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JP2000118010A - Liquid ejecting device and recording device with scanner - Google Patents

Liquid ejecting device and recording device with scanner

Info

Publication number
JP2000118010A
JP2000118010A JP34043299A JP34043299A JP2000118010A JP 2000118010 A JP2000118010 A JP 2000118010A JP 34043299 A JP34043299 A JP 34043299A JP 34043299 A JP34043299 A JP 34043299A JP 2000118010 A JP2000118010 A JP 2000118010A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
pixel
ejection
liquid
ink droplets
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP34043299A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuro Sekiya
卓朗 関谷
Kyuhachiro Iwasaki
久八郎 岩崎
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 JP34043299A priority Critical patent/JP2000118010A/en
Publication of JP2000118010A publication Critical patent/JP2000118010A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの画素を形成するために吐出されるイン
ク滴の吐出頻度を設定することにより高画質、高階調の
記録を行うようにする。 【解決手段】 インクを貯留する液室とこの液室に液路
を介して連通された複数個のインク吐出口と前記液路の
インクにエネルギーを付与するエネルギー作用部とを有
し、必要に応じて前記エネルギー作用部にパルス信号を
入力し、前記エネルギー作用部による作用力によって、
インク滴24を前記インク吐出口から吐出、飛翔させ、
被記録体25に付着させて記録を行う液体噴射記録装置
において、前記吐出口はその開口面積を500μm2
満とし、前記インク滴24はインク滴吐出頻度を1つの
吐出口あたり10kHz以上とした。
(57) [Problem] To achieve high image quality and high gradation printing by setting the ejection frequency of ink droplets ejected to form one pixel. SOLUTION: It has a liquid chamber for storing ink, a plurality of ink ejection ports connected to the liquid chamber via a liquid path, and an energy action section for applying energy to the ink in the liquid path. In response, a pulse signal is input to the energy action section, and by the action force of the energy action section,
Ejecting and flying an ink droplet 24 from the ink ejection port,
In the liquid jet recording apparatus for performing recording by attaching the recording medium to the recording medium 25, the opening area of the ejection port is less than 500 μm 2, and the frequency of ejection of the ink droplet 24 is 10 kHz or more per ejection port.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に関する。
[0001] The present invention relates to an ink jet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノンインパクト記録方法は、記録時にお
ける騒音の発生が無視できる程度に極めて小さいという
点で、オフィス用等として注目されている。その中で、
高速記録が可能であり、しかも、普通紙に特別の定着処
理を必要とせずに記録を行なうことができる、所謂、イ
ンクジェット記録方法は極めて有力な記録方法であり、
これまでにも様々な方式が提案され、又は、既に製品
化、実用化されている。
2. Description of the Related Art The non-impact recording method has been attracting attention for office use and the like because the noise generation during recording is extremely small to a negligible level. inside that,
The so-called ink jet recording method is an extremely effective recording method that can perform high-speed recording and can perform recording without requiring a special fixing process on plain paper.
Various systems have been proposed or commercialized and put into practical use.

【0003】このようなインクジェット記録方法は、所
謂インクと称される記録液体の小液滴(インク滴)を飛
翔させ、このインク滴を被記録体に付着させることによ
って記録を行なうものであり、例えば、本出願人が特公
昭56−9429号公報において開示している。ここ
で、この特公昭56−9429号公報に開示した発明を
要約すれば、液室内のインクを加熱して気泡を発生させ
ることによりインクに圧力上昇を生じさせ、このインク
を微細なノズル先端のインク吐出口から吐出させて記録
を行なうものである。
In such an ink-jet recording method, recording is performed by flying small droplets (ink droplets) of a recording liquid called so-called ink and attaching the ink droplets to a recording medium. For example, the applicant has disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429. Here, in summary of the invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429, the pressure in the ink is increased by heating the ink in the liquid chamber to generate bubbles, and this ink is discharged at the tip of a fine nozzle. The recording is performed by discharging from an ink discharge port.

【0004】その後この原理を利用して多くの発明がな
されたが、より高画質記録を行うには、まだ、未解決の
問題がある。
After that, many inventions have been made utilizing this principle, but there is still an unsolved problem in achieving higher image quality recording.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】特開昭56−9429
号公報に開示された発明は、気泡を利用する方式の基本
的な原理を開示しているが、高画質記録を行うためにど
のようにすればよいのかは不明である。
Problems to be Solved by the Invention JP-A-56-9429
Although the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-209555 discloses the basic principle of a system using bubbles, it is unclear how to perform high-quality recording.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
インクを貯留する液室とこの液室に液路を介して連通さ
れた複数個のインク吐出口と前記液路のインクにエネル
ギーを付与するエネルギー作用部とを有し、必要に応じ
て前記エネルギー作用部にパルス信号を入力し、前記エ
ネルギー作用部による作用力によって、インク滴を前記
インク吐出口から吐出、飛翔させ、被記録体に付着させ
て記録を行う液体噴射記録装置において、前記吐出口は
その開口面積を500μm2未満とし、前記インク滴は
インク滴吐出頻度を1つの吐出口あたり10kHz以上
とした。
According to the first aspect of the present invention,
A liquid chamber for storing ink, a plurality of ink ejection ports connected to the liquid chamber through a liquid path, and an energy action section for applying energy to the ink in the liquid path; In a liquid jet recording apparatus for inputting a pulse signal to an action section and ejecting and flying ink droplets from the ink ejection port by the action force of the energy action section and attaching the ink droplet to a recording medium to perform recording, the ejection port Has an opening area of less than 500 μm 2 , and the ink droplets have an ejection frequency of 10 kHz or more per ejection port.

【0007】従って、高解像度記録が可能となっただけ
ではなく、1滴のインク量が非常に微少であるため慣性
の影響が小さく、液体噴射記録ヘッドとしての応答性が
速く(インク滴吐出頻度が大)、高速駆動が可能となっ
た。
Therefore, not only high-resolution printing is enabled, but also the effect of inertia is small because the ink amount of one drop is very small, and the response as a liquid jet recording head is fast (the ink droplet ejection frequency is low). Large), and high-speed driving became possible.

【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の液
体噴射記録装置において、前記インク滴の飛翔時の速度
を5.2m/s以上とした。
According to a second aspect of the present invention, in the liquid jet recording apparatus according to the first aspect, the flying speed of the ink droplet is set to 5.2 m / s or more.

【0009】従って、被記録体上での画素位置精度が高
精度に維持され、高画質記録が可能となった。
Therefore, the pixel position accuracy on the recording medium is maintained with high accuracy, and high-quality recording has become possible.

【0010】請求項3記載の発明は、請求項1、2記載
の液体噴射記録装置に画像読み取り装置を設けてスキャ
ナー付き記録装置を構成した。
According to a third aspect of the present invention, a recording apparatus with a scanner is constructed by providing an image reading device in the liquid jet recording apparatus according to the first and second aspects.

【0011】従って、非常に微細な記録(高解像度記
録)を可能とする液体噴射記録装置の実現により高画質
記録が可能となり、画像読み取り装置を組み合わせて、
読み取り画像に応じてインクジェット出力するインクジ
ェットコピア(複写機)等の機器が実現できた。
Therefore, the realization of a liquid jet recording apparatus capable of extremely fine recording (high-resolution recording) makes it possible to achieve high-quality recording.
A device such as an ink jet copier (copying machine) that outputs an ink jet according to a read image has been realized.

【0012】請求項4記載の発明は、インクを貯留する
液室とこの液室に液路を介して連通された複数個のイン
ク吐出口と前記液路のインクにエネルギーを付与するエ
ネルギー作用部とを有し、必要に応じて前記エネルギー
作用部にパルス信号を入力し、前記エネルギー作用部に
よる作用力によって、インク滴を前記インク吐出口から
吐出、飛翔させ、被記録体に付着させて記録を行う液体
噴射記録装置に画像読取装置であるスキャナーを設ける
とともに、スキャナー情報を前記インク滴はインク滴吐
出頻度を1つの吐出口あたり10kHz以上とするとと
もに、前記インク滴の飛翔時の速度を5.2m/s以上
とした。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid chamber for storing ink, a plurality of ink discharge ports communicated with the liquid chamber via a liquid path, and an energy action section for applying energy to the ink in the liquid path. A pulse signal is input to the energy applying unit as needed, and the ink droplet is ejected from the ink ejection port and flies by the acting force of the energy applying unit, and is adhered to the recording medium to perform recording. The liquid ejection recording apparatus for performing the above is provided with a scanner which is an image reading apparatus, and the scanner information is set such that the frequency of the ink droplet ejection is set to 10 kHz or more per one ejection port, and the speed at which the ink droplet flies is 5 kHz. 0.2 m / s or more.

【0013】したがって、従来、インクジェット画像は
記録速度が遅く、複写機のような使い方を実現すること
が困難であったが、記録速度を高めるとともに、安定し
たインク滴の飛翔条件を明確にすることにより高画質記
録も実現でき、画像読取装置であるスキャナーを組み合
わせて読み取り画像に応じてインクジェット出力するイ
ンクジェット複写機を実現することができる。
Therefore, conventionally, the recording speed of an ink-jet image has been slow, and it has been difficult to realize a usage like a copier. However, it is necessary to increase the recording speed and to clarify a stable flying condition of ink droplets. Accordingly, it is possible to realize high-quality recording, and to realize an ink-jet copying machine that performs an ink-jet output according to a read image by combining a scanner that is an image reading device.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面に基
づいて説明する。まず、図17は本発明に係る第一のイ
ンクジェット記録ヘッドの発熱体基板の一実施の形態を
説明するための側面図で、基板1上には第一電極2、絶
縁層3、ヒーター4、第二電極5、保護層6が順次積層
状態で形成されている。なお、第一電極2における一端
(A部)はリード線を取出す部分であり、他端(B部)
はヒーター4の一端が接続される部分である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 17 is a side view for explaining one embodiment of the heating element substrate of the first ink jet recording head according to the present invention, in which the first electrode 2, the insulating layer 3, the heater 4, The second electrode 5 and the protective layer 6 are sequentially formed in a laminated state. One end (part A) of the first electrode 2 is a part from which a lead wire is taken out, and the other end (part B).
Is a portion to which one end of the heater 4 is connected.

【0015】図18(a)〜(d)は、図17に示した
構成を得るための手順を示した図で、はじめに、同図
(a)に示したように第一電極2を基板1上に形成す
る。同図(b)はこの第一電極2を覆う絶縁層3を形成
したもので、第一電極2の両端(A部、B部)は絶縁層
3による被覆を行なわない。同図(c)は絶縁層3上の
一部にヒーター4を形成し、同図(d)は絶縁層3上の
一部に第二電極5を形成したもので、ヒーター4の一端
が第一電極2のB部に接続され、第二電極5の一端がヒ
ーター4の他端に接続されている。
FIGS. 18 (a) to 18 (d) are views showing a procedure for obtaining the configuration shown in FIG. 17. First, as shown in FIG. Form on top. FIG. 2B shows a case where an insulating layer 3 covering the first electrode 2 is formed, and both ends (parts A and B) of the first electrode 2 are not covered with the insulating layer 3. FIG. 2C shows a heater 4 formed on a part of the insulating layer 3, and FIG. 2D shows a second electrode 5 formed on a part of the insulating layer 3. One end of the second electrode 5 is connected to the other end of the heater 4.

【0016】ここで、本発明に使用される材料は、例え
ば、電極2、5の材料としてはAl、Au等があげら
れ、蒸着、スパッタリング、メッキ等の技術を用いて付
与され、よく知られているように、フォトリソグラフィ
ー技術によってパターンが形成される。絶縁層3の材料
としては、SiO2、Si34等がやはり同様な手法で付
与、パターン形成される。ヒーター4も形成手段は同様
で、材料としては、窒化タンタル、ニクロム、ホウ化ハ
フニウム等があげられる。
Here, the materials used in the present invention include, for example, Al and Au as materials for the electrodes 2 and 5, which are applied using techniques such as vapor deposition, sputtering and plating, and are well known. As described above, a pattern is formed by a photolithography technique. As a material of the insulating layer 3, SiO 2 , Si 3 N 4 or the like is applied and patterned by the same method. The heater 4 is formed in the same manner, and examples of the material include tantalum nitride, nichrome, and hafnium boride.

【0017】尚、本発明では、説明を簡略化するため
に、必要最小限の構成のみについて説明したが、例え
ば、電極2、5の形成方法として、Au或いはAlを薄
く蒸着した後、Auメッキによって厚く形成してなる二
層構造とすることも考えられるし、絶縁層3も多層構造
であってもよい。また、基板1には、ヒーター4の熱を
逃がさないような蓄熱層を設けることも必要であろう。
In the present invention, for the sake of simplicity, only the minimum required structure has been described. For example, as a method for forming the electrodes 2 and 5, Au or Al is deposited thinly and then plated with Au. It is also conceivable to have a two-layer structure formed thicker, and the insulating layer 3 may have a multilayer structure. Also, it may be necessary to provide the substrate 1 with a heat storage layer that does not allow the heat of the heater 4 to escape.

【0018】図19は、図18に示した第一電極2が複
数の第二電極5及びヒーター4に対して、共通電極とな
るように構成した実施例を示した図である。
FIG. 19 is a view showing an embodiment in which the first electrode 2 shown in FIG. 18 serves as a common electrode for the plurality of second electrodes 5 and the heater 4.

【0019】このような方法で本出願人は、ヒーター4
の配列密度が48本/mm(1200dpi相当)の発
熱体基板を製作した(尚、1枚の基板1上のヒーター4
は256個)。
In such a manner, the applicant has determined that the heater 4
The heating element substrate having an array density of 48 lines / mm (corresponding to 1200 dpi) was manufactured.
Is 256).

【0020】つぎに、この発熱体基板をインクジェット
記録ヘッドとして完成させるためにはインクの液路やイ
ンク吐出口を形成する必要がある。例えば、上述した発
熱体基板に、図20に示したような溝7及び凹部8を形
成した蓋基板9を接合することによってインクジェット
記録ヘッドは完成するが、本発明では、後述するインク
吐出口及び液路の配列密度を、24本/mm、32本/
mm、48本/mmという具合に非常に高密度にしてい
るので、高精度な液路パターン精度を得るためにフォト
リソグラフィー技術によって記録ヘッド形成を行なっ
た。
Next, in order to complete the heating element substrate as an ink jet recording head, it is necessary to form ink liquid paths and ink discharge ports. For example, an ink jet recording head is completed by joining a lid substrate 9 having a groove 7 and a concave portion 8 as shown in FIG. 20 to the heating element substrate described above. The arrangement density of the liquid passages is 24 lines / mm, 32 lines / mm.
The recording head was formed by photolithography in order to obtain a high precision liquid path pattern because the density was very high, such as 48 mm / mm.

