JPH1071718A - インクジェット記録方法、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents
インクジェット記録方法、インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置Info
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Abstract
有するインクジェット記録ヘッドを用い、複数の電気熱
変換素子の駆動によりインクを吐出させる場合の吐出特
性を向上させる。 【解決手段】 吐出口11が開口するインク流路12に
は、2つのヒータ(電気熱変換素子)SH1,SH2が
設けられている。両ヒータSH1,SH2を駆動させて
インクを吐出する場合には、両者を同時に駆動したとき
と比べてインクの吐出速度が小さくならない範囲で両者
の駆動タイミングをずらす。
Description
いに独立して駆動可能な複数の発熱素子を有するインク
ジェット記録ヘッドに関する。さらに本発明は、このよ
うなインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット
記録方法及びインクジェット記録装置に関する。
がプリンタ、ファクシミリ、ワードプロセッサ、複写機
等におけるプリント装置として知られている。中でも、
インク吐出に利用されるエネルギーとして熱エネルギー
を用い、これによって生じる気泡によってインクを吐出
する方式のインクジェット記録装置は、最近普及しつつ
あるものである。また、この方式のインクジェット記録
装置の他の用途として、布に一定のパターンや絵柄ある
いは合成画像等をプリントするインクジェット捺染装置
も最近知られつつある。
いられるインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを
発生する手段として電気熱変換素子(以下、ヒータとも
いう)を用いるが、多くの場合、1つのインク流路に対
して1つのヒータを備える構成(以下、シングルヒータ
ともいう)を採用している。これに対し、以下に示すよ
うな観点から、1つのインク流路に複数のヒータを備え
る(以下、マルチヒータともいう)ものも知られてい
る。
ヘッドの寿命を長くする目的で複数のヒータを交互にも
しくは一方ずつ駆動する(すなわち発熱させる)もので
ある。第2には、階調表現のためにインク吐出量を変化
させる範囲を大きくする目的で複数のヒータを用いるも
ので、駆動するヒータやその数を選択することによって
吐出量を変化させている。
吐出口に連通するインク流路内にインクの吐出方向に沿
って複数のヒータを配置している。そして、駆動するヒ
ータまたは駆動するヒータの数を選択することにより、
駆動されるヒータと吐出口との距離を異ならせ、これに
より吐出量を変化させている。
表面積の異なる複数のヒータを配置し、上記と同様に、
駆動するヒータまたはその数を変更することによりイン
ク吐出量を変化させるものが、例えば特開昭55−13
2259号公報に開示されている。
たマルチヒータのインクジェット記録ヘッドを実現する
には、いくつかの課題がある。
ちろんのこと、さらに高品位の記録を行うため、インク
の吐出速度を向上させて着弾精度を高めるという要求が
ある。また、高速記録を可能とするため、インク流路内
へのインクのリフィル周波数も向上させる必要がある。
ット記録ヘッドとの互換性の問題である。多くのインク
ジェット記録ヘッドは、インクを収納するタンクと一体
となったカートリッジ形態でインクジェット記録装置に
着脱自在に搭載され、タンク内のインクがなくなったら
新たなカートリッジと交換される消耗品として流通して
いる。一方、シングルヒータのインクジェット記録ヘッ
ドを使用するインクジェット記録装置は、マルチヒータ
のインクジェット記録ヘッドの駆動を制御する構成には
なっておらず、このようなインクジェット記録装置にマ
ルチヒータのインクジェット記録ヘッドが搭載されるこ
とも考えられる。そのため、マルチヒータのインクジェ
ット記録ヘッドをシングルヒータのインクジェット記録
ヘッドと互換性を持たせることは、市場での混乱を生じ
させないという観点からも好ましいものである。
の電気熱変換素子を有するインクジェット記録ヘッドを
用い、複数の電気熱変換素子の駆動によりインクを吐出
させる場合の、吐出速度や吐出量に代表される吐出特性
をより向上させるインクジェット記録方法、インクジェ
ット記録ヘッド及びインクジェット記録装置を提供する
ことを目的とする。
せ、高速記録を可能とするインクジェット記録方法、イ
ンクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置を
提供することを第2の目的とする。
て1つのヒータが設けられたヘッドとの互換性を持つイ
ンクジェット記録ヘッドを提供することを第3の目的と
する。その他の目的は実施例から理解されよう。
記録方法は、吐出口に連通する流路内に互いに独立して
駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記電気
熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐出口
より吐出させるインクジェット記録ヘッドを用いたもの
で、前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換
素子を駆動してインクを発泡させる場合に、これらの電
気熱変換素子をどのように駆動するかに関わる。
素子で同時に発泡させたときと比べてインクの吐出特性
が劣化しない範囲、例えばインクの吐出速度が小さくな
らない範囲で、前記2つ以上の電気熱変換素子の駆動に
よる発泡タイミングを相対的にずらして前記吐出口より
インクを吐出し、被記録媒体に記録を行う。
子で同時に発泡させたときと比べてインクの吐出速度が
小さくならない範囲で、前記2つ以上の電気熱変換素子
の、インクの発泡のための駆動タイミングを相対的にず
らして前記吐出口よりインクを吐出し、被記録媒体に記
録を行う。
で同時に発泡させたときと比べてインクの吐出量が小さ
くならない範囲で、前記2つ以上の電気熱変換素子の駆
動による発泡タイミングを相対的にずらして前記吐出口
よりインクを吐出し、被記録媒体に記録を行う。
で同時に発泡させたときと比べてインクの吐出量が小さ
くならない範囲で、前記2つ以上の電気熱変換素子の、
インクの発泡のための駆動タイミングを相対的にずらし
て前記吐出口よりインクを吐出し、被記録媒体に記録を
行う。
動による発泡タイミングの相対的なずらし時間をΔTと
したとき、 0<|ΔT|<0.5μs の範囲内で、前記発泡タイミングを相対的にずらして前
記吐出口よりインクを吐出し、被記録媒体に記録を行
う。
ンクジェット記録装置は、上述の、電気熱変換素子の発
泡タイミングをずらす手段を備えたものである。
電気熱変換素子のうち2つを駆動してインクを吐出させ
た場合、マクロ的にはそれぞれの発泡タイミングをずら
すと、発泡タイミングのずれが大きくなるにつれてイン
クの吐出速度が減少する傾向があることを見出してい
る。そして、発泡タイミングのずらし時間の間隔を小さ
くして吐出速度及び吐出量をミクロ的に測定したとこ
ろ、2つの電気熱変換素子で同時に発泡させたときにイ
ンクの吐出速度及び吐出量が最大となるのではなく、両
者の発泡タイミングが0.1〜0.3μsというごくわ
ずかな時間だけずれているときに極大値をとるという、
新たな現象を見出した。
子の駆動による発泡タイミングを所定の時間だけずらす
ことで、電気熱変換素子に与えるエネルギーが同時に駆
動した場合と同じでありながら、インクの吐出速度や吐
出量を大きくすることができ、その結果、着弾精度をよ
くしたりすることができる。
気熱変換素子の配置や発泡させる順序によってはリフィ
