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JP2793593B2 - Liquid jet recording head - Google Patents

Liquid jet recording head

Info

Publication number
JP2793593B2
JP2793593B2 JP63062362A JP6236288A JP2793593B2 JP 2793593 B2 JP2793593 B2 JP 2793593B2 JP 63062362 A JP63062362 A JP 63062362A JP 6236288 A JP6236288 A JP 6236288A JP 2793593 B2 JP2793593 B2 JP 2793593B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
recording
liquid
heating elements
bubble
recording head
Prior art date
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Application number
JP63062362A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01235652A (en
Inventor
卓朗 関谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP63062362A priority Critical patent/JP2793593B2/en
Publication of JPH01235652A publication Critical patent/JPH01235652A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2793593B2 publication Critical patent/JP2793593B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液体噴射記録ヘッドより詳細には、バブル
ジェット型インクジェット記録ヘッドの熱エネルギー作
用部の駆動に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid jet recording head, and more particularly, to driving of a thermal energy action section of a bubble jet type ink jet recording head.

従来技術 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、最
近関心を集めている。その中で、高速記録が可能であ
り、而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記
録の行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記
録法であって、これまでにも様々な方式が提案され、改
良が加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお
実用化への努力が続けられているものもある。
2. Description of the Related Art Non-impact recording methods have recently attracted attention in that the generation of noise during recording is extremely small to a negligible level. Among them, the so-called ink jet recording method, which can perform high-speed recording and can perform recording on so-called plain paper without requiring a special fixing process, is an extremely powerful recording method. Some have been proposed and commercialized with improvements, while others are still being put to practical use.

この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称さ
れる記録液体の小滴(droplet)を飛翔させ、記録部材
に付着させて記録を行うものであって、この記録液体の
小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向を制
御する為の制御方法によって幾つかの方式に大別され
る。
In such an ink jet recording method, recording is performed by flying droplets of a recording liquid called so-called ink and attaching the droplets to a recording member. The control method for controlling the flying direction of the generated recording liquid droplet is roughly classified into several types.

先ず第1の方式は例えばUSP3060429に開示されている
もの(Tele type方式)であって、記録液体の小滴の発
生を静電吸収的に行い、発生した記録液体小滴を記録信
号に応じて電界制御し、記録部材上に記録液体小滴を選
択的に付着させて記録を行うものである。
First, the first method is, for example, a method disclosed in US Pat. No. 3,060,429 (Tele type method), in which droplets of a recording liquid are generated by electrostatic absorption, and the generated droplets of the recording liquid are converted according to a recording signal. The electric field is controlled, and recording is performed by selectively adhering the recording liquid droplets onto the recording member.

これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間
に電界を掛けて、一様に帯電した記録液体の小滴をノズ
ルより吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号
に応じて電気制御可能な様に構成されたxy偏向電極間を
飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。
More specifically, in more detail, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to discharge a uniformly charged droplet of the recording liquid from the nozzle, and the discharged droplet of the recording liquid is converted into a recording signal. In accordance with this, recording is performed by causing the droplets to fly between the xy deflection electrodes configured so as to be electrically controllable and selectively adhering small droplets onto the recording member by a change in the intensity of the electric field.

第2の方式は、例えばUSP3596275、USP3298030等に開
示されている方式(Sweet方式)であって、連続振動発
生法によって帯電量の制御された記録液体の小滴を発生
させ、この発生された帯電量の制御された小滴を、一様
の電界が掛けられている偏向電極間を飛翔させること
で、記録部材上に記録を行うものである。
The second method is a method (Sweet method) disclosed in, for example, US Pat. No. 3,596,275, US Pat. No. 3,298,030, in which a droplet of a recording liquid whose charge amount is controlled by a continuous vibration generation method is generated, and the generated charging is performed. The recording is performed on the recording member by causing the controlled amount of the droplet to fly between the deflection electrodes to which a uniform electric field is applied.