【0021】つぎに、フォトリソグラフィー技術によっ
て形成するインクジェット記録ヘッドの例を図21乃至
図28に基づいて説明する。図21は発熱体基板を示し
たもので、基板10上にはヒーター11とこのヒーター
11を覆う薄膜12とが形成されている。なお、この工
程においては、Si、ガラス、セラミックス等の材料よ
りなる基板10上にヒーター11を所要の個数配置し、
更に、必要に応じて耐インク性、電気絶縁性を付与する
目的で、SiO2、Ta25、ガラス等の薄膜12を被覆
する。なお、ヒーター11には、図示されていないがパ
ルス信号入力用の電極が接続されている。
Next, an example of an ink jet recording head formed by photolithography will be described with reference to FIGS. FIG. 21 shows a heating element substrate, on which a heater 11 and a thin film 12 covering the heater 11 are formed. In this step, a required number of heaters 11 are arranged on a substrate 10 made of a material such as Si, glass, and ceramics.
Further, a thin film 12 of SiO 2 , Ta 2 O 5 , glass, or the like is coated as needed to impart ink resistance and electrical insulation. Although not shown, an electrode for inputting a pulse signal is connected to the heater 11.

【0022】図22に示した工程では、図21の工程を
経て得られた薄膜12の表面を清浄化すると共に乾燥さ
せた後、スピンコーティングによって液状フォトレジス
トを塗布し、プリベーキング(例えば、80℃で30
分)を行なう。液状フォトレジストは、他にロールコー
ティング、ディップコーティング等によっても良好に塗
布することができる。尚、液路パターンを形成するため
にドライフィルムフォトレジストを使用することが従来
より提案されているが、ドライフィルムフォトレジスト
は、本来の使用目的(プリント基板のパターン形成用)
からして、高密度パターンを形成するには難がある。現
状では、16本/mm程度のものまでは形成できるが、
それ以上の高密度配列は困難であり、本発明のように、
高密度なパターンを形成する場合には適さない。本発明
では、液状フォトレジストとして東京応化工業製BMR
S−1000を使用し、スピンコーティング時の回転数
を500〜2500rpmの範囲で変化させることによ
り、形成されるフォトレジスト層13の厚さを7〜30
μmまで変えることができた。
In the step shown in FIG. 22, the surface of the thin film 12 obtained through the step of FIG. 21 is cleaned and dried, and then a liquid photoresist is applied by spin coating, followed by pre-baking (for example, 80). 30 ° C
Minutes). The liquid photoresist can also be satisfactorily applied by roll coating, dip coating, or the like. It has been conventionally proposed to use a dry film photoresist to form a liquid path pattern, but the dry film photoresist is intended for its intended use (for forming a pattern on a printed circuit board).
Therefore, it is difficult to form a high-density pattern. At present, it can be formed up to about 16 lines / mm,
Higher density arrays are difficult, and as in the present invention,
It is not suitable for forming a high-density pattern. In the present invention, as a liquid photoresist, BMR manufactured by Tokyo Ohka Kogyo
By using S-1000 and changing the rotation speed during spin coating in the range of 500 to 2500 rpm, the thickness of the photoresist layer 13 to be formed is 7 to 30.
It could be changed down to μm.

【0023】ついで、フォトレジスト層13上に所定の
パターンを有するフォトマスク14を重ねた後、このフ
ォトマスク14の上方から露光を行なう。このとき、ヒ
ーター11とフォトマスク14のパターンとの位置合わ
せは周知の方法で行なう。
Next, after a photomask 14 having a predetermined pattern is overlaid on the photoresist layer 13, exposure is performed from above the photomask 14. At this time, the positioning of the heater 11 and the pattern of the photomask 14 is performed by a known method.

【0024】図23は、上記露光済みフォトレジスト層
13の未露光部分をトリクロルエタン等の所定の有機溶
剤からなる現像液にて溶解除去した工程を示したもので
ある。そして、現像液により未露光部分を溶解除去した
後、基板10上に残されたフォトレジスト層13の露光
部分の耐インク性を向上させるため、熱硬化処理(例え
ば、150〜250℃で30分〜6時間加熱)、又は、
紫外線照射(例えば、50〜200mW/cm2又はそ
れ以上の紫外線強度)を行ない、充分に重合硬化反応を
進める。なお、上記の熱硬化処理と紫外線照射との双方
を行なうことも効果的である。
FIG. 23 shows a process in which the unexposed portion of the exposed photoresist layer 13 is dissolved and removed with a developing solution comprising a predetermined organic solvent such as trichloroethane. Then, after the unexposed portion is dissolved and removed with a developing solution, a heat curing treatment (for example, at 150 to 250 ° C. for 30 minutes) is performed to improve the ink resistance of the exposed portion of the photoresist layer 13 left on the substrate 10. ~ 6 hours heating), or
UV irradiation (for example, UV intensity of 50 to 200 mW / cm 2 or more) is performed to sufficiently promote the polymerization and curing reaction. It is also effective to perform both the above-mentioned heat curing treatment and ultraviolet irradiation.

【0025】図24はフォトレジスト層13中に形成し
た溝15や凹部(図示せず)を覆う蓋基板を示したもの
で、電磁波を透過する材料、例えば、透紫外光材料より
なる平板状部材16の片面に感光性樹脂膜であるドライ
フィルムフォトレジスト17がラミネートされている。
ドライフィルムフォトレジスト17のラミネート方法
は、市販のラミネータを使用して平板状部材16とドラ
イフィルムフォトレジスト17との間に空気が入らない
ようにして行なう。本発明では、ドライフィルムフォト
レジスト17として、東京応化工業製SY−325を使
用した。
FIG. 24 shows a cover substrate which covers the grooves 15 and recesses (not shown) formed in the photoresist layer 13, and is a plate-like member made of a material which transmits electromagnetic waves, for example, a transparent ultraviolet light material. A dry film photoresist 17, which is a photosensitive resin film, is laminated on one side of 16.
The dry film photoresist 17 is laminated by using a commercially available laminator so that air does not enter between the flat plate member 16 and the dry film photoresist 17. In the present invention, SY-325 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used as the dry film photoresist 17.

【0026】図25は、図24に示した蓋基板のドライ
フィルムフォトレジスト17と図23に示した発熱体基
板上のフォトレジスト層13とを押圧貼付した工程を示
したものである。なお、この押圧貼付に際しては、非酸
素雰囲気下での紫外線照射(例えば、50〜200mW
/cm2又はそれ以上の紫外線強度)を平板状部材16
の上方から行ない、ドライフィルムフォトレジスト17
を充分に硬化させる。更に、熱硬化処理(例えば、13
0〜250℃で30分〜6時間加熱)するのも有効であ
る。
FIG. 25 shows a step in which the dry film photoresist 17 of the lid substrate shown in FIG. 24 and the photoresist layer 13 on the heating element substrate shown in FIG. 23 are pressed and attached. At the time of this pressing and sticking, ultraviolet irradiation under a non-oxygen atmosphere (for example, 50 to 200 mW)
/ Cm 2 or more).
Dry film photoresist 17
Is fully cured. Further, a thermosetting treatment (for example, 13
Heating at 0 to 250 ° C. for 30 minutes to 6 hours) is also effective.

【0027】ここで、図26は図25に示した工程終了
後の状態を斜視図で示したもので、溝15を蓋基板で覆
うことによりインクが流れる液路18が形成され、ま
た、凹部を蓋基板で覆うことによりインクを貯留する液
室19が形成されている。なお、蓋基板には、前記液室
19内へインクを供給するインク供給管20(図28に
図示)が接続されるインク導入孔21が形成されてい
る。そして、前記液路18の先端側の部分をA−A線に
そって切断すると共にその切断面を平滑化してインク吐
出口22(図28に図示)を形成し、さらに、インク導
入孔21にインク供給管20を取付けることによりイン
クジェット記録ヘッド23が完成する。なお、A−A線
にそった切断は、ヒーター11とインク吐出口22との
間隔を最適化するために行なうもので、切断する領域は
適宜決定される。また、この切断に際しては、半導体工
業で通常使用されているダイシング法が採用される。
FIG. 26 is a perspective view showing a state after the step shown in FIG. 25 is completed. A liquid passage 18 through which ink flows is formed by covering the groove 15 with a cover substrate. Is covered with a lid substrate to form a liquid chamber 19 for storing ink. The lid substrate is provided with an ink introduction hole 21 to which an ink supply pipe 20 (shown in FIG. 28) for supplying ink into the liquid chamber 19 is connected. Then, the front end portion of the liquid passage 18 is cut along the line AA, and the cut surface is smoothed to form an ink discharge port 22 (shown in FIG. 28). By mounting the ink supply tube 20, the ink jet recording head 23 is completed. The cutting along the line AA is performed in order to optimize the distance between the heater 11 and the ink discharge ports 22, and the region to be cut is appropriately determined. For this cutting, a dicing method usually used in the semiconductor industry is adopted.

【0028】ここで、図27は、図26におけるB−B
線にそった断面図を示したものであり、一方、図28は
A−A線にそった切断とインク供給管20の取付けとを
終了して完成したインクジェット記録ヘッド23を示し
た断面図である。
FIG. 27 is a sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a completed inkjet recording head 23 after cutting along the line AA and attaching the ink supply pipe 20 are completed. is there.

【0029】本発明者は、以上のような方法によってフ
ォトレジスト層13の厚さを変えることにより、インク
吐出口22や液路18を、24本/mmから、最高48
本/mmの配列密度で形成し、インクジェット記録ヘッ
ドを完成した。
By changing the thickness of the photoresist layer 13 by the method described above, the present inventor has set the ink discharge port 22 and the liquid path 18 from 24 lines / mm to a maximum of 48 lines.
The ink jet recording head was completed by forming the ink at an arrangement density of 1 / mm.

【0030】なお、この時のインク吐出口22のサイズ
は、その配列密度が24本/mmの場合には22×22
μm、その配列密度が32本/mmの場合には17×1
7μm、その配列密度が48本/mmの場合には14×
14μmである。
The size of the ink discharge ports 22 at this time is 22 × 22 when the array density is 24 nozzles / mm.
μm, 17 × 1 when the array density is 32 lines / mm
7 μm, 14 × when the array density is 48 lines / mm
14 μm.

【0031】このような構成において、図1は図21乃
至図28において説明したようにして形成したインクジ
ェット記録ヘッド23を用いてインク滴24を連続的に
吐出させ、それらのインク滴24を被記録体(例えば、
用紙)25上の同一箇所に付着させて一つの画素26を
形成する様子を示したものである。ここで重要な点は、
本発明では、ヒーター11へのパルス信号の入力に応じ
て各インク滴24が分離独立して吐出及び飛翔し、被記
録体25に付着する点である(特開昭59−20726
5号公報に開示された発明では各インク滴がつながった
状態で吐出、飛翔する)。また、各インク滴24が細長
柱状となって飛翔する点である(特開昭63−5305
2号公報に開示された発明では各インク滴が球状となっ
て飛翔する)。なお、細長柱状となったインク滴24の
大きさは、直径寸法に対して長さ寸法が3〜10倍とな
っている。
In such a configuration, FIG. 1 uses an ink jet recording head 23 formed as described with reference to FIG. 21 to FIG. Body (for example,
FIG. 2 shows a state in which one pixel 26 is formed by adhering to the same place on a sheet (paper) 25. The important point here is that
The present invention is characterized in that each ink droplet 24 is separately ejected and flies in response to the input of a pulse signal to the heater 11 and adheres to the recording medium 25 (Japanese Patent Laid-Open No. 59-20726).
In the invention disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 5 (1994), each ink droplet is ejected and flies in a connected state. Another point is that each ink droplet 24 flies in the form of an elongated column (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-5305).
In the invention disclosed in Japanese Patent No. 2, each ink droplet flies in a spherical shape. In addition, the size of the elongated ink droplet 24 is three to ten times as long as the diameter.

【0032】ここで、インク滴24がこのような細長柱
状となって飛翔するための条件は、インク滴24の飛翔
速度が速く、外乱(例えば、周囲の空気の流れ)の影響
を受けにくいということである。そこで、インク滴24
の形状と飛翔速度との関係、及び、複数個のインク滴2
4が一つの画素26を形成する際における各インク滴2
4の被記録体25上における狙った位置からのずれ量と
の関係を調べ、表1に示した。
Here, the condition for the ink droplet 24 to fly in such an elongated column shape is that the flying speed of the ink droplet 24 is high and the ink droplet 24 is hardly affected by disturbance (for example, the flow of surrounding air). That is. Therefore, the ink drop 24
Between the shape of the ink and the flight speed, and a plurality of ink droplets 2
4 are ink droplets 2 when one pixel 26 is formed.
The relationship between No. 4 and the amount of deviation from the target position on the recording medium 25 was examined, and is shown in Table 1.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】なお、ここで使用したインクジェット記録
ヘッド23は、 インク吐出口22のサイズ 17×17μm ヒーター11のサイズ 14×84μm ヒーター11の抵抗値 75Ω である。なお、インク柱の形状及びインク滴の飛翔速度
の測定に際してはインクに代えて以下のような成分のビ
ークル(インクから染料成分を除去した透明液体)を使
用した。
The ink jet recording head 23 used here has a size of the ink discharge port 22 of 17 × 17 μm and a size of the heater 11 of 14 × 84 μm. The resistance value of the heater 11 is 75Ω. When measuring the shape of the ink column and the flying speed of the ink droplet, a vehicle having the following components (a transparent liquid obtained by removing a dye component from the ink) was used instead of the ink.

【0035】 グリセリン 18.0% エチルアルコール 4.8% 水 77.2% 一方、画素位置精度の測定には以下のような成分のイン
クを使用した。
Glycerin 18.0% Ethyl alcohol 4.8% Water 77.2% On the other hand, inks having the following components were used for measuring the pixel position accuracy.

