JPH1148481A

JPH1148481A - 液体吐出記録ヘッドにおける液体吐出方法、液体吐出記録装置における吐出方法

Info

Publication number: JPH1148481A
Application number: JP20654997A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Tanetani; 陽一種谷; Hiroyuki Ishinaga; 博之石永; Hiroyuki Sugiyama; 裕之杉山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ドット径の大小に関わらず着弾位置ずれのな
い高画質な印字を得ることのできる吐出方法を実現する
こと。【解決手段】複数の電気熱変換体によって発生する気
泡で液滴を吐出する液体吐出ノズルを備えた液体吐出ヘ
ッドにより異なる吐出量の液体を吐出する液体吐出方法
において、前記複数の電気熱変換体を順次駆動して液
滴を吐出する際に、駆動タイミングの位相差として液滴
の吐出速度が略一定で、かつ、液滴量が変化する範囲の
駆動条件を用いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体吐出記録ヘッド
及び液体吐出記録ヘッド吐出方法に関する。

【０００２】なお、本発明における、「記録」とは、文
字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与
することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像
を付与することも意味するものである。

【０００３】

【従来の技術】熱等のエネルギーをインクに与える事
で、インクに急峻な体積変化を伴う状態変化（気泡の発
生）を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行うインクジェット記録方法、所謂バ
ブルジェット記録方法が従来から知られている。このバ
ブルジェット記録方法を用いる記録装置には、特公昭６
１−５９９１１号公報や特公昭６１−５９９１４号公報
に開示されているように、インクを吐出するための吐出
口と、この吐出口に連通するインク流路と、インク流路
内に配されたインクを吐出するためのエネルギー発生手
段としての発熱体（電気熱変換体）とが一般的に設けら
れている。

【０００４】上記のような記録方法によれば、品位の高
い画像を高速、低騒音で記録することができるととも
に、この記録方法を行うインクジェット記録へッドでは
インクを吐出するための吐出口を高密度に配列すること
が出来るため、小型の装置で高解像度の記録画像、さら
には高解像度のカラー画像をも容易に得ることが出来る
等の多くの優れた点を有している。

【０００５】さらに、インク流路内に複数の電気熱変換
体からなるエネルギー発生体を有し、階調表現を可能に
する液体吐出記録ヘッドとしては特開昭６２−４８５８
５号公報や特開平８−１６９１１６号公報に開示されて
おり、また、特開平８−１８３１８０号公報には吐出量
を安定的に変調するパルスの与え方が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例のようにひとつのインク流路内にある複数の電気熱変
換体を共に駆動する場合、吐出量を増加させようとする
と、同時に吐出速度も増加してしまう、または、吐出量
を減少しようとすると同時に吐出速度も減少してしまう
といったように、吐出量と吐出速度の関係がほぼ比例的
関係になっている。従って、吐出量を小さくする場合、
吐出速度の低下によって特に低温環境下では顕著に見ら
れる吐出不安定が発生したり、最悪の場合不吐出などが
生じてしまうおそれがあった。

【０００７】一方、吐出量を大きくする場合において
は、吐出速度が極めて大きなものとなるために画像上ド
ットの形状の乱れやサテライトドットによるドットの分
散現象が発生してしまい、画像品位の劣化を引き起こし
たり、記録紙面に着弾したインク滴がはね返り現象を生
じ、ふたたび記録ヘッドのフェイスに付着して吐出安定
性を乱すことなどが生じる場合があった。

【０００８】本発明は上述したような従来の技術が有す
る複数の電気熱変換体を共に駆動して吐出液を形成する
方式の問題点に鑑みてなされたものであって、所望の高
画質な印字を得ることのできる吐出方法を実現すること
を目的とする。

【０００９】本発明は、特に、画像品位を大、小の異な
る吐出量の液滴を得ることで形成する場合、小液滴を１
つの電気熱変換体で形成し、大液滴を複数の電気熱変換
体で形成すると、小液滴の（吐出）量に対して大液滴の
量を２倍あるいは３倍に特定するようなことが従来では
困難なものであった背景に対して、すぐれた解決技術を
提供するものである。

【００１０】又、本発明は、複数電気熱変換体を共に駆
動して異ならせる方式の中で、吐出速度が均一で所望の
安定した着弾精度をもって高画質画像を形成できる吐出
方法や記録方法を提供するものでもある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等はより高画質
な印字を可能とするインクジェット記録装置を開発すべ
く鋭意検討した結果、電気熱変換体による気泡の成長、
収縮に伴う液体吐出口における液流（または気流）のイ
ンク流路から出る方向と入る方向の流れの方向性に着目
し、複数の電気熱変換体によるインク流路から出る方向
（吐出方向）の成分が干渉して吐出速度自身が変化する
ことがないようにし、かつ、流れ方向の反対方向の成分
を干渉させることで、吐出速度をあまり変化させずに吐
出量を大きく変化させることが可能であることを理論解
析し、これをもとに第１の駆動パルスと第２の駆動パル
スのタイミングを、従来では予想もされなかった１０μ
ｓｅｃオーダーのレベルでずらしていくという確認実験
を行うことで、インク滴の吐出速度が概ね一定で、か
つ、吐出量が変化する領域（例えば１０μｓｅｃ〜２０
μｓｅｃのタイミングずらし量の範囲）が存在すること
を見出した。