具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘ
ッドを構成する一部であるノズルのオリフィス(吐出
口)の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電
電極を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子
に一定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素
子を機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴
を吐出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記
録液体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に
応じた電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液
体の小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電
極間を飛翔する時、付加された帯電量に応じて偏向を受
け、記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る
様にされている。
More specifically, a charging electrode configured so that a recording signal is applied in front of an orifice (ejection port) of a nozzle, which is a part of a recording head provided with a piezoelectric vibrating element, is separated by a predetermined distance. The piezoelectric vibrating element is mechanically vibrated by applying an electric signal of a constant frequency to the piezoelectric vibrating element, and a droplet of the recording liquid is discharged from the discharge port. At this time, a charge is electrostatically induced in the recording liquid droplet discharged by the charging electrode, and the droplet is charged with a charge amount according to the recording signal. When the droplet of the recording liquid whose charge amount is controlled flies between the deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, the droplet is deflected according to the added charge amount and carries a recording signal. Only the recording material can be deposited on the recording member.

第3の方式は例えばUSP3416153に開示されている方式
(Hertz方式)であって、ノズルとリング状の帯電電極
間に電界を掛け、連続振動発生法によって、記録液体の
小滴を発生露化させて記録する方式である。即ちこの方
式ではノズルと帯電電極間に掛ける電界強度を記録信号
に応じて変調することによって小滴の露化状態を制御
し、記録画像の階調性を出して記録する。
The third method is a method (Hertz method) disclosed in, for example, US Pat. No. 3,416,153, in which an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charging electrode to generate and expose small droplets of a recording liquid by a continuous vibration generation method. This is the method of recording. That is, in this method, the intensity of the electric field applied between the nozzle and the charging electrode is modulated according to the recording signal to control the dewdrop state of the small droplet, and the gradation of the recorded image is obtained for recording.

第4図の方式は、例えばUSP3747120に開示されている
方式(Stemme方式)で、この方式は前記3つの方式とは
根本的に原理が異なるものである。
The system shown in FIG. 4 is, for example, a system (Stemme system) disclosed in US Pat. No. 3,747,120. This system is fundamentally different from the above three systems in principle.

即ち、前記3つの方式は、何れもノズルより吐出され
た記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御
し、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着
させて記録を行うのに対して、このStemme方式は、記録
信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させ
て記録するものである。
That is, in each of the three methods, the droplet of the recording liquid discharged from the nozzle is electrically controlled during the flight, and the droplet carrying the recording signal is selectively attached to the recording member. On the other hand, according to the Stemme method, recording is performed by ejecting a small droplet of recording liquid from an ejection port in accordance with a recording signal.

つまり、Stemme方式は、記録液体を吐出する吐出口を
有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に、
電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号をピエ
ゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って
前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録部
材に付着させることで記録を行うものである。
That is, in the Stemme method, the piezoelectric vibrating element attached to the recording head having the ejection port for ejecting the recording liquid includes:
Applying an electrical recording signal, converting the electrical recording signal into mechanical vibration of a piezo-vibrating element, and ejecting a droplet of the recording liquid from the ejection port in accordance with the mechanical vibration to cause the droplet to fly and adhere to the recording member. Is to record.

これ等、従来の4つの方式は各々に特長を有するもの
であるが、又、他方において解決され得る可き点が存在
する。
Each of these four conventional methods has its own features, but on the other hand, there are points that can be solved.

即ち、前記第1から第3の方式は記録液体の小滴の発
生の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、
小滴の偏向制御も電界制御である。その為、第1の方式
は、構成上はシンプルであるが、小滴の発生に高電圧を
要し、又、記録ヘッドのマルチノズル化が困難であるの
で高速記録には不向きである。
That is, in the first to third methods, the direct energy of the generation of the droplet of the recording liquid is electric energy,
Droplet deflection control is also electric field control. Therefore, the first method is simple in structure, but requires a high voltage to generate small droplets, and is not suitable for high-speed printing because it is difficult to use a multi-nozzle recording head.

第2の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で
高速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴
の電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサ
テライトドットが生じ易いこと等の問題点がある。
The second method enables multi-nozzle recording heads and is suitable for high-speed recording. However, the method is complicated in structure, and the electrical control of small droplets of recording liquid is difficult and difficult. Are liable to occur.

