JPS6260272B2 - - Google Patents

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JPS6260272B2
JPS6260272B2 JP54039474A JP3947479A JPS6260272B2 JP S6260272 B2 JPS6260272 B2 JP S6260272B2 JP 54039474 A JP54039474 A JP 54039474A JP 3947479 A JP3947479 A JP 3947479A JP S6260272 B2 JPS6260272 B2 JP S6260272B2
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recording
ink
droplets
liquid
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オリフイスに連通する液路内の液体
の一部に熱エネルギーを作用させることにより、
状態変化を生起させ、オリフイスより液体を吐出
して飛翔的液滴を形成し、該液滴を記録媒体に付
着させて高速に記録を行う装置に関する。
特に濃度情報に応じた数の液滴を１つのオリフ
イスから選択的に吐出させて記録することによ
り、濃淡を表現することができる記録装置に関す
る。
従来のサーマルヘツドを感熱紙に圧接して発色
させるいわゆるサーマルプリント方式では、感熱
紙上の発色のための化学変化に要する時間が比較
的長いため、通電を２度、３度と多数回繰返すに
は、それだけ更に長い時間を要し、結果的に実用
上必要な印字速度を確保して多数回繰返すことは
困難であつた。且つ、また感熱紙の同じ位置に、
ヘツドを圧接したまま、多数回通電しても、更に
濃い濃度が必ずしも得られなかつた。
また従来のいわゆるインクジエツト方式として
は、例えばピエゾ圧電素子を用い、インク導出管
の機械的歪の作用によりインクを吐出する方式で
は、その機械的歪の応答速度による制限と共に、
以下の理由で、インクの多数回吐出によつて、濃
淡を得ることは困難であつた。
即ち、ピエゾ素子を導出管の周囲に付設する構
造上、この導出管の多数個を適切な文字のドツト
ピツチほど近接して並べることは困難であつた。
従つて、少数の導出管を文字の縦または横方向に
機械的に移動させて、多数のドツトを吐出する方
式が多く採られて来た。この場合には、当然機械
的な移動の動作と停止に時間を要するため、この
移動と停止はできるだけ短時間に抑えることが、
所要の印字速度を得るのに必要であるが機器速度
には限度がある。それ故、多数回のインク吐出を
行なうことは実用的な印字速度を犠牲にする以外
には困難であつた。
例えば特開昭51−71630号公報（出願人；松下
電気産業(株)）は、入力画像信号の振幅に応じパル
ス数変調を行つてピエゾ結晶板（第１図１）を駆
動している。
又、特開昭53−11532号公報（出願人；三洋電
器(株)）は、バイモルフを備えたパルス加圧式の印
字装置であつて、濃度に応じてパルス数を変換さ
せている。
また、印字紙上で濃淡の階調を表現するには、
液滴の飛行方向を電界偏向や磁界偏向などにより
偏向させつつ、印字紙上の単位エリア内のドツト
の個数を選択する方式も知られている。しかし、
それは、偏向のための大がかりな装置を必要と
し、文字を印字する程度の電子式卓上計算機に
は、実用上困難である。
例えば、特開昭50−32835号公報（出願人；日
立製作所(株)）は、荷電変調型インクジエツト記録
装置において、走査線上に印字されるべきドツト
ピツチを原画の濃淡に対応して変化せしめ、走査
線にずれて重複して印字されるドツトの数を原画
の濃度に対応して変化するようにしている。
また、更に、他の濃淡を得る方法として、イン
ク液滴の径の大小を選択するべく、ノズルの径を
選択したり、ヘツドへの印加電圧を選択したりす
る方法も考えられる。
例えば、特開昭50−57321号公報（出願人；日