【0036】 グリセリン 18.0% エチルアルコール 4.8% 水 75.0% C.I.ダイレクトブラック154 2.2% なお、インク滴24を付着させる被記録体25として
は、(株)リコー製のPPC用紙6200を使用し、ヒ
ーター11に入力するパルス信号の周波数を20kHz
とした。
Glycerin 18.0% Ethyl alcohol 4.8% Water 75.0% C.I. I. Direct black 154 2.2% The recording medium 25 to which the ink droplets 24 are adhered is PPC paper 6200 manufactured by Ricoh Co., Ltd., and the frequency of the pulse signal input to the heater 11 is 20 kHz.
And

【0037】表1より、IL/ID、つまり、インク滴2
4の直径寸法(ID)に対するインク滴24の長さ寸法
(IL)の比が2.8以下のものは、インク滴24の飛
翔速度が遅く(5.0m/sに達しない)、被記録体2
5上の狙った位置へインク滴24を付着させることがで
きず(1ドット以上ずれるものは画質が悪くなる)、実
用的でないことがわかる。つまり、飛翔するインク滴2
4は、細長柱状(IL/IDが3以上)となるような条件
で吐出させなければならないことがわかる。そして、そ
の時のインク滴24の飛翔速度は、5〜10m/s或い
はそれ以上であり、外乱に対して強く、飛翔の直進性が
良く、狙いとする位置に精度良く付着させることができ
る。
According to Table 1, I L / I D , that is, ink drop 2
When the ratio of the length dimension (I L ) of the ink droplet 24 to the diameter dimension (I D ) of the ink droplet 24 is 2.8 or less, the flying speed of the ink droplet 24 is low (not reaching 5.0 m / s), Recording object 2
The ink droplets 24 could not be attached to the target position on the image No. 5 (images deviated by one dot or more would deteriorate the image quality), indicating that this is not practical. That is, the flying ink droplet 2
It can be seen that Sample No. 4 must be ejected under the condition that it has an elongated column shape (I L / I D is 3 or more). The flying speed of the ink droplet 24 at that time is 5 to 10 m / s or more, and it is strong against disturbance, has good flight straightness, and can be accurately attached to a target position.

【0038】つぎに、図2はインク滴24の形状をより
詳細に示したものである。同図(a)に示したインク滴
24が最も理想とする形状であるが、同図(b)に示し
たようにサテライト24aと称するミスト状の極微小の
インク滴を伴って飛翔したり、同図(c)や(d)に示
したようにインク滴24が二つ(場合によっては三つ)
に分離して飛翔する場合もある。これらの差異は、イン
ク吐出口22の寸法、インクの物性(粘度、表面張
力)、パルス信号の形状等によるが、いずれの場合もヒ
ーター11に入力されるパルス信号は一つである。従っ
て、ここでは、同図(c)や(d)に示したように本来
一つのインク滴24であるべきものが分離して飛翔する
場合も、一つのパルス信号に対して一つのインク滴24
が形成されたものとして取扱う。なお、このように分離
したりサテライト24aを伴って飛翔しても、上述のよ
うにその飛翔速度が5〜10m/s或いはそれ以上であ
れば、これらのサテライト24aや分離したインク滴2
4は被記録体25上の略同じ位置に付着するため、形成
される画素26は真円に近く、画質が低下するという問
題を生じない。
Next, FIG. 2 shows the shape of the ink droplet 24 in more detail. The ink droplet 24 shown in FIG. 3A has the most ideal shape, but as shown in FIG. 3B, the ink droplet 24 flies along with a mist-like very small ink droplet called a satellite 24a. As shown in FIGS. 3C and 3D, two ink droplets 24 (three in some cases)
In some cases, it may fly separately. These differences depend on the size of the ink discharge port 22, the physical properties (viscosity, surface tension) of the ink, the shape of the pulse signal, and the like. In any case, the pulse signal input to the heater 11 is one. Therefore, in this case, as shown in FIGS. 9C and 9D, even when one ink drop 24 which should be one ink drop separates and flies separately, one ink drop 24 corresponds to one pulse signal.
Treated as having been formed. It should be noted that even if the satellite 24a is separated or fly with the satellite 24a as described above, if the flight speed is 5 to 10 m / s or more as described above, the satellite 24a or the separated ink droplet 2
4 adheres to substantially the same position on the recording medium 25, so that the pixels 26 to be formed are close to a perfect circle, and there is no problem that image quality is deteriorated.

【0039】つぎに、図3はヒーター11へ連続的に入
力するパルス信号の数を変えることにより一つの画素2
6を形成するインク滴24の数を変え、インク滴24の
数が変わることによって形成される画素26の大きさが
変わる様子を示したものである。同図(a)では、1個
のパルス信号がヒーター11へ入力されると共にインク
吐出口22からは1個のインク滴24が吐出され、1個
のインク滴24が被記録体25上に付着して画素26が
形成されている。同図(b)では、3個のパルス信号が
入力されると共に3個のインク滴24が吐出され、3個
のインク滴24によって1個の画素26が形成されてい
る。同図(c)では、5個のパルス信号が入力されると
共に5個のインク滴24が吐出され、5個のインク滴2
4によって1個の画素26が形成されている。同図
(d)では、8個のパルス信号が入力されると共に8個
のインク滴24が吐出され、8個のインク滴24によっ
て1個の画素26が形成されている。なお、インク滴2
4の数が増えるにつれて形成される画素26が大きくな
る。
FIG. 3 shows one pixel 2 by changing the number of pulse signals continuously input to the heater 11.
6 shows a state in which the number of ink droplets 24 forming 6 changes, and the size of the pixel 26 formed by changing the number of ink droplets 24 changes. In FIG. 1A, one pulse signal is input to the heater 11 and one ink droplet 24 is ejected from the ink ejection port 22, and one ink droplet 24 adheres to the recording medium 25. Thus, the pixel 26 is formed. In FIG. 3B, three pulse signals are input, and three ink droplets 24 are ejected, so that one pixel 26 is formed by the three ink droplets 24. In FIG. 3C, five pulse signals are input, five ink droplets 24 are ejected, and five ink droplets 2 are discharged.
4, one pixel 26 is formed. In FIG. 4D, eight pulse signals are input and eight ink droplets 24 are ejected, and one pixel 26 is formed by the eight ink droplets 24. Note that ink droplet 2
As the number of 4 increases, the size of the pixel 26 formed increases.

【0040】ここで、本発明では、大きな画素26を得
るためには、ヒーター11に連続的に入力するパルス信
号の数を増やし、連続的に吐出されるインク滴24の数
を増やすことにより実現できるが、パルス信号の数を増
やせば、必然的に1個の画素26を形成するために要す
る時間が長くなる。従って、飛翔するインク滴24は、
特開昭59−207265号公報に開示されたように互
いにつながると、上述したようにインク滴の飛翔軌跡が
悪くなりプリントの信頼性が悪くなる等の支障が起こる
ため、各インク滴24が互いにつながらない範囲ででき
るだけ高い頻度でインク滴24を発生させることが、記
録スピードを上げるうえで重要なポイントになる。
Here, in the present invention, in order to obtain a large pixel 26, it is realized by increasing the number of pulse signals continuously input to the heater 11 and increasing the number of ink droplets 24 continuously discharged. However, if the number of pulse signals is increased, the time required to form one pixel 26 is inevitably increased. Therefore, the flying ink droplet 24 is
If the ink droplets 24 are connected to each other as disclosed in JP-A-59-207265, the flight trajectory of the ink droplets deteriorates and the reliability of the print deteriorates as described above. It is an important point to increase the recording speed to generate the ink droplets 24 as frequently as possible within a non-connected range.

【0041】そこで、本発明者は、互いにつながらない
インク滴24の形成頻度をどこまで上げることができる
かを調べるため、以下のようなインクジェット記録ヘッ
ドを製作し、その条件を調べた。
Therefore, the present inventor manufactured the following ink jet recording head and examined its conditions in order to find out how much the frequency of forming the ink droplets 24 not connected to each other can be increased.

【0042】 インク吐出口のサイズ 17×17μm ヒーターのサイズ 14×84μm ヒーターの抵抗値 75Ω インク吐出口の配列密度 32本/mm(約800dp
iに相当) インク吐出口の数 256個 このインクジェット記録ヘッド23と、表面張力が4
9.3dyn/cmで粘度が1.39cpのビークルと
を用い、ヒーター11の駆動電圧を6V、パルス信号の
パルス幅をPw=4μsとし、パルス信号の周波数を2
0kHzとしてビークルを吐出させたところ、良好な吐
出が連続して行なわれた。この時の吐出スピードは、イ
ンク吐出口22から0.5mm先の位置において、1
1.7m/sであった。
Ink ejection port size 17 × 17 μm Heater size 14 × 84 μm Heater resistance value 75 Ω Ink ejection port array density 32 lines / mm (about 800 dp
(equivalent to i) Number of ink ejection ports 256 This inkjet recording head 23 has a surface tension of 4
Using a vehicle with 9.3 dyn / cm and a viscosity of 1.39 cp, the driving voltage of the heater 11 is 6 V, the pulse width of the pulse signal is Pw = 4 μs, and the frequency of the pulse signal is 2
When the vehicle was discharged at 0 kHz, good discharge was continuously performed. The ejection speed at this time is 1 at a position 0.5 mm ahead of the ink ejection port 22.
It was 1.7 m / s.

【0043】そして、この時の気泡の様子を透明な平板
状部材16(図24乃至図28に図示)の上から観察し
てその時間的変化を調べたものが図4であり、入力した
パルス信号と気泡の様子とを時間軸をそろえて示した。
それによると、駆動電圧をオンしてパルス信号を入力す
ると、パルス信号の入力からやや遅れて(0.2μs
後)気泡の生成が開始され、その後気泡は次第に膨張
し、駆動電圧をオフ(4μs後)してからも気泡は膨張
を続け、気泡が最大値となる時の時間は4.9μs後で
あった。その後気泡は収縮を始め、駆動電圧をオンして
から14.7μs後に完全に消滅した。
FIG. 4 shows the state of the bubbles at this time observed from above the transparent flat plate-like member 16 (shown in FIGS. 24 to 28), and the change with time is shown in FIG. The signal and the appearance of bubbles are shown on a time axis.
According to this, when a drive signal is turned on and a pulse signal is input, it is slightly delayed (0.2 μs) from the input of the pulse signal.
(After) The generation of bubbles is started, and then the bubbles gradually expand. After the driving voltage is turned off (after 4 μs), the bubbles continue to expand, and the time when the bubble reaches the maximum value is after 4.9 μs. Was. Thereafter, the bubbles began to contract and completely disappeared 14.7 μs after the drive voltage was turned on.

【0044】つぎに、パルス信号の周波数を、10kH
z、30kHz、40kHzとして同様に気泡生成のプ
ロファイルを調べたが、気泡が最大になるまでの時間、
気泡消滅時の時間にはほとんど差異が見られず(気泡が
最大になるまでの時間は4.8〜5.1μs、気泡消滅
時の時間は14.7〜15μs)、気泡生成のプロファ
イルはパルス信号の周波数には依存しないことがわかっ
た。
Next, the frequency of the pulse signal is set to 10 kHz.
Similarly, the profile of bubble generation was examined with z, 30 kHz, and 40 kHz.
There is almost no difference in the time at the time of bubble disappearance (the time until the bubble becomes maximum is 4.8 to 5.1 μs, the time at which the bubble disappears is 14.7 to 15 μs), and the profile of bubble generation is pulse. It turns out that it does not depend on the frequency of the signal.

【0045】そこで、パルス信号の周波数をさらに上
げ、インク滴24の吐出が安定して行なわれる限界を調
べたところ、周波数が51kHzまで安定した吐出が行
なわれることがわかった。この時におけるインク滴24
の飛翔速度は12.5m/sであった。さらに周波数を
上げて55kHzにしたところ、2〜3秒間インク滴2
4の吐出を行なった後、吐出しなくなった。
Then, when the frequency of the pulse signal was further increased and the limit of stable ejection of the ink droplets 24 was examined, it was found that the ejection was stable up to a frequency of 51 kHz. The ink droplet 24 at this time
Was 12.5 m / s. When the frequency was further increased to 55 kHz, the ink drop 2
After the ejection of No. 4, the ejection stopped.

【0046】その理由を調べるため、周波数が50〜5
5kHzの間で気泡生成のプロファイルを注意深く調べ
たところ、周波数が51kHzまでは図4に示したよう
なパターンで気泡の発生から消滅までが行なわれた。こ
れに対し、周波数が52kHzでは、最初の数秒は図4
に示したようなパターンで気泡の発生から消滅までが行
なわれたが、その後は消滅しない気泡がヒーター11の
上方を覆ってしまい、気泡の発生、膨張、収縮、消滅と
いうパターンが行なわれなくなり、それ故、インク滴2
4の吐出も停止したのである。
In order to investigate the reason, when the frequency is 50 to 5
When the profile of bubble generation was carefully examined between 5 kHz, bubbles from generation to disappearance were performed in a pattern as shown in FIG. 4 up to a frequency of 51 kHz. In contrast, at a frequency of 52 kHz, the first few seconds
Was performed from the generation to the disappearance of the air bubbles in the pattern shown in FIG. 5, but the air bubbles that did not disappear afterwards covered the upper part of the heater 11, and the pattern of the generation, expansion, contraction, and disappearance of the air bubbles was not performed. Therefore, ink drop 2
The ejection of No. 4 also stopped.

【0047】従って、気泡が発生して消滅するまでのパ
ターンを安定して繰り返すためのパルス信号の上限周波
数、言い替えるならば、インク滴24の吐出が安定して
行なわれるためのパルス信号の上限周波数は51kHz
ということになる。
Accordingly, the upper limit frequency of the pulse signal for stably repeating the pattern until the bubble is generated and disappears, in other words, the upper limit frequency of the pulse signal for stably ejecting the ink droplet 24. Is 51kHz
It turns out that.

【0048】ここで、パルス信号の周波数が51kHz
時の駆動電圧と気泡の様子とを時間軸を揃えて図5に示
した。図5において、“T”はパルス信号を入力してか
ら気泡が最大になるまでの時間(この場合は、T=4.
9μs)である。そして、図5からは、この実験で使用
したインクジェット記録ヘッド23において2回目以降
の気泡の発生を安定して行なわせるためには、先のパル
ス信号を入力してから“4T(=19.6μs)”以降
に次のパルス信号を入力すればよいことがわかる。尚、
周波数が51kHzのパルス信号は、1回のパルス信号
の周期が1/(51×1000)秒、即ち、19.6μ
sである。
Here, the frequency of the pulse signal is 51 kHz.
FIG. 5 shows the driving voltage and the state of bubbles at the same time along the time axis. In FIG. 5, "T" is the time from the input of the pulse signal to the maximum bubble (in this case, T = 4.
9 μs). From FIG. 5, it can be seen from FIG. 5 that in order to stably generate bubbles in the second and subsequent times in the ink jet recording head 23 used in this experiment, "4T (= 19.6 .mu.s ) ", The next pulse signal should be input. still,
A pulse signal having a frequency of 51 kHz has a period of one pulse signal of 1 / (51 × 1000) seconds, that is, 19.6 μm.
s.

