JP2606215B2 - Ink jet recording device - Google Patents

Ink jet recording device

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JP2606215B2
JP2606215B2 JP13041187A JP13041187A JP2606215B2 JP 2606215 B2 JP2606215 B2 JP 2606215B2 JP 13041187 A JP13041187 A JP 13041187A JP 13041187 A JP13041187 A JP 13041187A JP 2606215 B2 JP2606215 B2 JP 2606215B2
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ink
nozzle orifice
ink droplets
nozzle
pressure chamber
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強 北原
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Seiko Epson Corp
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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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  • Ink Jet (AREA)
  • 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記録装置に関し、より詳細に
は異なるインク重量のインク滴を吐出するインクジェッ
ト記録装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus, and more particularly, to an ink jet recording apparatus that ejects ink droplets having different ink weights.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第9図は4色カラーインクジェットヘッドの従来例を
示した斜視図であり、第10図は従来例のノズルオリフィ
ス配置を示した概念図である。ノズル列N1,N2,N3,N4
4色のインクにそれぞれ対応しており、インクジェット
ヘッドがx方向に移動する過程でノズルオリフィスより
適宜の重量を持ったインク滴を吐出し記録紙上にカラー
記録する。従来では、階調表現を実現する為に、印字信
号の入力パルス幅を変化させる方法、及び入力パルスの
振幅を変化させる方法がそれぞれとられていた。しかし
上記2方法では、インク滴飛行速度が一定のままインク
滴重量を変化させる事が困難であり、インク滴飛行速度
が変化し記録紙上に付着したインク滴の位置精度が不正
確であるという大きな問題があった。
FIG. 9 is a perspective view showing a conventional example of a four-color ink jet head, and FIG. 10 is a conceptual view showing a nozzle orifice arrangement of a conventional example. The nozzle rows N 1 , N 2 , N 3 , and N 4 correspond to the four colors of ink, respectively, and eject ink droplets having an appropriate weight from the nozzle orifice during the process of moving the ink jet head in the x direction. Record in color on paper. Conventionally, in order to realize gradation expression, a method of changing an input pulse width of a print signal and a method of changing an amplitude of an input pulse have been adopted. However, in the above two methods, it is difficult to change the weight of the ink droplet while keeping the flying speed of the ink droplet constant, and the flying speed of the ink droplet changes and the positional accuracy of the ink droplet attached to the recording paper is inaccurate. There was a problem.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は上記問題を解決するものであり、インク滴重
量の大小に関係なくインク滴飛行速度が同一のインクジ
ェット記録装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problem, and it is an object of the present invention to provide an ink jet recording apparatus having the same ink droplet flying speed regardless of the magnitude of the ink droplet weight.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明のインクジェット記録装置は、異なるインク重
量のインク滴を吐出するための複数の異なる開口面積を
もつノズルオリフィスと、該ノズルオリフィスと連通す
る圧力室と、外圧力室を加圧する圧電素子とを有し、複
数のノズルオリフィスに対応する該圧電素子を駆動する
駆動波形が同一の条件において、前記異なる開口面積を
有するノズルオリフィスから吐出されるインク滴の飛行
速度を同等にすべく前記圧電素子の厚みが設定されてい
ることを特徴とする。
The ink jet recording apparatus of the present invention includes a nozzle orifice having a plurality of different opening areas for discharging ink droplets having different ink weights, a pressure chamber communicating with the nozzle orifice, and a piezoelectric element for pressurizing the external pressure chamber. Under the same condition that the driving waveforms for driving the piezoelectric elements corresponding to the plurality of nozzle orifices are the same, the piezoelectric elements of the piezoelectric elements are made to have the same flight speed of ink droplets ejected from the nozzle orifices having the different opening areas. The thickness is set.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明の実施例であり、2色のインク滴を
吐出可能なカラーインクジェットヘッドである。インク
タンクT1内のインクI1は、インク供給チューブC,インク
供給準備室4,インク供給路3,圧力室2を経て、ノズルオ
リフィス列N11及びN12のノズルオリフィス1よりインク
滴として吐出される。またインクタンクT2内のインクI2
もノズルオリフィス列N21及びN22のノズルオリフィス1
よりインク滴として吐出される。ここで、ノズルオリフ
ィス列N11及びN21は100Vの電圧を100μsec圧電素子に印
加することによりインク滴スピード7m/s,インク滴重量
0.4μgのインク滴を吐出するように構成されている。
一方ノズルオリフィス列N12及びN22は100Vの電圧を100
μsec圧電素子に印加することによりインク滴スピード7
m/s,インク滴重量0.2μgのインク滴を吐出するように
構成されている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, which is a color inkjet head capable of ejecting ink droplets of two colors. Ink I 1 in the ink tank T 1, the ink supply tube C, an ink supply preparatory chamber 4, the ink supply path 3, via the pressure chamber 2 a discharge, as an ink droplet from a nozzle orifice 1 of the nozzle orifice array N 11 and N 12 Is done. The ink I 2 in the ink tank T 2
Nozzle orifice 1 also nozzle orifice array N 21 and N 22
The ink is ejected as ink droplets. Here, ink droplets speed 7m / s by the nozzle orifice array N 11 and N 21 is for applying a voltage of 100V to 100μsec piezoelectric element, the ink drop weight
It is configured to eject 0.4 μg ink droplets.
On the other hand the nozzle orifice array N 12 and N 22 is a voltage of 100 V 100
The ink droplet speed is 7 by applying to the μsec piezoelectric element.
It is configured to eject ink droplets of m / s and an ink droplet weight of 0.2 μg.