【００１２】よって本発明は吐出量を可変する液体吐出
方法であって、与えられた複数の電気熱変換体を順次駆
動することで、駆動タイミングのタイミング差に対して
液滴の吐出速度が略一定で、かつ、滴量が変化する範囲
の駆動条件を用いることを共通の特徴とする。

【００１３】また、該タイミング差は液滴の吐出速度が
略一定で、かつ、吐出量が最小値を取るところから最大
値を取るところまでの領域であることを特徴とする。

【００１４】また、該タイミング差は吐出された液滴が
記録媒体面上で１つのドットとして形成される範囲であ
ることを特徴とする。

【００１５】また、該タイミング差は、第１のパルスに
よって吐出した第１の液滴が紙面上に到達するまでに、
第２のパルスによって吐出した第２の液滴が追いつき衝
突し一つの液滴として紙面上に着弾する領域であること
を特徴とする。

【００１６】また、該タイミング差は、第１のパルスに
よって吐出した第１の液滴によって吐出口に形成された
メニスカスが後退している間に第２のパルスを印加する
ことを特徴とする。

【００１７】また、第１のパルスと第２のパルスではパ
ルスの波形が異なることを特徴とする。

【００１８】また、該エネルギー発生体は液流路内にお
いて液体の流れ方向に対して直列に配置されていること
を特徴とする。

【００１９】また、該エネルギー発生体は液流路内にお
いて液体の流れ方向に対して並列に配置されていること
を特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００２１】図１は、本発明に用いられる液流路と複数
ヒータ（本図では、複数ヒータを異なる面積或いは異な
る抵抗とした場合も含めたものである。）の構成を示す
上面図である。本実施形態は、流路壁６によって区切ら
れる複数の流路１が形成され、各流路中にそれぞれ設け
られた液体を吐出するためのエネルギー発生手段として
の第１ヒータ（電気熱変換体）５と第２ヒータ４のいず
れかまたは両方を発熱させることにより各流路中の液体
を加熱し、各流路に対応した複数の吐出口３から吐出す
るマルチノズル化された液体吐出記録ヘッドである。吐
出される液体は各流路１に共通の液室２から供給されて
吐出口３から吐出されるが、第１ヒータ５と第２ヒータ
４は流路１内における上記の流れ方向の順に設けられて
いる。

【００２２】このうち、１つのヒータ５を用いて、ヒー
タ５による気泡７の発生とそれに伴い吐出液滴８の速度
Ｖを決定づける吐出口３における液流（またはメニスカ
ス９が引き込んでいるときは気流）の流速ｖの関係を図
１と図３を使って最初に説明する。なお、本実施形態は
複数のノズルが一体化されたマルチノズルであり、図１
には１つの液体吐出記録ヘッドとして複数の吐出口が示
されている。以下の説明では動作を分かりやすくするた
めに、図面上方に位置する吐出口については図１（ａ）
とし、図面下方に位置する吐出口については図１（ｂ）
として説明する。

【００２３】図１（ａ）は、吐出ヒータ５により気泡が
発生し成長過程にあるときの状態を示し、図１（ｂ）は
気泡が最大となったあとの収縮過程を示す。

【００２４】図３は、第１ヒータ５に印加したパルス電
流をＰＩで示し、これにより第１ヒータが加熱され、第
１ヒータ５上部の気泡発生領域の液体を加熱発泡させた
発泡体積をＶ_Bで示し、吐出口３での流速をｖとし、吐
出方向を正、液流路１方向を負とし、電流パルスＰＩ、
発泡体積Ｖ_B、流速ｖの関係を示したものである。

【００２５】時刻０において第１吐出ヒータにパルス電
流ＰＩを流すと数μｓｅｃ後の時刻ｔ₁に気泡７が発生
し、発泡体積Ｖ_Bは増加をはじめる。このときの吐出口
３での流速は（この場合には液流）は、ｖで示されるも
のとなる。

【００２６】時刻ｔ₃を経た後、気泡７は収縮をはじめ
るが、このときの流速ｖは図３に示すように負方向の成
分になるが、ここで正と負の成分関係は次式のようにな
る。

【００２７】

【数１】

【００２８】また、吐出滴８の速度Ｖは、ｖの正成分の
平均となるため、

【００２９】

【数２】

【００３０】で示される。またこのときの吐出量Ｖｄ
は、吐出口３をＳ₀とすると、

【００３１】

【数３】

【００３２】と、理論上示される（すなわち、斜線部分
の面積をＳ₀を乗じたもの）。

【００３３】図２は図１に示した液体吐出ヘッドの液流
路１に設けられる第１ヒータ５と第２ヒータ４を、タイ
ミングを異ならせて駆動する状態を示すもので、図２に
おいても、動作を分かりやすくするために、図面上方に
位置する吐出口から図面下方に位置する吐出口について
は順に図２（ａ）〜（ｄ）として説明する。

【００３４】図４は各ヒータ駆動時の流速を示す図であ
り、第１ヒータ５による流速ｖをｖ ₁、第２ヒータ４に
よる流速ｖをｖ₂として示している。

【００３５】図２に示す状態は、第１ヒータ５を時刻
０、第２ヒータ４を時刻ｔ₂で発泡するようにしたもの
であるが、時刻ｔ₂では、第１ヒータの成分が負となっ
ているために流速ｖはむしろ小さくなる。また、時刻ｔ
₃〜ｔ₄では、第１ヒータ５の流速ｖ₁成分が０のため、
流速ｖ₂の正成分が生じる。結果的に平均速度Ｖは図４
中の斜線部の平均となり、