第3の方式は、記録液体小滴を露化することによって
階調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他
方露化状態の制御が困難であること、記録画像にカブリ
が生ずること及び記録ヘッドのマルチノズル化が困難
で、高速記録には不向きであること等の諸問題点が存す
る。
The third method has a feature that an image with excellent gradation can be recorded by exposing a recording liquid droplet, but on the other hand, it is difficult to control the dew state, and fogging occurs in the recorded image. In addition, there are problems such as the fact that it is difficult to use a multi-nozzle recording head, and it is not suitable for high-speed recording.

第4の方式は、第1乃至第3の方式に比べ利点を比較
的多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オン
デマンド(on−demand)で記録液体をノズルの吐出口よ
り吐出して記録を行う為に、第1乃至第3の方式の様に
吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかった小滴
を回収することが不要であること及び第1乃至第2の方
式の様に、導電性の記録液体を使用する必要性がなく記
録液体の物質上の自由度が大であること等の大きな利点
を有する。而乍ら、一方において、記録ヘッドの加工上
に問題があること、所望の共振数を有するピエゾ振動素
子の小型化が極めて困難であること等の理由から記録ヘ
ッドのマルチノズル化が難しく、又、ピエゾ振動素子の
機械的振動という機械的エネルギーによって記録液体小
滴の吐出飛翔を行うので高速記録には向かないこと、等
の欠点を有する。
The fourth scheme has relatively many advantages over the first to third schemes. That is, in order to perform recording by discharging the recording liquid from the discharge port of the nozzle on demand (on-demand), it is simple in terms of the configuration. It is not necessary to collect small droplets that are not required for recording an image, and there is no need to use a conductive recording liquid as in the first and second methods, and the recording liquid material Has a great advantage such as a large degree of freedom. However, on the other hand, it is difficult to form a multi-nozzle recording head because there are problems in processing the recording head and it is extremely difficult to reduce the size of the piezoelectric vibrating element having a desired resonance number. However, since the recording liquid droplets are ejected and fly by the mechanical energy of mechanical vibration of the piezo-vibration element, it is not suitable for high-speed recording.

更には、特開昭48−9622号公報(前記USP3747120に対
応)には、変形例として、前記のピエゾ振動素子等の手
段による機械的振動エネルギーを利用する代わりに熱エ
ネルギーを利用することが記載されている。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-9622 (corresponding to the above-mentioned US Pat. No. 3,747,120) describes, as a modification, the use of thermal energy instead of the mechanical vibration energy by means such as the piezo-vibration element. Have been.

即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発
生する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動
素子の代りの圧力上昇手段として使用することが記載さ
れている。
That is, the above-mentioned publication describes that a heating coil that directly heats a liquid in order to generate a vapor that causes a pressure increase is used as a pressure increasing means instead of the piezoelectric vibrating element.

しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての加熱コ
イルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしか
ない袋状のインク室(液室)内の液体インクを直接加熱
して蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰
返し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いか
は、何等示唆されるところがない。加えて、加熱コイル
が設けられている位置は、液体インクの供給路から遥か
に遠い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド
構造上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用に
は、不向きとなっている。
However, the above publication discloses that a heating coil serving as a pressure increasing means is energized to directly evaporate the liquid ink in a bag-shaped ink chamber (liquid chamber) having only one opening through which the liquid ink can enter and exit. However, there is no suggestion as to how to heat the liquid when the liquid is continuously and repeatedly discharged. In addition, since the position where the heating coil is provided is provided at the deepest part of the bag-shaped liquid chamber far from the supply path of the liquid ink, in addition to being complicated in terms of the head structure, continuous It is not suitable for repeated use.

しかも、上記公報に記載の技術内容からでは、実用上
重要である発生する熱で液吐出を行った後に次の液吐出
の準備状態を速やかに形成することは出来ない。
Moreover, according to the technical contents described in the above-mentioned publication, it is not possible to quickly form a preparation state for the next liquid discharge after performing the liquid discharge with the generated heat which is practically important.

このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録
ヘッドのマルチノズル化上、サテライトドットの発生お
よび記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があ
って、その長所を利する用途にしか適用し得ないという
制約が存在していた。
As described above, the conventional method has advantages and disadvantages in terms of configuration, high-speed recording, multi-nozzle recording head, generation of satellite dots and occurrence of fogging of a recorded image, etc. There was a restriction that only the application was possible.

