JPH03184861A - インクジェット記録方法および装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ヒーターの発熱により発生する蒸気バブルの
圧力によって、インクドロップを噴射し、記録を行なう
サーマルインクジェット記録装置にに関するものである
。

（従来の技術） 第５図は、従来のサーマルインクジェットヘッドの１チ
ャンネル分を示すもので、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は
横断面図である。図中、５０はインク、５１はヒーター
、５２はヒーター基板、５３は共通電極、５４は個別電
極、５５はチャンネル基板、５６はチャンネル隔壁、５
７はノズル、５８はインク供給口、５９は液室である。

インク５０はインク通路５８から供給され、液室５９に
充満されている。共通電極５３および個別電極５４の間
に印字信号としての電圧が印加されると、ヒーター５１
は加熱され、蒸気バブルを発生して、ノズル５７よりイ
ンクドロップを噴射する。

第６図は、インクドロップの噴射の過程を説明するもの
であり、第７図は、その特性の説明図である。第７図に
おける時間経過の時点を■■■・・・・で示したが、こ
の時点のノズル内の様子が第６図における■■■・・・
・の図である。第７図において、■はヒーター駆動パル
ス、Ｔはヒーター表面温度、Ｑはバブル体積を示す。■
の時点は、ヒーター１に電圧が印加されていない状態で
ある。ヒーターｌにパルス状の電圧が与えられるとヒー
ターは発熱し、ヒーターと接しているインクの温度が急
上昇しく■）、ヒーター表面のインクが過熱温度に達す
ると、バブルが発生する（■）。さらに、バブルの成長
により（■）、ノズルよりインクが押し出され（■）、
インクドロップとしてノズルから噴射され、図示しない
紙などの記録媒体に到達する（■）。ヒーター温度の低
下とともにバブルは収縮して消滅し、インク供給口より
インクが供給され、再び定常状態に戻る（■）。

このようなインクジェット記録装置は、小型で低騒音で
あり、カラー化が容易である等の利点を有しているが、
良好な印字を行なうためには、様々な問題点がある。

例えば、特開昭５８−１９４５４０号公報に記載された
記録装置は、マトリックス構成で記録手段を配列したイ
ンクジェット記録装置において、高速印字やカラー印字
を行なう場合に生ずる重ね打ちの際に、先に吐出された
色インクが十分に乾かないうちに、他のインクを重ね合
わせると、色インク相互間でにじみが生じることを回避
するために、記録要素の配列と、記録媒体上の走査位置
における空間座標に配慮したものである。しかしながら
、画素の階調についての考慮はないから、印字される色
の階調は単調なものとならざるを得ないものである。

また、特開昭６０−１２５６７２号公報に記載されたマ
ルチヘッド液体噴射記録装置は、駆動電圧に応じてドツ
トの径を変調して、階調記録を行なう場合に、各ヘッド
の吐出特性により、同一の駆動電圧範囲で駆動してもド
ツト径の範囲が同じにならない欠点を改善するために、
ヘッドごとに駆動電圧範囲を設定して、インクドロップ
の記録媒体上のドツト径の範囲を同じになるようにした
ものである。

このようなサーマルインクジェット記録装置において、
パルス幅が比較的短いときの駆動電圧と、噴射されるド
ロップの体積との関係を示したものが第３図である。あ
る電圧までは電圧の上昇に伴ってインクドロップの体積
は急激に増加するが、以降、一定（あるいは緩やかに減
少）になる。これは、バブル発生の初期において、蒸気
膜の厚みがある厚みに達すると、ヒーターからインクへ
の熱伝導が悪化するため、それ以上電圧を上げて熱エネ
ルギーを大きくしてもバブルが大きくならないからであ
る。このような場合において、電圧によるドツト径変調
を行なおうとすると、狭い領域しかドツト径を変調でき
ない。これに対して、パルス幅が比較的長いときの駆動
電圧とインクドロップの体積の関係を示したものが第４
図である。

このようにパルス幅が比較的長いと、バブル成長過程に
おける高温ヒーターからの熱を伴い電圧によって広い範
囲でドツト径を変調できるが、電圧変動の影響を受は易
く、同一濃度で長時間プリントを行なう場合（文字出力
など）には、電圧変動があると、ドツト径が変動してし
まう問題点を有していた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、文字印
字時においては、電圧変動によるドツト径変動の影響を
受けず、かつ画像を出力する場合においては、広い範囲
でドツト径の変調ができるサーマルインクジェットプリ
ンタを提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、基板上の電気−熱変換素子の発熱により該電
気−熱変換素子近傍のインクを飛翔させるインクジェッ
ト記録方法において、２値の印字は電気−熱変換素子へ
の印加電圧に対するインク吐出量が急峻に変化するパル
ス幅領域とし、多値の印字は、電気−熱変換素子への印
加電圧に対するインク吐出量が滑らかに変化するパルス
幅領域としたことを特徴とするインクジェット記録方法
、および、基板上の電気−熱変換素子と、該電気−熱変
換素子への電圧の印加を制御する電圧制御手段とを具備
し、該電気−熱変換素子に電圧を印加し該電気−熱変換
素子近傍のインクを飛翔させるインクジェット記録装置
において、記録画像が２値であるか多値であるかによっ
て、前記電気−熱変換素子へ印加する電圧パルスのパル
ス幅を選択するパルス幅選択手段を具備することを特徴
とするインクジェット記録装置である。