【００３６】

【数４】

【００３７】となる。

【００３８】したがって、第２ヒータの発泡タイミング
ｔ₂が、第１ヒータ５による気泡が成長する時刻０〜ｔ₁
の後であるならば、平均速度Ｖが極端に大きくなること
がないため、吐出量が変化しても平均速度Ｖが変化する
割合は少ない。また、吐出液滴８の状態は平均速度Ｖに
応じて変形が生じるが、飛翔中に液の表面張力によって
ほぼ球状となる。また、液滴が複数に分解する場合もあ
るが、記録媒体面上で一つのドットとして形成される条
件で駆動されれば形成される画像で問題が生じることは
ない。

【００３９】

【実施例】実施例１図５は本発明によるところの液体吐出記録ヘッドの一実
施例の液流路内の構成を示す上面図である。本実施例
は、図１および図２に示した液体吐出記録ヘッドと同様
の構成を持つものであり、第１ヒータ５と第２ヒータ４
は、面積が等しく、液流路１内における液体の流れ方向
に対して直列に設けられている。このため、図５におい
ては図１および図２と同じ番号を付している。

【００４０】図６は本発明によるところの液体吐出記録
ヘッド、吐出方法により吐出した吐出液体の吐出速度Ｖ
ａｖｅと吐出量Ｖｄのそれぞれを実線と一点鎖線で模式
的に示したグラフである。図６において横軸は第１ヒー
タ５と第２ヒータ４への駆動タイミングの差Ｔで第１ヒ
ータ５へパルス電流を供給するための駆動パルスを与え
たタイミングに対し第２ヒータ４へ駆動パルスを与えた
タイミングが後の場合をプラス側とし、逆に、タイミン
グ差０より先に第２ヒーターへ駆動パルスを与えた場合
をマイナス側としている。

【００４１】また、ここで第１のヒータ５に印加した駆
動パルスを第１のパルス、第２のヒータ４に印加した駆
動パルスを第２のパルスとしている。領域ａ（タイミン
グ差０〜Ｔ₁）では駆動パルスを印加するタイミングの
タイミング差を大きくしていくと、吐出量が次第に減少
していくとともに吐出速度も大きく低下している。これ
は図４において、時刻０≦ｔ₂≦ｔ₁である。さらに、駆
動パルスを印加するタイミング差をより大きくずらして
いくと、所定のタイミングＴ₁で吐出量は最小値を示
し、次第に吐出量が増加していき、吐出速度は概ね一定
のｂ領域となる。この吐出量が最小値を示す時刻Ｔ₁は
図４においてｔ₁≒ｔ₂となるタイミングである。

【００４２】ｂ領域では、第１のパルスによって吐出さ
れた第１の吐出液滴と第２のパルスによって吐出された
第２の吐出液滴が連続した形で吐出されるため、記録媒
体への着弾時にドット形状がほぼ円形となり好ましい。
ｂ領域（Ｔ₁〜Ｔ₂）で駆動パルスを印加するタイミング
をより大きくずらしていくと、所定のタイミング差Ｔ _２
で吐出量はほぼ最大値を示し、それ以上タイミングを大
きくずらしても吐出量が増加しないｃ領域（Ｔ₂〜Ｔ₃）
となる。

【００４３】図４でｔ₃、ｔ₂となるところであるｃ領域
では、駆動パルスを印加するタイミングのずれが大きい
ため、第１のパルスによって吐出した第１の液滴の尾引
きの部分に第２のパルスによって吐出した第２の液滴の
主滴部分が連続した形で、あるいは、第１の液滴と第２
の液滴が連続して別々に吐出される。

【００４４】第１の吐出液滴と第２の吐出液滴が連続で
吐出される場合には、ｂ領域と同様にドット形状が円形
に近く高画質が得られる。さらに、第１の吐出液滴と第
２の吐出液滴が連続して別々に吐出された場合でも、後
述する液体吐出記録装置を構成したときに記録媒体面上
で着弾位置が大きくずれない範囲であれば画像形成上は
問題がない。

【００４５】ｄ領域（Ｔ₄〜０）では駆動パルスを印加
するタイミングを大きくしていくと吐出量が次第に減少
していくとともに吐出速度も大きく低下している。駆動
パルスを印加するタイミングをより大きくずらしていく
と、所定のタイミング差Ｔ₄で吐出量は最小値を示し、
次第に吐出量が増加していき、吐出速度は概ね一定のｅ
領域となる。

【００４６】ｅ領域（Ｔ₄〜Ｔ₅）では第２のパルスによ
って吐出された第２の吐出液滴と第１のパルスによって
吐出された第１の吐出液滴が連続した形で吐出される。
ｅ領域で駆動パルスを印加するタイミングをより大きく
ずらしていくと、所定のタイミング差Ｔ₅で吐出量はほ
ぼ最大値を示し、それ以上タイミングを大きくずらして
も吐出量が増加しないｆ領域（Ｔ₅〜Ｔ₆）となる。

【００４７】ｆ領域では駆動パルスを印加するタイミン
グのずれが大きいため、第２のパルスによって吐出され
た第２の吐出液滴の尾引きの部分に第１のパルスによっ
て吐出された第１の吐出液滴の主滴部分が連続した形で
吐出され、あるいは第２の吐出液滴と第１の吐出液滴が
連続して別々に吐出される。