ル周波数が大幅に向上し、高速記録も可能となる。
インクの発泡タイミングとの間には一定の関係が存在し
ているので、電気熱変換素子の駆動タイミングについて
もインクの発泡タイミングと同様に考えることもでき
る。
般的に用いられる単一のパルスや、電気熱変換素子の近
傍のインクの温度分布を制御してインクの発泡を制御す
るためのプレヒートパルスとインクを発泡させるメイン
ヒートパルスとで構成されるダブルパルスがある。全て
の電気熱変換素子を同じパルスで駆動してもよいし、階
調表現の際にドットの大小差を大きくするために、駆動
される2つ以上の電気熱変換素子のうち少なくとも1つ
は単一のパルスを印加し、他はダブルパルスを印加して
もよい。後者の場合、電気熱変換体が吐出口から異なる
距離に配置されているときには、吐出口に近い電気熱変
換素子に単一のパルスを印加し、吐出口に遠い電気熱変
換素子にダブルパルスを印加するのが好ましい。
ド及びインクジェット記録装置では、駆動される電気熱
変換素子で同時に発泡させたときとインクの吐出速度ま
たは吐出量が同じになるように発泡タイミングを相対的
にずらす手段を有することで、本発明のインクジェット
記録ヘッドを、流路に対して1つの電気熱変換素子を有
するインクジェット記録ヘッドを使用するインクジェッ
ト記録装置に搭載したり、本発明のインクジェット記録
装置に、流路に対して1つの電気熱変換素子を有するイ
ンクジェット記録ヘッドを搭載しても、ほとんどインク
の吐出特性は変わらず、問題ない記録が行える。
路内の複数の電気熱変換素子を駆動させたときのそれぞ
れの発泡タイミングをずらすものであるが、発泡に際し
て、それぞれの電気熱変換素子に同じ駆動パルスをタイ
ミングをずらして与えると、ほぼそのずらしのタイミン
グが発泡タイミングのずれと一致する。従って、以下の
説明では、特に断りのない限り、それぞれの電気熱変換
素子に同じ駆動パルスが与えられ、駆動タイミングのず
れと発泡タイミングのずれとはほぼ等しいものとする。
つまり、それぞれの電気熱変換素子に同じ駆動パルスが
与えられた場合には、駆動タイミングと発泡タイミング
とは実質的に同じ意味で用いている。もちろん本発明
は、それぞれの電気熱変換素子に与えられる駆動パルス
が異なる場合にも適用可能であるが、この場合には、先
に駆動パルスが与えられたからといって先に発泡すると
は限らない。例えば、プレヒートパルスとメインヒート
パルスとを印加してインクを発泡させる場合、プレヒー
トパルスによって発泡が制御されるからである。
説明する。
クジェット記録ヘッドの第1の実施形態のインク流路部
の模式的断面図である。
れ吐出口11に連通した複数のインク流路12が360
dpiの密度で並列に配列されているものであり、各イ
ンク流路12には、それぞれ2つのヒータ(電気熱変換
素子)SH1,SH2がインク流路2の幅方向に並んで
設けられている。ここでは、各インク流路12の幅を5
8μm、高さを40μmとした。また、各ヒータSH
1,SH2の長さL及び幅Wはともに等しく、それぞれ
長さLが130μm、幅Wが17μmである。さらに、
吐出口11からヒータSH1,SH2までの距離OHも
ともに等しく、170μmとした。そして、2つのヒー
タSH1,SH2間の距離は、6μmである。
端は、各インク流路12に共通の液室13となってお
り、吐出口11から液室13までの距離は、400μm
とした。これは、インクの吐出後の、液室13からイン
ク流路12へのインクの補充(リフィル)を高速に行う
ため、言い替えれば、リフィル周波数を高くするためで
ある。
液室13に一時的に保持され、さらに毛管現象により各
インク流路12に侵入し、吐出口11でメニスカスを形
成してインク流路12を満たした状態を保つ。この状態
でヒータSH1,SH2を駆動しインクに熱エネルギー
を与えることで、インクに急峻な体積変化(気泡の発
生)を伴う状態変化を生じさせ、この状態変化に基づく
作用力によって吐出口11からインクが吐出される。
11側の縁部)には共通電極(不図示)が結線されると
ともに、後縁部(液室13側の縁部)には個別電極(不
図示)が個々に結線されており、各ヒータSH1,SH
2はそれぞれ独立して駆動することが可能である。一方
のヒータSH1のみを駆動した場合と他方のヒータSH
2のみを駆動した場合とではインクの吐出量はほぼ等し
く、約20plである。また、2つのヒータSH1,S
H2を駆動することで、インクの吐出量は約2倍である
約40plになる。
SH2の駆動タイミングをずらしてインクを吐出したと
きの吐出特性を、駆動タイミングを0.1μsずつずら
して測定した。駆動タイミングのずらし時間と、吐出特
性を表す一つの指標である吐出速度との関係について
は、図2に示す結果が得られた。吐出速度が大きいほど
吐出特性が高いといえる。図2において、横軸は、他方
のヒータSH2を基準にした一方のヒータSH1の駆動
タイミングのずらし時間ΔTを表す。すなわち、他方の
ヒータSH2を駆動した後に一方のヒータSH1を駆動
した場合はプラスで表され、逆に、他方のヒータSH2
を駆動する前に一方のヒータSH1を駆動した場合には
マイナスで表される。また、縦軸はインクの吐出速度v
である。
タSH1,SH2を同時に駆動したときを極小値とし
て、互いに0.1〜0.2μsだけずらして駆動したと
きに極大値をとり、0.3μsだけずらして駆動したと
きに、各ヒータSH1,SH2を同時に駆動したときと
同じになるという、新たな現象を発見した。そして、駆
動タイミングのずらし時間ΔTと吐出速度vとの関係
は、同時駆動を境にほぼ対称となっている。グラフには
示していないが、インクの吐出量についても同様の結果
が得られた。このインクの吐出量も、インクの吐出特性
を表す一つの指標であり、吐出量が大きいほど吐出特性
が高いといえる。
クを発泡させたときの概略の発泡圧力を示すグラフであ
って、横軸は発泡開始からの経過時間を示す。
を発泡させた場合、図3に示すように、発泡時の圧力の
ピークは、およそ0.1〜0.2μsの幅をもってい
る。上記の現象は、このことが大きく影響していると考
えられる。
同時に発泡した場合、この瞬間に、各ヒータSH1,S
H2上の発泡の力によって発生する流体の流れあるいは
気泡、または双方の衝突が各ヒータSH1,SH2間で
発生し、これによって生じるエネルギー損失が、吐出速
度や吐出量を低下させているのではないかと考えられ
る。
発泡圧力のピーク値が並列するように駆動することで、
発泡後のヒータの吐出口側のインクの流動による粘性抵
抗が作用する前に、次の発泡により効率的にインクを吐
出させているためとも考えられる。さらに言えば、1つ
目のヒータでの発泡によりインクがわずかだけ吐出口か
ら突出しており、次の発泡時のヒータの吐出口側のイン
クの慣性抵抗が小さくなったことによるものとも推定さ
れる。
H2を駆動する場合には、それらの駆動タイミングを互
いに0.1〜0.2μsだけずらすことで、同時に駆動
した場合に比べて吐出速度及び吐出量を向上させ、イン
クの着弾精度を高めることができる。しかも、2つのヒ
ータSH1,SH2の駆動電圧及び駆動時間すなわち投
入エネルギーは、2つのヒータSH1,SH2を同時に
駆動するときと変わらないので、結果的に、効率良くイ
ンクを吐出させることができる。
をずらすための手段は、インクジェット記録ヘッドに設
けてもよいし、記録装置に設けてもよい。
H2への駆動パルスの印加方式として以下の2つがあ
る。すなわち、発泡させる度ごとに駆動パルスを印加す
るいわゆるシングルパルス方式と、発泡のための駆動パ
ルスの印加に先だって、発泡まで至らない程度の短いパ
ルス幅で駆動パルスを印加し、吐出前に予めインクを加
熱しておくダブルパルス方式である。従って、記録装置
で各ヒータSH1,SH2の駆動タイミングまたは各ヒ
ータSH1,SH2による発泡タイミングをずらす場合
には、各ヒータSH1,SH2に与える駆動パルスとし
