set to the time ts = 60 μsec before the meniscus return time t6, whereby the time t6 is set.
Thereafter, it is possible to perform higher-speed recording while maintaining the same ejection performance as the conventional method of starting preheating.

【0075】なお、プレヒート印加と気泡の消泡やメニ
スカス復帰との関係を実際に知るには、例えば、プレヒ
ート信号等を測定するオシロスコープと透明材質で構成
されるヘッドにおいて、消泡やメニスカス位置を観察す
るストロボの発光トリガとによって可能となる。
In order to actually know the relationship between the application of preheat and the defoaming of bubbles and the return of meniscus, for example, in a head composed of an oscilloscope for measuring a preheating signal and a transparent material, defoaming and meniscus positions can be determined. It becomes possible by the strobe light emission trigger to be observed.

【0076】なお、本発明は上記の実施形態のインクジ
ェットヘッドの形状やその他の具体的な数値に限定され
るものではない。またインクの具体的な組成も上記の実
施形態の記載したものに限定する必要はなく、たとえば
本出願人がすでに提案した特願平3−249217号に
記載の種々の組成を含む常温固体インクを吐出媒体とし
て選んでもよい。たとえば水系インクに各種のアルコー
ルや表面活性剤あるいは顔料物質などの添加物を所定比
率含有していてもよい。
The present invention is not limited to the shape of the ink jet head of the above embodiment and other specific numerical values. Further, the specific composition of the ink is not limited to that described in the above embodiment, and for example, an ordinary temperature solid ink containing various compositions described in Japanese Patent Application No. 3-249217 already proposed by the present applicant can be used. You may choose as a discharge medium. For example, the water-based ink may contain various alcohols, additives such as surface active agents or pigment substances in a predetermined ratio.

【0077】また本発明の思想に沿うものであれば、プ
レ信号やメイン信号の具体的な形状や構成を上記の実施
形態のみに限定する必要はない。またプレ信号およびメ
イン信号もパルス信号に限定する必要はない。さらにプ
レヒートの終了後、複数の信号と休止時間から構成され
るメイン過程により液滴を吐出させることも考えられ
る。
Further, it is not necessary to limit the specific shapes and configurations of the pre-signal and the main signal to the above-described embodiment as long as they are in accordance with the idea of the present invention. Further, the pre signal and the main signal do not have to be limited to pulse signals. Further, it is possible to eject the liquid droplets by the main process composed of a plurality of signals and the rest time after the end of the preheating.

【0078】またインク温度によりリフィルに要する時
間が変化することに鑑みれば、より安定な吐出を得るた
めに、本発明においてインクジェットヘッドあるいはイ
ンクの温度によってプレヒート開始時刻を制御すること
も考えられる。例えば、昇温時にはプレヒート開始時刻
を遅らせることが考えられる。
In view of the fact that the time required for refilling changes depending on the ink temperature, it may be possible to control the preheating start time according to the temperature of the inkjet head or the ink in the present invention in order to obtain more stable ejection. For example, it is conceivable to delay the preheat start time when raising the temperature.

【0079】また本発明の方法は、パルス幅、電圧値な
ど波形の異なるプレ信号やプレ信号の異なる休止時間を
組み合わせてプレヒートを行う場合や、プレ信号とメイ
ン信号の電圧値が異なる場合でも有効である。
The method of the present invention is also effective when preheating is performed by combining pre-signals having different waveforms such as pulse width and voltage value and different pause times of pre-signals, or when the voltage values of the pre-signal and the main signal are different. Is.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、連続的にインク吐出を行うとき先行するイン
ク吐出によって生ずるインク供給動作におけるインクメ
ニスカスの位置かインク吐出口に至る以前に後続のプレ
ヒートを開始し、かつメニスカス復帰を直後、または後
にメイン信号を印加することでインク劣化を伴わない程
度の加熱によるインク路内のインク低粘度化、インク材
料の固有の物性にかかるバブル圧の低さを補うためのよ
り大きなバブル圧の発生、およびプレヒートの長さに制
約されない、より高速なインク吐出を行うことが可能に
なる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, when ink is continuously ejected, before the position of the ink meniscus or the ink ejection port in the ink supply operation caused by the preceding ink ejection. By starting the subsequent preheating and immediately after or after the meniscus return, the main signal is applied to reduce the viscosity of the ink in the ink path by heating to a degree that does not cause ink deterioration, and the bubble pressure related to the unique physical properties of the ink material. It becomes possible to generate a larger bubble pressure for compensating for the low level of the ink, and to eject ink at higher speed without being restricted by the length of preheating.

【0081】また、好ましくは、メイン信号の付与を先
行するインク吐出に係る気泡の消泡以後に行うので、メ
イン信号付与による気泡発生が先行吐出に係る気泡に妨
げられることがない。
Further, preferably, since the application of the main signal is carried out after the defoaming of the bubble relating to the preceding ink ejection, the bubble generation due to the application of the main signal is not hindered by the bubble relating to the preceding ejection.