立製作所(株)）は、前述した方式と同様に圧電素子
を駆動してインク粒子を発生させる方式で、偏向
電圧を制御して、偏向角θを制御することによ
り、同一個所に原画の濃淡に応じた数のインク粒
子を印字させ、ドツト径の大きさを変えるもので
ある（第２図、第４図）。
前述した様に、サーマルヘツドと感熱紙を用い
る方式は、濃淡表現は不向きであり、インクを用
いる場合でも、上述の様に各方式を列挙して説明
した様にいずれもノズルの構造や、印加電圧の選
択回路などの複雑な技術を必要とし、更には記録
速度の点、高品位記録の点からも大きな課題を有
しているという欠点があつた。
又、その他に、インクを用いる場合で、高電圧
を用いない方式として特開昭51−132036号公報
（出願人；(株)リコー）では、熱エネルギーを作用
させ、気泡の破裂を利用する技術が開示されてい
る。しかし、記録装置としての実用性、或いは、
濃淡の表現については、全く開示されていない。
また、特開昭54−59936号公報（出願人；キヤノ
ン株式会社）は熱エネルギー量を変え、或は１つ
の液路中の液体に熱エネルギーを作用させる位置
に変えることにより、吐出する液滴の径を変化さ
せて階調性を得ようとしているが、まだ充分に改
良の余地のある１方法としての技術を開示してい
るものである。
以上、種々の先行技術において、様々な方式、
制御が開示されているが、各々その時点において
は、優れた技術であるが、記録速度を犠牲にする
ことなく、簡単な構成でしかも熱エネルギーの作
用により、濃淡を高品位に表現する為には駆動系
等、多岐に渡り、膨大な改良が必要であるという
欠点があつた。
［目的］ 以上の点に鑑み、本願発明の目的は、簡単な構
成でかつ高速記録が可能でしかも熱エネルギーの
作用により、１つのオリフイスから複数の液滴を
吐出させて、濃淡を高品位に表現することができ
る記録装置を提供することにある。
本発明の目的は、 オリフイスに連通する液路内の液体の一部に熱
エネルギーを作用させることにより、状態変化を
生起させ、該状態変化に基づいて、上記オリフイ
スより液体を吐出して飛翔的液滴を形成し、該液
滴を記録媒体に付着させて記録を行う記録装置で
あつて、 濃度情報を発生する濃度情報発生手段、 上記濃度情報発生手段からの濃度情報に基づい
て、選択的に異なる数のドツトパルスの発生が可
能なパルス発生手段、 液路に連通するオリフイスの複数と該複数のオ
リフイスに対応して上記液路内の液体を一部に熱
エネルギーを作用させる位置に設けられる複数の
熱エネルギー発生手段を備えた記録手段、 上記熱エネルギー発生手段を所定数単位で選択
する選択信号を発生する選択信号発生手段、 上記選択信号によつて選択された上記単位を構
成する熱エネルギー発生手段を上記選択信号の発
生中に上記バツトパルスによつて駆動することに
より、該熱エネルギー発生手段に対応するオリフ
イスの１つから上記濃度情報に応じた数の液滴を
選択的に吐出させる駆動手段とを有した記録装置
を提供することにある。
実施例 次に、本発明の一実施例の各部分の構成と動作
を詳細に述べる。
第１図の記録部１は、インク導出管の役目用の
溝を有するフタ基板２と、該溝に対応したヒータ
ー及び配線、電極が設けられたヒーター用基板３
と、インクタンク４、インク供給箱５、あふれた
インクを回収して戻すインク受部６、ポンプ
６′、信号線７、その他インクパイプ等から成
る。
但し、このインク受部６、回収ポンプ６′は、
圧力の調整によりインクが流れ出ないようにすれ
ば必ずしも必要ない。
上記溝付フタ基板２とヒーター基板３とで形成
されたノズルから吐出されたインクの液滴８が、
印字用紙９上でドツトとして文字や図形を表現す
る。
この印字用紙９は、モーター１０の動力によ
り、ギア等の伝達機構１１を介して、紙送りロー
ラー１２の回転で上方へ送られる。
ここで、前記溝及びヒーターを水平方向に必要
なドツトの数だけ、所定のドツトピツチにて近接
して並べたフルマルチヘツド構成にしておけば、
このヘツド部１は何ら移動させる必要がない。
