JPS63134250A - 液体噴射記録ヘツド - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液体噴射記録ヘッドに関し、より詳しくは、
階調性のある記録を行うことのできる液体噴射記録ヘッ
ドに関する。

［従来の技術］ 従来、ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の
発生が無視し得る程度に極めて小さいという点において
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
しかも定着等特別な処理を必要とせずに普通紙に記録の
行える液体噴射記録法（インクジェット記録法）は極め
て有力な記録法であって、これまでにも種々な方式の提
案とそれを具現化する装置とが考案され、改良が加えら
れて実用化されてきている。

その中で、例えば特開昭５４−５１８３７号公報、ドイ
ツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０６号公報に記載された
方式は、熱エネルギを液体に作用させて飛翔液滴を形成
するための原動力を得るという点において、他のインク
ジェット記録法とは異なる特徴を有している。

すなわち、上記の公報に開示されである記録法では、熱
エネルギの作用を受υた液体が気泡の発生を急峻な体積
の増大を伴う状態変化を起１ノ、当該状態変化に基づく
作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィス上り液
滴が吐出、飛翔して被記録部材に付着し記録が行われる
ものである。

殊に、ＤＤＬＳ第２８４３０６４号公報に間示さ１１．
ているインフジエラｌ−・記録法は、所謂ドロップ・オ
ンデマンド記９１法に極めて有効に適用されるばかりで
なく、記録ヘッド部をフルラインタイプで高密度マルヂ
オリフィス化することが容易であるので、高解像度、高
品質の画像を高速度に得られることになるという利点を
有している。

このように、熱エネルギを利用した液体噴射記録法は多
くの利点を有するものではあるが、更に高解像度、高品
質の画像を記ｔ１シようとする場合には、記録画素に階
調性を持たせ、中間調（ハーフトーン）の情報を含む画
素記録を行う必要がある。

［発明が解決しようとする問題点］ このようｔ、ｚ階調性表現を行う樹従来の画像記録方法
どしては、まず第ｉに、一画素を像形成素体の１つのみ
によってだ（・Ｊ占領さ、１″ｌ得る襟数のセルに７ト
リクス状に細分化１ツ、そのマトリクス状にさｔ＋、　
１こ一画素の中を像形成素体ｒこよって占領されている
セルの個数どセルを占領している像形成素体の配列状態
どに応じて、所望の１ノベルの階調性をデジタル的に表
現する記ｆ３方法がある。」；た、第２に、−・画素を
像形成素体の１つのみｊこよ−）で構成し、像形成素体
の光学的濃度を変えることによって所望の階調性表現を
アナログ的に表現する記録方法がある。

しかし、熱エネルギによって液体を吐出させて記録を行
うン夜体噴射記録ヘッドにおい′ｒは、これを第１の方
法！、″：、Ｊ：って階調性表現を得るべく制御する場
合には、一画素自体の面積が大きくなり、鮮明度等の低
下が生じることがあった。また、デジタル制御であるこ
とから階調のステップが粗くなり、画像品位の細かさに
欠けることもあった。

一方、第２の方法では、一般に吐出される液滴の大きさ
を加える電気エネルギを変化させることによって一画素
、すなわち像形成素体の大きさを変化させる方式が採ら
れるが、しかし、この方法では階調性の制御範囲が狭く
十分な階調制御範囲が得られず、また、オリフィス径等
を一様に保つべく極めて厳格な品質管理が必要となり、
これが行れわない場合には製造」二のばらつきに起因し
て記録ヘッドの吐出不良、信頼性等の低下を招くことも
あった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、これら問題点を解決１ノ、高い光学濃度から
低い光学濃度までの広い濃度範囲にわたって細かな階調
表現が可能な液体噴射記録ヘッドを提供することを目的
とする。

そのため、本発明では、オリフィスに連通ずる液流路内
の記録液を、電気熱変換体を用いて加熱して、該記録液
に状態変化を発生せしめ、当該気泡発生に基づく圧力の
上昇に応じて前記記録液を記録媒体に向けて前記オリフ
ィスより吐出させる液体噴射記録ヘッドにおいて、前記
電気熱変換体の吐出方向前および後の前記液流路上に、
それぞ１１、前記記録液の液温を制御するための第２お
よび第３の電気熱変換体を設りた。

