JPH0729435B2 - インクジェットプリントヘッド及びプリント装置 - Google Patents

インクジェットプリントヘッド及びプリント装置

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JPH0729435B2
JPH0729435B2 JP61054999A JP5499986A JPH0729435B2 JP H0729435 B2 JPH0729435 B2 JP H0729435B2 JP 61054999 A JP61054999 A JP 61054999A JP 5499986 A JP5499986 A JP 5499986A JP H0729435 B2 JPH0729435 B2 JP H0729435B2
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liquid
energy
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ink jet
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真也 松井
庄一郎 柴垣
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/205Ink jet for printing a discrete number of tones

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はインクジェットプリントヘッド及びプリント装
置に関し、更に詳しくは階調記録が可能なインクジェッ
トプリントヘッド及びプリント装置に関する。
[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が極めて
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が可能である
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ェット記
録法は、気泡の発生および消滅に至る過程における気体
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。
そこで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] 本発明は、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プ
リントヘッド及びプリント装置を提供することを目的と
する。
この目的を達成する本発明の第一の形態は、液体を吐出
する複数の吐出口と、これら吐出口にそれぞれ連通する
と共に液体を吐出するためのエネルギを発生するエネル
ギ発生手段がそれぞれ設けられた複数の液流路と、これ
ら液流路が共に連通して当該液流路に液体を供給するた
めの共通液室と、この共通液室に設けられ、かつ前記吐
出口に形成される液体の先端面をこの液体の吐出方向に
沿って繰り返し前進・後退させるための吐出量調整手段
とを具えたことを特徴とするインクジェットヘッドにあ
る。
また、本発明の第二の形態は、液体を吐出する複数の吐
出口と、これら吐出口にそれぞれ連通すると共に液体を
吐出するためのエネルギを発生するエネルギ発生手段が
それぞれ設けられた複数の液流路と、これら液流路が共
に連通して当該液流路に液体を供給するための共通液室
と、この共通液室に設けられ、かつ前記吐出口に形成さ
れる液体の先端面をこの液体の吐出方向に沿って繰り返
し前進・後退させるための吐出量調整手段とを有するイ
ンクジェットプリントヘッドと、 前記吐出量調整手段によって振られる液体の先端面の位
置に応じて前記エネルギ発生手段を駆動することによ
り、前記吐出口から吐出される液体の液滴の大きさを制
御する吐出制御手段と を具えたことを特徴とするインクジェットプリント装置
にある。
ここで、前記吐出量調整手段として超音波発生素子を有
することが可能であり、前記エネルギ発生手段が熱エネ
ルギを発生する手段であることが有効である。
[作 用] 本発明によると、吐出口に形成される液体の先端面が吐
出量調整手段によって液体の吐出方向に沿って繰り返し
前進・後退し、これに伴って、エネルギ発生手段よりも
吐出口側の液流路内に位置する液体の容積が増減する。
そして、吐出制御手段によりエネルギ発生手段を駆動す
ると、この時の吐出口に形成された液体の先端面の位置
に応じた体積の液滴が吐出口から吐出される。つまり、
吐出口に形成された液体の先端面の位置に応じて吐出制
御手段によりエネルギ発生手段の駆動タイミングを制御
することにより、吐出口に形成された液体の先端面の位
置に対応した大きさの液滴が形成される。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
(第1実施例) 第1図および第2図は本発明の第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プリントヘッドの
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
ラス細管等からなる液流路であり、その内部にはインク
等の記録用液体(以下、これをインクと記述する)2が
導かれている。3は記録媒体と対向する側に形成される
液流路1の吐出口、4は液流路1の後方に設けた共通液
室、5はこの共通液室4の最後部に設けた吐出量調整手
段の一部を構成する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(以下、これをオリフィスと記述する)3
に対応させて各液流路1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、以ってドット記録が行わ
れる。13は高周波信号を超音波発振子5に供給し、これ
に応じてオリフィス3に形成されるインク2の先端面、
つまりメニスカス8をインク2の吐出方向に沿って繰り
返し前進・後退させるための吐出量調整手段の一部を構
成する高周波信号発生器である。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7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、この超音波はインク2中を疎密波の形態で伝搬す
るので、メニスカス8はインク2の吐出方向に沿って前
進と後退とを交互に繰り返す。
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の凹面状の
度合い、つまりメニスカス8の共通液室4側への後退位
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側にあるインク2の量を目的とする量にし
ておき、その目的量のときに加熱電極7に電圧を印加し
インク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8の位置(第3図(A)
のMA,MB,MC)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により変化させ液滴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(A)〜(F)は本実施例に係る各部の動作を示
し、図中(A)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を吐出制御手段によって適切に制