また、特開昭55−132259号公報には、バブルジェット
型インクジェット記録ヘッドにおいて、発熱体を2つ以
上設け、これら発熱体を加熱する入力信号のタイミング
をずらして、階調記録を行なうことが提案されている
が、このようにすると、タイミングをずらして2回(以
上)信号を入力することにより、時間的にずれて、2つ
(以上)の気泡が発生する。従って、気泡の発生〜成長
〜収縮にともなってオリフィス部におけるよりインク柱
の成長〜吐出〜メニスカスの回復(換言すれば供給側か
らのインクの補給)に要する時間が長くなり、印字スピ
ードが低下する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-132259 discloses that in a bubble jet ink jet recording head, two or more heating elements are provided, and gradation recording is performed by shifting the timing of an input signal for heating these heating elements. However, in this case, two (or more) bubbles are generated with a time lag by inputting a signal twice (or more) at a shifted timing. Accordingly, the time required for the growth of the ink column, the ejection, and the recovery of the meniscus (in other words, the replenishment of the ink from the supply side) becomes longer due to the generation, growth, and contraction of the air bubble, and the printing speed decreases. .

目的 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもの
で、特に、バブルジェット型インクジェット記録ヘッド
を用いた記録において、階調記録を行い、かつ、印字ス
ピードを通常の階調記録を行わない場合と同等にした記
録方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
Object The present invention has been made in view of the above circumstances, and particularly, in recording using a bubble jet type ink jet recording head, performs gradation recording, and does not perform normal gradation recording with printing speed. The purpose is to provide a recording method equivalent to the case.

構成 本発明は、上記目的を達成するために、導入される記
録液体を収容するとともに、該記録液体に熱によって気
泡を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力を発
生させる熱エネルギー作用部を付設した流路と、該流路
に連絡して前記記録液体を前記作用力によって液滴とし
て吐出させるためのオリフィスと、前記流路に連絡し該
流路に前記記録液体を導入するための液室と、該液室に
前記記録液体を導入する手段よりなる液体噴射記録ヘッ
ドであって、前記熱エネルギー作用部は2つの独立した
発熱体よりなり、これらの発熱体には独立して駆動信号
が入力可能である液体噴射記録ヘッドにおいて、前記2
つの発熱体を協同して駆動する場合には、前記2つの発
熱体に同時に2つの駆動信号を入力し、前記2つの独立
した発熱体のうちの1つを駆動して形成される気泡より
大きい1つの気泡を発生させ、該大きい1つの気泡の作
用力で液滴吐出を行うことを特徴としたものである。以
下、本発明の実施例に基いて説明する。
Configuration In order to achieve the above object, the present invention provides a thermal energy operating section that accommodates a recording liquid to be introduced, generates bubbles in the recording liquid by heat, and generates an action force accompanying an increase in the volume of the bubbles. A flow path provided with a orifice for communicating with the flow path and discharging the recording liquid as droplets by the action force, and an orifice for communicating with the flow path and introducing the recording liquid into the flow path. A liquid jet recording head comprising a liquid chamber and a means for introducing the recording liquid into the liquid chamber, wherein the thermal energy action section comprises two independent heating elements, and these heating elements are independently driven. In the liquid jet recording head to which a signal can be input,
When two heating elements are driven in cooperation with each other, two driving signals are input to the two heating elements at the same time, and one of the two independent heating elements is driven to be larger than a bubble formed. The method is characterized in that one bubble is generated and the droplet is discharged by the action force of the one large bubble. Hereinafter, a description will be given based on an example of the present invention.