て、大きく分けて、図5に示す4種類の場合がある。
である。これは単に、各ヒータSH1,SH2へ与える
駆動パルスの印加タイミングをずらすだけである。例え
ば上記のような大きさのヒータSH1,SH2に対して
は、それぞれ27Vの電圧で5μsのパルス幅の駆動パ
ルスを、互いにΔTだけずらして印加する。
の場合である。同図(b)、(c)において、パルス幅
の広いパルスはメインヒートパルスと呼ばれるもので、
インクを発泡させるためのパルスである。また、パルス
幅の狭いパルスはプレヒートパルスと呼ばれるもので、
メインヒートパルスに先だって、インクを予め加熱して
おくために印加されるパルスである。プレヒートパルス
ではインクは発泡はしない。
とメインヒートパルスとを合わせたパルス幅がシングル
パルス方式のときのパルス幅と同じであっても、シング
ルパルス方式に比べてインク吐出量または吐出速度を多
くできることが分かっている。従って、ダブルパルス方
式は、インクの吐出量または吐出速度を向上させるのに
有効である。
ンクの発泡には使用されないプレヒートパルスがあるた
め、プレヒートパルスの駆動タイミングに関してはずら
してもずらさなくても構わない。すなわち、ダブルパル
ス方式では、プレヒートパルスの駆動タイミングは同時
にしてメインヒートパルスの駆動タイミングのみをΔT
だけずらす場合(図5(b))と、プレヒートパルス及
びメインヒートパルスの双方の駆動タイミングをΔTだ
けずらす場合(図5(c))との2つの方法がある。も
ちろん、インクジェット記録ヘッド側に駆動タイミング
をずらす手段を設けた場合には、図5(c)に示した方
法で各ヒータSH1,SH2が駆動されることになる。
ルパルス方式とを組み合せた駆動方式であり、一方のヒ
ータをシングルパルス方式で駆動し、他方のヒータをダ
ブルパルス方式で駆動するものである。この駆動方式に
おいては、ダブルパルス方式で駆動されるヒータに与え
られるプレヒートパルスはインクの発泡には寄与しない
ので、ずらし時間ΔTといった場合、メインヒートパル
スの駆動タイミングとのずらし時間をいう。
段階に可変として階調表現を行う場合に有効である。小
吐出量のときには一方のヒータのみを駆動してインクを
吐出し、大吐出量のときには両方のヒータを駆動してイ
ンクを吐出する。ここで、上述したように、ダブルパル
ス方式で駆動した方がシングルパルス方式で駆動したと
きよりもインクの吐出量が多くなることを利用して、小
吐出量のときに駆動するヒータをシングルパルス方式で
駆動し、他方のヒータをダブルパルス方式で駆動する。
な格差をつけることができ、二段階の階調表現を良好に
実行することができる。なお、大吐出量のときには両方
のヒータをダブルパルス方式で駆動することも考えられ
るが、これでは一方のヒータをシングルパルス方式とダ
ブルパルス方式とで駆動する必要があるため駆動回路の
構造が極めて複雑となり、しかも、インクの吐出量は図
5(d)に示した方式で駆動した場合と比べて大差がな
いことが確認されている。従って、図5(d)に示した
駆動方式は、十分な階調表現を行ううえで実用性が高い
駆動方式といえる。
ドを、1つのインク流路に対して1つのヒータを有する
シングルヒータのインクジェット記録ヘッドを使用する
インクジェット記録装置に搭載してインク吐出を行う
と、2つのヒータSH1,SH2が同時に駆動されるこ
とになる。この場合に吐出速度や吐出量等の吐出特性を
シングルヒータのインクジェット記録ヘッドと同じにし
ようと設計すると、各ヒータSH1,SH2の合計面積
がシングルヒータのインクジェット記録ヘッドに比べて
大きくなり、投入エネルギーが大きくなってしまう。
動タイミングをずらす遅延回路をインクジェット記録ヘ
ッドに設けて吐出特性を向上させ、その分だけヒータの
合計面積を小さくすることで、投入エネルギーは変わら
ないまま、吐出特性を従来のインクジェット記録ヘッド
とほぼ同一にすることができる。その結果、シングルヒ
ータ用のインクジェット記録装置に本インクジェット記
録ヘッドを搭載しても、問題なく使用することができ
る。
クジェット記録ヘッドの第2の実施形態のインク流路部
の模式的断面図である。
H2の吐出口11に対する位置をずらしている。すなわ
ち、一方のヒータSH1の吐出口11からの距離OH
が、他方のヒータSH2の吐出口11からの距離OH’
よりも短くなるように、2つのヒータSH1,SH2が
配置されている。ここでは、OH=110μm、OH’
=165μmとした。各ヒータSH1,SH2の長さL
及び幅、インク流路12の幅等は、第1の実施形態と同
様である。以下、ヒータSH1,SH2の位置をずらし
た例の説明においては、説明の便宜上、吐出口11に近
い方を前側のヒータSH1、遠い方を後ろ側のヒータS
H2という。
て、各ヒータSH1,SH2に同じ波形のパルスを与え
たとき、それぞれの駆動タイミングのずらし時間ΔTに
対するインクの吐出速度v及び吐出量Vdを測定した。
さらにここででは、各ヒータSH1,SH2の駆動タイ
ミングのずらし時間ΔTに対するリフィル周波数frも
測定した。これらのグラフを図7に示す。図7におい
て、横軸は、後ろ側のヒータSH2を基準にした、前側
のヒータSH1の駆動タイミングのずらし時間ΔTであ
る。
から分かるように、2つのヒータSH1,SH2を同時
に駆動したときを極小値としてその両側に極大値をも
ち、後ろ側のヒータSH2を先に駆動した場合の方が、
前側のヒータSH1を先に駆動した場合に比べて、極大
値をとるときの駆動タイミングのずらし時間ΔTが大き
くなる。また、極大値での吐出速度vの大きさも、後ろ
側のヒータSH2を先に駆動した場合の方が大きくな
る。
動した場合には、駆動タイミングのずらし時間ΔTが
0.2μsのときに極大値となり、0.3μsで、2つ
のヒータSH1,SH2を同時に駆動したときとほぼ同
じ値になる。それよりも駆動タイミングのずらし時間Δ
Tが大きくなると、吐出速度vは徐々に低下していく。
逆に、後ろ側のヒータSH2を先に駆動した場合には、
駆動タイミングのずらし時間ΔTが0.2〜0.3μs
のときに極大値となり、0.5μsで、2つのヒータS
H1,SH2を同時に駆動したときとほぼ同じ値にな
る。それよりも駆動タイミングのずらし時間ΔTが大き
くなると、吐出速度vは徐々に低下していく。
した場合には、後ろ側のヒータSH2の駆動によりイン
クに作用する力のうち吐出口11に向かう成分が前側の
ヒータSH1上のインクに働いている状態で、さらに前
側のヒータSH1の駆動による作用力が働くためと考え
られる。
から分かるように、吐出速度vとは逆に、前側のヒータ
SH1を先に駆動した場合の方が極大値をとるときの駆
動タイミングのずらし時間ΔTがわずかではあるが大き
くなり、極大値での吐出量Vdも前側のヒータSH1を
先に駆動した場合の方がわずかではあるが大きくなっ
た。
動した場合には、駆動タイミングのずらし時間ΔTが
0.2μsのときに極大値となり、0.3〜0.4μs
で、2つのヒータSH1,SH2を同時に駆動したとき
とほぼ同じ値になる。それよりも駆動タイミングのずら
し時間ΔTが大きくなると、吐出量Vdは徐々に低下し
ていく。逆に、後ろ側のヒータSH2を先に駆動した場
合には、駆動タイミングのずらし時間ΔTが0.1〜
0.2μsのときに極大値となり、0.3μsで、2つ
のヒータSH1,SH2を同時に駆動したときとほぼ同
じ値になる。それよりも駆動タイミングのずらし時間Δ
Tが大きくなると、吐出量Vdは徐々に低下していく。
れは、図7(c)から分かるように、吐出速度v及び吐
出量Vdとは異なる傾向を示す。
した場合には、駆動タイミングのずらし時間ΔTが0.
2μsのときに変曲点があるが、傾向としてはリフィル
周波数frは|ΔT|が大きくなるのに伴って徐々に大
きくなっていく。逆に、後ろ側のヒータSH2を先に駆
動した場合には、駆動タイミングのずらし時間ΔTが
0.2〜0.3μsまでは徐々に低下し、0.2〜0.