【００４８】ａ領域、ｄ領域では階調表現をするために
吐出量を変調すると液滴の吐出速度も大きく変化してし
まう実用上の設計領域が限られてしまう。本発明の場
合、実使用上、吐出量の最小を第１ヒータ５を単独で使
用することにより実現することができ、吐出量を増加さ
せる場合にはｂ領域を用いることで、流速ｖが一定であ
り、吐出量Ｖｄを可変とすることができる。

【００４９】この場合、変調しても吐出速度が変化しな
いため、タイミングをずらす分だけ先に駆動するヒータ
を早く駆動することにより、吐出された吐出液滴が記録
媒体上で１つのドットとして形成される範囲においては
階調性が豊かで高画質の印字が可能となる。

【００５０】実施例２図７は本発明による液体吐出記録ヘッドの第２の実施例
の液流路内の構成を示す上面図である。液流路１０１、
共通液室１０２、吐出口１０３、第２ヒータ１０４、第
１ヒータ１０５および流路壁１０６は、図１および図５
に示した液流路１、共通液室２、吐出口３、第２ヒータ
４、第１ヒータ５および流路壁６と同様のものである
が、本実施例においては、第１ヒータ１０５と第２ヒー
タ１０４として面積比が２：１となるものが用いられ、
液流路１内における液体の流れ方向に対して直列に設け
られている。

【００５１】図８は本実施例による液体吐出記録ヘッ
ド、吐出方法により吐出した液滴の吐出速度Ｖａｖｅと
吐出量Ｖｄを模式的に示したグラフである。ここで、横
軸の時間Ｔの基準は第１ヒータ１０５へ駆動パルスを与
えた時刻を０とし、この時刻よりも第２ヒータ１０４へ
駆動パルスを与えたタイミングが後の場合をマイナス側
とし、逆に、先に第２ヒータ１０４へ駆動パルスを与え
た場合をプラス側としている。また、第１のヒータ１０
５に印加した駆動パルスを第１のパルス、第２のヒータ
１０４に印加した駆動パルスを第２のパルスとしてい
る。

【００５２】本実施例の液体吐出記録ヘッドでは吐出量
Ｖｄ、吐出速度ＶａｖｅともＹ軸を中心とした線対称の
グラフとはなっていない。領域ａでは駆動パルスを印加
するタイミングを大きくしていくと吐出量が次第に減少
していくとともに吐出速度Ｖａｖｅも大きく低下してい
る。駆動パルスを印加するタイミングをより大きくずら
していくと所定のタイミングＴ₁で吐出量Ｖｄは最小値
を示し、次第に吐出量Ｖｄが増加していき、吐出速度Ｖ
ａｖｅは概ね一定のｂ領域となる。

【００５３】ｂ領域では第１のパルスによって吐出され
た第１の吐出液滴と第２のパルスによって吐出された第
２の吐出液滴とが連続した形で吐出されるため、記録媒
体への着弾時にドット形状がほぼ円形となり好ましい。

【００５４】ｂ領域で駆動パルスを印加するタイミング
をより大きくずらしていくと、所定のタイミング差Ｔ₂
で吐出量Ｖｄはほぼ最大値を示し、それ以上タイミング
を大きくずらしても吐出量が増加しないｃ領域となる。

【００５５】ｃ領域では駆動パルスを印加するタイミン
グのずれが大きいため、第１のパルスによって吐出され
た第１の吐出液滴の尾引きの部分に第２のパルスによっ
て吐出された第２の吐出液滴の主滴部分が連続した形
で、あるいは第１の液滴と第２の液滴が連続して別々に
吐出される。

【００５６】ここで、本実施例の第２ヒータ１０４は第
１ヒータ１０５に対して発泡パワー自体は小さいが、第
１ヒータ１０５よりも吐出口１０３近くに位置すること
から吐出液滴を形成するエネルギーが第１ヒータ１０５
よりも小さく、形成された吐出液滴の速度も第１ヒータ
１０５による吐出液滴よりも小さい。このため、後述す
る液体吐出記録装置を構成したときに、ｃ領域で第１の
吐出液滴と第２の吐出液滴が連続して別々に吐出されて
も、相互の距離が比較的近い場合には第１の吐出液滴よ
りも吐出速度の大きな第２の吐出液滴が途中で追いつ
き、記録媒体に到達する前に一つの液滴となる。

【００５７】ｄ領域では駆動パルスを印加するタイミン
グを大きくしていくと吐出量Ｖｄが次第に減少していく
とともに吐出速度Ｖａｖｅも大きく低下している。駆動
パルスを印加するタイミングをより大きくずらしていく
と所定のタイミング差Ｔ₄で吐出量は最小値を示し、次
第に吐出量Ｖｄが増加していき、吐出速度Ｖａｖｅも緩
やかに高くなるｅ領域となる。

【００５８】ｅ領域では第２のパルスによって吐出した
第２の吐出液滴と第１のパルスによって吐出された第１
の吐出液滴が連続した形で吐出される。

【００５９】ｆ領域では駆動パルスを印加するタイミン
グのずれが大きいため、第２のパルスによって吐出され
た第２の吐出液滴の尾引きの部分に第１のパルスによっ
て吐出された第１の吐出液滴の主滴部分が連続した形
で、あるいは第２の吐出液滴と第１の吐出液滴が連続し
て別々に吐出される。ただしｆ領域では第２の吐出液滴
の吐出速度が第１の吐出液滴の吐出速度よりも高いた
め、ｃ領域とは異なり２つの吐出液滴が１つの吐出液滴
となることはない。