第1図は、本発明の一実施例を説明するための要部構
成図、第2図は、本発明の動作説明をするための発熱体
駆動信号の例を示す図、第3図は、本発明が適用される
インクジェットヘッドの一例としてのバブルジェットヘ
ッドの動作説明をするための図、第4図は、バブルジェ
ットヘッドの一例を示す斜視図、第5図は、第4図に示
したヘッドを構成する蓋基板(第5図(a))と発熱体
基板(第5図(b))に分解した時の斜視図、第6図
は、第5図(a)に示した蓋基板を裏側から見た斜視図
で、図中、11は蓋基板、12は発熱体基板、13は記録液体
流入口、14はオリフィス、15は流路、16は液室を形成す
るための領域、17は個別(独立)電極、18は共通電極、
19は発熱体(ヒータ)、20は記録液(インク)、21は気
泡、22は飛翔インク滴である。
FIG. 1 is a main part configuration diagram for explaining an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a heating element drive signal for explaining the operation of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of a bubble jet head as an example of an ink jet head to which the present invention is applied, FIG. 4 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, and FIG. 5 is a diagram shown in FIG. FIG. 5A is a perspective view of the head substrate when disassembled into a lid substrate (FIG. 5A) and a heating element substrate (FIG. 5B). FIG. 6 is a lid substrate shown in FIG. 5A. In the figure, 11 is a lid substrate, 12 is a heating element substrate, 13 is a recording liquid inlet, 14 is an orifice, 15 is a flow path, 16 is a region for forming a liquid chamber, 17 is an individual (independent) electrode, 18 is a common electrode,
19 is a heating element (heater), 20 is a recording liquid (ink), 21 is a bubble, and 22 is a flying ink droplet.

最初に、第3図を参照しながらバブルジェットによる
インク噴射について説明すると、 (a)は定常状態であり、オリフィス面でインク20の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。
First, the ink ejection by the bubble jet will be described with reference to FIG. 3. (a) is a steady state, in which the surface tension of the ink 20 and the external pressure are in an equilibrium state at the orifice surface.

(b)はヒータ19が加熱されて、ヒータ19の表面温度
が急上昇し隣接インク層に沸騰現像が起きるまで加熱さ
れ、微小気泡21が点在している状態にある。
3B shows a state in which the heater 19 is heated until the surface temperature of the heater 19 sharply rises and the adjacent ink layer is heated until boiling development occurs, and minute bubbles 21 are scattered.

(c)はヒータ19の全面で急激に加熱された隣接イン
ク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気泡21が生長
した状態である。この時、ノズル内の圧力は、気泡の生
長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバラン
スがくずれ、オリフィスよりインク柱が生長し始める。
(C) is a state in which the adjacent ink layer heated rapidly on the entire surface of the heater 19 is instantaneously vaporized to form a boiling film, and the bubbles 21 grow. At this time, the pressure in the nozzle rises by an amount corresponding to the growth of the bubble, the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, and the ink column starts to grow from the orifice.

(b)は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィ
ス面より気泡の体積に相当する分のインク20が押し出さ
れる。この時、ヒータ19には電流が流れていない状態に
あり、ヒータ19の表面温度は降下しつつある。気泡21の
体積の最大値は電気パルス印加のタイミングからややお
くれる。
(B) shows a state in which the bubble has grown to the maximum, and the ink 20 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the orifice surface. At this time, no current is flowing through the heater 19, and the surface temperature of the heater 19 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 21 is slightly delayed from the timing of applying the electric pulse.

(e)は気泡21がインクなどにより冷却されて収縮を
開始し始めた状態を示す。インクの柱の先端部では押し
出された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮
に伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズ
ル内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じてい
る。
(E) shows a state where the bubble 21 is cooled by ink or the like and starts to contract. At the front end of the ink column, the ink moves forward while maintaining the extruded speed, and at the rear end, the ink flows back from the orifice surface into the nozzle due to the decrease in the internal pressure of the nozzle due to the shrinkage of the bubble, causing the ink column to constrict. I have.

(f)はさらに気泡21が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来てい
る。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ5〜
10m/secの速度で飛翔している。
4F, the bubble 21 is further contracted, the ink comes into contact with the heater surface, and the heater surface is cooled more rapidly. At the orifice surface, the external pressure is higher than the internal pressure of the nozzle, so that the meniscus largely enters the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and moves in the direction of the recording paper.
Flying at a speed of 10m / sec.

(g)はオリフィスにインクが毛細管現象により再び
供給(リフィル)されて(a)の状態にもどる過程で、
気泡は完全に消滅している。
(G) is a process in which the ink is supplied (refilled) to the orifice again by capillary action and returns to the state of (a).
The bubbles have completely disappeared.