［作　用］ すなわち、本発明では、電気熱変換体により記録液を加
熱し、該記録液中に状態変化、すなわち液体膨張または
気泡を発生せしめ、記録液の体積変化に応じて液滴を吐
出して記録を行うに当たり、液滴吐出に係る電気熱変換
体の前後に第２および第３の電気熱変換体を設けたので
、第２の電気熱変換体により電気熱変換体前後の記録液
を吐出しない程度に加熱して、その粘度を所望の値に変
化させることにより、吐出する液滴径を可変どすること
ができる。

従って、従来、熱エネルギによって液体を吐出させて記
録を行うインクジェット記録法においては、実現するこ
とが困難であった滑らかな中間調表現（階調表現）が、
本発明に係る第２の発熱体を有する記録ヘッドを用いて
液滴径を可変とすることによって可能となり、さらにま
た、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラック色等の
インクを用いてフルカラーでビクトリアルな高品位画像
が高速で得られるようにもなる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず、第５図を用いて本発明に係る液体噴射記録ヘッド
の記録原理を述べる。

先端をノズル形状に形成した記録ヘッドを構成する液室
１１内には、ポンプ等の適当な加圧手段もしくは静水圧
によって、それだけではオリフィス１２から液体が漏れ
出ない程度の供給圧力Ｐが加えられて記録！（インク）
１３が供給されている。

今、オリフィス１２から距ｍ１の液室１１にあるインク
１３ａが、幅△１の部分において不図示の微小電気熱変
換体から熱エネルギの作用を受けると、当該部分のイン
クに状態変化が生じ、その結果液室ｌｌ内の圧力が高ま
って作用させたエネルギ量に応じて液室１１の幅り内に
存在するインク１３ｂの一部分または全部がオリフィス
１２から吐出される。当該吐出された液滴１８は記録紙
等の記録媒体１４の方向に飛翔してその所定位置に付着
することにより記録が行われる。而して電気熱変換体か
らの熱エネルギの供給が停止されると、供給圧力Ｐによ
り液室１１内にはインクが補給されて充満する。

インク吐出に熱エネルギを利用するインクジェット記録
法では、インク１３に熱エネルギを時間的に不連続に作
用させれば、この作用させる熱エネルギに記録情報を担
わせることができる。すなわち、パネル状の記録情報信
号に応じて電気熱変換体を発熱させれば、インク１３ａ
中の状態変化によってオリフィス１２から吐出噴射され
る液滴１８に記録情報を担わせることができ、従ってそ
の記録紙１４への付着によって所望の記録が行われるこ
とになる。

第１図は本発明液体噴射記録ヘッドの一実施例として、
複数のオリフィスを集積して整列させた形態の記録ヘッ
ドにおいて、その整列方向の断面図を示したものである
０図において、１０１は記録ヘッド全体、１０２は記録
媒体に対向させて配置したオリフィス、１０２Ａは各オ
リフィス１０２に連通した液流路、１０３は各液流路１
０２＾を隔てる隔壁、１０６は各液流路１０２Ａに供給
するインクを貯留した液室である。１０５は液滴を吐出
させるために各液流路１０２八に設けた電気熱変換体（
以下メインヒータという）であり、記録信号の供給に応
じてその熱蓄積層が発熱し当該発熱によってインクを気
化せしめ液滴の吐出を行わせる。　Ｌ（１４Ａおよび１
０４Ｂは、それぞれ、インクの温度を変更するために各
液流路１０２Ａ中メインヒータ１０５の前方および後方
に設けられ、メインヒータの熱蓄積層より薄い熱蓄積層
を有する電気熱変換体（以下ブレヒータという）である
。

今、メインヒータ１０５を一定の周波数、一定電圧の電
気信号で駆動し、これを発熱させると、オリフィス１０
２からは一定体積の液滴が吐出される。

一方、インクの液温Ｔとインクの粘性ηとはηｃｃｅｘ
ｐ［７］ なる関係を有している。また、管内のインクの流動抵抗
は粘度ηに比例することが知られている。

従って、メインヒータ１０５が駆動されたときに発生す
る気体による圧力でオリフィス方向およびインクタンク
方向に移動するインクの体積は、メインヒータ１０５前
後のインクの温度に依存することになる。すなわち、ブ
レヒータ１０４Ａを駆動し、オリフィス１０２側のイン
クを加熱した状態で吐出させると、オリフィス側へ移動
するインクの体積が増加し吐出体積も増加する。また、
ブレヒータ１０４Ｂを駆動し、オリフィス１０２とは反
対側のインクを加熱すれば逆に吐出体積は減少する。し
たがフてブレヒータ１０４Ａおよび１０４Ｂを適切に制
御することにより、極めて広い範囲でインク吐出体積を
変化させることが可能となる。

