JP2000334972A

JP2000334972A - インクジェット記録装置および該記録装置の予備吐出制御方法

Info

Publication number: JP2000334972A
Application number: JP14874199A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Murakami; 修一村上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒータ周縁部へのコゲの堆積を防止すること
のできるインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】ノズルから吐出されたドット数が所定の
値以上となった際に、予備吐出動作を行わせる。このと
き同時に駆動するヒータ数を記録動作のときよりも少な
くして、記録動作時に印加される電圧よりも高い電圧を
ヒータ１１０に印加する。ヒータ１１０の発熱時に電極
１１１や抵抗体等の表面に形成された保護膜層への熱伝
導を減らし、周縁部を含む領域全体に短時間で発泡を生
じさせる。これによりヒータ１１０の周縁部にコゲ１２
０が堆積することを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
装置および該記録装置の予備吐出制御方法に関し、特
に、熱エネルギーを利用してインクを吐出する記録ヘッ
ドを備えているインクジェット記録装置および該記録装
置の予備吐出制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置とし
て使用され、所望される文字や画像等の情報を用紙やフ
ィルム等シート状の記録媒体に記録を行う記録装置とし
て良く知られたものにプリンタがある。

【０００３】プリンタの記録方式としては、ドットイン
パクト方式、サーマル方式、インクジェット方式等の様
々な方式が知られているが、用紙等の記録媒体に非接触
記録が可能である、カラー化が容易である、静粛性に富
む等の理由でインクジェット記録方式が近年特に広く一
般的に用いられている。

【０００４】インクジェット記録方式においては、イン
ク滴を吐出するために用いられる吐出エネルギー発生素
子として電気熱変換素子（ヒータ）を利用する方法と圧
電素子（ピエゾ）を利用する方法があり、いずれも電気
的な信号によってインク滴の吐出を制御することが可能
である。

【０００５】例えば、電気熱変換素子を用いるインク滴
吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電気信号を与える
ことにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして
沸騰させ、そのときのインクの相変化により生じる急激
な気泡の成長によってインク滴を高速に吐出させるもの
である。一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方法の
原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより、圧電
素子が変位しこの変位時の圧力によってインク滴を吐出
させるものである。

【０００６】ここで、電気熱変換素子を用いる方法につ
いて検討すると、この方法は吐出エネルギー発生素子の
スペースをそれほど設けなくとも済み、インクジェット
記録ヘッドの構造が単純で、ノズルの集積化が容易であ
ること等の利点がある。一方で、この方法固有の短所と
しては電気熱変換素子の発生する熱等のインクジェット
記録ヘッド内の畜熱による飛翔インク滴の体積変動、消
泡によるキャビテーションの電気熱変換素子に与える影
響等がある。

【０００７】これらの欠点を解決するインクジェット記
録方法及びインクジェット記録ヘッドが、特開昭５４−
１６１９３５号公報、特開昭６１−１８５４５５号公
報、特開昭６１−２４９７６８号公報、特開平４−１０
９４１号公報に記載されている。

【０００８】これらの公報に記載されるインクジェット
記録方法は、記録信号によって電気熱変換素子を駆動さ
せることにより生じた気泡を外気と連通させることを特
徴とするものである。この記録方法を用いることにより
飛翔インク滴の体積安定性の向上、高速小液滴記録、気
泡の消泡時に発生するキャビテーションの解消によるヒ
ータの断線故障に対する耐久性向上等が可能となり、更
なる高精細画像が容易に得られるようになる。

【０００９】また、電気熱変換素子を用いるインクジェ
ット記録ヘッドを使用して長期間にわたって使用してい
ると、インク中の組成物である染料や顔料、インクタン
クからの溶出物であるＳｎ等が電気熱変換素子（ヒー
タ）上にコゲとなって付着することが従来から指摘され
ている。

【００１０】インク中に不純物等があるとこのようなコ
ゲが発生しやすいことが知られており、インクの組成物
の精製度を向上させ、インク中の不純物を減らしてコゲ
の発生を防止することが行われている。