【００６０】ａ領域、ｄ領域では階調表現をするために
吐出量を変調すると液滴の吐出速度も大きく変化してし
まうため、ドット径の違う吐出液滴は着弾位置がずれて
しまい、画質を向上することは難しい。また、一つのノ
ズルで２種類の吐出量の液滴を吐出するために、第１の
ヒータ１０５と第２のヒータ１０４を各々単独で駆動し
た場合、最小吐出量では吐出速度が極端に遅くなり、着
弾位置が極端にずれるだけでなく、ヨレや不吐出等も発
生しやすくなり画質を低下させやすい。しかし、ｂ領
域、ｃ領域、ｅ領域、ｆ領域では吐出量を変調しても吐
出速度の変化が少ないため、タイミングをずらす分だけ
先に駆動するヒーターを早く駆動してやれば吐出された
液滴が紙面上で１つのドットとして形成される範囲にお
いては階調性が豊かで高画質の印字が可能である。

【００６１】上述した各実施例において、各ヒータにパ
ルス電流を供給するための駆動パルスについては特に説
明しなかったが、上述した各実施例の動作は同じ駆動パ
ルスを各ヒータに印加することを前提としている。ここ
で、駆動パルスの形状、すなわち、幅や高さを異ならせ
ることや、極めて短い時間内に複数の駆動パルスを与え
ることにより吐出される液滴の量や速度は当然異なるも
のとなる。

【００６２】一方、第１の実施例と第２の実施例では、
その吐出速度と吐出量の関係が異なることに示されるよ
うにヒータの面積比や大きさにより吐出される液滴の量
や速度も異なるものとなる。各ヒータの大きさ、形状お
よび配置は固定的なものであるため、上述した駆動パル
スを異ならせることにより、第１の実施例に示したもの
を第２の実施例に示したもののように動作させること
や、その逆の動作を行わせることが可能となり、各ヒー
タに与える駆動パルスの形状は各ヒータ毎に異なるもの
としてもよい。

【００６３】また、第２のパルスの印加タイミングにつ
いていうと、第１のパルスによって吐出された第１の吐
出液滴によって吐出口に形成されたメニスカスが吐出口
面よりもヒータ側（共通液室側）にある間に第２のパル
スを印加することが望ましい。これは、気泡の発生によ
り吐出される液滴の量が気泡とメニスカスとの間の距離
が短いほど多くなるためで、このような印加タイミング
とすることにより効率的な吐出を行うことができる。

【００６４】さらに、ヒータは２つ設けられるものとし
て説明したが、２つ以上設けてもよく、この場合には吐
出量の調整をさらにきめ細かく調整することができる。

【００６５】実施例３図９は本発明の第３の実施例を示すもので、液体吐出ヘ
ッドは各ノズル内に、流路方向に関して平行、同位置
（ヒータの吐出口側端部から吐出口までの距離ＯＨが等
しい）、同形状、同抵抗、同面積である複数ヒータを備
えている。図１０はこれらのヒータを共にタイミングを
ずらして得た吐出速度Ｖａｖｅ，と吐出体積Ｖｄとの関
係を示すもので、全体は図８で説明したものと同様であ
る。

【００６６】図９、図１０で理解できるように、同一の
ヒータを同一位置でタイミングをずらした場合は左右
（±タイミング）で対象となることがわかり、どちらを
基準にしても良いことがわかる。無論本発明には、これ
らのヒータを異ならせた平行、或いはずらし配置（部分
的に流路方向のある位置では、ヒータそれぞれが隣接し
ている場合も含まれるものである。

【００６７】＜液体吐出ヘッドカートリッジ＞次に、上
記実施形態例に係る液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出
ヘッドカートリッジを概略説明する。

【００６８】図１１は、前述した液体吐出ヘッドを含む
液体吐出ヘッドカートリッジの模式的分解斜視図であ
り、液体吐出ヘッドカートリッジは、主に液体吐出ヘッ
ド部２００と液体容器５８０とから概略構成されてい
る。

【００６９】液体吐出ヘッド部２００は、素子基板５０
１、分離壁５３０、溝付部材５５０、押さえバネ５７
８、液体供給部材５９０、支持体５７０等から成ってい
る。素子基板５０１には、前述のように液体に熱を与え
るための発熱抵抗体が、複数個、列状に設けられてお
り、また、この発熱抵抗体を選択的に駆動するための機
能素子が複数設けられている。この素子基板５０１と溝
付天板５５０との接合によって、吐出される吐出液体が
流通する吐出流路（不図示）が形成される。

【００７０】押さえバネ５７８は、溝付部材５５０に素
子基板５０１方向への付勢力を作用させる部材であり、
この付勢力により素子基板５０１、溝付部材５５０と、
後述する支持体５７０とを良好に一体化させている。

【００７１】支持体５７０は、素子基板５０１等を支持
するためのものであり、この支持体５７０上にはさらに
素子基板５０１に接続し電気信号を供給するための回路
基板５７１や、装置側と接続することで装置側と電気信
号のやりとりを行うためのコンタクトパッド５７２が配
置されている。

【００７２】液体容器５９０は、液体吐出ヘッドに供給
される、インク等の吐出液体を内部に収容している。液
体容器５９０の外側には、液体吐出ヘッドと液体容器と
の接続を行う接続部材を配置するための位置決め部５９
４と接続部を固定するための固定軸５９５が設けられて
いる。吐出液体の供給は、液体容器の吐出液体供給路５
９２から接続部材の供給路５８４を介して液体供給部材
５８０の吐出液体供給路５８１に供給され、各部材の吐
出液体供給路５８３，５７１，５２１を介して共通液室
に供給される。