また、一画素を１ドツトもしくは複数ドツトで構成し、
ドツトの大きさくドツト径）を可変とすることによって
、得られる光学反射濃度値（以下ＯＤ値という）も変化
させることができる。

第２図は、このときのＯＤ値とドツト径の関係を示した
ものである。ドラｉ・の大きさは、用いる記録紙が同じ
であＪｌば、吐出液滴の体積で決定される。すなわち、
第２図に示すように、吐出液滴の体積を変化させること
により記録されたＯＤ値を変化させることが可能となる
。

第４図（Ａ）〜（１））図は、第１図示のブレヒータ１
０４Ａおよび１０４Ｂを有するヘッド１０１を用いて記
録を行ったときの説明図である。図中（Ａ）は記１１侶
号、すなわちメインヒータ１０５への入力信号を、図中
（Ｂ）はブレヒータ１０４Ｂへの入力信号を、図中（Ｃ
）はブレヒータ１０４＾への入力信号を、図中（［１）
は記ρ】ドッｌ〜径をそれぞれ示す。図から明らかなよ
うに、液滴を吐出させるための記録信号をメインヒータ
１０５　に供給する前に、ブレヒータ１０４Ａ＊たけ１
０４Ｂへの信号入力の切換えおよび駆動量を適切に定め
れば、吐出量すなわぢドツト径を変化させることかで還
る。

第５図（Ａ）および　（Ｂ）は、ヘッド１０１を用い、
黒インクにより、階調表現を行フたときのＯＤ値とブ１
ノヒータ１０４Ａおよび１０４Ｂの駆動量（印加パルス
数）との関係をそれぞわ示す。こねら図において破線は
ブ１ノヒータを駆動しないと鮒の００値であり、そのＯ
ｎ値に比して本例ではＯＤ値を変化させる事によって渭
らかな階調表現が得られるのがわかる。

また、同様にして、ブレヒータを有すイヘッドにより、
イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のイ
ンクを用いて画像記録を行ったところ、広い濃度範囲に
わたフて、階調表現に優ねた多色画像を得ることができ
た。

なお、本例では各ブレヒータの駆動量の加減をパルス数
で対応させて行なうようにしたがそれに限ることなく、
電圧値を加減することでも同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明１ノたように、本発明によ第１ば、広い濃度範
囲にわたって細かな階調表現が可能な液体記録ヘッドを
実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明液体噴射記録ヘッドの一実施例を示す断
面図、 第２図は光学反射濃度値と吐出液通体積との関係を示す
線図、 第３図（Ａ）〜（Ｄ）は第１図示の記録ヘッドを用いて
記録を行ったときの状態をを説明するための説明図、 第４図（Ａ）〜（Ｂ）は第１図示の記録ヘッドを用いて
階調記録において、それぞれ、メインヒータの前および
後にあるブレヒータの駆動量と光学反射濃度値との関係
を示す線図、 第５図は熱エネルギを利用した液体噴射記録ヘッドによ
る記録原理を説明するための断面図である。 １１・・・液室、 １２．１０２・・・オリフィス、 １３・・・インク、 １４・・・記録紙、 １８・・・２７１１滴、 １０１・・・記録ヘッド、 １０２八・・・を夜流路、 １０３・・・隔壁、 １０４Ａ。１０４Ｂ・・・電気熱変換体（ブレヒータ）
、１０５・・・電気熱変換体（メインヒータ）。 第２図 （Ｄ）　　。　　。　ｏ　ｏ　。 第３図 第５図 １０４Ａ皐動量 （％し１０４　Ｂ　　＋を駄重カ亡すう（侃Ｌ１０４Ａ
　はｊｓｔ１ｈｔ＝１つ第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）オリフィスに連通する液流路内の記録液を、電気熱
   変換体を用いて加熱して、該記録液に状態変化を発生せ
   しめ、当該気泡発生に基づく圧力の上昇に応じて前記記
   録液を記録媒体に向けて前記オリフィスより吐出させる
   液体噴射記録ヘッドにおいて、前記電気熱変換体の吐出
   方向前および後の前記液流路上に、それぞれ、前記記録
   液の液温を制御するための第２および第３の電気熱変換
   体を設けたことを特徴とする液体噴射記録ヘッド。 ２）前記第２または第３の電気熱変換体の駆動に応じて
   、その近傍の記録液の粘度を変化させるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液体噴射記録
   ヘッド。