【0082】この結果、従来知られているプレヒート操
作では得ることのできなかった安定かつ高速な吐出を行
うことが可能となる。
As a result, it becomes possible to perform stable and high-speed ejection which could not be obtained by the conventionally known preheating operation.

【0083】特に本発明は、安定な吐出のためにより大
きな熱エネルギーを投入する場合、例えばバブル連通吐
出方法のバブルジェット方式や常温固体インクを吐出媒
体として用いるバブルジェット方式に有効である。
In particular, the present invention is effective when a larger amount of heat energy is input for stable ejection, for example, a bubble jet method as a bubble communication ejection method or a bubble jet method that uses room temperature solid ink as an ejection medium.

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

【図1】(a)〜(f)はバブルジェット方式における
インク吐出過程の一例を説明する模式図である。
1A to 1F are schematic diagrams illustrating an example of an ink ejection process in a bubble jet method.

【図2】(a)〜(f)はバブルジェット方式における
インク吐出過程の他の例を説明する模式図である。
FIGS. 2A to 2F are schematic diagrams illustrating another example of an ink ejection process in the bubble jet method.

【図3】プレヒートを行う吐出信号の一従来例を示す模
式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a conventional example of an ejection signal for performing preheating.

【図4】プレヒートを行う吐出信号の他の従来例を示す
模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing another conventional example of an ejection signal for performing preheating.

【図5】バブルジェット方式のインクジェットヘッドの
構造を説明するための模式的分解斜視図である。
FIG. 5 is a schematic exploded perspective view for explaining the structure of a bubble jet type inkjet head.

【図6】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録
装置の制御系を説明するブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a control system of the inkjet recording apparatus according to the embodiment of the invention.

【図7】本発明の一実施形態で用いる吐出信号を示す模
式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing ejection signals used in an embodiment of the present invention.

【図8】メニスカスの移動状態を説明するための図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining a moving state of a meniscus.

【図9】本発明の一実施形態に係る吐出信号の印加タイ
ミングを説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the application timing of the ejection signal according to the embodiment of the present invention.

【図10】ヒータ上のバブルの消滅過程を説明するため
の模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a process of disappearing bubbles on a heater.

【図11】本発明の他の実施形態で用いる吐出信号を示
す模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing ejection signals used in another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の他の実施形態に係る吐出信号の印加
タイミングを説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining application timings of ejection signals according to another embodiment of the present invention.

【図13】本発明のさらに他の実施形態で用いる吐出信
号を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing an ejection signal used in still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201,501,1201 ヒータ 102,202,1202 バブル 103,203 吐出口 104,204 メニスカス 105,205 インク滴 106,206,1206 インク路 507 隔壁 508 基板 509 液室 510 供給口 511 天板 512 メインコントローラ 513 フレームメモリ 514 ヘッドドライバ 518 インクジェットヘッド 1219 微小泡 1220 リバウンド泡 P1,P′1 第1のプレヒート信号 Pmain メイン信号 101, 201, 501, 1201 Heater 102, 202, 1202 Bubble 103, 203 Discharge port 104, 204 Meniscus 105, 205 Ink drop 106, 206, 1206 Ink path 507 Partition wall 508 Substrate 509 Liquid chamber 510 Supply port 511 Top plate 512 Main Controller 513 Frame memory 514 Head driver 518 Inkjet head 1219 Micro bubbles 1220 Rebound bubbles P1, P'1 First preheat signal Pmain Main signal