【００１１】また、コゲの発生はインクジェット記録ヘ
ッドの駆動方法と密接な関係があることが知られてお
り、特に、駆動電圧を液滴の吐出に必要な発泡が得られ
る発泡閥値電圧で除算した係数である、駆動電圧比の大
きさに応じて増加することが分かっている。このため、
駆動電圧比を低くしてコゲの発生を防止することも行わ
れている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような対策を講じてもコゲの発生を防止するには不十分
であり、長期間にわたって使用しているとコゲが発生す
る。

【００１３】これは、インク中の不純物を減らしても、
インクタンク内からの溶出物がある場合やインクの組成
物自体がコゲる場合には有効でないため、また駆動電圧
比をあまり低くするとインク滴の吐出が安定しないの
で、駆動電圧比を一定以上とする必要があるためであ
る。

【００１４】このように、従来の方法ではコゲの発生を
十分に防止できず、長期間に渡って使用していると、イ
ンクジェット記録ヘッド内部のヒータ上にコゲが発生す
る。

【００１５】図５は、ヒータに付着したコゲを示す図で
ある。図示されたように、コゲ１２０はヒータ１１０の
周縁部で発生し付着・堆積する。これは、ヒータ１１０
内の電流密度の分布や、ヒータ１１０の発熱時に熱が電
極１１１やヒータの表面に形成された保護膜層に逃げて
いくことにより、ヒータ１１０の周縁部では発泡温度ま
でインク温度が上昇せずに発泡が生じないためであると
考えられる。

【００１６】本発明者の実験によれば、長期間に渡って
使用しているとＳｎ等の無機物が、ヒータ１１０の周縁
部の発泡領域の近傍でコゲ１２０となって付着・堆積す
ることが観察された。このようなコゲ１２０は特に、記
録ｄｕｔｙが高く、ヒータの電圧降下が大きな記録パタ
ーンを記録した際に顕著に発生していた。

【００１７】ヒータの周縁部にこのようにコゲが付着す
ると、１回の駆動に対するノズルからの吐出量が低下
し、記録媒体上のインク濃度が低下して明瞭な記録がで
きなくなる。更に、コゲによって吐出自体も不安定とな
り、着弾精度が悪化して記録領域にスジが発生する原因
となる。

【００１８】本発明は以上のような状況に鑑みてなされ
たものであり、ヒータ周縁部へのコゲの堆積を防止し、
長期間に渡って使用していても記録濃度の低下およびス
ジの発生を防止することのできるインクジェット記録装
置および該記録装置の予備吐出方法を提供することを目
的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のインクジェット記録装置は、熱エネルギーを
利用してノズルからインクを吐出する記録ヘッドを有す
るインクジェット記録装置であって、前記ノズル内に設
けられており、通電されたときに前記熱エネルギーを発
生する熱エネルギー変換体と、記録データに応じて前記
熱エネルギー変換体を所定の電圧で駆動して記録動作を
行わせる記録制御手段と、所定のタイミングで、前記熱
エネルギー変換体を前記所定の電圧よりも高い電圧で駆
動して予備吐出動作を行わせる予備吐出制御手段とを備
えている。

【００２０】また、上記目的を達成する本発明のインク
ジェット記録装置の予備吐出制御方法は、通電されたと
きに前記熱エネルギーを発生する熱エネルギー変換体が
ノズル内に設けられており、前記ノズルからインクを吐
出する記録ヘッドを有するインクジェット記録装置の予
備吐出制御方法であって、記録データに応じて前記熱エ
ネルギー変換体を所定の電圧で駆動して記録動作を行わ
せる記録制御工程と、所定のタイミングで、前記熱エネ
ルギー変換体を前記所定の電圧よりも高い電圧で駆動し
て予備吐出動作を行わせる予備吐出制御工程とを備えて
いる。