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12の体積が変化するので、
ドット径を変化させることができ、画像の農淡を変調す
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
付してある。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8の位置に対して超音波発
振子5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7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てある。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
のメインタンクと共通液室4との途中にサブタンク11を
有する装置にあってはサブタンク11内に設けたものであ
る。
なお、第6図において、10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、プリントヘッドをキャリッジに搭
載して走査方向に移動させ、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実施例の位相シフタ14
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を共通液室4内に封入せずにすむので超音
波発振子5のメインテナンスが容易に行えるという利点
が生ずる。
以上述べた3つの実施例によると、共通液室4内または
サブタンク11内に設けられた超音波発振子5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ができ従っ
て記録媒体上に形成されるドッ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3を採用しても小さな液滴径の液滴を吐出す
ることが可能となり、小直径のオリフィス3を用いる場
合と比較してオリフィス3あるいは液流路1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3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2の物性が
変化しメニスカス8の位置が変化するような場合におい
ても加熱電極7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] 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
トプリントヘッド及びプリント装置を実現できる。
【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
トプリント装置の第1の実施例に係るインクジェットプ
リントヘッドの一構成例を示す斜視図および断面図、 第3図(A)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(A)ないし(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……液流路、 2……インク(記録液体)、 3……オリフィス(吐出口)、 4……共通液室、 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、 10……供給管、 11……サブタンク、 12……液滴、 13……高周波信号発振器、 14……位相シフタ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液体を吐出する複数の吐出口と、 これら吐出口にそれぞれ連通すると共に液体を吐出する
    ためのエネルギを発生するエネルギ発生手段がそれぞれ
    設けられた複数の液流路と、 これら液流路が共に連通して当該液流路に液体を供給す
    るための共通液室と、 この共通液室に設けられ、かつ前記吐出口に形成される
    液体の先端面をこの液体の吐出方向に沿って繰り返し前
    進・後退させるための吐出量調整手段と を具えたことを特徴とするインクジェットプリントヘッ
    ド。
  2. 【請求項2】吐出量調整手段が、超音波発生素子を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載したイ
    ンクジェットプリントヘッド。
  3. 【請求項3】エネルギ発生手段が、熱エネルギを発生す
    る手段であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
    記載したインクジェットプリントヘッド。
  4. 【請求項4】液体を吐出する複数の吐出口と、これら吐
    出口にそれぞれ連通すると共に液体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がそれぞれ設けられ
    た複数の液流路と、これら液流路が共に共通して当該液
    流路に液体を供給するための共通液室と、この共通液室
    に設けられ、かつ前記吐出口に形成される液体の先端面
    をこの液体の吐出方法に沿って繰り返し前進・後退させ
    るための吐出量調整手段とを有するインクジェットプリ
    ントヘッドと、 前記吐出量調整手段によって振られる液体の先端面の位
    置に応じて前記エネルギ発生手段を駆動することによ
    り、前記吐出口から吐出される液体の液滴の大きさを制
    御する吐出制御手段と を具えたことを特徴とするインクジェットプリント装
    置。
  5. 【請求項5】吐出量調整手段が、超音波発生素子を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載したイ
    ンクジェットプリント装置。
  6. 【請求項6】エネルギ発生手段が、熱エネルギを発生す
    る手段であることを特徴とする特許請求の範囲第4項に
    記載したインクジェットプリント装置。
JP61054999A 1986-03-14 1986-03-14 インクジェットプリントヘッド及びプリント装置 Expired - Lifetime JPH0729435B2 (ja)

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JPS62212158A JPS62212158A (ja) 1987-09-18
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH077165Y2 (ja) * 1987-03-31 1995-02-22 富士ゼロックス株式会社 インクジエツト記録装置
JP2755950B2 (ja) * 1988-01-12 1998-05-25 キヤノン株式会社 インクジェット記録装置および記録方法
US5023625A (en) * 1988-08-10 1991-06-11 Hewlett-Packard Company Ink flow control system and method for an ink jet printer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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