3μsで極小値をとる。それよりも駆動タイミングのず
らし時間ΔTが大きくなると、リフィル周波数frは徐
々に大きくなる。また、駆動タイミングのずらし時間Δ
Tが0.5μsのときに、2つのヒータSH1,SH2
を同時に駆動したときと同じ値になる。
−0.2〜0μsの領域A、つまり、前側のヒータSH
1を後ろ側のヒータSH2よりも0〜0.2μmだけ先
に駆動した場合には、吐出速度v、吐出量Vd、リフィ
ル周波数frとも大きくなる傾向にある。それ以外の領
域では、吐出速度vとリフィル周波数frとは相反する
関係となっている。
生じた気泡の発泡圧が高い状態で、後ろ側のヒータSH
2を駆動して発泡させるため、前側のヒータSH1の駆
動による気泡が壁のような働きをして、後ろ側のヒータ
SH2の駆動による気泡が後ろ側に成長しているのでは
ないかということが一つの理由として考えられる。その
ため、消泡時の吐出口11におけるメニスカスの後退量
が小さくなっているためではないかと考えられる。
特に、後ろ側のヒータSH2の駆動による気泡が後ろ側
に成長していないとしても、最後に消泡する地点は後ろ
側のヒータSH2であるため、消泡時における2つの気
泡全体としての有効消泡中心地点から吐出口側のインク
の慣性抵抗が大きくなり、そのため、消泡時のメニスカ
ス変位量が小さくなっているのではないかと考えられ
る。
らの距離を変えて2つのヒータSH1,SH2を配置し
た場合、各ヒータSH1,SH2のずらし量が吐出特性
にどのように影響するかを調べるため、後ろ側のヒータ
SH2の位置を固定として前側のヒータSH1の位置を
変え、このときのヒータSH1,SH2の駆動タイミン
グのずらし時間ΔTに対する吐出速度vを測定した。
ルを用いた。
のヒータSH2とのずらし量を表す。
8より、ΔOHが大きくなるほど、すなわち前側のヒー
タSH1と吐出口11との距離OHが短くなるほど、前
側のヒータSH1の駆動タイミングを遅らせたときの吐
出速度vの極大値は大きくなり、また、極大値をとると
きの駆動タイミングのずらし時間ΔTも大きくなる。ま
た、後ろ側のヒータSH2の駆動タイミングを遅らせた
ときの吐出速度vの極大値はわずかながら小さくなり、
そのときの駆動タイミングのずらし時間ΔTはほぼ0.
1〜0.2μsで変化しない。
にとって表したのが図9のグラフである。図9におい
て、aは、前側のヒータSH1を先に駆動したときの吐
出速度の極大値の、2つのヒータSH1,SH2を同時
に駆動したときの吐出速度との差である。bは、後ろ側
のヒータSH2を先に駆動したときの吐出速度の極大値
の、2つのヒータSH1,SH2を同時に駆動したとき
の吐出速度との差である。t1は、前側のヒータSH1
を先に駆動したときの、吐出速度の極大値における後ろ
側のヒータSH2との駆動タイミングのずらし時間であ
る。t2は、後ろ側のヒータSH2を先に駆動したとき
の、吐出速度の極大値における前側のヒータSH1との
駆動タイミングのずらし時間である。そしてWは、t1
とt2を加えた時間である。
つのヒータSH1,SH2を、吐出口11から異なる距
離に配置した場合には、先に後ろ側のヒータSH2を駆
動し、所定の時間経過後に前側のヒータSH1を駆動す
ることによって、吐出速度を最大にすることができる。
またこのとき、吐出量は最大になるとは限らないが、2
つのヒータSH1,SH2を同時に駆動した場合と比べ
ると、吐出量も向上させることができる。
所定の時間経過後に後ろ側のヒータSH2を駆動するこ
とによっても、先に後ろ側のヒータSH2を駆動したと
きほどではないが、吐出速度を向上することができる。
ただし、この場合には、先に後ろ側のヒータSH2を駆
動した場合に比べて、吐出量及びリフィル周波数が向上
する。特にリフィル周波数は、大幅に向上するので高速
印字を行う場合に適している。
1,SH2の配置によって異なる。そこで、実験等によ
って予め極大値をとる駆動タイミングを求めておき、そ
の時間だけずらしてヒータSH1,SH2を駆動すれば
よい。
側のヒータSH1と後ろ側のヒータSH2とをインク流
路12の幅方向に配置した例を示したが、OH’とOH
との差が前側のヒータSH1の長さよりも大きい場合に
は、図10に示すように、2つのヒータSH1,SH2
をインク流路12の長手方向すなわちインクの吐出方向
に直列に配置することもできる。ヒータSH1,SH2
を直列に配置しても、並列に配置した場合と同様な吐出
特性が得られる。
は、2つのヒータSH1,SH2に同じ駆動パルスを与
えた場合について説明したが、本実施形態では、図5
(d)に示した、シングルパルスとダブルパルスとを組
み合せて駆動する場合について説明する。なお、インク
ジェット記録ヘッドとしては、図6に示したような、長
さおよび幅がほぼ等しい2つのヒータSH1,SH2を
吐出口11からの位置をずらして配置したものを用い
た。
スとを組み合せた駆動方式としては、実用的には、図1
1に示すような、ダブルパルスのプレヒートパルスとメ
インヒートパルスのパルス幅の合計をシングルパルスの
パルス幅と同じにした第1の場合と、図12に示すよう
な、ダブルパルスのメインヒートパルスのパルス幅をシ
ングルパルスのパルス幅と同じにした第2の場合とがあ
る。特に、第1の場合は、両方のヒータに与えられるエ
ネルギーは同等になるため、パルスを印加するための回
路負担も同等になり、電源や配線などの設計を共通化で
きる等のメリットがある。
前側のヒータにシングルパルスを印加し、後ろ側のヒー
タにダブルパルスを印加している例を示している。本発
明はこれに限られるものではないが、以下に示す理由に
より、シングルパルスは前側のヒータに印加することが
好ましい。
パルスとの組み合せ駆動は、階調表現において好適に用
いられる。そして、小ドットの吐出はシングルパルスの
印加によってなされる。ここで、小ドットと大ドットと
の格差を明確にするためには、小ドットの吐出量をより
安定させることが好ましい。インクの吐出量の安定性
は、ヒータと吐出口との距離に依存し、ヒータと吐出口
との距離が短いほどインクの吐出量変化は少ない。従っ
て、本実施形態では、前側のヒータにシングルパルスを
印加している。
示した第2の場合において、発泡タイミングまたは駆動
タイミングをずらすためのパルスの印加パターンはさら
に複数種類に分けられる。以下に、これらの印加パター
ンについて説明する。
説明する。第1の場合は、図11(a)〜(e)に示す
5通りの印加パターンがある。メインヒートの駆動タイ
ミングで見ると、図11(a)〜(c)では前側のヒー
タを先に駆動し、図11(e)では後ろ側のヒータを先
に駆動している。そして、各ヒータのメインヒートの駆
動タイミングを、各ヒータで同時に発泡させたときと比
べてインクの吐出特性が劣化しない範囲(例えばインク
の吐出速度または吐出量が小さくならない範囲)でずら
すことにより、例えば吐出速度の向上によってはインク
の着弾精度を向上させることができる。
同時にメインヒート駆動しているが、後ろ側のヒータに
はメインヒートパルスに先立ってプレヒートパルスが印
加され、インクに予熱が与えられているので、後ろ側の
ヒータ上のインクが先に発泡する。これと同様に考える
と、図11(c)では、前側のヒータを先に駆動してい
るが、双方の駆動タイミングのずらし時間によっては両
方のヒータ上のインクが同時に発泡し、そのずらし時間
を境として、前側のヒータ上のインクが先に発泡する場
合と、後ろ側のヒータ上のインクが先に発泡する場合と
がある。以上のことから、発泡タイミングで見ると、図
11(a)および(b)では前側のヒータ上のインクが
先に発泡し、図11(d)および(e)では後ろ側のヒ
ータ上のインクが先に発泡し、また、図11(c)では
プレヒート条件や周囲の温度環境等によって前側のヒー
タ上のインクが先に発泡したり後ろ側のヒータ上のイン
クが先に発泡する。そして、それぞれのヒータの駆動に
よる発泡タイミングを、各ヒータで同時に発泡させたと
きと比べてインクの吐出速度または吐出量が小さくなら
ない範囲でずらすことによっても、インクの着弾精度を
向上させることができる。
説明する。第2の場合は、図12(a)〜(c)に示す
3通りの印加パターンがある。駆動タイミングで見る
と、図12(a)では後ろ側のヒータを先に駆動し、図
12(c)では前側のヒータを先に駆動している。そし
て、各ヒータの駆動タイミングを、各ヒータで同時に発
泡させたときと比べてインクの吐出特性が劣化しない範
囲(例えばインクの吐出速度または吐出量が小さくなら
ない範囲)でずらすことにより、例えばインクの吐出速
度の向上によってはインクの着弾精度を向上させること
ができる。
同時に駆動しているが、第1の場合と同様に、後ろ側の
ヒータ上のインクが先に発泡する。これと同様に考える
と、図12(c)では、前側のヒータを先に駆動してい
るが、双方の駆動タイミングのずらし時間によっては両
方のヒータ上のインクが同時に発泡し、そのずらし時間
を境として、前側のヒータ上のインクが先に発泡する場
合と、後ろ側のヒータ上のインクが先に発泡する場合と
がある。以上のことから、発泡タイミングで見ると、図
12(a)および(b)では後ろ側のヒータ上のインク
が先に発泡し、図12(c)ではプレヒート条件等によ
って前側のヒータ上のインクが先に発泡したり後ろ側の
ヒータ上のインクが先に発泡する。そして、それぞれの
ヒータの駆動による発泡タイミングを、各ヒータで同時
に発泡させたときと比べてインクの吐出特性が劣化しな
い範囲(例えばインクの吐出速度または吐出量が小さく
ならない範囲)でずらすことによっても、例えば吐出速