【0049】別の見方をすれば、先の気泡が消滅してか
ら次の気泡が発生を開始するまでの時間を“Ti”を、
前記“T”より大きくなるようにすれば、ほぼ安定し
て、しかも、最高の発生頻度で気泡生成、及び、インク
滴24の吐出を行なうことができることがわかる。
From another viewpoint, the time from when the previous bubble disappears to when the next bubble starts to be generated is referred to as “Ti”.
It can be seen that if the value is set to be larger than the “T”, the bubble generation and the ejection of the ink droplet 24 can be performed almost stably and at the highest occurrence frequency.

【0050】以上の結果は、インク吐出口22のサイズ
が17×17μm、インク吐出口22の配列密度が32
本/mmのインクジェット記録ヘッドにおける気泡生成
のプロファイルを調べた結果であるが、インク吐出口2
2のサイズや配列密度を変えた他のインクジェット記録
ヘッドにおける気泡生成のプロファイルを表2に示す。
尚、表2中に示した各時間は、パルス信号を入力してか
らの時間である。また、このパルス信号の周波数は全て
5kHzとした。
The above results show that the size of the ink discharge ports 22 is 17 × 17 μm and the array density of the ink discharge ports 22 is 32
This is a result of examining a profile of bubble generation in an ink jet recording head having the number of ink ejection ports 2 / mm.
Table 2 shows the profiles of bubble generation in other ink jet recording heads having different sizes and arrangement densities of No. 2.
Each time shown in Table 2 is a time after the input of the pulse signal. The frequency of all the pulse signals was 5 kHz.

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】つぎに、これらのインクジェット記録ヘッ
ドにおけるパルス信号の周波数を5kHzから徐々に上
げていき、気泡生成限界、別の表現をすれば、インク滴
24の吐出限界を調べた。その結果、48本/mmのイ
ンクジェット記録ヘッドでは、約75kHzが上限であ
り、その時のインク滴24の飛翔速度は11.1m/s
であった。また、24本/mmのインクジェット記録ヘ
ッドでは、約46kHzが上限であり、その時のインク
滴24の飛翔速度は10.7m/sであった。そして、
これらのインクジェット記録ヘッドでは、それ以上にパ
ルス信号の周波数を上げるとインク滴24の吐出が停止
してしまい、上述したインクジェット記録ヘッド(イン
ク吐出口サイズが17×17μm、配列密度が32本/
mmのヘッド)での実験で見られたように、気泡がヒー
ター全面を覆う状態となった。
Next, the frequency of the pulse signal in these ink jet recording heads was gradually increased from 5 kHz, and the limit of bubble generation and, in other words, the discharge limit of the ink droplet 24 were examined. As a result, for an ink jet recording head of 48 lines / mm, the upper limit is about 75 kHz, and the flying speed of the ink droplet 24 at that time is 11.1 m / s.
Met. The upper limit of the ink jet recording head of 24 lines / mm was about 46 kHz, and the flying speed of the ink droplet 24 at that time was 10.7 m / s. And
In these inkjet recording heads, if the frequency of the pulse signal is further increased, the ejection of the ink droplets 24 stops, and the above-described inkjet recording head (the ink ejection port size is 17 × 17 μm, the array density is 32 lines /
As a result, the air bubbles covered the entire surface of the heater.

【0053】一方、16本/mmのインクジェット記録
ヘッドでは、パルス信号の周波数を9〜9.5kHzま
で上げるとインク滴の吐出が停止し、8本/mmのイン
クジェット記録ヘッドでは、パルス信号の周波数を6〜
7kHzまで上げた時点でインク滴の吐出が停止した。
そこで、これらのインクジェット記録ヘッドのヒーター
を観察したところ、ヒーターが破壊されていたことがわ
かった。
On the other hand, in the case of an ink jet recording head of 16 lines / mm, when the frequency of the pulse signal is increased to 9 to 9.5 kHz, the ejection of ink droplets is stopped. 6 ~
At the time when the frequency was increased to 7 kHz, the ejection of the ink droplet was stopped.
Therefore, observation of the heaters of these ink jet recording heads revealed that the heaters were broken.

【0054】つまり、全てのインクジェット記録ヘッド
では、パルス信号の周波数を上げていくとある時点でイ
ンク滴の吐出が行なわれなくなるものの、その原因が異
なることがわかった。インク吐出口の配列密度が24本
/mm、48本/mmのインクジェット記録ヘッドで
は、上述した32本/mmのインクジェット記録ヘッド
と同様に、ヒーターによる気泡生成のサイクルが限界に
達してインク滴の吐出が停止したのに対し、インク吐出
口の配列密度が16本/mm、8本/mmのインクジェ
ット記録ヘッドでは、ヒーターの破壊によってインク滴
の吐出が停止したのである。
That is, in all the ink jet recording heads, the ejection of the ink droplet is stopped at a certain point when the frequency of the pulse signal is increased, but the cause is different. In the case of an ink jet recording head having an arrangement density of ink ejection ports of 24 lines / mm and 48 lines / mm, similarly to the above-described ink jet recording head of 32 lines / mm, the cycle of bubble generation by the heater reaches the limit and ink droplets are discharged. While the ejection was stopped, in the ink jet recording head having the arrangement density of the ink ejection ports of 16 lines / mm and 8 lines / mm, the ejection of the ink droplet was stopped due to the breakage of the heater.

【0055】この原因は、発生する気泡の大きさに依存
するものと考えられる。一般に、気泡が崩壊、消滅する
際には、キャビテーション作用によって非常に大きな衝
撃力が働くことが知られている。その衝撃力は、発生す
る気泡が大きければ大きい程その消滅時にヒーターに強
く作用する。上記の実験結果では、インク吐出口の配列
密度が8本/mm、16本/mmのインクジェット記録
ヘッドでパルス信号の周波数を徐々に上げていったとき
にヒーターが壊れたのはその衝撃力によるものと考えら
れる。つまり、パルス信号の周波数が5kHzの時には
異常がなかったものの、この周波数を徐々に上げていっ
たためにキャビテーションによる衝撃力の繰り返し回数
が徐々に上がり、ヒーターがその衝撃力に耐えられなく
なって破壊されたものと考えられる。
The cause is considered to depend on the size of the generated bubbles. Generally, it is known that when a bubble collapses and disappears, a very large impact force acts due to cavitation. The impact force acts more strongly on the heater at the time of its disappearance as the generated bubbles are larger. According to the above experimental results, the heater was broken when the frequency of the pulse signal was gradually increased in the ink jet recording head having the arrangement density of the ink discharge ports of 8 lines / mm and 16 lines / mm due to the impact force. It is considered something. In other words, although there was no abnormality when the frequency of the pulse signal was 5 kHz, since the frequency was gradually increased, the number of repetitions of the impact force due to cavitation gradually increased, and the heater could not withstand the impact force and was destroyed. It is thought that it was.

【0056】一方、インク吐出口の配列密度が24本/
mm、48本/mmのインクジェット記録ヘッドのヒー
ターが破壊されなかったのは、発生する気泡が非常に小
さく、従ってヒーターに作用する衝撃力も小さいためと
考えられる。
On the other hand, the arrangement density of the ink ejection ports is 24 lines /
It is considered that the reason why the heater of the ink jet recording head of 48 mm / mm was not broken was that the generated bubbles were very small, and therefore the impact force acting on the heater was also small.

【0057】この点に関し、より詳細に調べるため、本
発明者はインク吐出口の配列密度が異なる各種のインク
ジェット記録ヘッドのヒーターに対し、空気中及びビー
クル中でパルス信号を入力すると共にその周波数を変え
てそれらのヒーターの耐久性を調べた。使用したインク
ジェット記録ヘッドは、インク吐出口の配列密度が8本
/mm、16本/mm、24本/mm、32本/mm、
48本/mmのもので、駆動電圧やパルス信号のパルス
幅は、上述した気泡生成のプロファイルを調べた場合と
同様にした。その結果、空気中で駆動した場合には、パ
ルス信号の周波数を100kHzとして3時間駆動(パ
ルス信号を109入力)したが、全てのインクジェット
記録ヘッドのヒーターにおいて異常が認められなかっ
た。一方、ビークル中で同様の試験を行なったところ、
表3に示すような結果が得られた。
In order to investigate this point in more detail, the present inventors input pulse signals in the air and in the vehicle to the heaters of various ink jet recording heads having different arrangement densities of the ink ejection ports, and changed the frequency thereof. The durability of those heaters was examined by changing. In the used inkjet recording head, the arrangement density of the ink ejection ports was 8 lines / mm, 16 lines / mm, 24 lines / mm, 32 lines / mm,
The drive voltage and the pulse width of the pulse signal were 48 lines / mm, and were the same as in the case of examining the profile of bubble generation described above. As a result, when driven in air, the pulse signal was driven for 3 hours with the frequency of the pulse signal being 100 kHz (the pulse signal was input at 10 9 ), but no abnormality was observed in all the heaters of the ink jet recording head. On the other hand, when a similar test was performed in the vehicle,
The results as shown in Table 3 were obtained.

【0058】[0058]

【表3】 [Table 3]

【0059】つまり、インク吐出口の配列密度が8本/
mm、16本/mmのように、ヒーターが大きく発生す
る気泡が大きい場合には、気泡生成のサイクルの上限に
達する以前のパルス信号の周波数においてヒーターが破
壊されてしまうのに対し、インク吐出口の配列密度が2
4本/mm、32本/mm、48本/mmのように、ヒ
ーターが小さく発生する気泡が小さい場合には、気泡生
成のサイクルの上限付近で駆動させても、109以上の
ヒーターの耐久性があることがわかった。尚、発生する
気泡の大きさは、その長手方向の長さが、8本/mmの
ものは380μm、16本/mmのものは195μm、
24本/mmのものは115μm、32本/mmのもの
は90μm、48本/mmのものは60μmであった。
That is, the arrangement density of the ink ejection ports is 8
mm, 16 bubbles / mm, when the bubble generated by the heater is large, the heater is destroyed at the frequency of the pulse signal before reaching the upper limit of the bubble generation cycle. Array density of 2
When the heater generates small bubbles such as 4 lines / mm, 32 lines / mm, and 48 lines / mm, even if the heater is driven near the upper limit of the bubble generation cycle, the heater has a durability of 10 9 or more. I found that there is. In addition, the size of the generated bubbles is 380 μm for a length of 8 bubbles / mm, 195 μm for a length of 16 bubbles / mm,
The one with 24 lines / mm was 115 μm, the one with 32 lines / mm was 90 μm, and the one with 48 lines / mm was 60 μm.

【0060】以上の結果から、ある程度インク吐出口が
小さく、高密度に配列されたインクジェット記録ヘッド
では、インク滴の吐出を高い頻度で行なうための上限
は、パルス信号を入力してから気泡が最大になるまでの
時間を“T”としたとき、次のパルス信号を入力する時
間は先のパルス信号を入力してから“4T”以降とすべ
きものであることがわかる。別の見方をすると、先の気
泡が消滅してから次の気泡が発生を開始するまでの時間
を“T”より大きくなるように駆動すれば、ほぼ安定し
てしかも最高の発生頻度でインク滴の吐出を行なうこと
ができることがわかる。
From the above results, in an ink jet recording head in which ink discharge ports are small to some extent and arranged at high density, the upper limit for discharging ink droplets at a high frequency is that the maximum number of bubbles after the pulse signal is input. Assuming that the time required to reach “T” is “T”, the time for inputting the next pulse signal should be “4T” or later after the input of the previous pulse signal. From another viewpoint, if the time from when the previous bubble disappears to when the next bubble starts to be generated is set to be longer than “T”, the ink droplet is almost stable and has the highest frequency of occurrence. It can be seen that the discharge can be performed.

【0061】次に、本発明の別の特徴について説明す
る。本発明では、従来に比べて非常に小さいエネルギー
でインク滴の吐出を行なっている。また、本発明で使用
するインクジェット記録ヘッドのインク吐出口も非常に
小さいため、従来よりある、例えば、特公昭59−43
312号公報に開示されているような50×40μmと
いった大きなインク吐出口からインク滴を吐出する場合
に比べてインク滴の吐出がかなり難しくなる。その一番
の理由は、インク吐出口が小さくなって流体抵抗が大き
くなるからであるが、これも、最適の条件を見出すこと
により安定したインク滴の吐出を行なうことが可能であ
る。
Next, another feature of the present invention will be described. In the present invention, ink droplets are ejected with very little energy compared to the related art. Further, since the ink ejection port of the ink jet recording head used in the present invention is very small, it is conventionally used, for example, Japanese Patent Publication No. 59-43.
Discharge of ink droplets becomes considerably more difficult than when ink droplets are discharged from a large ink discharge port of 50 × 40 μm as disclosed in Japanese Patent No. 312. The first reason is that the ink discharge port becomes smaller and the fluid resistance becomes larger. However, it is also possible to discharge ink droplets stably by finding optimal conditions.