本発明は、上記のごときバブルジェット型インクジェ
ット記録ヘッドにおいて、階調記録を行い、かつ、印字
スピードを通常の階調記録を行なわれない時と同等にす
るようにしたもので、本発明においては、発熱体部19が
例えば19a,19bの2つに分離されており、それぞれの制
御電極17a,17bによりそれぞれ独立して駆動できるよう
になっている。しかしながら、本発明においては、発熱
体が2つ(以上)に分離されていても発生気泡は1つで
ある。
The present invention, in the bubble jet type ink jet recording head as described above, performs gradation recording, and, in order to make the printing speed equal to when normal gradation recording is not performed, in the present invention The heating element 19 is separated into two parts, for example, 19a and 19b, and can be driven independently by the control electrodes 17a and 17b. However, in the present invention, even if the heating element is separated into two (or more), only one bubble is generated.

第2図は、前記発熱体19a,19bを駆動する信号の一例
を示す図で、本発明では2つの発熱体19a,19bに入力す
る信号E1,E2のタイミングは、第2図に示すように同時
であり、特開昭55−132259号公報に記載の技術のように
変えない。従って、近接した2つの発熱体は同時に加熱
され、気泡は1つだけ発生する。ただ、タイミングを変
えないとはいっても、2つの信号の立上り等を非常に短
い時間でみると全く同じ立上りを示すことはないので、
当然のことながら、この程度のわずかな違いはある。要
するに、本発明は、特開昭55−132259号公報に記載され
た発明のように意図的にタイミングを変え気泡を2つ発
生させるのではなく、信号のタイミングがほとんど同時
で、気泡を1つ発生させるものである。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a signal for driving the heating elements 19a and 19b. In the present invention, the timings of the signals E 1 and E 2 input to the two heating elements 19a and 19b are shown in FIG. And at the same time, and do not change as in the technique described in JP-A-55-132259. Therefore, two adjacent heating elements are heated simultaneously, and only one bubble is generated. However, even if the timing is not changed, the rising of two signals does not show exactly the same rising in a very short time.
Not surprisingly, there are slight differences. In short, the present invention does not intentionally change the timing and generate two bubbles as in the invention described in JP-A-55-132259. To be generated.

第2図は、第1及び第2の発熱体にそれぞれほぼ同時
にエネルギーを加え、画素径を変える方法について説明
するもので、E1は第1の発熱体19aに加えるエネルギ
ー、E2は第2の発熱体19bに加えるエネルギーであり、
本発明においては、E1とE2の値を組合せることにより、
大小さまざまの気泡を発生させることが可能である。従
って、それに応じて、吐出されるインク滴の大きさが変
わり画素径を変えることができ、階調記憶が可能とな
る。加えるエネルギーは、たとえば、パルス電圧、パル
ス巾、あるいは流れる電流を変化させることによって可
変であり、第2図(a)においては、第2の発熱体19b
に加える電圧E2を小さくして(第2図(b)のE2に比し
て)記録紙上に記録され画素30の大きさを小さくしたも
のである。
Figure 2 is substantially the energy added simultaneously to the first and second heating element, intended to explain how to change the pixel size, E 1 is the energy applied to the first heating element 19a, the E 2 second Energy to be applied to the heating element 19b of
In the present invention, by combining the values of E 1 and E 2,
Various large and small bubbles can be generated. Accordingly, the size of the ejected ink droplet changes in accordance with the change, the pixel diameter can be changed, and the gradation can be stored. The applied energy can be varied by changing, for example, a pulse voltage, a pulse width, or a flowing current. In FIG. 2A, the second heating element 19b is used.
To to reduce the voltage E 2 addition is obtained (Figure 2 compared to E 2 in (b)) is recorded on the recording paper to reduce the size of the pixels 30.