以上の構成で、まず水平方向１ライン分のうち
の必要なドツトに対応するヒーターが電気的に選
択されてそれに対応する溝内の気泡発生でインク
が押出され吐出される。次に、前記モーター動力
にて、印字紙が上方向へ１ドツトピツチ分送られ
た後、同様に水平方向１ライン分のうちの必要ド
ツトが印字される。これらの動作を必要なライン
分だけ繰返すことにより、必要な文字や図形が表
現される。
例えば、文字の表現のためによく用いられる１
文字当り、横５×縦７ドツト方式で、20桁の文字
を１行に印字するには、５×20＝100本の溝を有
するヘツド部を構成し、７回紙送りすれば良い。
第２図は記録ヘツドの分解図で、溝付フタ基板
２には、フルマルチノズル構成として、必要なド
ツト数に相当する複数の溝１３がほぼ並行に刻ま
れ、ヒーター基板３には、この溝に対向し、各溝
それぞれに対応して、溝の途中部分にヒータ１４
が構成される。
この基板に複数のヒータを構成する方法は、半
導体技術や、薄膜、厚膜技術等として、通常のマ
ルチサーマルヘツドを構成する方法と同様、従来
より知られている技術やそれと類似の技術が用い
られ、溝付フタ基板２との接合をよくする様に、
表面がなめらかにされる。
これらの各ヒータ１４は、基板上の配線パター
ン１５を通じ、電極１６を介して、フラツトケー
ブル等から成る信号線７に結線されて、電気的に
駆動される。
第３図はヘツド部の拡大図にして、ａは側面
図、ｃは側方よりの断面図（ｂ図でのＡ−Ａ断
面）、ｂは吐出口、即ちオリフイスOF側からの断
面図（ｃ図でのＢ−Ｂ断面）を示す。
ｃ図で、ヒータ１４が通電加熱されると、保護
層を介してこれに接している溝１３内のインクが
加熱され、気泡１６′が急激に発生し、この圧力
でインクが押し出されて吐出口から液滴８として
急速に吐出される。このように、必要なドツトに
対応するヒータを選択的に、同時または順次、通
電加熱することによつて、その溝内のインクがオ
リフイスOFから急速に吐出されて印字紙９に記
録される。
以上の図に示されたサーマルインクジエツト記
録部を組込んだ電子機器として、電子式卓上計算
機を例にとり、その構成と動作を次に説明する。
第４図で、キーボード１７からの置数等のデー
タ入力や各演算指令に基づき、演算装置１８は、
記憶装置１９と共に、加減乗除算やメモリー記憶
や読出し等の必要な演算処理を行なう。ここで、
被演算数や演算結果等の記録すべき必要なデータ
はキーボード１７の指令に基づき、記録装置１８
を介して制御装置２０に送られ、記録に必要なデ
ータ形式に編集される。更に、ヒータ制御回路２
１にて、このデータが各文字毎に、キヤラクタゼ
ネレータを介して、必要なドツト出力にエンコー
ドされて、ヒータ駆動回路２２を通じて各サーマ
ルヘツドに選択的に通電される。他方、各ドツト
ラインの選択通電終了毎に、１ドツト分の紙送り
を行なうために、モーター制御回路２３による信
号がモーター駆動回路２４を通じてモーターに印
加され、ローラーの回転により印字用紙９が送ら
れる。
プリンター部２９は、第１図でのインクタンク
４やインク供給箱５、等から成るインク供給装置
２５と共に、ヒータとノズル部２６、モーターと
ローラ２７等から成り、上記の様なヒータの選択
通電によるインク吐出と、モーターによる紙送り
とが繰返されることにより、必要なドツト印字が
行なわれる。また、電源装置２８から必要な電源
が各部へ供給される。
また、第５図のように、ヒータ駆動回路２２
は、各桁毎に対応するドツトのヒータをダイオー
ドを介して共通に結線し、マトリクス構成の配線
で時分割的に各ヘツドを通電する方式が用いられ
る。
ヒータ制御装置２２の主要部は第６図に示さ
れ、多数回のインク吐出の制御を行なう。
前述のように、演算回路１８、記録装置２０か
ら送られて来た入力データ３０はキヤラクタゼネ
レータ３１に入力される。桁をカウントするデイ
ジツトカウンタ３２にて、入力データのうちの１
桁を指定すると共に、このカウンター内容をデコ