【００７３】なお、この液体容器には、各液体の消費後
に液体を再充填して使用してもよい。このためには液体
容器に液体注入口を設けておくことが望ましい。又、液
体吐出ヘッドと液体容器とは一体であってもよく、分離
可能としてもよい。

【００７４】＜液体吐出装置＞図１２は、前述の液体噴
射ヘッドを搭載した液体吐出装置の概略構成を示してい
る。本実施例では特に吐出液体としてインクを用いたイ
ンク吐出記録装置を用いて説明する液体吐出装置のキャ
リッジＨＣは、インクを収容する液体タンク部９０と液
体吐出ヘッド部２００とが着脱可能なヘッドカートリッ
ジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記
録紙等の被記録媒体１５０の幅方向に往復移動する。

【００７５】不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ
上の液体吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号
に応じて液体吐出ヘッドから被記録媒体に対して記録液
体が吐出される。

【００７６】また、本実施例の液体吐出装置において
は、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するための
駆動源としてのモータ１１１、駆動源からの動力をキャ
リッジに伝えるためのギア１１２、１１３キャリッジ軸
１１５等を有している。この記録装置及びこの記録装置
で行う液体吐出方法によって、各種の被記録媒体に対し
て液体を吐出することで良好な画像の記録物を得ること
ができた。

【００７７】図１３は、本発明の液体吐出方法および液
体吐出ヘッドを適用したインク吐出記録を動作させるた
めの装置全体のブロック図である。

【００７８】記録装置は、ホストコンピュータ３００よ
り印字情報を制御信号として受ける。印字情報は印字装
置内部の入力インタフェイス３０１に一時保存されると
同時に、記録装置内で処理可能なデータに変換され、ヘ
ッド駆動信号供給手段を兼ねるＣＰＵ３０２に入力され
る。ＣＰＵ３０２はＲＯＭ３０３に保存されている制御
プログラムに基づき、前記ＣＰＵ３０２に入力されたデ
ータをＲＡＭ３０４等の周辺ユニットを用いて処理し、
印字するデータ（画像データ）に変換する。

【００７９】またＣＰＵ３０２は前記画像データを記録
用紙上の適当な位置に記録するために、画像データに同
期して記録用紙および記録ヘッドを移動する駆動用モー
タを駆動するための駆動データを作る。画像データおよ
びモータ駆動データは、各々ヘッドドライバ３０７と、
モータドライバ３０５を介し、ヘッド２００および駆動
モータ３０６に伝達される。各吐出ヘッド内にそれぞれ
複数設けられたヒータは、それぞれ各実施例で説明した
タイミングで駆動されて液体が吐出され画像が形成され
る。

【００８０】上述のような記録装置に適用でき、インク
等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の
紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板等に用
いられるプラスチック材、布帛、アルミニュウムや銅等
の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板
等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ
等の三次元構造体等を対象とすることができる。

【００８１】また上述の記録装置として、各種の紙やＯ
ＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパ
クトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチ
ック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、
皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木
材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミック
ス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して
記録を行う記録装置、又布帛に記録を行う捺染装置等を
も含むものである。

【００８２】またこれらの液体吐出装置に用いる吐出液
としては、夫々の被記録媒体や記録条件に合わせた液体
を用いればよい。

【００８３】＜記録システム＞次に、本発明の液体吐出
ヘッドを記録ヘッドとして用い被記録媒体に対して記録
を行う、インクジェット記録システムの一例を説明す
る。

【００８４】図１４は、前述した本発明の液体吐出ヘッ
ド２０１を用いたインクジェット記録システムの構成を
説明するための模式図である。本実施例における液体吐
出ヘッドは、被記録媒体１５０の記録可能幅に対応した
長さに３６０ｄｐｉの間隔で吐出口を複数配したフルラ
イン型のヘッドであり、イエロー（Ｙ），マゼンタ
（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の４色に対応
した４つのヘッドをホルダ２０２によりＸ方向に所定の
間隔を持って互いに平行に固定支持されている。

【００８５】これらのヘッドに対してそれぞれ駆動信号
供給手段を構成するヘッドドライバ３０７から信号が供
給され、この信号に基づいて各ヘッドの駆動が成され
る。

【００８６】各ヘッドには、吐出液としてＹ，Ｍ，Ｃ，
Ｂｋの４色のインクがそれぞれ２０４ａ〜２０４ｄのイ
ンク容器から供給されている。

【００８７】また、各ヘッドの下方には、内部にスポン
ジ等のインク吸収部材が配されたヘッドキャップ２０３
ａ〜２０３ｄが設けられており、非記録時に各ヘッドの
吐出口を覆うことでヘッドの保守を成すことができる。

【００８８】符号２０６は、先の各実施例で説明したよ
うな各種、非記録媒体を搬送するための搬送手段を構成
する搬送ベルトである。搬送ベルト２０６は、各種ロー
ラにより所定の経路に引き回されており、モータドライ
バ３０５に接続された駆動用ローラにより駆動される。

【００８９】なお、本実施例では、ヘッドとしてフルラ
インヘッドを用いて説明したが、これに限らず、小型の
ヘッドを被記録媒体の幅方向に搬送して記録を行う形態
のものであってもよい。