度の向上によってはインクの着弾精度を向上させること
ができる。
のいずれの場合においても、第2の実施形態でも述べた
ように、後ろ側のヒータによる発泡を前側のヒータによ
る発泡よりも先に行わせることでインクの吐出速度はよ
り大きくなり、その逆に前側のヒータによる発泡を後ろ
側のヒータによる発泡よりも先に行わせることでリフィ
ル周波数は大幅に向上する。
2(b)、(c)に示すように、シングルパルスの印加
がダブルパルスの印加時間内に終了するようにそれぞれ
のヒータを駆動することで、シングルパルスとダブルパ
ルスとを組み合せて駆動し、上述のように駆動タイミン
グまたは発泡タイミングをずらした場合であっても、1
回の吐出に必要な駆動時間が長くなることはない。つま
り、駆動周波数の設定を低下させることはない。
ヒータSH1,SH2の大きさが等しい場合について説
明したが、本発明は、ヒータSH1,SH2の大きさが
異なる場合であっても同様に適用できる。
た2つのヒータの大きさが異なる場合の種々の例を示す
模式的断面図である。図13(a)は、大きさが異なる
2つのヒータSH1SH2を吐出口11から同じ距離に
配置した場合である。図13(b)、(c)は、大きさ
が異なる2つのヒータSH1,SH2を吐出口11から
異なる距離に配置した場合であり、図13(b)では前
側のヒータSH1の大きさが小さく、図13(c)では
後ろ側のヒータSH2の大きさが小さい。
SH2の駆動タイミングのずらし時間ΔTに対する吐出
速度vの関係を図14に示す。図14の(a)〜(c)
は、図13の(a)〜(c)に対応している。
SH1,SH2を吐出口11から同じ距離に配置した場
合には、大きいヒータSH2を先に駆動したときの極大
値が、小さいヒータSH1を先に駆動したときの極大値
よりも大きい値となる。また、2つのヒータSH1,S
H2を吐出口11から異なる距離に配置した場合には、
ヒータSH1,SH2の大きさによらず、後ろ側のヒー
タSH2を先に駆動したときの極大値が、前側のヒータ
SH1を先に駆動したときの極大値よりも大きい値とな
る。
異なる場合には、これらの結果に基づいて、どちらを先
に駆動するかを決定すればよい。例えば、小さいヒータ
SH1を駆動しての吐出速度は小さく、大きいヒータS
H2を駆動しての吐出速度は大きいため、小さいヒータ
SH1だけで小ドット、小さいヒータSH1と大きいヒ
ータSH2の両ヒータを駆動して大ドットを吐出させる
場合、小ドットと大ドットの吐出速度差はかなり大きく
なるため、吐出速度差をあまり大きくしすぎないように
するためには、小さいヒータSH1で先に発泡させるよ
うにしたほうが好ましい。
さを変えて本発明の実施形態を説明したが、ヒータSH
1,SH2を吐出口11から異なる位置に配置する場合
には、以下に示す検討結果に基づいてそれぞれのヒータ
を最適な位置に配置するのが好ましい。
離と、吐出口から前側のヒータまでの距離との差が、前
側のヒータの長さよりも大きい場合には、図17に示す
ように、2つのヒータSH1,SH2をインク流路12
の長手方向すなわちインクの吐出方向に直列に配置する
こともできる。ヒータSH1,SH2を直列に配置して
も、並列に配置した場合と同様な吐出特性が得られる。
説明する。
タの吐出口からの距離OHに対する、インクの吐出量V
d及び吐出速度vの関係を、吐出口面積Soと距離OH
との積とともに示すグラフである。また、図16は、距
離OHに対する、吐出速度vを吐出量Vdで除算した値
の関係を示すグラフである。
定し、距離OHを、a以上の領域A、b以下の領域B、
及びaとbとの間となる領域Cの3つの領域に分割して
いる。各領域の特有の傾向として、領域Aでは距離OH
の増加にしたがって吐出速度vと吐出量Vdとがほぼ比
例関係にあり、v/Vdがほぼ一定となることが挙げら
れる。また、領域Bでは吐出量Vdが吐出口面積Soと
距離OHの積にほぼ比例し、領域Cでは吐出量Vdがほ
ぼ一定であることが挙げられる。以上のことから、例え
ば吐出量Vdに着目して1つの流路内にほぼ同じ大きさ
の2つのヒータを配置する場合、吐出量Vdがほぼ同じ
になるように、前側のヒータを領域Bに配置し、後ろ側
のヒータをA領域に配置するのが好ましい。
吐出速度vのそれぞれに着目して考えると、以下のよう
に定義することもできる。
わたって距離OHの増加に伴って吐出速度vは低下する
が特に領域Cではその変化量は緩やかなものとなる。
18は、本発明のインクジェット記録装置の構成の一例
を示すブロック図である。
ドとインクタンクとが一体となったヘッドカートリッジ
271を着脱自在に搭載するキャリッジ270を有し、
このキャリッジ270の往復走査と、これに直交する方
向への被記録媒体の所定ピッチでの搬送を交互に繰り返
しながら、記録ヘッドからインクを吐出し、被記録媒体
に記録を行うものである。記録ヘッドは、1つのインク
流路に対して同じ大きさの2つのヒータを有するもので
ある。また、記録ヘッドのインク流路は、360dpi
の密度で配列されている。
ーラ200は、後述する各種モードを実行する例えばマ
イクロコンピュータ形態のCPU201と、その手順に
対応したプログラムやテーブル、ヒートパルスの電圧
値、パルス幅、その他の固定データを格納したROM2
03と、画像データを展開する領域や作業用の領域等を
設けたRAM205とを有する。このコントローラ20
0で、同じ流路内の2つのヒータを駆動する場合に、各
種のモードに応じて記録ヘッドのヒータの駆動タイミン
グをずらしたり、どちらのヒータを先に駆動するかとい
った制御を行う。
ト装置(画像読み取りのためのリーダであってもよい)
であり、画像データその他のコマンド、ステータス信号
等は、インターフェース(I/F)を介してコントロー
ラ200との間で送受信される。
各種のモードを選択するためのモード選択スイッチ22
0、電源スイッチ222、記録開始を指令するためのプ
リントスイッチ224、及び吐出回復処理の起動を指示
するための回復スイッチ226を有し、操作者による指
令入力を受容する部分である。230はホームポジショ
ンやスタートポジション等、キャリッジ270の位置を
検出するためのキャリッジ位置検出センサ232、及び
リリーフスイッチを含むポンプの位置を検出するための
ポンプ位置検出センサ234等を備えた、この記録装置
の状態を検出するためのセンサ群である。
る記録データに応じて記録ヘッドのヒータを駆動するた
めのヘッドドライバである。また、ヘッドドライバ24
0の一部は、記録ヘッドの保温制御を行う温度ヒータ2
72を駆動することにも用いられる。さらに、記録ヘッ
ドの温度を検出する温度センサ273からの検出値は、
コントローラ200に入力される。
せるための主走査モータであり、この主走査モータ25
0はモータドライバ252によって駆動される。260
は被記録媒体を搬送するための副走査モータであり、こ
の副走査モータ260はモータドライバ254によって
駆動される。
れる各種吐出モードについて説明する。
出量モードと大吐出量モードとの、2つの吐出量モード
を持つ。小吐出量モードは、1つのヒータのみを駆動し
て吐出するモードであり、ここでは約20plのインク
が吐出される。大吐出量モードは、2つのヒータを駆動
して吐出するモードであり、ここでは約40plのイン
クが吐出される。
ード(360dpiモード)と、高品位印字モード(7
20dpiモード)と、多値記録モードとに分けられ
る。
0dpiの印字を行う。高品位印字モードは、小吐出量
モードでドットのピッチを半分ずらして2回のヘッド走
査を行うことで、720×720dpiの印字を達成す
る。
大、小の吐出量を画素ごとに切り替えるモードである。
この際には、インクのにじみの少ない被記録媒体を使用
することで、効果的に720×720dpiあるいは7
20×360dpiの1画素に対して3値(吐出しない
場合も含む)の階調表現が達成できる。360dpiの
多値データを360dpiのモードで印字する場合、多
値データに対応して大小ドットのパターンを印字するこ
とで、360dpiで階調性の高い高品位な画質が得ら
れる。また、元々の吐出量を小さめに設定しておき、温
度ヒータ272により記録ヘッドの温度を調整し、吐出
量の範囲を微調整してもよい。
は、印字をどちらの吐出量モードで行っているかにかか
わらず、吐出速度の大きい大吐出量モードで行う。特に
本実施例では2つのヒータの駆動タイミングをずらして
吐出を行っているので、吐出速度はさらに大きくなる。
これにより、予備吐出を行う時間間隔を長くし、予備吐
出の回数を減らすことができる。
が画素単位で、すなわち記録ヘッド中の全てのヒータご
とに変えられるようにすれば、高品位な画像を高速に記
録することができる。
ヒータを短い時間で切り替えられない場合もあるし、イ
ンク流路ごとのヒータ切り替えもできない場合がある。
このような場合には、1走査中の吐出量モードは大、小
いずれかとなる。このとき、大小のドットで多値データ
(720×720dpiでの1画素における大、小ドッ
トの3値)を印字する場合、例えば、往走査方向で大吐
出量モード、副走査方向で小吐出量モードでの印字を行
うことにより、階調性の高い画像が得られる。またこの
ようにして印字を行うことにより、カラー印字のために
それぞれ異なる色のインクを吐出する複数の記録ヘッド
がその走査方向に並列配置されている場合であっても、
色むらは発生しない。
のインク流路12に同じ大きさの2つのヒータSH1,
SH2を吐出口11から同じ距離に配置したインクジェ
ット記録ヘッドを用いた。さらに、従来のシングルヒー
タのインクジェット記録ヘッドとの互換性を持たせ、シ
