JPS62212158A - インクジェットプリントヘッド及びプリント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に詳しくは階調記録が可能なインクジェット記録装置に
関する。

［従来の技術］ インクジェット記録法は、記録時における騒音か極めて
小さいこと、カラー化が容易であること、所謂普通紙に
記録が行えること等の多くの利点を有しており、近年注
目の度合いが益々高まっている。中でも熱エネルギを液
体に付与し、当該液体中に気泡を発生させ、その気泡の
急峻な体積変化によって液体をオリフィスより吐出させ
記録を行うインクジェット記録法、すなわち、熱エネル
ギを利用したインクジェット記録法は、装置の小型化が
容易であることやオリフィスの高密度配置か可能である
ことなどの理由により特に注目されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、熱エネルギを利用したインクジニット記
録法は、気泡の発生および消滅に至る過程におＧツる気
体の体積変化を吐出に利用しているために、記録信号に
応じて正確に液体を吐出させることは容易であるものの
、その吐出される液体の量を多段階にわたって正確に制
御することが困難であることがあった。

そこて熱エネルギ発生体を液体吐出のための１つの吐出
口（オリフィス）に対して複数個の熱エネルギ発生体を
設け、その複数の熱エネルギ発生体を個々に、ないしは
複数個数同時に駆動させることで階調記録を行うことが
できるようしたインクジェット記録ヘッドが提案されて
いる。ところが、このような複数の熱エネルギ発生体は
、オリフィスに至る熱発生部としての液流路中に設けら
れるが、この液流路が微細であるために流路の延在方向
（吐出方向）に配列せねばならず、従ってオリフィスか
らの位置が個々に異っているため液体吐出効率という点
においては問題が生ずることがあった。特に、記録ヘッ
ドをしばらく放置するなどして、オリフィス近傍の液体
や粘度が増加した場合などには、記録の再開時に確実な
液体吐出が行われなくなる場合もある等の問題があった
。

［問題点を解決するための手段］ 木発明は、これら問題点を解決し、充分かつ確実な階調
記録を常に効率よく行うことのできるインクジェット記
録装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明では、記録媒体に対して液滴を吐出
する吐出口と、吐出口に連通した液流路と、液流路に設
けられ液滴を吐出するためのエネルギを発生するエネル
ギ発生手段と、流路へのインク供給経路途中に配設され
、流路内の液体の量を変化させる液量制御手段と、液量
制御手段またはエネルギ発生手段の駆動を制御すること
により吐出される液滴の大きさを制御する吐出量制御手
段とを具えたことを特徴とする。

［作　用］ すなわち、本発明によれば、液量制御手段により液流路
中の液体の量を変化させることができ、その変化もしく
は吐出のタイミングを制御することにより液滴形成が行
われるので、簡単かつ確実な階調表現が可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

（第１実施例） 第１図および第２図は木発明の第１の実施例を示し、第
１図は本実施例に係るインクジェット記録ヘットの一構
成例を示す斜視図、第２図は駆動部を含めたその断面図
である。これら図において符号１で示すものは、ガラス
細管等から成る液流路であり、その内部にはインク等の
記録用液体２が導かれている。３は液流路１前方の記録
媒体に対向する吐出口、４は液流路１の後方に設けた４
月通液室、５はこの共通液室４の最後部に設けた階調制
御手段としての超音波発振子である。６は共通液室４に
インクを導入するためのインク供給口であり、不図示の
チューブ等を介してタンク等インク供給源に連通してい
る。

７は各吐出口３に対応させて各液流路に配設した吐出エ
ネルギ発生手段としての加熱電極、９はこの加熱電極７
に駆動信号を供給して加熱させる加熱電極駆動装置であ
り、この駆動信号に応じてオリフィス３近傍のインク２
が加熱されて発泡し、その急激な膨張に伴ってインク２
は液滴となってオリフィス３から吐出され、以ってドツ
ト記録が行われる。１３は高周波信号を超音波発振子５
に供給し、これに応じてメニスカス８を前進／後退させ
るための高周波信号発振器である。゛また、１４は加熱
電極駆動装置９に対して配設した位相シフト装置（位相
シフタ）であり、メニスカス８の位置に応じて加熱電極
に供給される駆動信号のタイミングを制御する。