【００２１】すなわち、本発明では記録動作時に熱エネ
ルギー変換体に印加される電圧よりも、予備吐出動作時
に熱エネルギー変換体に印加される電圧の方が高い。

【００２２】このようにすると、熱エネルギー変換体の
発熱時に電極や抵抗体等の表面に形成された保護膜層へ
の熱伝導を減らし、短時間で周縁部を含む領域全体に発
泡を生じさせる。これにより熱エネルギー変換体の周縁
部にコゲが堆積することを防止し、周縁部へのコゲの付
着に起因する、吐出量の低下による濃度の低下を防止で
きる。更に、吐出動作を安定化させ、長期間に渡る使用
においても吐出されたインク滴の着弾精度の劣化を防止
することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
第１の実施形態について詳細に説明する。

【００２４】図７は、本発明の代表的な実施の形態であ
るインクジェット記録装置の構成の概要を示す外観斜視
図である。

【００２５】図７においては、インクジェット記録装置
は、ケーシング８内に長手方向に沿って設けられる記録
媒体としての用紙２８を、図中矢印Ｃの示す方向に間欠
的に搬送する搬送装置３０と、搬送装置３０による用紙
２８の搬送方向に略直交する方向に略平行に往復運動せ
しめられる記録部１０と、記録部１０を往復運動させる
駆動手段としての記録部移動駆動部６とを含んで構成さ
れている。

【００２６】搬送装置３０は、互いに略平行に対向配置
される２対のローラユニット２２ａおよび２２ｂ並びに
２４ａおよび２４ｂと、これらのローラユニットを駆動
させる駆動部２０とを備えている。これにより、駆動部
２０が作動状態とされるとき、用紙２８が図中矢印Ｃの
方向にそれぞれのローラユニット２２ａおよび２２ｂ並
びに２４ａおよび２４ｂにより挟持されて、間欠的に送
られて搬送されることとなる。

【００２７】移動駆動部６は、所定の間隔をもって対向
配置される回転軸に配されるプーリ２６ａおよび２６ｂ
に巻きかけられるベルト１６と、ローラユニット２２ａ
および２２ｂに略平行に配置され記録部１０のキャリッ
ジ部材１０ａに連結されるベルト１６を順方向および逆
方向に駆動させるキャリアモータ１８とを含んで構成さ
れている。

【００２８】キャリアモータ１８が作動状態とされてベ
ルト１６が図中矢印Ｓに示す方向に回転されるとき、記
録部１０のキャリッジ部材１０ａが同方向に所定の移動
量だけ移動され、また、モータ１８が作動状態とされて
ベルト１６が図中矢印Ｓに示す方向とは逆方向に回転さ
れるとき、記録部１０のキャリッジ部材１０ａが矢印Ｓ
に示す方向とは反対の方向に所定の移動量だけ移動され
ることとなる。

【００２９】さらに、移動駆動部６の一端部には、キャ
リッジ部材１０ａのホームポジションとなる位置に、記
録部１０の吐出回復処理を行うための回復ユニット２６
が記録部１０のインク吐出口配列に対向して設けられて
いる。回復ユニット２６は、記録部１０の正対した状態
で予備吐出を行ったときに、各インクジェット記録ヘッ
ドから吐出されたインク滴を受容する予備吐受けを含ん
でいる。

【００３０】記録部１０は、インクジェット記録ヘッド
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂが各色、例えば、イエ
ロー、マゼンタ、シアン、およびブラックごとにそれぞ
れ、設けられている。また、各インクジェット記録ヘッ
ド１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂには、対応する色の
インクを供給するインクタンクが記録部１０のキャリッ
ジ部材１０ａに対して着脱自在に備えられている。

【００３１】図４は、本実施形態のインクジェット記録
装置の制御構成を示すブロック図である。メインバスラ
イン６０５には、画像入力部６０３、画像信号処理部６
０４、中央制御部としてのＣＰＵ６００、ヘッド駆動制
御回路６１７がそれぞれアクセス可能に接続されてい
る。本発明のコゲ剥がし予備吐出のための吐出パターン
は、画像信号処理部６０４で生成される。

【００３２】画像入力部６０３から入力された画像は、
ＣＰＵ６００および画像信号処理部６０４によってソフ
トに関する処理が行われ、ヘッド駆動制御回路６１７で
インクジェット記録ヘッドに合わせてハードに関する処
理が行われる。