この電気−熱変換素子に印加する電圧のパルス幅は、あ
らかじめ実験などにより求めておくことが可能である。

（作　用） サーマルインクジェットヘッドから噴射されるドロップ
の体積と駆動電圧との関係を、パルス幅（１）をパラメ
ータにして示した一例が第２図である。パルス幅の単位
は、［μｓｅｃ］である。

パルス幅が大きい範囲では、第４図で説明したように、
曲線は駆動電圧の広い範囲で滑らかに変化する傾向であ
るが、この例では、パルス幅（１）が４μｓｅｃ以下に
なると、第３図で説明したように、駆動電圧の増加に伴
ってドロップ体積は急激に増加し、それ以上の電圧では
ドロップ体積はほぼ一定となる傾向を示している。

したがって、文字の印字などドツト径を変化させる必要
がない場合は、パルス幅を４μｓｅｃ以下に設定し、ド
ロップ体積が一定になる領域に駆動電圧を設定すれば、
電圧変動によるドツト径変動の影響を受けにくいことが
分かる。また、中間調を含む画像を印字する場合には、
パルス幅を４μｓｅｃ以上に設定すれば、駆動電圧によ
って広い範囲にドツト径を変調することが可能となるの
で、解像度を低下させるデイザ法など、マトリクスによ
る中間調表現の手法を用いないでも（併用してもよい）
中間調が表現できることが分かる。

なお、上述の説明における４μｓｅｃという閾値は一例
であり、ヒーター形状、抵抗値が異なったり、異なるヘ
ッド構造やインクを用いれば閾値は当然に変わる。通常
用いられるものでは、２〜８μｓｅｃ程度である。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例を説明するためのの装置図
である。図中１はヒーター、２，３はスイッチングドラ
イバー、４はＡ／Ｄ変換器、５゜６はパルス発生回路、
７は画像信号入力端子、８は絵・文字選択信号入力端子
、９はプリント信号入力端子である。パルス発生回路５
は、例えば、４μｓｅｃ以上のパルス幅を出力し、パル
ス発生回路６は、例えば、４μｓｅｃ以下のパルス幅を
出力する。

画像信号入力端子７に与えられるデジタル信号は、Ａ／
Ｄ変換器４において画像濃度に応じた電圧に変換されて
ヒーター１に与えられ、駆動電圧となる。一方、絵・文
字選択信号入力端子には、ユーザーの選択による選択信
号、あるいは、画像濃度の変化を検出することにより得
られた、絵であるか、文字であるか、の選択信号が人力
され、絵である場合は、パルス発生回路５が選択され、
文字である場合は、パルス発生回路６が選択される。選
択されたパルス発生回路５または６は、クロックに同調
されてパルス信号を送出する。したがって、Ａ／Ｄ変換
器の出力とパルス発生回路５゜６のいずれかの出力によ
り、駆動電圧とパルス幅が決定される。スイッチングド
ライバー３は、そのドツトを印字する場合に、プリント
信号入力端子からの印字信号が与えられてＯＮとなり、
インクドロップを噴射する。

一例においては、文字印字の場合にはパルス幅３μｓｅ
ｃ、駆動電圧３５ｖに設定し、画像出力の場合には、パ
ルス幅５μｓｅｃに設定すると共に、電圧により３段階
（０，１／２．１）の濃度レベルを得て、２×２マトリ
クスとともに３Ｌ法にしたがって１６階調を表現するこ
とができた。

なお、本実施例のようなプリンタとしてではなく、画像
処理部からの絵／文字分離信号に基づいてパルス幅を変
えれば、コピアの出力部に用いることも可能である。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、文字
の印字の場合は電圧の変動を受けることなく、常に一様
の濃度で印字を行なうことができ、絵の場合は、広範囲
な階調表現を行なうことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するためのブロック
図、第２図乃至第４図は、駆動電圧とインクドロップ体
積との関係を示す特性図、第５図は、従来のインクジェ
ットヘッドを示すものでその（Ａ）図は縦断面図、（Ｂ
）図は横断面図、第６図、第７図は、第５図のインクジ
ェットヘッドの動作の説明図である。 １・・・ヒーター、２，３・・・スイッチングドライバ
ー、４・・・Ａ／Ｄ変換器、５，６・・・パルス発生回
路、７・・・画像信号入力端子、８・・・絵・文字選択
信号入力端子、９・・・プリント信号入力端子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上の電気−熱変換素子の発熱により該電気−
   熱変換素子近傍のインクを飛翔させるインクジェット記
   録方法において、２値の印字は電気−熱変換素子への印
   加電圧に対するインク吐出量が急峻に変化するパルス幅
   領域とし、多値の印字は、電気−熱変換素子への印加電
   圧に対するインク吐出量が滑らかに変化するパルス幅領
   域としたことを特徴とするインクジェット記録方法。
2. （２）基板上の電気−熱変換素子と、該電気−熱変換素
   子への電圧の印加を制御する電圧制御手段とを具備し、
   該電気−熱変換素子に電圧を印加し該電気−熱変換素子
   近傍のインクを飛翔させるインクジェット記録装置にお
   いて、記録画像が２値であるか多値であるかによって前
   記電気−熱変換素子へ印加する電圧パルスのパルス幅を
   選択するパルス幅選択手段を具備することを特徴とする
   インクジェット記録装置。