ーダ３３にてデコードして、第７図ｂの如き各桁
信号D1〜Dnを形成する。この桁信号D1〜Dnは駆
動回路２２を介してヒータの各桁にそれぞれ形成
される。また、キラヤクタゼネレータ３１には、
ドツトラインカウンタ３５からラインが指定さ
れ、前記桁指定された入力データ３０に対応した
ドツトのコード出力３６が出力される。前述の文
字当り５×７ドツト方式の場合、トツトラインカ
ウンタは７進で、コード出力３６は５本となる。
各桁当り１回吐出の場合と２回吐出の場合とを
フリツプフロツプ３９により選択する。ここで第
７図で、基本的なタイミング信号T1〜T4は、ａ
図の如く繰返しており、ｂ図の各桁信号D1，D2
………Dnは、このT4の後縁に同期しているもの
とする。
ハーフトーンで印字するか、フルトーンで濃く
印字するかをキーボードから指令する。この指令
に基づき、制御装置２０を介して、フリツプフロ
ツプ３９のセツト・リセツト入力信号が選択的に
印加される。
例えば、濃く印字するか、淡く印字するかを選
択する専用の指令キーを設けるか、または、□×□÷
キーによる演算数の印字は淡く、□＝キーによる演
算結果は濃くする様に、制御回路２０にてキーの
種類を判別し、濃淡の指令を送る方法等が用いら
れる。即ちフリツプフロツプ３９のセツト入力３
７によりフリツプフロツプ３９がセツトしている
場合、その出力はタイミングT3と共にアンドゲ
ート４２を介して、オアゲート４３にてタイミン
グT1と共にオアがとられる。即ち、T1及びT3
が、キヤラクタコード出力３６の各々と共に各ア
ンドゲート４４に印加される。従つて、各ヘツド
駆動信号４５のH1〜H5は、第７図ｄの如く、各
信号H1〜H5の各桁の時間毎に２回出力される。
このヘツドの２回駆動によりインクが２回吐出さ
れ、第８図ｂの如く、印字紙上で大きなインクの
にじみとなる。
逆に、第６図でリセツト入力３８がフリツプフ
ロツプ３９のリセツト入力端子に印加された場合
は、アンドゲート４２が開かないため、オアゲー
ト４３の出力はT1のみとなり、第７図ｃの如
く、各信号H1〜H5の出力４５は、各桁毎に１回
となる。従つて２回駆動される場合に比べ、イン
クの量が半分となり、第８図ａの如く、印字紙上
で小さなドツトとなり、人間の目にはハーフトー
ンとして淡く見えることになる。
以上のように、一組のキヤラクタゼネレータや
カウンタの他には１個のフリツプフロツプと少数
のゲートを付加するだけの簡単な構成で、インク
の吐出回数を選択でき、これにより印字紙のイン
ク量またはドツト径や濃さを制御することができ
る。これにより電子式卓上計算機において、溝数
と演算結果の区別や、演算数と日付印字との区別
などに、印字の濃淡として見易く表現することが
できる。
なお、この実施例では、吐出１回と２回の選択
を例にしたが、論理回路の更に少数の追加で、３
回以上の吐出で更に濃い印字が得られることは自
明である。
以上のことから明らかな様に、本実施例では、
濃度情報に応じた数の数滴を１つのオリフイスか
ら選択的に吐出させて記憶することにより、濃淡
を高品位に表現することができるので構造や駆動
機構には何ら付加する部品を必要とせず、制御回
路内に、一部の論理回路を付加するだけであるか
ら実用効果が大きい。特に、すべての演算や制御
回路がLSI（大規模集積回路）化された電子式卓
上計算機では、機械的構造の付加に比べ、LSI内
の論理回路の付加は負担の軽さで有利である。
また、以上では、単一のドツト情報源により、
単一のノズルから液滴を吐出する様、制御する実
施例について説明したが、以下に、複数のノズル
からの吐出を制御駆動する実施例について説明す
る。即ち、第１〜８図の実施例では、第５図に示
すように、１つのドツト情報、例えばコード出力
３６のうちのCH1は、ゲート４４を通してヘツド
駆動信号４５のうちのH1を駆動し、第６図で第
５図に示したDD１〜DDnのうちのいずれか１つ
の時分割信号と同期した時に、１つのヒータが通
電加熱され、１つのノズルから液滴が１回または
複数回吐出される。これに対し以下の第９〜１４