【００３３】ＣＰＵ６００は、通常ＲＯＭ６０１とラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６０２を有し、入力情報
に対して適正な記録条件を与えて記録ヘッド１２を駆動
して記録を行う。また、ＲＡＭ６０２内には、以下で詳
細に述べる本発明の予備吐出シーケンスを実行するプロ
グラムが予め記憶されている。

【００３４】ヘッド駆動制御回路６１１は、記録ヘッド
１２のインク吐出用ヒータの駆動を制御するもので、通
常の予備吐出や記録用のインク吐出、更に、本発明のコ
ゲ剥がしのための予備吐出に対応した駆動制御を行って
記録ヘッドからインク滴を吐出させる。

【００３５】以下、本実施形態のインクジェット記録ヘ
ッド１２についてより詳細に説明する。図３は本発明の
各インクジェット記録ヘッドの基本的構成を示す斜視図
である。なお、本図およびこれ以下において、電気熱変
換素子（ヒータ）を駆動するための電気的な配線等は図
示していない。

【００３６】本実施形態においては、１２Ｙ、１２Ｍ、
１２Ｃ、１２Ｂの各インクジェット記録ヘッドを構成す
る基板として、例えば、ガラス、セラミックス、プラス
チックあるいは金属等からなる基板３４が用いられる。
このような基板の材質は、本発明の本質ではなく、流路
構成部材の一部として機能し、インク吐出発生素子およ
び、後述するインク流路、インク吐出口を形成する材料
層の支持体として機能し得るものであれば、特に限定さ
れるものではない。そこで、本実施形態では、基板３４
としてＳｉ基板（ウエハー）を用いた場合について説明
する。

【００３７】図３においてＳｉ基板３４は電気熱変換素
子としてのヒータ１１０およびインク供給口３３を備え
ており、長溝状の貫通口からなるインク供給口３３の長
手方向の両側に、ヒータ１１０が各吐出口（ノズル）３
２に対応して１列ずつ千鳥状に２５６個配列されてい
る。ヒータの間隔は吐出口３２間の間隔と同じ１インチ
あたり３００個のピッチであり、記録密度は、主走査方
向に１２００ＤＰＩ、副走査方向は６００ＤＰＩであ
る。

【００３８】この基板３４にはインク流路を形成するた
めのインク流路壁３７が設けられており、このインク流
路壁３７上には更に吐出口３２を備える吐出口プレート
３５が設けられている。ここで、図３においてはインク
流路壁３７と吐出口プレート３５とは、別部材として示
されているが、このインク流路壁３７をスピンコート等
の手法によって基板３４上に形成することによりとイン
ク流路壁３７と吐出口プレート３５とを同一部材として
同時に形成することも可能である。

【００３９】図１０（ａ）はヒータ１１０の構造を示す
部分拡大上面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の
Ａ−Ａ’での断面図である。ヒータ１１０と電極１１１
とは図１０（ａ）に示すような形状に形成されており、
ヒータ材であるＴａＮ１０３の両端に電極であるＡｌ１
０２が形成され、ヒータの表面の保護膜として、ＳｉＮ
１０１が９５００Åで、Ｔａ１００が３０００Åの厚み
で順次形成されている。

【００４０】ここで、本実施形態で用いたインクジェッ
ト記録装置における記録ヘッドの駆動条件に関して詳細
に述べる。ヒータ１１０のサイズは３０×３０μｍであ
り、シート抵抗値は５３Ωである。インクジェット記録
装置の電源電圧は１０．３ｖ、駆動周波数は１０ｋＨｚ
であり、各ヒータの駆動パルス幅は２．５μｓ、駆動電
流は１８０ｍＡ／ヒータである。

【００４１】また、多数のヒータを同時に駆動すると瞬
時に流れる電流が大きくなって実質的にヒータ両端に加
えられる電圧が下がってしまうので、本実施形態では１
６ブロックに分割し、同時に駆動するヒータ数を１６個
とした。