なお、1個の気泡を発生するのに複数個の発熱体があ
ることのメリットは、1個の発熱体で入力エネルギーレ
ベルを変えることにより気泡径を変えることができ、階
調表現が可能なことであるが、表現できる階調レベル
(範囲)には限界がある。而して、発熱体をたとえば2
個設ければ単純計算で、表現できる階調レベルは2倍と
なることは明らかであるが、この場合、前述の特開昭55
−132259号公報に記載された発明においては、第7図に
示すように、2つの発熱体に加えるエネルギーE1,E2
タイミングを変えており、発熱体を駆動するのにt2時間
かかるが、本発明においては、両発熱体を同時に駆動す
るようにしているので、第2図に示したようにt1(t1
t2)時間でよく、気泡生成時間〜吐出応答スピードを速
くすることができる。
The advantage of having a plurality of heating elements to generate one bubble is that the bubble diameter can be changed by changing the input energy level with one heating element, and gradation expression is possible. However, there is a limit to the gradation level (range) that can be expressed. Thus, the heating element is, for example, 2
It is obvious that the number of gradation levels that can be expressed by simple calculation will be doubled if the number is provided.
In the invention described in JP-A-132259, as shown in FIG. 7, the timings of the energy E 1 and E 2 applied to the two heating elements are changed, and it takes t 2 hours to drive the heating elements. However, in the present invention, since both heating elements are driven at the same time, t 1 (t 1 <
t 2 ) The time may be sufficient, and the bubble generation time to the ejection response speed can be increased.

効果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、バ
ブルジェット型インクジェット記録において、階調記録
を非階調記録とほぼ同じスピードで行うことができる。
Effects As is clear from the above description, according to the present invention, in bubble jet ink jet recording, gradation recording can be performed at substantially the same speed as non-gradation recording.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例を説明するための要部(発
熱部)構成図、第2図は、本発明の動作説明をするため
の発熱体駆動信号の波形図、第3図は、本発明が適用さ
れるインクジェットヘッドの一例としてのバブルジェッ
トヘッドの動作説明をするための図、第4図は、バブル
ジェットヘッドの一例を示す斜視図、第5図は、分解斜
視図、第6図は、蓋基板を裏側から見た図、第7図は、
従来技術の一例を説明するための図である。 11……蓋基板、12……発熱体基板、17,17a,17b,18……
電極、19,19a,19b……発熱体、20……記録液、21……気
泡、22……飛翔液滴、30……記録画素。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part (heating unit) for explaining an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram of a heating element drive signal for explaining an operation of the present invention, FIG. Is a view for explaining the operation of a bubble jet head as an example of an inkjet head to which the present invention is applied, FIG. 4 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, FIG. 5 is an exploded perspective view, FIG. 6 is a view of the lid substrate viewed from the back side, and FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the related art. 11 ... lid substrate, 12 ... heating element substrate, 17, 17a, 17b, 18 ...
Electrodes, 19, 19a, 19b: heating element, 20: recording liquid, 21: air bubble, 22: flying droplet, 30: recording pixel.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】導入される記録液体を収容するとともに、
該記録液体に熱によって気泡を発生させ、該気泡の体積
増加にともなう作用力を発生させる熱エネルギー作用部
に付設した流路と、該流路に連絡して前記記録液体を前
記作用力によって液滴として吐出させるためのオリフィ
スと、前記流路に連絡し該流路に前記記録液体を導入す
るための液室と、該液室に前記記録液体を導入する手段
よりなる液体噴射記録ヘッドであって、前記熱エネルギ
ー作用部は2つの独立した発熱体よりなり、これらの発
熱体には独立して駆動信号が入力可能である液体噴射記
録ヘッドにおいて、前記2つの発熱体を協同して駆動す
る場合には、前記2つの発熱体に同時に2つの駆動信号
を入力し、前記2つの独立した発熱体のうちの1つを駆
動して形成される気泡より大きい1つの気泡を発生さ
せ、該大きい1つの気泡の作用力で液滴吐出を行うこと
を特徴とする液体噴射記録ヘッド。
1. A storage device for accommodating a recording liquid to be introduced,
A flow path attached to a thermal energy action section for generating air bubbles in the recording liquid by heat and generating an operation force accompanying an increase in the volume of the air bubbles; A liquid jet recording head comprising: an orifice for discharging droplets; a liquid chamber communicating with the flow path and introducing the recording liquid into the flow path; and a means for introducing the recording liquid into the liquid chamber. The heat energy operating section is composed of two independent heating elements, and the two heating elements are driven in cooperation in a liquid jet recording head to which a driving signal can be input independently. In this case, two driving signals are input to the two heating elements at the same time, and one of the two independent heating elements is driven to generate one bubble larger than a bubble formed. One Liquid jet recording head and performs droplet ejection by the action force of the bubbles.
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