【００９０】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用する方式の記録ヘッド、記録
装置に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００９１】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行なうものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越え
る急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を
印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを
発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結
果的にこの駆動信号に一対一対応し液体（インク）内の
気泡を形成出来るので有効である。この気泡の成長，収
縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させ
て、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパ
ルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわ
れるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が
達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号と
しては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３
４５２６２号明細書に記載されているようなものが適し
ている。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の
米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条
件を採用すると、更に優れた記録を行なうことができ
る。

【００９２】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路又は直角液流路）の他
に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示
する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４
４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれる
ものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応せる構成を開
示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた構
成としても本発明は有効である。

【００９３】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば与え
られた複数の電気熱変換体を順次駆動することで、駆動
タイミングのタイミング差に対して液滴の吐出速度が略
一定で、かつ、滴量が変化する範囲の駆動条件を用いる
ことによりインク滴が紙面上に到達する際の飛翔速度を
概ね一定に保ったまま吐出量を変化させることが可能で
あるため、ドット径の大小に関わらず着弾位置ずれのな
い高画質な印字が得られる。更に、大きな吐出量の得ら
れるノズル及びオリフィスから小さな吐出量のインク滴
を吐出しても吐出速度が低下しないため、ヨレや不吐出
等の問題を生じにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる液流路と複数ヒータの構成
を示す上面図である。

【図２】図１に示した液体吐出ヘッドの液流路１に設け
られる第１ヒータ５と第２ヒータ４を、タイミングを異
ならせて駆動する状態を示す図である。

【図３】図１に示した第１ヒータ５に印加したパルス電
流をＰＩで示し、これにより第１ヒータが加熱され、第
１ヒータ５上部の気泡発生領域の液体を加熱発泡させた
発泡体積をＶ_Bで示し、吐出口３での流速をｖとし、吐
出方向を正、液流路１方向を負とし、電流パルスＰＩ、
発泡体積Ｖ_B、流速ｖの関係を示す図である。

【図４】図１に示した各ヒータ駆動時の流速を示す図で
あり、第１ヒータ５による流速ｖをｖ₁、第２ヒータ４
による流速ｖをｖ₂として示す図である。

【図５】本発明による液体吐出記録ヘッドの一実施例の
液流路内の構成を示す上面図である。

【図６】本発明による液体吐出記録ヘッド、吐出方法に
より吐出した吐出液体の吐出速度Ｖａｖｅと吐出量Ｖｄ
のそれぞれを実線と一点鎖線で模式的に示したグラフで
ある。