【００４２】本実施形態では、カラー４色のヘッドを搭
載しているが、インクジェット記録装置での通常の記録
状態、例えば、Ｍ（マゼンタ）＋Ｙ（イエロー）でＲ
（レッド）を記録する場合などでは、同時に駆動するヒ
ータ数は２５６×２色で５１２個である。１個のヒータ
のみを駆動させたときに比べ、５１２個のヒータを駆動
させると共通配線部での電圧降下によって、実質的にヒ
ータ両端に加えられる電圧は約１．２ｖ下がってしま
う。

【００４３】以上説明した本実施形態のインクジェット
記録装置において、ヒータ上に形成されるコゲに関して
以下のような実験を行った。

【００４４】始めに、上記の駆動条件にて、記録ｄｕｔ
ｙが１００％／１色で２色を記録する記録パターンを使
用して、サイズがＡ４の記録媒体での記録耐久試験を行
い、ヒータ上に形成されるコゲを観察した。

【００４５】ヒータ周縁部には図５に示したようなＳｎ
コゲが発生した。このＳｎコゲの幅は、記録枚数が増え
ると共に大きくなり、５枚で約０〜１．０μｍ、１０枚
で約０．５〜２．５μｍ、３０枚で約１〜３μｍであっ
たものが、記録枚数５０枚となると約２〜４μｍと広が
った。

【００４６】図８は、この記録耐久試験における記録枚
数と１回の吐出量の関係を示すグラフである。試験を行
う前には９．０ｐｌであった吐出量が、記録耐久試験を
重ねる毎に低下して５０枚の記録を行った後には８．２
ｐｌまで減少した。吐出量が減少した結果として、記録
濃度が低下しておりスジが発生していた。

【００４７】インクジェット記録の分野では、記録時以
外にインクを吐出口から排出せしめる工程として予備吐
出と言われる工程が実行されている。この予備吐出を記
録中や待機中を含めた適切なタイミングで行ってノズル
詰まりを解消することが、英国特許第２１６９８５５号
明細書に記載されている。

【００４８】この明細書に記載されている予備吐出は、
水分が蒸発して粘土が増加し、ノズル先端に詰まったイ
ンクを取り除いて吐出を回復させるために行うものであ
るが、本発明では、ヒータ周縁部に付着・堆積したコゲ
を剥がしてインク吐出量を回復させるために駆動条件を
変えて予備吐出を行うものである。本発明者はこのよう
に駆動条件を変えてヒータ周縁部を含むヒータ全体で発
泡を生じさせることで、付着堆積したコゲを剥がすこと
ができることを見いだした。

【００４９】このような、ヒータ周縁部を含むヒータ全
体で発泡を生じさせるため、抵抗体の発熱時に電極や抵
抗体の表面に形成された保護膜層への熱伝導を減らし、
短時間で発泡が生じる条件とする。駆動条件として具体
的には、短時間でインクが発泡温度に達するためにヒー
タ両端に加わる電圧を高くし、短いパルス幅で予備吐出
を行う。また、従来の予備吐出は、同時に駆動するヒー
タ数を通常の記録時と同じ数として行われていたが、本
実施形態では、同時に駆動するヒータ数を記録時より減
らして予備吐出を実行する。

【００５０】次に、コゲを剥がすのに適した予備吐出の
駆動条件を導くべく、上記のように５０枚の記録耐久試
験を行った後に、同時に駆動するヒータ数を減らすと共
にパルス数を変化させて予備吐出を行い、予備吐出の後
で各ノズルからの吐出量を測定して以下の表の値のデー
タを得た。

【００５１】

【表１】表Ａは、同時に駆動するヒータ数と予備吐出でのパルス
数とを変化させて、予備吐出を行った後の各ノズルから
の吐出量を示している。また、表Ｂは、同時に駆動する
ヒータ数を１としてパルス数のみを変化させたときに、
予備吐出を行った後の各ノズルからの吐出量を示してい
る。なお、ここでのパルス数は各ヒータ当たりの数であ
り、同時駆動数毎に順番に全ヒータを駆動するパターン
で予備吐出を行った。