超音波発振子５に高周波信号を供給すると、超音波が発
生し、この超音波は記録液中２を疎密波の形態で伝搬す
るので、メニスカス８は前進／後退をくり返すことにな
る。

第３図（Ａ）は無発泡時、すなわち加熱電極７を駆動し
ないときの疎密波の伝搬によるメニスカス８の変化を示
し、図中横軸を時間ｔ、縦軸をメニスカス８の後退位置
（＋方向が後退）である。従って、加熱電極７よりもオ
リフィス３側にある液体２の量を目的とする量にしてお
ぎ、その目的量のときに加熱電極７に電圧を印加し液体
２を吐出させることにより液滴径を制御することができ
るようになる。

本実施例にあっては、具体的には超音波発振子５を一定
に駆動させておき、メニスカスの位置（第３図（八）の
貼、ＭＢ、Ｍｅ）に対して、第３図（Ｂ）に示すように
加熱電極７にパルス電圧を印加するタイミングを位相シ
フタ１４により変化させ？ｌ　？に径を制御するように
している。

具体的な動作は以下のごときである。

第４図（Δ）〜（Ｆ）は本実施例に係る各部の動作を示
し、図中（八）は超音波発振子５に印加する駆動電圧波
形、同図（Ｂ）は無発泡時のメニスカス８の後退位置を
示す波形、同図（Ｃ）は加熱電極７に印加する駆動電圧
（パルス信号）波形、同図（Ｄ）は液滴吐出前後のメニ
スカス８の後退位置を示す波形、同図（Ｅ）は液滴吐出
前のオリフィス３近傍の状態を示す断面図、同図（Ｆ）
は液滴吐出後のオリフィス３近傍の状態を示す断面図で
ある。

超音波発振子５の駆動電圧変化に対してメニスカス８が
図中（Ｂ）のような位相関係をもって応答するとき、あ
る駆動電圧値との位相差Φが０度、−９０度および９０
度のときにメニスカス８がオリフィス３に対しそれぞれ
中間位置、最前方位置および最後退位置にあるとすれば
、例えば超音波発振子５の駆動電圧を監視し、所望の液
滴径に応じて位相シフタ１４を適切に制御することによ
り、図中（Ｃ）のようなタイミングにて加熱電極７に駆
動電圧を供給すればよい。

このように駆動を行うことにより、同図中（Ｄ）〜（Ｆ
）　に示すように、Φ＝−９０°のときは吐出直前のメ
ニスカス８がオリフィス３より最も前方にあるため、吐
出される液滴１２の体積は最大となり、Φ＝９０°のと
きは吐出直前のメニスカス８が最も後退しているので吐
出される液滴１２の体積は最小となり、Φ＝０°のとき
は吐出される液滴１２の体積は中間の値となった。従っ
て、パルス信号を加熱電極７に印加するタイミングを変
化させることにより、吐出される液滴の体積が変化する
ので、ドツト径を変化させることができ、画像の濃淡を
変調することができるようになる。

（第２実施例） 第５図は本発明の第２の実施例を示し、第１の実施例と
同様に構成できる部分について対応個所に同一の符号を
付しである。本例は、前述した第１の実施例とは異なり
位相シフタ１４を超音波発振子５側に設けたものである
。

本実施例においては、具体的には加熱電極７を一定周期
で駆動させておきメニスカスの位置に対して超音波発振
子に印加する高周波信号のタイミングを位相シフタ１４
にシフトさせることにより、加熱電極に駆動信号が加わ
る直前のメニスカス位置を変化させている。その結果、
第１実施例と同様に液滴径を制御することができた。