ングルヒータ用の記録装置でも使用できるようにするた
めに、本実施例のインクジェット記録ヘッドは、ヒータ
SH1,SH2の駆動タイミングをずらすための手段と
して、デジタル的またはアナログ的な遅延回路を備えて
いる。
2の寸法、配置関係は、第1の実施形態で述べたとおり
である。つまり、各ヒータSH1,SH2の面積は、1
7μm×130μm=2210μm2 であり、1つのイ
ンク流路12内での2つのヒータSH1,SH2の合計
面積は、4420μm2 である。これは、2つのヒータ
SH1,SH2を駆動した場合の投入エネルギーが従来
のインクジェット記録ヘッドを駆動する場合の投入エネ
ルギーと等しくなるような面積である。また、遅延回路
は、駆動信号が入力されることによって、2つのヒータ
SH1、SH2が0.15μsだけタイミングがずれて
駆動されるように設定されている。
ッドをシングルヒータ用の記録装置に搭載して印字動作
を行ったところ、投入エネルギーはシングルヒータのイ
ンクジェット記録ヘッドと変わらないまま、吐出速度、
吐出量とも、シングルヒータのインクジェット記録ヘッ
ドとほぼ同じにすることができた。仮に、2つのヒータ
SH1、SH2を同時に駆動して最大印字デューティー
で印字すると、吐出速度及び吐出量が低下することによ
り、着弾精度が悪くなって印字品位が低下したり、かす
れた印字になるおそれがある。
SH2の駆動タイミングをずらすことにより、かすれの
ない良好な印字結果が得られた。また、ヒータSH1、
SH2の駆動タイミングをずらす手段をインクジェット
記録ヘッドに設けているので、既に市場で使用されてい
る多くのシングルヒータ用の記録装置に搭載しても、問
題なく使用することができた。もちろん、シングルヒー
タ用の記録装置に搭載した場合には、2つのヒータSH
1、SH2を個別に駆動することはできないが、マルチ
ヒータのインクジェット記録ヘッドを使用する記録装置
に搭載した場合には、2つのヒータSH1、SH2を個
別に駆動して吐出量を可変とし、階調記録を行うことが
できる。
うな、1つのインク流路12に同じ大きさの2つのヒー
タSH1,SH2を吐出口11から同じ距離に配置した
インクジェット記録ヘッドを用いた。各ヒータSH1,
SH2の寸法や位置関係等は実施例1と同様であるが、
2つのヒータSH1,SH2の駆動タイミングをずらす
手段を、インクジェット記録ヘッドではなく記録装置に
設け、2つのヒータSH1,SH2を駆動する場合に
は、記録装置側で駆動パルスのタイミングをずらしてい
る。これにより、各ヒータSH1,SH2を同時に駆動
した場合に比べて、吐出速度や吐出量を向上させること
ができた。また、各ヒータSH1,SH2を個別に駆動
して階調記録を行うこともできる。
ような、1つのインク流路12にほぼ同じ大きさの2つ
のヒータSH1,SH2を吐出口11から異なる距離に
配置したインクジェット記録ヘッドを用いた。各ヒータ
SH1,SH2の大きさは実施例1のものと同様であ
り、各ヒータSH1,SH2の位置関係については、前
側のヒータSH1の吐出口11からの距離OHを110
μm、後ろ側のヒータSH2の吐出口11からの距離O
H’を165μmとした。また、各ヒータSH1,SH
2の駆動タイミングをずらす手段は記録装置に設けてお
り、2つのヒータSH1,SH2を駆動する場合には、
前側のヒータSH1を駆動して0.2μs後に後ろ側の
ヒータSH2が駆動されるようにした。
ィル周波数frの測定結果を表2に示す。なお、比較の
ために、2つのヒータSH1,SH2を同時に駆動した
場合の吐出速度v、吐出量Vd、リフィル周波数frも
併せて表2に示す。
吐出量Vd、リフィル周波数frのいずれも、2つのヒ
ータを同時に駆動した場合よりも向上している。特に、
吐出量Vd及びリフィル周波数frが大幅に向上してい
る。従って本実施例は、高濃度での記録が必要な媒体や
記録モードでの記録、高速記録に適している。
うな、1つのインク流路12にほぼ同じ大きさの2つの
ヒータSH1,SH2を吐出口11から異なる距離に配
置したインクジェット記録ヘッドを用いた。各ヒータS
H1,SH2の寸法や位置関係等は実施例3と同様であ
る。また、各ヒータSH1,SH2の駆動タイミングを
ずらす手段も実施例3と同様に、記録装置に設けてお
り、2つのヒータSH1,SH2を駆動する場合の駆動
順序も実施例3と同様である。本実施例の、実施例3と
異なる点は、2つのヒータSH1,SH2を駆動する場
合の駆動タイミングのずらし時間を0.3μsとした点
である。
出速度vは12m/s、吐出量Vdは38plとなり、
2つのヒータSH1,SH2を同時に駆動した場合と同
等であった。また、リフィル周波数frについては、1
0.3kHzと大幅に向上した。従って、本実施例も高
速記録に適したものとなる。
つのヒータSH1,SH2を同時に駆動した場合と同等
である点に着目すると、本実施例では、2つのヒータS
H1,SH2の駆動タイミングをずらしてリフィル周波
数frを向上させた高速記録モードと、2つのヒータS
H1,SH2を同時に駆動した低速記録モードとを必要
に応じて切り替えて使用することも可能である。例え
ば、より高精細な画像を記録するために、ドットの位置
をずらして同じ行を複数回走査する、いわゆるマルチパ
スと呼ばれる記録方法があるが、通常の記録の場合には
低速モードとし、マルチパスの場合には高速モードに切
り替えて記録を行う。
駆動の場合と同等であるという観点から、本実施例で用
いたインクジェット記録ヘッドをシングルヒータ用の従
来の記録装置に搭載し、2つのヒータSH1,SH2を
同時に駆動させたとしても、リフィル周波数frが小さ
くなること以外は、本実施例の記録装置と同様の吐出特
性を得ることができる。
うな、1つのインク流路12にほぼ同じ大きさの2つの
ヒータSH1,SH2を吐出口11から異なる距離に配
置した、実施例3と同様のインクジェット記録ヘッドを
用いたもので、2つのヒータを駆動する場合のタイミン
グずらしは記録装置側で行っている。本実施例の、実施
例3と異なる点は、2つのヒータを駆動する場合、後ろ
側のヒータSH1を駆動して0.2μs後に前側のヒー
タSH2が駆動されるようにした点である。
出速度vは13.5m/s、吐出量Vdは38.5p
l、リフィル周波数frは8.4kHzであった。つま
り、吐出速度vは大幅に向上するが、リフィル周波数f
rはわずかながら低下した。
ことにより、インクの着弾精度が向上し高品位の記録が
可能となる。また、低温環境下ではインクの粘度が高く
なり吐出速度vが低下する傾向が見られるが、本実施例
においては、低温環境下であっても十分な吐出速度vが
得られる。
口でのインクの水分の蒸発により粘度が高くなったイン
クが吐出口近傍に付着しており、これによる吐出不良が
発生することがある。これを防止するため、記録とは別
に予備吐出と呼ばれる吐出を一定時間ごとに行い増粘イ
ンクを除去しているが、吐出速度が低いと増粘インクを
完全には除去できない場合がある。
に向上しているので、より粘度が高くなったインクであ
っても予備吐出で除去することができる。従って、予備
吐出の時間間隔を長くすることができ、記録動作中の予
備吐出の回数を減らすことができる。つまり、リフィル
周波数frの低下によって記録速度は低下するものの、
記録開始から終了までの全体の時間で見ると、実質的に
スループットは低下しない。また、予備吐出の回数が減
ることにより、インクを有効に使用することができる。
うに2つのヒータSH1,SH2を配置した実施例3と
同様のインクジェット記録ヘッドを用いているが、2つ
のヒータSH1、SH2を駆動する場合の駆動タイミン
グをずらす手段を、インクジェット記録ヘッド自身に備
えている。すなわち、シングルヒータ用の記録装置にも
使用できるようにしたものである。また、2つのヒータ
SH1、SH2を駆動する場合の各ヒータSH1、SH
2の駆動順序及び駆動タイミングのずらし時間は、実施
例3と同様にした。
を実施例3と同じにすれば、実施例3と同様の吐出特性
が得られ、吐出速度v及び吐出量Vdは向上することに
なる。ところが本実施例ではシングルヒータ用の記録装
置でも使用できることを目的としており、吐出速度v及
び吐出量Vdをその記録装置に適合させる必要があるた
め、各ヒータSH1,SH2の面積を、それぞれ5%ず
つ小さくした。
フィル周波数frを測定したところ、11kHzであ
り、大幅に向上していた。従って、本実施例のインクジ
ェット記録ヘッドを用いることにより、本体の記録速度
を大幅に向上させることも可能である。
路に対して設けられた複数の電気熱変換素子のうち2つ
以上の電気熱変換素子を駆動してインクを発泡させる場
合、同時に発泡させたときと比べて吐出特性が劣化しな
い範囲、例えば、吐出速度が小さくならない範囲、ある
いは吐出量が小さくならない範囲内で相対的な発泡タイ
ミングをずらすことで、ヒータに与えるエネルギーを変
えることなくインクの吐出速度あるいは吐出量を大きく
することができ、着弾精度を向上させることができる。
また、上記の範囲内で、電気熱変換素子の配置や駆動順
序を適宜設定することで、インクのリフィル周波数を大
幅に向上させ、高速記録を達成することもできる。
及びインクジェット記録装置では、同時に発泡させたと
きとインクの吐出速度が同じになるように相対的な発泡
タイミングをずらすことで、1つの流路に対して1つの
電気熱変換素子を有するシングルヒータのインクジェッ
ト記録ヘッド、あるいはシングルヒータ用のインクジェ
ット記録装置との互換性も持たせることができる。