【００５２】この表から明らかなように、同時に駆動す
るヒータ数を通常の記録を行うときに駆動するヒータ数
（１６）より少なくして予備吐出を行うと、記録耐久試
験によって減少した吐出量が回復する。これは駆動する
ヒータ数を１または２としたときに顕著であり、例えば
同時駆動数を１としてヒータ当たり５００回以上駆動す
ると、８．２ｐｌまで低下していた吐出量が９．０ｐｌ
に復帰した。このときヒータ周縁部のコゲの状態を観察
したところ、堆積されたコゲが剥がれて幅が約１〜２μ
ｍまで低減していた。

【００５３】このように堆積したコゲが剥がれるのは、
同時駆動するヒータ数を１６から１に減少させると、ヒ
ータ両端にかかる電圧が１．１６ｖ高くなり、ヒータ周
縁部でも発泡が起こるためであると考えられる。

【００５４】以上の実験結果に基づき、本実施形態にお
いてはコゲ剥がしのための予備吐出の駆動条件として、
同時駆動するヒータ数を１、各ヒータの予備吐出パルス
数を１０００、駆動電圧は記録時と同じ１０．３ｖ、駆
動パルス幅を２．５μｓとしている。

【００５５】また、予備吐出を行うか否を決定する閥値
を、図８に示した上記実験における記録枚数と吐出量の
低下の関係から、吐出量の低下が顕著となるＡ４サイズ
の記録媒体にデューティ１００％で１０枚記録する量に
相当するパルス数（吐出ドット数）である、２．５×１
０^６／１ヒータとしている。この閾値は、記録ヘッドの
ヒータ部分の材質や構成によって異なる値とする必要が
有り、それぞれで上記のような実験を行って適切な値を
設定してもよい。

【００５６】以下、図１のフローチャートを参照して、
本実施形態のインクジェット記録装置の動作を説明す
る。

【００５７】まず、インクジェット記録装置に電源が投
入されるとステップＳ１０１へ進み、インクジェット記
録装置のＲＡＭ内に記憶されている記録ドットカウンタ
値Ｘと、上記のように設定された予備吐出閾値ｍを比較
する。記録ドットカウンタ値Ｘ≧予備吐出閥値ｍであれ
ば、ステップＳ１０２へ進み、コゲ剥がし予備吐出動作
を行い、その後にステップＳ１０３で、記録ドットカウ
ンタ値Ｘを０に初期化する。

【００５８】ステップＳ１０２で記録ドットカウンタ値
≧予備吐出閾値ｍでなかった場合、およびステップＳ１
０３での処理が終了すると、ステップＳ１０４に進み、
記録動作を開始する。所定量の記録を行う毎に、ステッ
プＳ１０５で記録ドットをカウントし、カウンタ値Ｘを
更新し、ステップＳ１０６で記録ドットカウンタ値Ｘ≧
予備吐出閾値ｍとなったか否かをチェックする。

【００５９】ステップＳ１０６で記録ドットカウンタ値
Ｘ≧予備吐出閾値ｍとなった場合は、ステップＳ１０７
へ進みコゲ剥がし予備吐出動作を行い、その後ステップ
Ｓ１０８で記録ドットカウンタ値を０に初期化する。ま
た、ステップＳ１０９で記録ドットカウンタ値Ｘ≧予備
吐出閾値ｍとなる前に記録終了となれば、その時点まで
カウントされた記録ドット数をＲＡＭのに記憶し保存し
た状態で終了する。

【００６０】このように本実施形態では、予備吐出にお
いて同時に駆動するヒータ数を通常の記録時より減少さ
せ、ヒータ両端に加わる電圧を通常の記録時よりも上げ
た状態として、予備吐出動作をヒータの駆動回数所定数
となる度に行う。これにより、ヒータの周縁部にコゲが
堆積することを防止し、ヒータの周縁部へのコゲの付着
に起因する、吐出量の低下による濃度の低下を防止でき
る。更に、吐出動作を安定化させ、長期間に渡る使用に
おいても着弾精度の劣化を防止することができる。