第2図は、第1図の実施例におけるインクT1を吐出さ
せる構成要素の斜視図である。流路は第7図で示した例
に基づいている。ガラス製の流路基板7は、片面にノズ
ルオリフィス列N11に連絡するインク滴重量が0.4μgと
いう特性を示す流路を、また反対面にはノズルオリフィ
ス列N12に連絡する流路をそれぞれエッチングによって
形成されている。流路基板7の厚さはノズルオリフィス
列N11とN12の間隔が所望分解能の整数倍となるように設
定する事がインク滴の吐出タイミングをとる上で好まし
い。またインクT2を吐出するための構成要素もまったく
同様な構成である。但し、インクT1とT2の粘度、表面張
力、温度特性の相異によりインク流路形状を変更する事
も可能である。
Figure 2 is a perspective view of the components for ejecting ink T 1 in the embodiment of Figure 1. The flow path is based on the example shown in FIG. Glass channel substrate 7, a flow path ink drop weight to contact the nozzle orifice rows N 11 on one side shows a property that 0.4 [mu] g, also a flow channel communicating with the nozzle orifice rows N 12 on the opposite surface, respectively It is formed by etching. The thickness of the channel substrate 7 preferable in that the distance between the nozzle orifice array N 11 and N 12 is set to be an integer multiple of the desired resolution takes ejection timing of the ink droplets. The components for ejecting ink T 2 is also exactly the same configuration. However, the viscosity of the ink T 1 and T 2, the surface tension, it is also possible to change the shape of the ink flow path by differences in temperature characteristics.

第3図は、第1図に示す実施例に基づいて設計された
ヘッドの特性を示している。ノズルオリフィス列N11
が、ノズルオリフィス列N12にがそれぞれ対応して
いる。はドライブ回路への入力パルス、は圧電素子
の電圧、はノズルオリフィス1より吐出されたインク
量をそれぞれ表わしている。インク流路、共に同様
な電圧、パルス幅が印加されているにもかかわらず、吐
出したインク滴重量に違いが生じている。これは、両イ
ンク流路の形状が異なっている為である。一般にインク
滴重量を小さくするためには、ノズルオリフィス1の開
口部面積を小さくする、インク流路の幅を調整する、圧
電素子の厚みを厚くする等の手段がとられる。本発明者
は、ノズルオリフィス開口部面積を30%小さくし、また
圧電素子の厚さを50%厚くしたインクジェットヘッドを
試作し、圧電素子への印加電圧とインク滴飛行速度が同
様でインク滴重量が1/2になる事を確認している。
FIG. 3 shows the characteristics of a head designed based on the embodiment shown in FIG. Nozzle orifice array N 11 bitter, the nozzle orifice array N 12 correspond respectively. Represents the input pulse to the drive circuit, represents the voltage of the piezoelectric element, and represents the amount of ink ejected from the nozzle orifice 1, respectively. Despite the same voltage and pulse width being applied to both ink channels, there is a difference in the weight of the ejected ink droplets. This is because the shapes of the two ink flow paths are different. In general, in order to reduce the weight of the ink droplet, measures such as reducing the opening area of the nozzle orifice 1, adjusting the width of the ink flow path, and increasing the thickness of the piezoelectric element are taken. The present inventor has prototyped an inkjet head in which the area of the nozzle orifice opening is reduced by 30% and the thickness of the piezoelectric element is increased by 50%. Has been confirmed to be 1/2.