【0062】そこで本発明者は、インク滴を吐出させる
ために要するエネルギーが、インク吐出口の単位面積当
りどのくらい必要であるかを調べた。以下にそれを記
す。ここで使用したインクジェット記録ヘッドは、イン
ク吐出口の配列密度がそれぞれ24本/mm、32本/
mm、48本/mmのもので、それぞれのインク吐出口
のサイズは22×22μm、17×17μm、14×1
4μmであり、その他のディメンションや実験で使用し
たビークルの成分等は先に行なった実験の場合と同様で
ある。尚、実験の内容としては、インク滴の吐出に要す
るエネルギーを変えるために駆動電圧を変化させ、吐出
したインク滴の飛翔速度Vi(m/s)を測定した。ま
た、各インクジェット記録ヘッドのヒーターに入力する
パルス信号の周波数は、それぞれのインクジェット記録
ヘッドの使用限界(上限)から約10%低い周波数とし
た。即ち、24本/mmのインクジェット記録ヘッドで
は40kHz、32本/mmのインクジェット記録ヘッ
ドでは45kHz、48本/mmのインクジェット記録
ヘッドでは65kHzとした。又、パルス信号のパルス
幅は固定とし、各インクジェット記録ヘッドごとに、
4.5μs、4μs、3μsとした。表4にその結果を
示す。
Therefore, the present inventor examined how much energy required for discharging ink droplets per unit area of the ink discharge port was required. It is described below. In the ink jet recording head used here, the arrangement density of the ink ejection ports was 24 lines / mm and 32 lines / mm, respectively.
mm, 48 nozzles / mm, and the size of each ink ejection port is 22 × 22 μm, 17 × 17 μm, 14 × 1
4 μm, and other dimensions and the components of the vehicle used in the experiment are the same as those in the previous experiment. As the contents of the experiment, the driving voltage was changed to change the energy required for discharging the ink droplet, and the flying speed Vi (m / s) of the discharged ink droplet was measured. Further, the frequency of the pulse signal input to the heater of each ink jet recording head was set to be about 10% lower than the use limit (upper limit) of each ink jet recording head. That is, the frequency was set to 40 kHz for a 24 lines / mm inkjet recording head, 45 kHz for a 32 lines / mm inkjet recording head, and 65 kHz for a 48 lines / mm inkjet recording head. Also, the pulse width of the pulse signal is fixed, and for each ink jet recording head,
4.5 μs, 4 μs, and 3 μs. Table 4 shows the results.

【0063】[0063]

【表4】 [Table 4]

【0064】これにより、インク吐出口の面積に対する
インク滴の吐出に要するエネルギーの比“E/S(J/
cm2)”が0.3近傍以下では、インク滴は球状とな
り、その飛翔速度が遅く、不安定で実用的でないことが
わかった。一方、3より大きくなると、ヒーターの耐久
限界に達してヒーターが破壊されて使用できなくなるこ
とがわかった。
As a result, the ratio of the energy required for discharging the ink droplet to the area of the ink discharge port “E / S (J /
cm < 2 >) "is less than 0.3, the ink droplet becomes spherical, its flying speed is slow, unstable and impractical. Was found to be destroyed and unusable.

【0065】別の見方として、本発明のように従来例に
はない微小なインク吐出口(14×14μm〜22×2
2μm)から非常に高い周波数(少なくとも10kHz
以上)のパルス信号でインク滴を吐出するような場合
に、安定してインク滴を吐出させるためには、表4よ
り、インク吐出口の配列密度が24本/mmのインクジ
ェット記録ヘッドでは1.46μJ(駆動電圧5V時)
〜15.0μJ(駆動電圧16V時)、インク吐出口の
配列密度が32本/mmのインクジェット記録ヘッドは
0.90μJ(駆動電圧4.1V時)〜8.74μJ
(駆動電圧12.8V時)、インク吐出口の配列密度が
48本/mmのインクジェット記録ヘッドは0.62μ
J(駆動電圧3.8V時)〜5.97μJ(駆動電圧1
1.8V時)であり、これらを総合して0.6μJ〜1
5.0μJ程度の範囲で使用するのがよい。
From another viewpoint, a minute ink ejection port (14 × 14 μm to 22 × 2) which is not present in the prior art as in the present invention.
2 μm) to very high frequencies (at least 10 kHz)
Table 4 shows that in order to stably eject ink droplets when an ink droplet is ejected by the above pulse signal, the ink jet recording head having an ink ejection port array density of 24 nozzles / mm is used. 46μJ (at 5V drive voltage)
0.95 μJ (at a drive voltage of 4.1 V) to 8.74 μJ for an ink jet recording head having an ink ejection opening array density of 32 lines / mm (up to a drive voltage of 16 V).
(At a driving voltage of 12.8 V), the ink jet recording head having an ink ejection port array density of 48 lines / mm is 0.62 μm.
J (at a drive voltage of 3.8 V) to 5.97 μJ (drive voltage 1
1.8 V), and when these are combined, 0.6 μJ to 1
It is preferable to use in the range of about 5.0 μJ.

【0066】本発明では、被記録体(例えば、紙)上に
形成する画素の大きさを、10〜75kHzという非常
に高い頻度で発生させた非常に微小なインク滴を1個〜
複数個略同一箇所へ付着させることによって変化させ
る。この1個〜複数個のインク滴を略同一箇所へ付着さ
せるために画像濃度情報がインクジェット記録ヘッドに
入力され、この画素濃度情報に応じた1個〜複数個のパ
ルス信号によって1個〜複数個の微小なインク滴を発生
させるわけであるが、被記録体上に複数個のインク滴を
付着させた場合にその画素径が変えられる範囲にも限界
があり、無制限に多くのインク滴を同一箇所に付着させ
ればよいというものではない。
According to the present invention, the size of a pixel formed on a recording medium (for example, paper) is reduced by one very small ink droplet generated at a very high frequency of 10 to 75 kHz.
It is changed by attaching a plurality of them to substantially the same location. Image density information is input to an ink jet recording head in order to cause the one or more ink droplets to adhere to substantially the same location, and one to a plurality of pulse signals corresponding to the pixel density information are used. However, when multiple ink droplets are deposited on a recording medium, there is a limit to the range in which the pixel diameter can be changed. It does not mean that it only needs to be attached to the location.

【0067】本発明者はこの点に鑑み、発生させるイン
ク滴の数と被記録体上に形成される画素の大きさとの関
係を調べた。ここで使用したインクジェット記録ヘッド
は、インク吐出口のサイズが17×17μm、インク吐
出口の配列密度が32本/mm、その他の寸法等は上述
した実験で使用したインクジェット記録ヘッドと同様で
ある。また、使用したインクの組成は、 グリセリン 18.0% エチルアルコール 4.8% 水 75.0% C.I.ダイレクトブラック154 2.2% である。さらに、吐出の条件は、駆動電圧が6V、パル
ス信号のパルス幅が4μs、パルス信号の周波数が45
kHzである。この条件でパルス信号数を1、2、3、
…と変えて最大50まで入力し、それぞれのパルス信号
数に応じて形成される被記録体上の画素径を測定した。
被記録体としては、(株)リコー製のPPC用紙620
0と、三菱マットコート紙NMとを用いた。図6にその
結果を示す。尚、図6のグラフは、横軸に一つの画素を
形成するために吐出させたインク滴の数(パルス信号
数)、縦軸は形成された画素の画素径である。
In view of this point, the present inventor examined the relationship between the number of ink droplets to be generated and the size of the pixels formed on the recording medium. The ink jet recording head used here has an ink ejection port size of 17 × 17 μm, an ink ejection port array density of 32 lines / mm, and other dimensions are the same as those of the ink jet recording head used in the above-described experiment. The composition of the ink used was glycerin 18.0% ethyl alcohol 4.8% water 75.0% C.I. I. Direct black 154 2.2%. Further, the ejection conditions are as follows: the driving voltage is 6 V, the pulse width of the pulse signal is 4 μs, and the frequency of the pulse signal is 45.
kHz. Under these conditions, the number of pulse signals is 1, 2, 3,
.. Were input up to a maximum of 50, and the pixel diameter on the recording medium formed according to the number of pulse signals was measured.
The recording medium is PPC paper 620 manufactured by Ricoh Co., Ltd.
0 and Mitsubishi Matt Coated Paper NM. FIG. 6 shows the result. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis represents the number of ink droplets (number of pulse signals) ejected to form one pixel, and the vertical axis represents the pixel diameter of the formed pixel.

【0068】これより分かるように、被記録体の略同一
箇所に付着させるインク滴の数を増加させるにつれて画
素径を大きくすることができるが、ある値以上のインク
滴の数になると、画素径を大きくすることに関してあま
り寄与しなくなる。ここでは、インク滴の発生頻度、つ
まり、パルス信号の周波数を45kHzとしたが、複数
個のインク滴によって一個の画素を形成しているため、
実際の画素形成頻度は、画素を形成するインク滴の数の
とりかたにもよるが、45kHzよりはるかに遅くな
る。
As can be seen from the above, the pixel diameter can be increased as the number of ink droplets attached to substantially the same location on the recording medium is increased. However, when the number of ink droplets exceeds a certain value, the pixel diameter becomes larger. Makes little contribution to increasing. Here, the frequency of ink droplet generation, that is, the frequency of the pulse signal is set to 45 kHz. However, since one pixel is formed by a plurality of ink droplets,
The actual frequency of pixel formation depends on the number of ink droplets forming pixels, but is much slower than 45 kHz.

【0069】ここで、最大画素を得るためにn個のイン
ク滴を使用すると仮定すれば、画素形成頻度は45kH
z/nとなる。この画素形成頻度は、一個のインク滴に
よって一個の画素を形成する場合も、n個のインク滴に
よって一個の画素を形成する場合も同じであり、n個の
インク滴により一個の画素を形成する場合が律則条件と
なる。このインク滴発生頻度と、画素形成頻度との関係
を図7に示す。
Here, assuming that n ink droplets are used to obtain the maximum pixel, the pixel formation frequency is 45 kHz.
z / n. This pixel formation frequency is the same whether one pixel is formed by one ink droplet or one pixel is formed by n ink droplets. One pixel is formed by n ink droplets. The case is the rule condition. FIG. 7 shows the relationship between the frequency of ink droplet generation and the frequency of pixel formation.

【0070】図7に示した例では、1個〜22個の範囲
でインク滴の数を変えることにより大きさの異なる画素
を形成する例を示しているが、インク滴を形成するパル
ス信号の周波数を22kHzとすると、画素の形成頻度
は1kHzに低下する。画素形成頻度は1枚のプリント
を実行するスピードを決定するものであるから、できる
だけ速いほうがよい。従って、一個の画素を形成するた
めのインク滴の数を必要以上に増やすと、プリントスピ
ードが遅くなり好ましくない。このような観点から図6
の結果をみると、インク滴の数が20個より少ない場合
には、画素径はインク滴の数に応じて比較的大きく変化
するが、20個〜30個の範囲になると、画素径の変化
がややにぶくなる。さらに、30個以上になると、イン
ク滴の数を増やしても画素径はほとんど変わらず、これ
以上インク滴を被記録体上の同一個所へ付着させても意
味がないことがわかる。
The example shown in FIG. 7 shows an example in which pixels of different sizes are formed by changing the number of ink droplets in the range of 1 to 22 pixels. Assuming that the frequency is 22 kHz, the frequency of forming pixels drops to 1 kHz. Since the frequency of pixel formation determines the speed at which one print is executed, it is better to be as fast as possible. Therefore, if the number of ink droplets for forming one pixel is increased more than necessary, the printing speed is undesirably reduced. From this point of view, FIG.
According to the result, when the number of ink droplets is less than 20, the pixel diameter changes relatively largely according to the number of ink droplets, but when the number falls within the range of 20 to 30, the pixel diameter changes. Slightly grinds. Further, when the number of ink droplets is 30 or more, even if the number of ink droplets is increased, the pixel diameter hardly changes, and it is understood that it is meaningless to attach more ink droplets to the same location on the recording medium.

【0071】つまり、一つの画素をその径を変えて記録
するためには、多くても30個までの範囲でインク滴の
数を変えて記録するのが望ましく、好適には20個まで
の範囲でインク滴の数を変えるのがよく、最適には10
個までの範囲でインク滴の数を変えるのがよい。これ
は、図6のグラフからも明らかなように、インク滴の数
が10個までの範囲では画素径の変化率が最も良く、1
0個〜20個までの範囲ではその変化率がやや低くな
り、20個〜30個の範囲ではその変化率がさらに低く
なり、30個以上ではほとんど変化しなくなるからであ
る。
In other words, in order to print one pixel by changing its diameter, it is desirable to print by changing the number of ink droplets in a range of at most 30 and preferably in a range of up to 20. It is better to change the number of ink droplets with
It is good to change the number of ink droplets in the range up to the number. As is clear from the graph of FIG. 6, the change rate of the pixel diameter is the best in the range where the number of ink droplets is up to ten, and 1
This is because the rate of change is slightly lower in the range of 0 to 20 pieces, and is further reduced in the range of 20 to 30 pieces, and hardly changes in the range of 30 pieces or more.

【0072】別の見方をすれば、本発明は、インク滴の
形成頻度が従来の16本/mm程度のインク吐出口配列
密度のインクジェット記録ヘッドでは実現できなかった
10kHz以上のパルス信号でその特徴を発揮し、又、
その上限は75kHzであるので、その画素形成頻度が
0.3〜7.5kHzとなる。
From another point of view, the present invention is characterized by a pulse signal of 10 kHz or more which cannot be realized by a conventional ink jet recording head having an ink ejection port array density of about 16 nozzles / mm. Demonstrate,
Since the upper limit is 75 kHz, the pixel formation frequency is 0.3 to 7.5 kHz.

【0073】ここで、実際に記録を行なった結果につい
て説明する。尚、インク吐出口の配列密度が32本/m
m(インク吐出口の数は256)のインクジェット記録
ヘッドを4個使用し、それぞれにイエロー、マゼンタ、
シアン、ブラックの色が異なるインクをつめ、A4サイ
ズの紙(三菱製紙製のマットコート紙NM)を用いた。
又、各種記録条件は以下のとおりである。パルス信号の
周波数が45kHz、画像濃度情報に応じて1画素を形
成するためのインク滴の数を1〜15個の範囲とした。
従って、画素の形成頻度は3kHzである。さらに、階
調表現は本発明の方法によって画素径を変えただけでな
く、4×4のマトリックスを組み合わせることにより、
256階調まで変えることとした。従って、画素の密度
は32個/mmであるが、絵素の密度は8個/mmとな
った。以上の条件でA4サイズの紙へ記録を行なうため
には、34スキャン(片方向記録とした)を行なって約
2分弱で終了した。得られた画像は、銀塩写真に勝ると
も劣らない画質であった。
Here, the result of actual recording will be described. In addition, the arrangement density of the ink ejection ports is 32 lines / m.
m (the number of ink ejection ports is 256) using four ink jet recording heads, each of which has yellow, magenta,
A4 size paper (mat coated paper NM made by Mitsubishi Paper Mills) was filled with inks of different cyan and black colors.
Various recording conditions are as follows. The frequency of the pulse signal was 45 kHz, and the number of ink droplets for forming one pixel according to image density information was in the range of 1 to 15.
Therefore, the frequency of pixel formation is 3 kHz. Further, the gradation expression not only changes the pixel diameter by the method of the present invention, but also combines a 4 × 4 matrix,
It was decided to change to 256 gradations. Therefore, the pixel density was 32 pixels / mm, but the pixel density was 8 pixels / mm. In order to print on A4 size paper under the above conditions, 34 scans (unidirectional printing) were performed, and the process was completed in less than about 2 minutes. The obtained image had image quality not inferior to silver halide photography.