【００６１】以上説明した実施形態では、記録ドット数
（ヒータの駆動回数）を基準として、コゲ剥がしのため
の予備吐出を行うか否かを決めていたが、記録枚数を基
準としても良いし、また１枚記録を行う毎に必ずコゲ剥
がしのための予備吐出を行うようにしても良い。更に、
多数のドットを使用する記録などにおいては、１枚の記
録中に行っても良い。また、電源投入時に必ずコゲ剥が
しのための予備吐出を行っても良い。

【００６２】また、本実施形態では、駆動波形を２．５
μｓのシングルパルス形状で行ったが、ダブルパルス形
状でもコゲ剥がしに対する効果が確認されており、駆動
波形のパルス形状は特に限定されない。

【００６３】以下、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００６４】本実施形態では、１つの駆動パルスで発生
される熱エネルギーを変えずに駆動電圧を変えることに
より、コゲ剥がしのための予備吐出時にヒータ両端に加
わる電圧を高くするように構成している。

【００６５】本実施形態のインクジェット記録装置の構
成は第１の実施形態と同様であり、以下に第１の実施形
態と異なる部分のみを記述する。

【００６６】本実施形態のインクジェット記録ヘッドの
ヒータの表面の保護膜は、ＳｉＮ１０１が５０００Å
で、Ｔａ１００が２０００Åの厚みで形成されている。
ヒータのシート抵抗値は、第１の実施形態と同じ５３Ω
である。

【００６７】本実施形態では、ヘッドの駆動電圧を変え
るために、図６に示したように、スイッチで駆動電圧を
変えている。実際には、例えばＤＣ−ＤＣコンバータを
用いて駆動電圧を変化させることができる。

【００６８】本実施形態では、８．０ｖと９．５ｖの二
つの駆動電圧を切り替えて使用しており、１つの駆動パ
ルスで発生される熱エネルギーが等しくなるように、駆
動電圧とパルス幅の関係を、記録時の駆動電圧８．０ｖ
に対してはパルス幅２．７μｓにて駆動し、予備吐出時
の駆動電圧９．５ｖに対してはパルス幅１．９μｓで駆
動している。

【００６９】図９は、１つの駆動パルスで発生される熱
エネルギーが等しくなる、駆動電圧とパルス幅の関係を
示すグラフである。１つのヒータから発生される熱Ｈ
は、電流値をＩ、電圧をＶ、抵抗値をＲとすると、ジュ
ールの法則より、Ｈ＝ＲＩ^２＝ＶＩ、である。従って、
１つの駆動パルスで発生する熱エネルギーは熱Ｈにパル
ス幅を乗算したものとなるので、１つの駆動パルスで発
生される熱エネルギーを等しくするためには、駆動電圧
を高くしたときにはパルス幅を短くする必要がある。

【００７０】コゲ剥がしのための予備吐出を行う間隔に
ついては、上記第１の実施形態ではＡ４サイズの記録媒
体１０枚相当のドット数を基準としたが、本実施形態で
は記録媒体に１枚記録を行う毎に予備吐出を行い、ヒー
タへのコゲの堆積を早い段階で予防するようにしてい
る。

【００７１】また、第１の実施例と比べて予備吐出を行
う間隔が短くなることから、予備吐出時の吐出パルス数
を上記実験で効果が確認されたパルス数の中で最少の値
である５００個としている。記録ｄｕｔｙが１００％／
１色で２色を記録する記録パターンを使用して、記録媒
体のサイズＡ４で１枚記録する毎にこのパルス数（各ヒ
ータ当たり５００）の予備吐出を行う記録耐久試験を行
って、吐出量が変化しないことが確認された。

【００７２】以下、本実施形態のインクジェット記録装
置の動作を図２のフローチャートを参照して詳細に述べ
る。

【００７３】インクジェット記録装置に電源が投入され
ると、ステップＳ２０１へ進み、記録の指示が来るまで
待つ。記録の指示が出されたらステップＳ２０２に進
み、記録動作を開始して、ステップＳ２０３で記録が１
枚終了したか否かを判定し、１枚終了する毎にステップ
Ｓ２０４でコゲ剥がしのための予備吐出を実行する。