【図７】本発明による液体吐出記録ヘッドの第２の実施
例の液流路内の構成を示す上面図である。

【図８】第２の実施例による液体吐出記録ヘッド、吐出
方法により吐出した液滴の吐出速度Ｖａｖｅと吐出量Ｖ
ｄを模式的に示したグラフである。

【図９】本発明による液体吐出記録ヘッドの第３の実施
例の液流路内の構成を示す上面図である。

【図１０】第３の実施例による液体吐出記録ヘッド、吐
出方法により吐出した液滴の吐出速度Ｖａｖｅと吐出量
Ｖｄを模式的に示したグラフである。

【図１１】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図で
ある。

【図１２】液体吐出装置の概略構成図である。

【図１３】装置ブロック図である。

【図１４】液体吐出記録システムを示す図である。

【符号の説明】

１液流路２共通液室３吐出口４第２ヒータ５第１ヒータ６流路壁７気泡８吐出液滴９メニスカス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液滴を吐出するための気泡を形成できる
電気熱変換体を複数有する液体吐出ノズルを備えた液体
吐出ヘッドにより液体を吐出する液体吐出方法におい
て、前記複数の電気熱変換体を順次駆動して液滴を吐出する
際に、駆動タイミングのタイミング差として液滴の吐出
速度が略一定で、かつ、液滴量が変化する範囲の駆動条
件を用いることを特徴とする液体吐出記録ヘッドにおけ
る液体吐出方法。
【請求項２】前記電気熱変換体を共に用いて異なる吐
出量の液体を吐出する際の前記タイミング差は、液滴の
吐出速度が略一定で、かつ、吐出量が最小値を取るとこ
ろから最大値を取るところまでの領域であることを特徴
とする請求項１に記載の液体吐出記録ヘッドにおける液
体吐出方法。
【請求項３】液滴を吐出するための気泡を形成できる
電気熱変換体を複数有する液体吐出ノズルを備えた液体
吐出ヘッドにより液体を記録媒体に向けて吐出すること
により記録が行われる液体吐出記録装置における液体吐
出方法において、前記複数の電気熱変換体を順次駆動して液滴を吐出する
際に、駆動タイミングのタイミング差として液滴の吐出
速度が略一定で、かつ、液滴量が変化する範囲の駆動条
件を用いるとともに、前記タイミング差は、吐出された
液滴が前記記録媒体面上で１つのドットとして形成され
る範囲であることを特徴とする液体吐出記録装置におけ
る液体吐出方法。
【請求項４】前記電気熱変換体を共に用いて異なる吐
出量の液体を吐出する際の前記タイミング差は、液滴の
吐出速度が略一定で、かつ、吐出量が最小値を取るとこ
ろから最大値を取るところまでの領域であることを特徴
とする請求項３に記載の液体吐出記録装置における液体
吐出方法。
【請求項５】前記タイミング差は、前記複数の電気熱
変換体のいずれかを駆動する第１の駆動パルスによって
吐出された第１の液滴が記録媒体面上に到達するまで
に、前記第１の駆動パルスにより駆動された電気熱変換
体以外の電気熱変換体を駆動する第２の駆動パルスによ
って吐出された第２の液滴が追いついて衝突し、一つの
液滴として記録媒体面上に着弾する領域であることを特
徴とする請求項３または請求項４に記載の液体吐出記録
装置における液体吐出方法。
【請求項６】請求項１または請求項２に記載の液体吐
出記録ヘッドにおける液体吐出方法において、前記複数の電気熱変換体のいずれかを駆動する第１の駆
動パルスによって吐出された第１の液滴によって吐出口
に形成されたメニスカスが吐出口と電気熱変換体との間
のときに前記第１の駆動パルスにより駆動された電気熱
変換体以外の電気熱変換体を駆動する第２の駆動パルス
を印加することを特徴とする液体吐出記録ヘッドにおけ
る液体吐出方法。
【請求項７】請求項３乃至請求項５のいずれかに記載
の液体吐出記録装置における液体吐出方法において、前記複数の電気熱変換体のいずれかを駆動する第１の駆
動パルスによって吐出された第１の液滴によって吐出口
に形成されたメニスカスが吐出口と電気熱変換体との間
のときに前記第１の駆動パルスにより駆動された電気熱
変換体以外の電気熱変換体を駆動する第２の駆動パルス
を印加することを特徴とする液体吐出記録装置における
液体吐出方法。
【請求項８】請求項１、２、６のいずれかに記載の液
体吐出記録ヘッドにおける液体吐出方法において、前記複数の電気熱変換体のいずれかを駆動する第１の駆
動パルスと、前記第１の駆動パルスにより駆動された電
気熱変換体以外の電気熱変換体を駆動する第２の駆動パ
ルスの形状が異なることを特徴とする液体吐出記録ヘッ
ドにおける液体吐出方法。
【請求項９】請求項３乃至請求項５、請求項７のいず
れかに記載の液体吐出記録装置における液体吐出方法に
おいて、前記複数の電気熱変換体のいずれかを駆動する第１の駆
動パルスと、前記第１の駆動パルスにより駆動された電
気熱変換体以外の電気熱変換体を駆動する第２の駆動パ
ルスの形状が異なることを特徴とする液体吐出記録装置
における液体吐出方法。
【請求項１０】請求項１記載の液体吐出記録ヘッドの
吐出方法において、前記複数の電気熱変換体は液流路内に於て液体の流れ方
向に対して直列に配置されていることを特徴とする液体
吐出記録ヘッドの吐出方法。
【請求項１１】請求項２記載の液体吐出記録ヘッドの
吐出方法において、前記複数の電気熱変換体は液流路内に於て液体の流れ方
向に対して並列に配置されていることを特徴とする液体
吐出記録ヘッドの吐出方法。
【請求項１２】液滴を吐出するための気泡を形成でき
る電気熱変換体を複数有する液体吐出ノズルを備えた液
体吐出ヘッドにより液体を吐出する液体吐出方法におい
て、前記複数の電気熱変換体のうちのいずれかの電気熱変換
体によって発生する気泡で生ずる吐出口における外方向
の液体の速度成分が同時に生じないように前記複数の電
気熱変換体のいずれかを駆動する駆動タイミングを異な
らせることを特徴とする液体吐出記録ヘッドにおける液
体吐出方法。
【請求項１３】請求項１２記載の液体吐出記録ヘッド
における液体吐出方法において、前記複数の電気熱変換体のうちのいずれかの電気熱変換
体の吐出口におけるノズル外方向の速度成分とノズル内
の速度成分が同時に生じるように前記複数の電気熱変換
体のいずれかを駆動する駆動タイミングを異ならせるこ
とを特徴とする液体吐出記録ヘッドにおける液体吐出方
法。
【請求項１４】複数の電気熱変換体によって発生する
気泡で液滴を吐出する液体吐出ノズルを備えた液体吐出
ヘッドにより異なる吐出量の液体を吐出する液体吐出方
法において、前記複数の電気熱変換体を順次駆動して液滴を吐出する
際に、駆動タイミングのタイミング差として液滴の吐出
速度が略一定で、かつ、液滴量が変化する範囲の駆動条
件を用いることを特徴とする液体吐出記録ヘッドにおけ
る液体吐出方法。
【請求項１５】複数の電気熱変換体によって発生する
気泡で液滴を吐出する液体吐出ノズルを備えた液体吐出
ヘッドにより異なる吐出量の液体を記録媒体に向けて吐
出することにより記録が行われる液体吐出記録装置にお
ける液体吐出方法において、前記複数の電気熱変換体を順次駆動して液滴を吐出する
際に、駆動タイミングのタイミング差として液滴の吐出
速度が略一定で、かつ、液滴量が変化する範囲の駆動条
件を用いるとともに、前記タイミング差は、吐出された
液滴が前記記録媒体面上で１つのドットとして形成され
る範囲であることを特徴とする液体吐出記録装置におけ
る液体吐出方法。
【請求項１６】複数の電気熱変換体によって発生する
気泡で液滴を吐出する液体吐出ノズルを備えた液体吐出
ヘッドにより異なる吐出量の液体を吐出する液体吐出方
法において、前記複数の電気熱変換体のうちのいずれかの電気熱変換
体によって発生する気泡で生ずる吐出口における外方向
の液体の速度成分が同時に生じないように前記複数の電
気熱変換体のいずれかを駆動する駆動タイミングを異な
らせることを特徴とする液体吐出記録ヘッドにおける液
体吐出方法。