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク吐出口を有し該インク吐出口近傍
まで供給されるインクに対しエネルギー発生素子が発生
する熱エネルギーを利用して気泡を生じさせ該気泡の生
成に基づいてインクを吐出するインク吐出動作を行うイ
ンクジェットヘッドを用い、媒体にインク吐出を行うイ
ンクジェット装置において、 前記インク吐出動作に関し、インク吐出に至らない少な
くとも1つのプレヒート信号および該プレヒート信号に
続いて前記インク吐出に至るメイン信号を前記エネルギ
ー発生素子に付与するヘッド駆動手段を具え、 1回の前記インク吐出動作に係る前記少なくとも1つの
プレヒート信号の付与開始からメイン信号の付与開始ま
での時間をΔt、該少なくとも1つのプレヒート信号の
付与開始から前記インクメニスカスが前記インク吐出口
に実質的に復帰するまでの時間をΔts2とするとき、同
じインク吐出口に対してΔts2<Δtで駆動が成される
ことを特徴とするインクジェット装置。
1. A bubble is generated by using thermal energy generated by an energy generating element for ink having an ink ejection port and supplied to the vicinity of the ink ejection port, and the ink is ejected based on the generation of the bubble. In an inkjet device that ejects ink onto a medium using an inkjet head that ejects ink, in regard to the ink ejecting operation, at least one preheat signal that does not result in ink ejection and a main signal that leads to the ink ejection following the preheat signal. A time period from the start of applying the at least one preheat signal to the start of applying the main signal for one time of the ink ejection operation to Δt, the at least one preheat signal. From the start of application of the ink, the ink meniscus ejects the ink Jet apparatus characterized by time to time to substantially return Derutats2, the drive for the same ink discharge ports in Δts2 <Δt is made to.
【請求項2】 前記少なくとも1つのプレヒート信号の
付与開始時は、先行するインク吐出に係る気泡の消滅時
以後であることを特徴とする請求項1に記載のインクジ
ェット装置。
2. The ink jet apparatus according to claim 1, wherein the application of the at least one preheat signal is started after the disappearance of the bubble related to the preceding ink ejection.
【請求項3】 前記インクジェットヘッドは、発生した
気泡が当該インク吐出口を介して外気に連通させるイン
ク吐出方式であり、前記少なくとも1つのプレヒート信
号の付与開始は、先行するインク吐出によって生ずるイ
ンク供給動作においてインクが前記エネルギー発生素子
の少なくとも実質的発熱部分を覆った後であることを特
徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。
3. The ink jet head is an ink ejection system in which generated air bubbles communicate with the outside air through the ink ejection ports, and the start of application of the at least one preheat signal is ink supply generated by preceding ink ejection. The inkjet apparatus according to claim 1, wherein the ink covers at least a substantially heat-generating portion of the energy generating element during operation.
【請求項4】 インクは常温にて実質的固体状態であ
り、インク吐出時に前記インクは少なくとも加熱溶融さ
れた状態で保持されていることを特徴とする請求項1な
いし3のいずれかに記載のインクジェット装置。
4. The ink according to claim 1, wherein the ink is in a substantially solid state at room temperature, and the ink is held in a state of being at least heated and melted when the ink is ejected. Inkjet device.
【請求項5】 インク吐出口を有し該インク吐出口近傍
まで供給されるインクに対しエネルギー発生素子が発生
する熱エネルギーを利用して気泡を生じさせ該気泡の生
成に基づいてインクを吐出するインク吐出動作を行うイ
ンクジェットヘッドを用い、被記録媒体にインク吐出を
行うインクジェット記録方法において、 インク吐出に至らない少なくとも1つのプレヒート信号
および該プレヒート信号に続いて前記インク吐出に至る
メイン信号を前記エネルギー発生素子に付与することで
インクを吐出し、 ここで、1回の前記インク吐出動作に係る前記少なくと
も1つのプレヒート信号の付与開始からメイン信号の付
与開始までの時間をΔt、該少なくとも1つのプレヒー
ト信号の付与開始から前記インクメニスカスが前記イン
ク吐出口に実質的に復帰するまでの時間をΔts2とする
とき、同じインク吐出口に対してΔts2<Δtで駆動を
行うことを特徴とするインクジェット記録方法。
5. A bubble is generated by using thermal energy generated by an energy generating element with respect to ink having an ink ejection port and supplied to the vicinity of the ink ejection port, and the ink is ejected based on the generation of the bubble. In an inkjet recording method of ejecting ink onto a recording medium using an inkjet head that ejects ink, at least one preheat signal that does not result in ink ejection and a main signal that leads to the ink ejection subsequent to the preheat signal are used as the energy. Ink is ejected by applying it to the generating element, where Δt is the time from the start of applying the at least one preheat signal to the start of applying the main signal in one ink ejection operation, and the at least one preheat From the start of signal application, the ink meniscus is substantially at the ink ejection port. When the Derutats2 the time to return to the ink jet recording method characterized in that for driving the same ink discharge ports in Δts2 <Δt.
【請求項6】 前記少なくとも1つのプレヒート信号の
付与開始時は、先行するインク吐出に係る気泡の消滅時
以後であることを特徴とする請求項5に記載のインクジ
ェット記録方法。
6. The ink jet recording method according to claim 5, wherein the application of the at least one preheat signal is started after the disappearance of the bubbles related to the preceding ink ejection.
【請求項7】 前記インクジェットヘッドは、発生した
気泡が当該インク吐出口を介して外気に連通させるイン
ク吐出方式であり、前記少なくとも1つのプレヒート信
号の付与開始は、先行するインク吐出によって生ずるイ
ンク供給動作においてインクが前記エネルギー発生素子
の少なくとも実質的発熱部分を覆った後であることを特
徴とする請求項5に記載のインクジェット記録方法。
7. The ink jet head is an ink ejection system in which generated air bubbles communicate with the outside air through the ink ejection ports, and the start of application of the at least one preheat signal is ink supply generated by preceding ink ejection. The ink jet recording method according to claim 5, wherein the ink has covered at least a substantially heat-generating portion of the energy generating element in operation.
【請求項8】 インクは常温にて実質的固体状態であ
り、インク吐出時に前記インクは少なくとも加熱溶融さ
れた状態で保持されていることを特徴とする請求項5な
いし7のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
8. The ink according to claim 5, wherein the ink is in a substantially solid state at room temperature, and the ink is held in a state of being at least heated and melted when the ink is ejected. Inkjet recording method.
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