図で示す実施例では、１つのドツト情報出力信号
により、複数のノズルから複数の液滴が同時また
は時分割的に吐出される様に駆動される。
これにより、以下に述べるように印字の品位が
更に向上し、且つ、軽便な制御で印字の濃淡を選
択することもできる。
第９図は、前記第２図とほぼ同様の記録ヘツド
部を説明する斜視図で、図において上下方向の複
数のオリフイスOF１１，OF１１′，OF２１，
OF２１′を有すべく、溝を上下２段GT１１，GT
１１′，GT２１，GT２１′に構成し、各々に対応
して２枚のヒータ基板SB１，SB２を上下に構成
したものである。また、左右方向にはヒータを例
えばTH２１，TH２１′の２個づつ並列電気接続
を基板上で行なつた。
第１０図は、第９図のヘツド部の断面を示す図
で、第１０図ａはオリフイス側より見た断面を示
し、ｂはその側方より見た１つの溝での断面を示
す。
ここで、例えば左右方向の隣り合う２ケの溝
と、上下方向の対応する２ケの溝との合計４ケの
溝GT１１，GT１１′，GT２１，GT２１′が、１
つのドツト情報よりの駆動信号にて同時にまたは
時分割的に制御すれば、４ケの液滴が同時にまた
は時分割的に吐出される。即ち、第９図の２枚の
ヒータ用基板SB１，SB２内で、前記のように隣
り合う２ケのヒータTH１１，TH１１′及びTH
２１，TH２１′が各々電気的に並列に接続さ
れ、これが信号用ケーブルCB１，CB２にて駆動
回路側へ導かれ、更に、この駆動回路側にて、上
下に対応するヒータ同士を並列に接続すれば、合
計４ケのヒータ同士が並列に接続されることにな
る。
このような接続において、１つのドツト情報と
１つの時分割信号が供給されれば、４ケのヒータ
が同時に加熱されて、４ケの液滴が吐出す。この
電気接続の例を第１１図に示す。
第１１図ａは上除のように、２ケのヒータTH
１１，TH１１′等を並列に接続したものであ
り、第９図の２枚のヒータ用基板のうちの１枚に
相当する。即ち、図は省略したが、第１１図ａと
同じ回路接続構成をもう１組用意して、且つ、各
信号HD１〜HD５，DD１〜DDnについて、２枚
のそれぞれ対応する信号どうしを接続すれば、
各々が並列となる。同様に、第１１図ｂのよう
に、２ケのヒータTH１１，TH１１′を直列に接
続し、２枚のヒータ用基板を並列にすることもで
きる。
その他の直並列の組合せを含めて、いずれも、
４ケのヒータを同時に駆動することができる。ま
た、上側のヒータ用基板SB１と下側のヒータ用
基板SB２とを時間を分けて、時分割駆動するこ
ともできる。更にもちろん、４ケのヒータに限ら
ず２ケ、３ケ、５ケ、７ケ、６ケ、８ケなど多数
のヒータを組合せ駆動することも有効である。
さて、以上のように、例えば上下２ケ、左右２
ケの合計４ケのヒータを駆動して、４ケの液滴を
同時に吐出させたとき、印字用紙上でのドツト表
現の差異を第１２図で比較する。
第１２図ａは、前述第１〜８図の実施例による
印字例であり、１つのドツト情報で１つの液滴吐
出が行なわれ、印字紙上で１つのドツトとして表
現される。
これに対し、本実施例では、第１２図ｂのよう
に、１つのドツト情報によつて、４ケのドツトが
記録されるので、文字の各コーナーが鋭く表現さ
れ、印字品位が向上する。且つ、また、前記、上
下のヒータ用基板を駆動回路側にて別々に制御す
る様構成し、例えば、上側のヒータ用基板のみを
駆動する様に選択すれば、第１２図ｃのように１
ケのドツト情報により上側の２ケのドツトが記録
されるので、第１２図ｂに比較して全体で1/2の
濃度として、ハーフトーンが表現される。
また、第９，１０，１１図では、１本の溝につ
いて、１ケづつのヒータを対応させて、これらを
直列または並列に接続する例について説明した
が、第１３図は、隣り合う２ケの溝に共通に対応
して、その２ケの溝内のインクを同時に加熱する
に充分な幅を有する１ケのヒータを備えた実施例
を示す。
この例によれば、左右方向は直、並列に接続す
る必要はなく、上下方向の対応する２ケのヒータ