施形態のインク流路部の模式的断面図である。
各ヒータの駆動タイミングのずらし時間と吐出速度との
関係を示すグラフである。
合の、発泡開始からの経過時間と発泡圧力との関係を示
すグラフである。
ように駆動した場合の、発泡開始からの経過時間と発泡
圧力との関係を示すグラフである。
図である。
施形態のインク流路部の模式的断面図である。
各ヒータの駆動タイミングのずらし時間に対する、吐出
速度、吐出量及びリフィル周波数の関係を示すグラフで
ある。
タの位置を変えた場合の、各ヒータの駆動タイミングの
ずらし時間に対する吐出速度の関係を示すグラフであ
る。
タの位置を変えた場合の、各ヒータのずれ量に対する、
吐出速度に関する特性値を表すグラフである。
って直列に配置されたインクジェット記録ヘッドのイン
ク流路部の模式的断面図である。
のヒータをダブルパルスで駆動する第1の場合のパルス
印加パターンを示す図である。
のヒータをダブルパルスで駆動する第2の場合のパルス
印加パターンを示す図である。
タの大きさが異なる場合の種々の例を示す模式的断面図
である。
駆動タイミングのずらし時間に対する吐出速度の関係を
示すグラフである。
ンクの吐出量Vd及び吐出速度vの関係を示すグラフで
ある。
で除算した値の関係を示すグラフである。
沿って直列に配置されたインクジェット記録ヘッドのイ
ンク流路部の模式的断面図である。
例を示すブロック図である。
Claims (36)
- 【請求項1】 吐出口に連通する流路内に互いに独立し
て駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記電
気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐出
口より吐出させるインクジェット記録ヘッドを用い、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動してインクを発泡させる場合、前記2つ以上の電
気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインクの
吐出特性が劣化しない範囲で、前記2つ以上の電気熱変
換素子の駆動による発泡タイミングを相対的にずらして
前記吐出口よりインクを吐出し、被記録媒体に記録を行
うインクジェット記録方法。 - 【請求項2】 吐出口に連通する流路内に互いに独立し
て駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記電
気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐出
口より吐出させるインクジェット記録ヘッドを用い、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動してインクを発泡させる場合、前記2つ以上の電
気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインクの
吐出速度が小さくならない範囲で、前記2つ以上の電気
熱変換素子の駆動による発泡タイミングを相対的にずら
して前記吐出口よりインクを吐出し、被記録媒体に記録
を行うインクジェット記録方法。 - 【請求項3】 吐出口に連通する流路内に互いに独立し
て駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記電
気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐出
口より吐出させるインクジェット記録ヘッドを用い、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動してインクを発泡させる場合、前記2つ以上の電
気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインクの
吐出速度が小さくならない範囲で、前記2つ以上の電気
熱変換素子の、インクの発泡のための駆動タイミングを
相対的にずらして前記吐出口よりインクを吐出し、被記
録媒体に記録を行うインクジェット記録方法。 - 【請求項4】 吐出口に連通する流路内に互いに独立し
て駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記電
気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐出
口より吐出させるインクジェット記録ヘッドを用い、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動してインクを発泡させる場合、前記2つ以上の電
気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインクの
吐出量が小さくならない範囲で、前記2つ以上の電気熱
変換素子の駆動による発泡タイミングを相対的にずらし
て前記吐出口よりインクを吐出し、被記録媒体に記録を
行うインクジェット記録方法。 - 【請求項5】 吐出口に連通する流路内に互いに独立し
て駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記電
気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐出
口より吐出させるインクジェット記録ヘッドを用い、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動してインクを発泡させる場合、前記2つ以上の電
気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインクの
吐出量が小さくならない範囲で、前記2つ以上の電気熱
変換素子の、インクの発泡のための駆動タイミングを相
対的にずらして前記吐出口よりインクを吐出し、被記録
媒体に記録を行うインクジェット記録方法。 - 【請求項6】 吐出口に連通する流路内に互いに独立し
て駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記電
気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐出
口より吐出させるインクジェット記録ヘッドを用い、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動してインクを発泡させる場合、それぞれの電気熱
変換素子の駆動による発泡タイミングの相対的なずらし
時間をΔTとしたとき、 0<|ΔT|<0.5μs の範囲内で、前記発泡タイミングを相対的にずらして前
記吐出口よりインクを吐出し、被記録媒体に記録を行う
インクジェット記録方法。 - 【請求項7】 前記発泡タイミングのずらし時間ΔTが
0<|ΔT|<0.3μsの範囲内である請求項6に記
載のインクジェット記録方法。 - 【請求項8】 前記駆動する電気熱変換素子のうち少な
くとも2つが、前記吐出口から異なる距離に配置されて
いるときには、前記吐出口に近い位置にある電気熱変換
素子で先に発泡させる請求項1ないし6のいずれか1項
に記載のインクジェット記録方法。 - 【請求項9】 前記駆動する電気熱変換素子のうち少な
くとも2つが、前記吐出口から異なる距離に配置されて
いるときには、前記吐出口から離れた位置にある電気熱
変換素子で先に発泡させる請求項1ないし6のいずれか
1項に記載のインクジェット記録方法。 - 【請求項10】 インクの発泡のために駆動される前記
2つ以上の電気熱変換素子に、それぞれ単一パルスを印
加する請求項1ないし6のいずれか1項に記載のインク
ジェット記録方法。 - 【請求項11】 インクの発泡のために駆動される前記
2つ以上の電気熱変換素子に、それぞれ、インクを発泡
させないプレヒートパルスと、前記プレヒートパルスの
後にインクを発泡させるメインヒートパルスとを印加す
る請求項1ないし6のいずれか1項に記載のインクジェ
ット記録方法。 - 【請求項12】 インクの発泡のために駆動される前記
2つ以上の電気熱変換素子のうち、少なくとも1つの電
気熱変換素子に単一パルスを印加し、他の電気熱変換素
子に、インクを発泡させないプレヒートパルスと、前記
プレヒートパルスの後にインクを発泡させるメインパル
スとを印加する請求項1ないし6のいずれか1項に記載
のインクジェット記録方法。 - 【請求項13】 前記駆動する電気熱変換素子のうち少
なくとも2つが前記吐出口から異なる位置に配置されて
いるときには、前記吐出口に近い位置にある電気熱変換
素子に前記単一パルスを印加し、前記吐出口に遠い位置
にある電気熱変換素子に前記プレヒートパルスおよびメ
インヒートパルスを印加する請求項12に記載のインク
ジェット記録方法。 - 【請求項14】 前記プレヒートパルスのパルス幅と前
記メインヒートパルスのパルス幅との合計が、前記単一
パルスのパルス幅と実質的に等しい請求項12に記載の
インクジェット記録方法。 - 【請求項15】 前記プレヒートパルスの印加が開始さ
れてから前記メインヒートパルスの印加が終了するまで
の間に、前記単一パルスを印加する請求項12に記載の
インクジェット記録方法。 - 【請求項16】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドであっ
て、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、前記2つ以上の