（第３実施例） 第６図は本発明の第３の実施例を示し、ここで第１およ
び第２の実施例と同様に構成できる部分については対応
個所に同一符号を付しである。本例では、前述した実施
例とは異なり、超音波発振子５を、ヘッド共通液室４内
には設けずに、インク供給系、特にインク供給源として
のメインタンクと液室４との途中にサブタンクＩＩを有
する装置にあってはサブタンクｌｌ内に設けたものであ
る。

なお、第６図において、ｌＯはヘッドのインク供給口６
とサブタンク１１とを連通させる例えば、樹脂等から成
るチューブである。また、記録ヘッドをキャリッジに搭
載して走査方向に８動させ、その過程で記録を行う記録
装置にあっては、サブタンク１１をヘッドと同様にキャ
リッジ上に置くこともできる。

本実施例においても、加熱電極７または超音波振動子５
に対してそれぞれ第１または第２実施例に位相シフタを
設けて駆動タイミングを調整すれば、それら実施例と同
様な効果を奏することができるとともに、かつまた超音
波発振子５を液室４内に封入せずにすむので超音波発振
子５のメインテナンスか容易に行えるという利点が生ず
る。

以上述べた３実施例によれば、共通液室内またはサブタ
ンク内に設けられた超音波発振子により発生された超音
波によりメニスカス後退位置を制御できる。その結果吐
出される液滴径が変化させることかでき従って記録媒体
上に形成されるドツト径の変化に応じて画像濃度の階調
変調が可能となった。

加えて、以上述べた３実施例によれば比較的大きな径の
オリフィスを採用しても小さな液滴径の液滴吐出するこ
とが可能となり、小直径のオリフィスを用いる場合と比
較してオリフィスあるいは液流路の目詰りを防止するこ
とができる。しかも、このように目詰り防止のために液
滴径に比較して直径の大きなオリフィスを備えれば、イ
ンク不吐出回復機構として複雑な機構を用いる必要がな
い。

また温度変化や湿度の変化等によりインクの物性が変化
しメニスカスの位置が変化するような場合においても加
熱電極に対する電圧印加時間を制御することにより液滴
径の変化を補償することが容易となる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、充分かつ確実な
階調記録を常に効率よく行うことのできるインクジェッ
ト記録装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ、本発明インクジェッ
ト記録装置の第１の実施例に係るインクジェット記録ヘ
ッドの一構成例を示す斜視図および断面図、 第３図（八）および（Ｂ）は、それぞれ、第１実施例に
よるメニスカス変化および駆動信号印加のタイミングを
説明するための斜視図、 第４図（八）ないしくＦ）は第１実施例に係る各部の動
作を説明するための説明図、 第５図および第６図は、それぞれ、本発明の第２および
第３の実施例を示す断面図である。 １　・・・ン夜流路、 ２・・・インク（記録液体）、 ３・・・オリフィス、 ４・・・開口部、 ５・・・超音波発振子、 ６・・・インク供給口、 ７・・・加熱電極、 ８・・・メニスカス、 ９・・・加熱電極駆動装置、 ｌＯ・・・供給管、 １１・・・サブタンク、 １２・・・吐出液滴、 １３・・・高周波信号発振器、 １４・・・位相シフタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録媒体に対して液滴を吐出する吐出口と、 該吐出口に連通した液流路と、 該液流路に設けられ前記液滴を吐出するためのエネルギ
   を発生するエネルギ発生手段と、前記流路へのインク供
   給経路途中に配設さ れ、前記流路内の液体の量を変化させる液量制御手段と
   、 該液量制御手段または前記エネルギ発生手段の駆動を制
   御することにより前記吐出される液滴の大きさを制御す
   る吐出量制御手段とを具えたことを特徴とするインクジ
   ェット記録装 置。 ２）特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記録装
   置において、前記液量制御手段は超音波振動子を有し、
   その発生する超音波により伝搬する疎密波に応じて前記
   吐出口付近のメニスカス位置を変化させることにより、
   前記液流路中の液体の量を変化させるようにしたことを
   特徴とするインクジェット記録装置。