【0074】ついで、本発明の別の特徴について説明す
る。この特徴は、被記録体25上の同一箇所へ付着させ
ることができるインク滴24の最大数を可変としたこと
である。即ち、その記録装置がもつ本来の記録モードの
他に、被記録体25上の同一箇所へ付着させることがで
きるインク滴24の最大数を変えたモード(ドラフトモ
ード)を持たせたことである。そして、本来の記録モー
ドが1個〜10個のインク滴24によって1画素を形成
するものであるのに対し、ドラフトモードが1個〜5個
のインク滴24によって1画素を形成するものであると
すれば、2倍の速さで印写を行なうことができる。な
お、このようなドラフトモードは、最高画質は得られな
くともプリントアウトした場合における全体のおおまか
なイメージを早くつかみたいというような場合に非常に
便利である。
Next, another feature of the present invention will be described. This feature is that the maximum number of ink droplets 24 that can be attached to the same location on the recording medium 25 is variable. That is, in addition to the original recording mode of the recording apparatus, a mode (draft mode) in which the maximum number of ink droplets 24 that can be attached to the same location on the recording medium 25 is changed. . While the original recording mode forms one pixel with one to ten ink droplets 24, the draft mode forms one pixel with one to five ink droplets 24. Thus, printing can be performed at twice the speed. Such a draft mode is very convenient when it is desired to quickly obtain an overall rough image in the case of printing out even if the highest image quality cannot be obtained.

【0075】また、インクジェット記録ヘッドは、ノン
インパクト、ノンコンタクト記録であるため、原理的に
はあらゆる被記録体(例えば、コピー用紙、再生紙、O
HPシート、ハガキ等)に印写することが可能である。
しかし、被記録体25上で形成される画素26の大きさ
は、被記録体25の種類によって変化するものであり、
その一例を表5に示す。なお、この表5においては、
A、B、Cは種類の異なる被記録体であり、それぞれ1
滴、5滴、10滴のインク滴24によって1個の画素2
6を形成した場合におけるインク質量と画素径とを示し
ている。インク質量の測定は、現実には6×105個の
インク滴24を採取(20kHzのパルス信号で30秒
間インク滴24を吐出させて採取)し、その重量から求
めたものである。画素径は、被記録体25上の画素26
をX−Yステージ付光学顕微鏡で測定したものであり、
30個の平均値で示している。
Further, since the ink jet recording head performs non-impact and non-contact recording, in principle, any recording medium (for example, copy paper, recycled paper, O
(HP sheet, postcard, etc.).
However, the size of the pixel 26 formed on the recording medium 25 varies depending on the type of the recording medium 25,
Table 5 shows an example. In Table 5,
A, B, and C are recording media of different types.
One pixel 2 is formed by five drops, five drops, and ten drops 24 of ink.
6 shows the ink mass and the pixel diameter when No. 6 is formed. The measurement of the ink mass is actually obtained by collecting 6 × 10 5 ink droplets 24 (collecting the ink droplets 24 by discharging the ink droplets 30 with a pulse signal of 20 kHz for 30 seconds) and measuring the weight. The pixel diameter is the pixel 26 on the recording medium 25.
Was measured with an optical microscope equipped with an XY stage,
The average value is shown for 30 pieces.

【0076】[0076]

【表5】 [Table 5]

【0077】表5より明らかなように、被記録体Aと被
記録体Bとでは形成される画素26の画素径は僅かに被
記録体Bが拡がるだけであるが、被記録体Cでは被記録
体A、Bに比べてはるかに拡がることがわかる。そし
て、被記録体A、B、Cを用いて全く同じ条件で同じ画
像サンプルを印写したところ、被記録体B上の画像は被
記録体A上の画像に比べて僅かに暗く、被記録体C上の
画像は被記録体A、B上の画像に比べてはるかに暗い画
像となった。なお、その時の各被記録体A、B、C上の
最大となる画素26は10滴のインク滴24によって形
成されたものである。
As is clear from Table 5, the pixel diameter of the pixel 26 formed between the recording medium A and the recording medium B is such that the recording medium B slightly expands, but the recording medium C does not. It can be seen that the recording mediums A and B spread much more. Then, when the same image sample was printed using the recording media A, B, and C under exactly the same conditions, the image on the recording media B was slightly darker than the image on the recording media A, The image on the body C was much darker than the images on the recording bodies A and B. The largest pixel 26 on each of the recording materials A, B, and C at that time is formed by ten ink droplets 24.

【0078】つぎに、被記録体A上で最大となる画素2
6を形成するインク滴24の数を11滴として同様の印
写サンプルを得たところ、前述の被記録体B上の画像と
略同じ位の濃度の画像が得られた。さらに、被記録体A
上で最大となる画素26を形成するインク滴24の数を
14滴として同様の印写サンプルを得たところ、前述の
被記録体C上の画像と略同じ位の濃度の画像が得られ
た。
Next, the maximum pixel 2 on the recording medium A
When a similar print sample was obtained with the number of ink droplets 24 forming 6 being 11 drops, an image having the same density as the image on the recording medium B was obtained. Further, the recording medium A
A similar print sample was obtained with the number of ink droplets 24 forming the largest pixel 26 being 14 above, and an image having the same density as the image on the recording medium C was obtained. .

【0079】以上の結果より、被記録体が変わっても、
被記録体の種類に応じて被記録体上の同一箇所へ付着さ
せるインク滴24の最大数を変化させることにより、略
同じような画像が得られることがわかる。なお、同一箇
所へ付着するインク滴24の数は、最大の画素26を形
成する場合にのみ変化するものではなく、その他の大き
さの画素26の場合にもそれに準じて変化することはい
うまでもない。
From the above results, even if the recording medium changes,
It can be seen that substantially the same image can be obtained by changing the maximum number of ink droplets 24 attached to the same location on the recording medium according to the type of the recording medium. It should be noted that the number of ink droplets 24 adhering to the same location does not change only when the largest pixel 26 is formed, but also changes when the pixel 26 has another size. Nor.

【0080】また、画像読取装置であるスキャナーを備
えたインクジェット記録装置においては、通常は、原稿
をスキャナーで読んでそれを忠実にインクジェット記録
部で出力するという使い方をするが、時には、薄い原稿
を濃く印写し、又は、濃い原稿を薄く印写する場合があ
る。その際に、同一箇所へ付着させるインク滴24の最
大数を変えることにより、任意の濃度の画像を容易に得
ることができる。
In an ink jet recording apparatus having a scanner as an image reading apparatus, a method of reading an original with a scanner and outputting the original faithfully with an ink jet recording unit is usually used. In some cases, printing is performed darkly, or a dark original is printed lightly. At this time, by changing the maximum number of the ink droplets 24 to be attached to the same location, an image having an arbitrary density can be easily obtained.

【0081】なお、以上のように被記録体25上の同一
箇所へ付着させるインク滴24の最大数を可変させるこ
とにより被記録体25上に印写された画像の濃度を調整
する方法は、ヒーター11を加熱して気泡を発生させる
形式のサーマルインクジェット記録ヘッドにのみ適用さ
れるものではなく、ピエゾ振動子を振動させることによ
りインク滴を吐出させるようにした連続流型インクジェ
ットヘッドにおいても適用が可能である。
As described above, the method of adjusting the density of the image printed on the recording medium 25 by changing the maximum number of the ink droplets 24 adhered to the same portion on the recording medium 25 is as follows. The present invention is not limited to a thermal ink jet recording head of a type in which bubbles are generated by heating the heater 11, but is also applicable to a continuous flow type ink jet head in which ink droplets are ejected by vibrating a piezoelectric vibrator. It is possible.

【0082】ついで、本発明の別の特徴について説明す
る。まず、本発明のように被記録体25上の同一箇所へ
付着させるインク滴24の数を変えることにより画素径
を変化させて階調記録を行なう場合、同一箇所へ付着さ
せたインク滴24の数と画像濃度との関係は、図8に示
したように最高濃度に達するまでは直線的増加であるこ
とが望ましい。しかし、同一箇所へ付着させたインク滴
24の数と画像濃度との関係を測定すると、直線的増加
にはならず図9に示したような結果となる。なお、この
測定において使用したインクジェット記録ヘッドは、 インク吐出口22のサイズ 17×17μm ヒーター11のサイズ 14×84μm ヒーター11の抵抗値 77Ω インク吐出口22、ヒーター11の配列密度 800dpi である。また、インクとしては以下の成分のものを使用
した。
Next, another feature of the present invention will be described. First, when gradation recording is performed by changing the pixel diameter by changing the number of ink droplets 24 attached to the same location on the recording medium 25 as in the present invention, the ink droplets 24 attached to the same location It is desirable that the relationship between the number and the image density increases linearly until the maximum density is reached as shown in FIG. However, when the relationship between the number of ink droplets 24 attached to the same location and the image density is measured, the result does not increase linearly but results as shown in FIG. The ink jet recording head used in this measurement has a size of the ink discharge port 22 of 17 × 17 μm and a size of the heater 11 of 14 × 84 μm. The resistance value of the heater 11 is 77Ω. The arrangement density of the ink discharge port 22 and the heater 11 is 800 dpi. The ink used had the following components.

【0083】 グリセリン 18.0% エチルアルコール 4.8% 水 75.0% C.I.ダイレクトブラック154 2.2% さらに、インク滴24を付着させる被記録体25として
は、(株)リコー製のPPC用紙6200を使用した。
そして、1画素を形成するインク滴24の数が1、2、
3、…、…、20の場合で濃度測定ができるように、1
0×10mmの領域で全面印写を行い、それぞれの濃度
を測定してプロットしたものである。
Glycerin 18.0% Ethyl alcohol 4.8% Water 75.0% C.I. I. Direct Black 154 2.2% Further, as the recording medium 25 to which the ink droplet 24 is adhered, PPC paper 6200 manufactured by Ricoh Co., Ltd. was used.
The number of ink droplets 24 forming one pixel is 1, 2,
In order to be able to measure concentration in the case of 3, ..., ..., 20, 1
The entire surface was printed in an area of 0 × 10 mm, and the respective densities were measured and plotted.

【0084】図9に示した測定結果によると、画像濃度
が低い範囲では、画像濃度はインク滴24の増加に応じ
て略直線的に上昇するが、画像濃度が高くなって次第に
飽和状態に近付くと、インク滴24の増加に対して画像
濃度の上昇が緩やかになり、被記録体25上の同一箇所
へ付着させるインク滴24の数を大幅に上昇させないと
必要な画像濃度が得られなくなることがわかる。
According to the measurement results shown in FIG. 9, in the range where the image density is low, the image density increases substantially linearly with the increase of the ink droplets 24, but gradually approaches the saturation state as the image density increases. And the increase in the image density becomes gradual with the increase in the number of the ink droplets 24, and the required image density cannot be obtained unless the number of the ink droplets 24 adhered to the same portion on the recording medium 25 is increased significantly. I understand.

【0085】そこで、本発明では図10に示したよう
に、インク滴24の数を変えて大きさが異なるようにし
た画素をD1、D2、D3、…、…、D10としたときに、
それらの画素を構成するためのインク滴24の数を1、
2、3、4、5、6、7、8、9、10とするのではな
く、例えば、本発明の例では、1、2、3、4、5、
6、8、10、12、20滴という具合に設定する。こ
うすると、各画素(D1〜D10)に対して画像濃度が
図10に示したように直線的に増加し、所望の画像濃度
が容易に得られるようになり、なめらかで、高品質の階
調記録が可能となる。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 10, pixels having different sizes by changing the number of ink droplets 24 are designated as D 1 , D 2 , D 3 ,..., D 10 . sometimes,
The number of ink droplets 24 for forming these pixels is 1,
Instead of 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, for example, in the example of the present invention, 1, 2, 3, 4, 5,.
Set to 6, 8, 10, 12, 20 drops. As a result, the image density linearly increases for each pixel (D1 to D10) as shown in FIG. 10, and a desired image density can be easily obtained, and a smooth, high-quality gradation can be obtained. Recording becomes possible.

【0086】ついで、本発明の別の特徴について説明す
る。この特徴は、1個〜複数個のインク滴24によって
形成される画素26の中心位置を、1画素が形成される
べき領域の中心位置に略一致させると共に、隣接する画
素26の中心間距離を略等しくし、さらに、1画素を形
成するための隣接するパルス信号群の中央位置間隔を略
等しくするようにしたものであり、これらの特徴を以下
に詳述する。
Next, another feature of the present invention will be described. This feature makes the center position of a pixel 26 formed by one or a plurality of ink droplets 24 substantially coincide with the center position of a region where one pixel is to be formed, and reduces the distance between the centers of adjacent pixels 26. The pulse signal groups are made substantially equal, and the intervals between the center positions of adjacent pulse signal groups for forming one pixel are made substantially equal. These features will be described in detail below.

【0087】まず、図11に示した正方形の各フレーム
は被記録体25上において1画素が形成されるべき5個
の領域を示したものであり、図12はそれらの各領域内
に2値記録の画素26が形成された状態を示したもので
ある。このような2値記録の場合には、画素26の中心
と画素を形成すべき領域の中心とが容易に一致し、か
つ、画素を形成すべき領域の中心間距離Laと、隣接す
る画素26の中心間距離Lbとが略一致する。
First, each square frame shown in FIG. 11 shows five areas where one pixel is to be formed on the recording medium 25, and FIG. 12 shows a binary image in each area. This shows a state where recording pixels 26 are formed. In the case of such binary recording, the center of the pixel 26 easily matches the center of the region where the pixel is to be formed, and the center distance La of the region where the pixel is to be formed and the distance between the center of the adjacent pixel 26 Is substantially the same as the center distance Lb.