電気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインク
の吐出速度が小さくならない範囲で、前記2つ以上の電
気熱変換素子の駆動による発泡タイミングを相対的にず
らす手段を有するインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項17】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドであっ
て、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、前記2つ以上の
電気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインク
の吐出量が小さくならない範囲で、前記2つ以上の電気
熱変換素子の駆動による発泡タイミングを相対的にずら
す手段を有するインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項18】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドであっ
て、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、それぞれの電気
熱変換素子の駆動による発泡タイミングの相対的なずら
し時間をΔTとしたとき、 0<|ΔT|<0.5μs の範囲内で、前記発泡タイミングを相対的にずらす手段
を有するインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項19】 前記発泡タイミングのずらし時間ΔT
が、0<|ΔT|<0.3μsの範囲内である請求項1
8に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項20】 前記発泡タイミングをずらす手段は、
前記駆動される電気熱変換素子が、それぞれ前記吐出口
から同じ距離に配置され、かつ、表面積が異なるときに
は、表面積の大きい電気熱変換素子で先に発泡させる請
求項16、17または18に記載のインクジェット記録
ヘッド。 - 【請求項21】 前記発泡タイミングをずらす手段は、
前記駆動される電気熱変換素子のうち少なくとも2つ
が、前記吐出口から異なる距離に配置されているときに
は、前記吐出口に近い位置にある電気熱変換素子で先に
発泡させる請求項16、17または18に記載のインク
ジェット記録ヘッド。 - 【請求項22】 前記発泡タイミングをずらす手段は、
前記駆動される電気熱変換素子のうち少なくとも2つ
が、前記吐出口から異なる距離に配置されているときに
は、前記吐出口から離れた位置にある電気熱変換素子で
先に発泡させる請求項16、17または18に記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。 - 【請求項23】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドであっ
て、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、前記駆動される
電気熱変換素子で同時に発泡させたときとインクの吐出
速度が同じになるように相対的な発泡タイミングをずら
す手段を有するインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項24】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドであっ
て、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、前記駆動される
電気熱変換素子で同時に発泡させたときとインクの吐出
量が同じになるように相対的な発泡タイミングをずらす
手段を有するインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項25】 前記発泡タイミングをずらす手段は遅
延回路である請求項16ないし24のいずれか1項に記
載のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項26】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドが搭載さ
れるインクジェット記録装置であって、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、前記2つ以上の
電気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインク
の吐出速度が小さくならない範囲で、前記2つ以上の電
気熱変換素子の駆動による発泡タイミングを相対的にず
らす手段を有するインクジェット記録装置。 - 【請求項27】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドが搭載さ
れるインクジェット記録装置であって、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、前記2つ以上の
電気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインク
の吐出量が小さくならない範囲で、前記2つ以上の電気
熱変換素子の駆動による発泡タイミングを相対的にずら
す手段を有するインクジェット記録装置。 - 【請求項28】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドが搭載さ
れるインクジェット記録装置であって、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、それぞれの電気
熱変換素子の駆動による発泡タイミングの相対的なずら
し時間をΔTとしたとき、 0<|ΔT|<0.5μs の範囲内で、前記発泡タイミングを相対的にずらす手段
を有するインクジェット記録装置。 - 【請求項29】 前記発泡タイミングのずらし時間ΔT
が、0<|ΔT|<0.3μsの範囲内である請求項2
8に記載のインクジェット記録装置。 - 【請求項30】 前記発泡タイミングをずらす手段は、
前記駆動させる電気熱変換素子が、それぞれ前記吐出口
から同じ距離に配置され、かつ、表面積が異なるときに
は、表面積の大きい電気熱変換素子で先に発泡させる請
求項26、27または28に記載のインクジェット記録
装置。 - 【請求項31】 前記発泡タイミングをずらす手段は、
前記駆動させる電気熱変換素子のうち少なくとも2つ
が、前記吐出口から異なる距離に配置されているときに
は、前記吐出口に近い位置にある電気熱変換素子で先に
発泡させる請求項26、27または28に記載のインク
ジェット記録装置。 - 【請求項32】 前記発泡タイミングをずらす手段は、
前記駆動させる電気熱変換素子のうち少なくとも2つ
が、前記吐出口から異なる距離に配置されているときに
は、前記吐出口から離れた位置にある電気熱変換素子で
先に発泡させる請求項26、27たは28に記載のイン
クジェット記録装置。 - 【請求項33】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドが搭載さ
れるインクジェット記録装置であって、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、前記駆動させる
電気熱変換素子で同時に発泡させたときとインクの吐出
速度が同じになるように発泡タイミングを相対的にずら
す手段を有するインクジェット記録装置。 - 【請求項34】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドが搭載さ
れるインクジェット記録装置であって、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、前記駆動させる
電気熱変換素子で同時に発泡させたときとインクの吐出
量が同じになるように発泡タイミングを相対的にずらす
手段を有するインクジェット記録装置。 - 【請求項35】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドであっ
て、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、前記2つ以上の
電気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインク
の吐出特性が劣化しない範囲で、前記2つ以上の電気熱
変換素子の駆動による発泡タイミングを相対的にずらす
手段を有するインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項36】 吐出口に連通する流路内に互いに独立
して駆動可能な複数の電気熱変換素子が設けられ、前記
電気熱変換素子の駆動によりインクを発泡させて前記吐
出口より吐出させるインクジェット記録ヘッドが搭載さ
れるインクジェット記録装置であって、 前記各電気熱変換素子のうち2つ以上の電気熱変換素子
を駆動させてインクを発泡させる場合、前記2つ以上の
電気熱変換素子で同時に発泡させたときと比べてインク
の吐出特性が劣化しない範囲で、前記2つ以上の電気熱
変換素子の駆動による発泡タイミングを相対的にずらす
手段を有するインクジェット記録装置。
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