第4図は、大小それぞれの重量のインク滴を吐出する
ヘッド101とヘッド102の駆動回路をブロック図で表わし
たものである。第1図の実施例に当てはめれば、ヘッド
101がノズルオリフィス列N11,ヘッド102がノズルオリフ
ィス列N12に相当するインク流路であると考えられる。
インク滴吐出命令が、印字信号501及び階調信号601とし
て制御回路401へと伝えられる。制御回路401は受け取っ
た階調信号601をもとにヘッド101と102の両ヘッドをそ
れぞれ選択するロジックで構成されており、選択結果を
信号線L1,L2を介して出力する。但しヘッド101,102の両
方が選択される場合も有り得る。制御回路401から出力
された信号は、遅延回路201,202で吐出タイミングの調
整が行なわれた後ドライブ回路301,302に至りノズルオ
リフィス1よりインク滴が吐出されるという原理であ
る。ここで遅延回路201,202を用いる理由は、ノズルオ
リフィス配列が印字方向に対して垂直に数列にわたって
いるので、記録紙とノズルオリフィス1の相対位置が適
正な位置となるまでインク滴吐出タイミングを遅らせる
為である。
FIG. 4 is a block diagram showing a driving circuit for the heads 101 and 102 for ejecting ink droplets of large and small weights. When applied to the embodiment of FIG.
101 nozzle orifice array N 11, the head 102 is considered to be an ink flow path corresponding to the nozzle orifice row N 12.
The ink droplet ejection command is transmitted to the control circuit 401 as a print signal 501 and a gradation signal 601. The control circuit 401 is constituted by logic for selecting both the heads 101 and 102 based on the received gradation signal 601 and outputs the selection result via the signal lines L 1 and L 2 . However, it is possible that both the heads 101 and 102 are selected. The signal output from the control circuit 401 is based on the principle that after the ejection timing is adjusted by the delay circuits 201 and 202, the signal reaches the drive circuits 301 and 302 and the ink droplet is ejected from the nozzle orifice 1. The reason for using the delay circuits 201 and 202 is that the nozzle orifice array extends over several rows perpendicular to the printing direction, so that the ink droplet ejection timing is delayed until the relative position between the recording paper and the nozzle orifice 1 becomes an appropriate position. is there.

第5図は、第4図で示した信号線L1,L2の状態に対す
るインク滴重量を表わした図である。においてヘッド
101,102両方に吐出命令が送られ、その結果両ノズルオ
リフィスからの吐出量を合計した0.6μgのインク滴が
得られることになる。また、においてヘッド101のみ
が駆動された時は0.4μgのインク滴が得られ、にお
いてヘッド102のみが駆動された時は0.2μgのインク滴
が得られる。よって、異なった重量のインク滴を吐出す
るヘッド2種類を適宜選択する事により、同色について
3種類の階調表現が可能である事が分かる。したがって
異なった重量のインク滴を吐出するヘッド3種類を適宜
選択すれば、同色について7種類の階調表現が可能であ
る。また第1図に示した実施例では2色のインク滴を吐
出可能であり、各色につき3種類の階調表現が可能であ
る事から、合計16種類の階調表現が可能である。ここ
で、シアン、マゼンダ、イエロー3色のインクをそれぞ
れ大小2種類のインク滴として吐出可能なカラーインク
ジェットヘッドは、合計64種類の階調表現が可能であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing the ink droplet weight with respect to the states of the signal lines L 1 and L 2 shown in FIG. At the head
An ejection command is sent to both 101 and 102, and as a result, an ink droplet of 0.6 μg obtained by summing the ejection amounts from both nozzle orifices is obtained. In addition, when only the head 101 is driven, an ink droplet of 0.4 μg is obtained, and when only the head 102 is driven, an ink droplet of 0.2 μg is obtained. Therefore, it can be seen that by appropriately selecting two types of heads that eject ink droplets of different weights, three types of gradation expression can be performed for the same color. Therefore, if three types of heads that eject ink droplets having different weights are appropriately selected, seven types of gradation expression can be performed for the same color. In the embodiment shown in FIG. 1, two colors of ink droplets can be ejected, and three types of gradation expression can be performed for each color, so that a total of 16 types of gradation expression are possible. Here, a color inkjet head capable of ejecting cyan, magenta, and yellow inks as two types of large and small ink droplets, respectively, can represent a total of 64 gradations.