【0088】つぎに、図13は1個〜複数個のインク滴
24によって1画素を形成する従来例を示したもので、
1画素を形成するインク滴24の数によっては、その画
素26の中心位置と1画素が形成されるべき領域の中心
位置とが一致しなくなり、さらに、隣接する画素26の
中心間距離Lc1、Lc2、Lc3、Lc4が区々となり、
最終的には画像品質が低下するという問題がある。これ
は、インクジェット記録ヘッドと被記録体とが相対運動
をしながら印写が行なわれると共に1画素を形成するイ
ンク滴24の数が1個〜複数個の範囲で変化して1画素
を形成する時間が異なるためである。また、1画素を形
成するための隣接するパルス信号群の中央位置間隔Ta
1、Ta2、Ta3、Ta4も区々となっている。なお、図
13は1個の画素を形成する最大インク滴24の数が5
個の場合を示しており、実線で示したパルス信号がイン
ク滴24を吐出させる際のものである。
Next, FIG. 13 shows a conventional example in which one pixel is formed by one to a plurality of ink droplets 24.
Depending on the number of ink droplets 24 forming one pixel, the center position of the pixel 26 does not match the center position of the region where one pixel is to be formed, and furthermore, the center distance Lc 1 between the adjacent pixels 26, Lc 2 , Lc 3 , Lc 4 are separated,
Finally, there is a problem that the image quality is deteriorated. This is because printing is performed while the ink-jet recording head and the recording medium move relative to each other, and the number of ink droplets 24 forming one pixel changes within a range of one to a plurality of pixels to form one pixel. This is because the time is different. Also, the center position interval Ta between adjacent pulse signal groups for forming one pixel.
1 , Ta 2 , Ta 3 , and Ta 4 are also different. FIG. 13 shows that the number of the maximum ink droplets 24 forming one pixel is five.
In this case, the pulse signal indicated by the solid line is for discharging the ink droplet 24.

【0089】図14は本発明の特徴を示したもので、1
画素を形成するインク滴24の数が少ない場合(小さい
画素を形成する場合)には、インク滴24を吐出させる
パルス信号を時間的に遅延させて発生させている。具体
的には、1個のインク滴24で1画素を形成する場合に
は発生可能な5個のパルス信号のうち3番目のパルス信
号を発生させ、2個のインク滴24で1画素を形成する
場合には2番目と3番目のパルス信号を発生させてい
る。このようにすることにより、各画素26の中心位置
と1画素が形成されるべき領域の中心位置とが略一致
し、さらに、隣接する画素26の中心間距離Ld1、L
2、Ld3、Ld4が略一致し、画質が向上する。ここ
で、“略一致”という表現を使ったのは、インク滴24
を発生させるパルス信号が偶数個か奇数個かによって1
パルス分(インク滴1滴分)の位置ズレが発生するため
である。しかし、この1パルス分の位置ズレはほとんど
無視してよい値であり、2個のインク滴24で1画素を
形成する場合には3番目と4番目のパルス信号を発生さ
せてもよい。
FIG. 14 shows the features of the present invention.
When the number of ink droplets 24 forming a pixel is small (when forming a small pixel), a pulse signal for discharging the ink droplet 24 is generated with a time delay. Specifically, when one pixel is formed by one ink droplet 24, a third pulse signal is generated from five pulse signals that can be generated, and one pixel is formed by two ink droplets 24. In this case, the second and third pulse signals are generated. By doing so, the center position of each pixel 26 substantially coincides with the center position of the region where one pixel is to be formed, and the center distances Ld 1 , Ld 1
d 2 , Ld 3 , and Ld 4 substantially match, and the image quality is improved. Here, the expression “substantially coincide with” is used for the ink droplet 24.
1 depending on whether an even or odd number of pulse signals
This is because a position shift of a pulse (one ink drop) occurs. However, the positional shift for one pulse is almost negligible, and when two pixels 24 form one pixel, the third and fourth pulse signals may be generated.

【0090】なお、図13及び図14においては、隣接
する画素26間に隙間があるような図になっているが、
これは図が複雑になることを避けるためであり、実際に
はつながった直線、或いは、全面ベタ印写のような場合
には、隣接する画素26同志は互いに重なり合うように
なる。また、図13及び図14において、複数個のイン
ク滴24で1個の画素26を形成する場合、画素26が
横長状になるように示されているが、これも説明上の便
宜から極端に表現したものであり、実際には各画素26
は略丸い形となる。
In FIGS. 13 and 14, there is a gap between adjacent pixels 26, but FIG.
This is to avoid complicating the drawing. In actuality, in the case of a connected straight line or solid printing of the entire surface, adjacent pixels 26 overlap each other. In FIGS. 13 and 14, when one pixel 26 is formed by a plurality of ink droplets 24, the pixel 26 is shown to be horizontally long. It is a representation of each pixel 26
Has a substantially round shape.

【0091】一方、1画素を形成するためのパルス信号
群に関しては、隣接するパルス信号群の中央位置間隔T
1、Tb2、Tb3、Tb4が略一定となっている。な
お、ここでも“略一定”という表現を使ったのは、上述
した場合と同様に、インク滴24を発生させるパルス信
号が偶数個か奇数個かによって1パルス分(インク滴1
滴分)の位置ズレが発生するためであるが、この1パル
ス分の位置ズレはほとんど無視してよい値である。
On the other hand, regarding the pulse signal group for forming one pixel, the center position interval T
b 1 , Tb 2 , Tb 3 , and Tb 4 are substantially constant. Here, the expression “substantially constant” is used, as in the above-described case, in accordance with whether the pulse signal for generating the ink droplet 24 is an even number or an odd number.
This is because the position shift of (droplet) occurs, but the position shift of one pulse is a value that can be almost ignored.

【0092】ついで、本発明の別の特徴を図15及び図
16に基づいて説明する。まず、2値記録を行なう通常
のインクジェット記録ヘッドでは、全面印写(ベタ印
写)を行なった場合、隣接する各画素が互いに部分的に
重なり合うようにしてインク滴が付着しない白地領域を
なくすようにしている。例えば、図15に示したよう
に、各画素26の画素径をDd、隣接する画素26の中
心間距離をDpとするとき、Dd≧√2・Dpとするこ
とによって白地領域がなくなる。具体的な数字を挙げる
と、400dpiの印写密度の場合、DP=63.5μ
mであるから、Dd≧90μmとすれば、白地領域がな
くなって全面印写が実現される。そして、このような画
素径を得るためには、例えば、前述した特公昭59−4
3312号公報に開示されたようにヒーター面に対して
水平方向にインク滴を吐出させる所謂エッジシュータ型
のサーマルインクジェット記録ヘッドでは、インクや紙
の材質等により多少の変動があるものの、インク吐出口
の大きさは略28×28μm程度に設定されている。
Next, another feature of the present invention will be described with reference to FIGS. First, in a normal inkjet recording head that performs binary recording, when performing full-screen printing (solid printing), adjacent pixels partially overlap each other to eliminate a white background area where ink droplets do not adhere. I have to. For example, as shown in FIG. 15, when the pixel diameter of each pixel 26 is Dd and the distance between the centers of adjacent pixels 26 is Dp, the white background region is eliminated by setting Dd ≧ √2 · Dp. Specifically, in the case of a printing density of 400 dpi, D P = 63.5 μ.
m, if Dd ≧ 90 μm, the white background area disappears and the entire surface is printed. In order to obtain such a pixel diameter, for example, the aforementioned Japanese Patent Publication No. Sho 59-4
As disclosed in Japanese Patent No. 3312, a so-called edge shooter type thermal ink jet recording head which discharges ink droplets in a horizontal direction with respect to a heater surface has some fluctuations depending on the material of ink and paper. Is set to approximately 28 × 28 μm.

【0093】一方、本発明は、画素の大きさを変える多
値記録によって階調記録を行なうようにしたインクジェ
ット記録ヘッドであり、インク吐出口22が400dp
iの密度で一列に形成され、各インク吐出口22が16
×16μmの大きさに形成されている。また、ヒーター
11は15×60μmの大きさに形成され、その抵抗値
が61.7Ωに設定されている。
On the other hand, the present invention relates to an ink jet recording head for performing gradation recording by multi-value recording in which the size of a pixel is changed.
i are formed in a line at a density of i.
It is formed in a size of × 16 μm. The heater 11 is formed in a size of 15 × 60 μm, and its resistance is set to 61.7Ω.

【0094】そして、このインクジェット記録ヘッドを
用いると共に前述した組成のインク(グリセリン 18
%、エチルアルコール 4.8%、水 75%、C.
I.ダイレクトブラック154 2.2%)を用いてイ
ンク滴を吐出させたところ、ヒーター11へ入力するパ
ルス信号の周波数が最大53kHzまで安定したインク
滴の吐出が行なわれた。
Then, using the ink jet recording head, the ink (glycerin 18
%, Ethyl alcohol 4.8%, water 75%, C.I.
I. When the ink droplets were ejected using Direct Black 154 (2.2%), the ejection of the ink droplets was stabilized with the frequency of the pulse signal input to the heater 11 being up to 53 kHz.

【0095】そこで、記録紙として(株)リコー製のP
PC用紙6200を使用すると共に全てのインク吐出口
22からインク滴を吐出させる全画素印写を行ない、形
成された画素26の画素径を測定した。なお、このとき
のパルス信号の周波数を48kHzとし、1画素を形成
するためのインク滴を1個〜6個の範囲で変化させたた
め、画素形成頻度は8kHzとなっている。図16
(a)は1個のインク滴で1画素を形成した状態であ
り、画素径は32.1μmである。同様に、同図(b)
は2個のインク滴で1画素を形成した状態で画素径が6
3.8μm、同図(c)は3個のインク滴で1画素を形
成した状態で画素径が72.5μm、同図(d)は4個
のインク滴で1画素を形成した状態で画素径が80.9
μm、同図(e)は5個のインク滴で1画素を形成した
状態で画素径が88.8μm、同図(f)は6個のイン
ク滴で1画素を形成した状態で画素径が96.2μmと
なっている。なお、図16(b)〜(f)のように隣接
する画素26が接触する場合における画素径の測定は、
1画素のみを単独で印写することにより行なった。
Therefore, as recording paper, Ricoh's P
All the pixels were printed by using the PC paper 6200 and discharging the ink droplets from all the ink discharge ports 22, and the pixel diameter of the formed pixel 26 was measured. Note that the frequency of the pixel signal is 8 kHz because the frequency of the pulse signal at this time is 48 kHz and the number of ink droplets for forming one pixel is changed in the range of 1 to 6. FIG.
(A) shows a state in which one pixel is formed by one ink droplet, and the pixel diameter is 32.1 μm. Similarly, FIG.
Indicates that one pixel is formed by two ink droplets and the pixel diameter is 6
FIG. 3 (c) shows a pixel diameter of 72.5 μm in a state where one pixel is formed by three ink droplets, and FIG. 4 (d) shows a pixel state in a state where one pixel is formed by four ink droplets. 80.9 diameter
(e), the pixel diameter is 88.8 μm when one pixel is formed by five ink droplets, and (f) is the pixel diameter when one pixel is formed by six ink droplets. 96.2 μm. The measurement of the pixel diameter when the adjacent pixels 26 come into contact with each other as shown in FIGS.
This was performed by printing only one pixel alone.

【0096】ここで、1個のインク滴で1画素を形成し
た場合において、インク吐出口22が小さいと共にそれ
に伴ってヒーター11も小さいため、各インク吐出口2
2から吐出される1個のインク滴の量が少なく、各画素
26の画素径Ddが隣接する画素の中心点間距離Dpの
平方根倍より小さくなる(即ち、Dd<√2・Dp)と
共に隣接する画素同士が互いに離反している。従って、
全画素印写を行なっても白地領域が多く残り、印写面全
体が淡いグレーとなる。そして、1個の画素26を形成
するインク滴の数を増加させるにつれて図16(b)〜
(d)に示すように各画素26の画素径が大きくなって
隣接する画素同士の重なり部分が次第に大きくなると共
に白地領域が次第に少なくなり、印写面全体が次第に黒
くなる。そして、図16(e)においては画素径が画素
26の中心点間距離の平方根倍と等しくなり(即ち、D
d=√2・Dp)、白地領域がなくなって印写面が真っ
黒になる。また、図16(f)においては画素径が画素
26の中心点間距離の平方根倍より大きくなり、画素同
士の重なり部分がさらに大きくなると共に印写面全体が
より一層濃い黒色となる。
Here, in the case where one pixel is formed by one ink droplet, since the ink ejection port 22 is small and the heater 11 is accordingly small, each ink ejection port 2 is formed.
2 is small, the pixel diameter Dd of each pixel 26 becomes smaller than the square root times the distance Dp between the center points of adjacent pixels (that is, Dd <√2 · Dp), and the adjacent pixels 26 are adjacent to each other. Are separated from each other. Therefore,
Even if all pixels are printed, many white background areas remain, and the entire printing surface becomes pale gray. Then, as the number of ink droplets forming one pixel 26 increases, FIGS.
As shown in (d), the pixel diameter of each pixel 26 increases, the overlapping portion between adjacent pixels gradually increases, the white background region gradually decreases, and the entire printing surface gradually becomes black. Then, in FIG. 16E, the pixel diameter becomes equal to the square root times the distance between the center points of the pixels 26 (that is, D
d = √2 · Dp), the white background area disappears and the printing surface becomes completely black. In FIG. 16 (f), the pixel diameter is larger than the square root of the distance between the center points of the pixels 26, the overlapping portion between the pixels is further increased, and the entire printing surface becomes darker black.

【0097】つぎに、前述した2値記録を行なう通常の
インクジェット記録ヘッドにより全画素印写を行なう
と、図16(e)に示した場合と同じようになり、印写
面上における白地領域がなくなる。そこで、単独で1画
素を形成して画素径を測定したところ、約95.5μm
であった。従って、このインクジェット記録ヘッドで階
調記録を行なうためには、画素を間引いて印写するしか
手段がなく、一応階調記録を行なうことはできるが40
0dpiの密度を有効に利用できないために非常に解像
度の低下した画像となる。
Next, when all the pixels are printed by the above-described ordinary ink jet print head that performs the binary printing, the result becomes the same as that shown in FIG. 16E, and the white background area on the printing surface becomes Disappears. Then, when one pixel was formed alone and the pixel diameter was measured, it was about 95.5 μm
Met. Therefore, in order to perform gradation recording with this ink jet recording head, there is no other way than to perform printing by thinning out pixels, but gradation recording can be performed for a while.
Since the density of 0 dpi cannot be used effectively, the image has a very low resolution.