を直並列に接続または別々に時分割駆動すれば合
計４ケの液滴が吐出される。
また、第９図及び第１０図ａ，ｂでは、上下方
向２段の溝が平行に構成された例を説明したが第
１４図は、上下の溝の方向がオリフイス側で集中
する様に構成した実施例の断面を示す。これによ
り、印字紙上での２ケのドツトの記録を、第１２
図ｂに比較して、上下方向に近接させたり、一部
を重ね合わせたりすることができる。同様に、溝
の形状を２ケづつ集中させる構造とすれば、左右
方向のドツト記録を近接させたり重ね合わせたり
することができる。
〔効果〕
以上のように、本実施例によれば、制御用の論
理回路は何ら付加することなく、溝とヒータとを
細かく複数に構成し、各ヒータを単に直並列に接
続する等により、濃度情報に応じて、複数のドツ
ト記録が行なわれ、印字品位が向上する。更に、
その複数のヒータのうち、１部を選択駆動するだ
けでハーフトーンが表現される。
以上、詳述した様に、本願発明によりオリフイ
スに連通する液路内の液体の一部に熱エネルギー
を作用させることにより、状態変化を生起させ、
オリフイスより、液体を吐出して飛翔的液滴を形
成し、該液滴を記録媒体に付着させて記録を行う
ので、高速で実用的な印字速度でかつ、濃度情報
に応じ、複数の液滴の吐出が可能となつた。
本発明によつて、簡単な構成でかつ、高速記録
が可能で、しかも熱エネルギーの作用により１つ
のオリフイスから複数の液滴を吐出させて、濃淡
を高品位に表現することが可能となつた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明記録部の斜視図、第２図はその
ヘツド部分とインクタンクの主要構成を示す図、
第３図ａ，ｂ，ｃはその部分的拡大図及び断面
図、第４図は、電子機器の一例として電子式卓上
計算機の全体の構成を示すブロツク図、第５図
は、第４図の各ブロツクのうち、記録部の駆動回
路を示す図、第６図は、第４図の各ブロツクのう
ちの主として記録部の制御を説明する論理ブロツ
ク図、第７図は、第４〜６図に示された制御回路
内の各信号の波形を示すタイミングチヤート。第
８図は、吐出されたインクが印字用紙上で、大小
のドツトとして濃淡を表わすことを比較説明する
図、第９図は他の実施例斜視図、第１０図ａ，ｂ
はその断面図、第１１図はその駆動回路例図、第
１２図は印字比較例図、第１３，１４図はその他
の例図である。 OF１１，OF１１′，OF２１，OF２１′……オ
リフイス、３，SB１，SB２……基板、１３，
GT１１，GT２１……溝。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ オリフイスに連通する液路内の液体の一部に
    熱エネルギーを作用させることにより、状態変化
    を生起させ、該状態変化にもとづいて、上記オリ
    フイスより液体を吐出して飛翔的液滴を形成し、
    該液滴を記録媒体に付着させて記録を行う記録装
    置であつて、 濃度情報を発生する濃度情報発生手段、 上記濃度情報発生手段からの濃度情報に基づい
    て、選択的に異なる数のドツトパルスの発生が可
    能なパルス発生手段、 流路に連通するオリフイスの複数と該複数のオ
    リフイスに対応して上記液路内の液体の一部に熱
    エネルギーを作用させる位置に設けられる複数の
    熱エネルギー発生手段を備えた記録手段、 上記熱エネルギー発生手段を所定数単位で選択
    する選択信号を発生する選択信号発生手段、 上記選択信号によつて選択された上記単位を構
    成する熱エネルギー発生手段を上記選択信号の発
    生中に上記ドツトパルスによつて駆動することに
    より、該熱エネルギー発生手段に対応するオリフ
    イスの１つから上記濃度情報に応じた数の液滴を
    選択的に吐出させる駆動手段とを有したことを特
    徴とする記録装置。
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