第6図も本発明の実施例であり、第8図に基づくイン
ク流路で構成されており、インクI1及びI2の2種類のイ
ンク滴が吐出可能なカラーインクジェットヘッドであ
る。したがってノズルオリフィス列N11及びN12は第3図
においてそれぞれ及びの特性を示す。但し第3図
のドライブ回路への入力パルスは,共に電圧、パル
ス幅が等しく設定されているが、各インク流路特性及び
温度特性等の相異から必らずしも等しくする必要性はな
い。この実施例も第1図に示した実施例と同様に16種類
の階調表現が可能である。
Figure 6 is also an embodiment of the present invention, it is composed of an ink flow path which is based on FIG. 8, two types of ink droplets of the ink I 1 and I 2 is a color ink-jet head capable of ejecting. Thus the nozzle orifice array N 11 and N 12 denotes the characteristics of Oyobi respectively, in Figure 3. However, the input pulse to the drive circuit in FIG. 3 is set to have the same voltage and pulse width, but it is not always necessary to make them equal due to differences in ink flow path characteristics and temperature characteristics. . In this embodiment, 16 types of gradation expression are possible as in the embodiment shown in FIG.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明のインクジェット記録装置によれば、異なるイ
ンク滴を同一の飛行速度で記録紙上に記録することがで
きるため、記録紙上に付着したインク滴の位置精度が正
確になり、所望の記録画像を得ることができる。
According to the inkjet recording apparatus of the present invention, since different ink droplets can be recorded on recording paper at the same flight speed, the positional accuracy of the ink droplets adhered on the recording paper becomes accurate, and a desired recorded image is obtained. be able to.

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

第1図は、本発明実施例の斜視図、第2図は、実施例の
構成要素を示した斜視図、第3図は、実施例の特性を示
す波形図、第4図は、ヘッドの駆動回路を示すブロック
図。第5図は、第4図中の信号線L1,L2の状態を示す波
形図、第6図は、本発明実施例の斜視図、第7図と第8
図はオンデマンド型インクジェットヘッドの構造を示し
た断面図。第9図は、従来例を示した斜視図。第10図
は、従来例のノズル配置の詳細を示した概念図。 以下記号の説明をする。 1……ノズルオリフィス 2……圧力室 3……インク供給路 4……インク供給準備室 5……圧電素子 6……振動板 7……流路基板 T1〜T4……インクタンク N1〜N4,N11〜N22……ノズルオリフィス列 C……インク供給チューブ P……記録紙
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing components of the embodiment, FIG. 3 is a waveform diagram showing characteristics of the embodiment, and FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating a driving circuit. FIG. 5 is a waveform diagram showing the states of the signal lines L 1 and L 2 in FIG. 4, FIG. 6 is a perspective view of the embodiment of the present invention, and FIGS.
The figure is a sectional view showing the structure of the on-demand type ink jet head. FIG. 9 is a perspective view showing a conventional example. FIG. 10 is a conceptual diagram showing details of a conventional nozzle arrangement. The symbols are described below. 1 ...... nozzle orifice 2 ...... pressure chamber 3 ...... ink supply path 4 ...... ink supply preparatory chamber 5 ...... piezoelectric element 6 ...... diaphragm 7 ...... channel substrate T 1 through T 4 ...... ink tank N 1 NN 4 , N 11 NN 22 …… Nozzle orifice array C …… Ink supply tube P …… Recording paper

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】異なるインク重量のインク滴を吐出するた
めの複数の異なる開口面積をもつノズルオリフィスと、
該ノズルオリフィスと連通する圧力室と、該圧力室を加
圧する圧電素子とを有し、 複数のノズルオリフィスに対応する前記圧電素子を駆動
する駆動波形が同一の条件において、前記異なる開口面
積を有するノズルオリフィスから吐出されるインク滴の
飛行速度を同等にすべく前記圧電素子の厚みが設定され
ていることを特徴とするインクジェット記録装置。
A nozzle orifice having a plurality of different opening areas for ejecting ink droplets having different ink weights;
A pressure chamber that communicates with the nozzle orifice; and a piezoelectric element that pressurizes the pressure chamber. The drive waveforms for driving the piezoelectric elements corresponding to the plurality of nozzle orifices have the different opening areas under the same condition. An ink jet recording apparatus, wherein the thickness of the piezoelectric element is set so as to make the flying speed of ink droplets discharged from a nozzle orifice equal.
【請求項2】前記ノズルオリフィスの開口面積が他より
小さく設定されている圧力室の圧電素子の厚みは、他の
圧電素子より厚く設定されていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のインクジェット記録装置。
2. The pressure chamber in which the opening area of the nozzle orifice is set to be smaller than the other is set thicker than the other piezoelectric elements. The inkjet recording apparatus according to any one of the preceding claims.
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