【0098】これに対して本発明では、1個のインク滴
で1画素を形成した場合の画素径が非常に小さく、40
0dpiの密度で印写しても隣接する画素26が重なり
合わず、隣接する画素26の間には十分に広い白地領域
が存在する。従って、その白地領域が徐々に埋るように
1画素を形成するインク滴の数を変えて画素径を大きく
していき、最終的には白地領域を全部なくすことによ
り、階調記録を行なえる。しかも、前述した2値記録を
行なう通常のインクジェット記録ヘッドにより階調記録
を行なう場合のように画素を間引く必要がなく、400
dpiの画素密度による印写を行なうために解像度の低
下は起こらず、非常に高画質印写を行なうことができ
る。
On the other hand, according to the present invention, when one pixel is formed by one ink droplet, the pixel diameter is very small.
Even if the image is printed at a density of 0 dpi, the adjacent pixels 26 do not overlap, and a sufficiently wide white background area exists between the adjacent pixels 26. Therefore, by changing the number of ink droplets forming one pixel so as to gradually fill the white background area and increasing the pixel diameter, finally eliminating the white background area, gradation recording can be performed. . Further, it is not necessary to thin out the pixels as in the case of performing the gradation recording by the ordinary inkjet recording head for performing the binary recording described above.
Since the printing is performed with the pixel density of dpi, the resolution does not decrease, and very high quality printing can be performed.

【0099】[0099]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、インクを貯留す
る液室とこの液室に液路を介して連通された複数個のイ
ンク吐出口と前記液路のインクにエネルギーを付与する
エネルギー作用部とを有し、必要に応じて前記エネルギ
ー作用部にパルス信号を入力し、前記エネルギー作用部
による作用力によって、インク滴を前記インク吐出口か
ら吐出、飛翔させ、被記録体に付着させて記録を行う液
体噴射記録装置において、前記吐出口はその開口面積を
500μm2未満とし、前記インク滴はインク滴吐出頻
度を1つの吐出口あたり10kHz以上としたので、高
解像度記録が可能となっただけではなく、1滴のインク
量が非常に微少であるため慣性の影響が小さく、液体噴
射記録ヘッドとしての応答性が速く(インク滴吐出頻度
が大)、高速駆動が可能となるという効果を有する。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a liquid chamber for storing ink, a plurality of ink discharge ports connected to the liquid chamber via a liquid path, and energy for applying energy to the ink in the liquid path. A pulse signal is input to the energy acting section as required, and an ink droplet is ejected from the ink ejection port, flies, and adheres to the recording medium by the acting force of the energy acting section. In the liquid jet recording apparatus which performs recording by ink jetting, the ejection opening has an opening area of less than 500 μm 2, and the ink droplet ejection frequency is 10 kHz or more per ejection opening, so that high resolution recording is possible. In addition, the effect of inertia is small because the ink amount of one drop is very small, the response as a liquid jet recording head is fast (the frequency of ink droplet ejection is large), and high-speed driving is possible. This has the effect that it becomes possible.

【0100】請求項2記載の発明は、請求項1記載の液
体噴射記録装置において、前記インク滴の飛翔時の速度
を5.2m/s以上としたので、被記録体上での画素位
置精度が高精度に維持され、高画質記録が可能となると
いう効果を有する。
According to a second aspect of the present invention, in the liquid jet recording apparatus according to the first aspect, since the speed at which the ink droplet flies is set to 5.2 m / s or more, the pixel position accuracy on the recording medium is improved. Is maintained with high accuracy, and high-quality recording is enabled.

【0101】請求項3記載の発明は、請求項1、2記載
の液体噴射記録装置に画像読み取り装置を設けてスキャ
ナー付き記録装置を構成したので、非常に微細な記録
(高解像度記録)を可能とする液体噴射記録装置の実現
により高画質記録が可能となり、画像読み取り装置を組
み合わせて、読み取り画像に応じてインクジェット出力
するインクジェットコピア(複写機)等の機器が実現で
きるという効果を有する。
According to the third aspect of the present invention, since an image reading apparatus is provided in the liquid jet recording apparatus according to the first and second aspects to constitute a recording apparatus with a scanner, extremely fine recording (high-resolution recording) is possible. With the liquid jet recording apparatus described above, high-quality recording can be performed, and an apparatus such as an ink jet copier (copying machine) that outputs an ink jet according to a read image can be realized by combining an image reading apparatus.

【0102】請求項4記載の発明は、インクを貯留する
液室とこの液室に液路を介して連通された複数個のイン
ク吐出口と前記液路のインクにエネルギーを付与するエ
ネルギー作用部とを有し、必要に応じて前記エネルギー
作用部にパルス信号を入力し、前記エネルギー作用部に
よる作用力によって、インク滴を前記インク吐出口から
吐出、飛翔させ、被記録体に付着させて記録を行う液体
噴射記録装置に画像読取装置であるスキャナーを設ける
とともに、スキャナー情報を前記インク滴はインク滴吐
出頻度を1つの吐出口あたり10kHz以上とするとと
もに、前記インク滴の飛翔時の速度を5.2m/s以上
としたので、従来、インクジェット画像は記録速度が遅
く、複写機のような使い方を実現することが困難であっ
たが、記録速度を高めるとともに、安定したインク滴の
飛翔条件を明確にすることにより高画質記録も実現で
き、画像読取装置であるスキャナーを組み合わせて読み
取り画像に応じてインクジェット出力するインクジェッ
ト複写機を実現することができるという効果を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid chamber for storing ink, a plurality of ink ejection ports connected to the liquid chamber via a liquid path, and an energy action section for applying energy to the ink in the liquid path. A pulse signal is input to the energy applying unit as needed, and the ink droplet is ejected from the ink ejection port and flies by the acting force of the energy applying unit, and is adhered to the recording medium to perform recording. The liquid ejection recording apparatus for performing the above is provided with a scanner which is an image reading apparatus, and the scanner information is set such that the frequency of the ink droplet ejection is set to 10 kHz or more per one ejection port, and the speed at which the ink droplet flies at a speed of 5 kHz. Conventionally, the recording speed of an ink-jet image was low, and it was difficult to realize a usage such as a copying machine. In addition, it is possible to realize high-quality recording by clarifying the flying conditions of stable ink droplets, and to realize an ink-jet copying machine that performs ink-jet output according to a read image by combining a scanner that is an image reading device. It has the effect of.

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

【図1】本発明の一実施例におけるインク滴の飛翔状態
を示した説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a flying state of an ink droplet in one embodiment of the present invention.

【図2】飛翔するインク滴の形状を詳細に示した説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the shape of a flying ink droplet in detail.

【図3】パルス信号の数と吐出するインク滴の数と形成
される画素の大きさとの関係を示した説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between the number of pulse signals, the number of ink droplets to be ejected, and the size of a formed pixel.

【図4】パルス信号の入力と気泡生成の様子とを示した
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing input of a pulse signal and generation of bubbles.

【図5】連続的に入力されるパルス信号と気泡生成の様
子とを示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a pulse signal continuously input and a state of bubble generation.

【図6】一つの画素を形成するインク滴の数と画素径と
の関係を示したグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the number of ink droplets forming one pixel and the pixel diameter.

【図7】インク滴の発生頻度と画素形成頻度と画素の大
きさとを示した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an ink droplet generation frequency, a pixel formation frequency, and a pixel size.

【図8】被記録体上の同一箇所に付着するインク滴の数
と画像濃度との理想的な関係を示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing an ideal relationship between the number of ink droplets adhering to the same location on a recording medium and the image density.

【図9】被記録体上の同一箇所に付着するインク滴の数
と画像濃度との関係を測定した結果を示したグラフであ
る。
FIG. 9 is a graph showing the result of measuring the relationship between the number of ink droplets adhering to the same location on a recording medium and the image density.

【図10】各画素と画像濃度との関係を示したグラフで
ある。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between each pixel and image density.

【図11】被記録体上において1画素が形成されるべき
5個の領域を示した平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing five areas where one pixel is to be formed on a recording medium.

【図12】被記録体上における1画素が形成されるべき
各領域内に2値記録の画素が形成された状態を示した平
面図である。
FIG. 12 is a plan view showing a state where pixels for binary recording are formed in each area where one pixel is to be formed on the recording medium.

【図13】1個〜複数個のインク滴によって1画素を形
成する従来例における1画素が形成されるべき領域と画
素との位置関係及びパルス信号の発生タイミングを示し
た説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an area where one pixel is to be formed and a pixel and a timing of generating a pulse signal in a conventional example in which one pixel is formed by one or a plurality of ink droplets.

【図14】1個〜複数個のインク滴によって1画素を形
成した本発明における1画素が形成されるべき領域と画
素との位置関係及びパルス信号の発生タイミングを示し
た説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an area where one pixel is to be formed and a pixel and a timing of generating a pulse signal in the present invention in which one pixel is formed by one to a plurality of ink droplets.

【図15】2値記録を行なう通常のインクジェット記録
ヘッドの全画素印写により形成された画素を示した平面
図である。
FIG. 15 is a plan view showing pixels formed by printing all pixels of a normal inkjet recording head that performs binary recording.

【図16】一つの画素を形成するインク滴の数と画素径
との関係、及び、画素の間の白地領域の関係を示した平
面図である。
FIG. 16 is a plan view showing the relationship between the number of ink droplets forming one pixel and the pixel diameter, and the relationship between the pixels and the white background area.

【図17】一つのインクジェット記録ヘッドの発熱体基
板を示した側面図である。
FIG. 17 is a side view showing a heating element substrate of one ink jet recording head.

【図18】発熱体基板の形成手順を示した平面図であ
る。
FIG. 18 is a plan view showing a procedure for forming a heating element substrate.

【図19】発熱体基板の変形例を示した平面図である。FIG. 19 is a plan view showing a modification of the heating element substrate.

【図20】蓋基板を示した斜視図である。FIG. 20 is a perspective view showing a lid substrate.

【図21】インクジェット記録ヘッドの発熱体基板を示
した正面図である。
FIG. 21 is a front view showing a heating element substrate of the ink jet recording head.

【図22】発熱体基板上にインクを流すための溝を形成
する工程を示した正面図である。
FIG. 22 is a front view showing a step of forming a groove for flowing ink on the heating element substrate.

【図23】発熱体基板上に溝の形成が終了した後の状態
を示した正面図である。
FIG. 23 is a front view showing a state after the formation of the groove on the heating element substrate is completed.

【図24】蓋基板を示した正面図である。FIG. 24 is a front view showing a lid substrate.

【図25】発熱体基板と蓋基板とを押圧貼付した状態を
示した正面図である。
FIG. 25 is a front view showing a state in which the heating element substrate and the lid substrate are pressed and adhered.

【図26】発熱体基板と蓋基板とを押圧貼付した状態を
示した斜視図である。
FIG. 26 is a perspective view showing a state in which a heating element substrate and a lid substrate are pressed and adhered.

【図27】図26におけるB−B線断面図である。FIG. 27 is a sectional view taken along line BB in FIG. 26;

【図28】完成したインクジェット記録ヘッドを示した
縦断側面図である。
FIG. 28 is a vertical sectional side view showing the completed ink jet recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 ヒーター 11 ヒーター 18 液路 19 液室 22 インク吐出口 23 インクジェット記録ヘッド 24 インク滴 25 被記録体 26 画素 Reference Signs List 4 heater 11 heater 18 liquid path 19 liquid chamber 22 ink discharge port 23 ink jet recording head 24 ink droplet 25 recording medium 26 pixel

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクを貯留する液室とこの液室に液路
を介して連通された複数個のインク吐出口と前記液路の
インクにエネルギーを付与するエネルギー作用部とを有
し、必要に応じて前記エネルギー作用部にパルス信号を
入力し、前記エネルギー作用部による作用力によって、
インク滴を前記インク吐出口から吐出、飛翔させ、被記
録体に付着させて記録を行う液体噴射記録装置におい
て、前記吐出口はその開口面積を500μm2未満と
し、前記インク滴はインク滴吐出頻度を1つの吐出口あ
たり10kHz以上としたことを特徴とする液体噴射記
録装置。
A liquid chamber for storing ink, a plurality of ink ejection ports connected to the liquid chamber via a liquid path, and an energy action section for applying energy to the ink in the liquid path; A pulse signal is input to the energy action unit in accordance with
In a liquid jet recording apparatus in which ink droplets are ejected from the ink ejection port, fly, and adhere to a recording medium to perform recording, the ejection port has an opening area of less than 500 μm 2, and the ink droplet ejection frequency is The liquid jet recording apparatus is characterized in that the frequency is set to 10 kHz or more per discharge port.
【請求項2】 前記インク滴の飛翔時の速度を5.2m
/s以上としたことを特徴とする請求項1記載の液体噴
射記録装置。
2. The flying speed of the ink droplet is 5.2 m.
2. The liquid jet recording apparatus according to claim 1, wherein the speed is not less than / s.
【請求項3】 請求項1、2記載の液体噴射記録装置に
画像読み取り装置を設けたスキャナー付き記録装置。
3. A recording apparatus with a scanner, wherein the liquid ejection recording apparatus according to claim 1 is provided with an image reading device.
【請求項4】 インクを貯留する液室とこの液室に液路
を介して連通された複数個のインク吐出口と前記液路の
インクにエネルギーを付与するエネルギー作用部とを有
し、必要に応じて前記エネルギー作用部にパルス信号を
入力し、前記エネルギー作用部による作用力によって、
インク滴を前記インク吐出口から吐出、飛翔させ、被記
録体に付着させて記録を行う液体噴射記録装置に画像読
取装置であるスキャナーを設けるとともに、スキャナー
情報を前記インク滴はインク滴吐出頻度を1つの吐出口
あたり10kHz以上とするとともに、前記インク滴の
飛翔時の速度を5.2m/s以上としたことを特徴とす
るスキャナー付き液体噴射記録装置。
4. A liquid chamber for storing ink, a plurality of ink ejection ports connected to the liquid chamber via a liquid path, and an energy action section for applying energy to ink in the liquid path. A pulse signal is input to the energy action unit in accordance with
A liquid ejecting recording apparatus that ejects ink droplets from the ink ejection ports, flies, and adheres to a recording medium to perform recording is provided with a scanner, which is an image reading device, and the scanner information indicates the ink droplet ejection frequency. A liquid jet recording apparatus equipped with a scanner, wherein the ejection speed of the ink droplet is set to 5.2 m / s or more, while the ejection speed is set to 10 kHz or more per one ejection port.
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