【００７４】予備吐出が終了したらステップＳ２０５
で、記録が終了したか否かを判定し、終了していない場
合にはステップＳ２０２へ戻る。記録が終了した場合に
は動作を終了する。

【００７５】すなわち、本実施形態では１枚記録する毎
に必ず１回コゲ剥がしのための予備吐出を行う。これに
より、コゲが発生が抑制され吐出量の低下を防止でき、
吐出を安定化させ、長時間に渡る記録による着弾精度の
劣化を防止した。

【００７６】また、本実施形態では、１つの駆動パルス
で発生される熱エネルギーを変えないように、予備吐出
時の駆動電圧を通常の記録時よりも上げると共にパルス
幅を短くしたが、パルス幅を変化させずに駆動電圧のみ
を上げて予備吐出を行っても、短時間で発泡する駆動条
件となるので、抵抗体の発熱時に、電極や抵抗体の表面
に形成された保護膜層への熱伝導を減らし、ヒータ周縁
部における発泡領域を増やすことができ、本実施形態と
同様に効果がある。

【００７７】なお、以上の実施形態において、記録ヘッ
ドから吐出される液滴はインクであるとして説明し、さ
らにインクタンクに収容される液体はインクであるとし
て説明したが、その収容物はインクに限定されるもので
はない。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めた
り、その画像品質を高めたりするために記録媒体に対し
て吐出される処理液のようなものがインクタンクに収容
されていても良い。

【００７８】以上の実施形態は、特にインクジェット記
録方式の中でも、熱エネルギーによりインクの状態変化
を生起させる方式を用いて記録の高密度化、高精細化を
達成するものであるが、その代表的な構成や原理につい
ては、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同
第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原
理を用いて行うものが好ましい。

【００７９】この方式はいわゆるオンデマンド型、コン
ティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、
オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持され
ているシートや液路に対応して配置されている電気熱変
換体に、記録情報に対応していて膜沸騰を越える急速な
温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加する
ことによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せし
め、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果
的にこの駆動信号に１対１で対応した液体（インク）内
の気泡を形成できるので有効である。

【００８０】この気泡の成長、収縮により吐出用開口を
介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの
滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即
時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に
優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好まし
い。

【００８１】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。

【００８２】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第
４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれ
るものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、
共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を
開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構
成としても良い。

【００８３】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよい。

【００８４】加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘ
ッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリ
ッジタイプの記録ヘッドのみならず、装置本体に装着さ
れることで、装置本体との電気的な接続や装置本体から
のインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの
記録ヘッドを用いてもよい。

【００８５】また、以上説明した記録装置の構成に、記
録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加する
ことは記録動作を一層安定にできるので好ましいもので
ある。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対して
のキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは
吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子
あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などが
ある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを
備えることも安定した記録を行うために有効である。

【００８６】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
も良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもで
きる。

【００８７】以上説明した実施の形態においては、イン
クが液体であることを前提として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化も
しくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジ
ェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下
の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範
囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、
使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば
よい。

【００８８】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、
またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し
加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒
体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質の
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。

【００８９】このような場合インクは、特開昭５４−５
６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報
に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に
液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換
体に対して対向するような形態としてもよい。本発明に
おいては、上述した各インクに対して最も有効なもの
は、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００９０】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【００９１】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログ
ラムコードを読み出し実行することによっても、達成さ
れることは言うまでもない。

【００９２】この場合、記憶媒体から読み出されたプロ
グラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現する
ことになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体
は本発明を構成することになる。また、コンピュータが
読み出したプログラムコードを実行することにより、前
述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプ
ログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働
しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処
理の一部または全部を行い、その処理によって前述した
実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言う
までもない。

【００９３】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００９４】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明した（図１および/または図
２に示す）フローチャートに対応するプログラムコード
が格納されることになる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、熱
エネルギー変換体の発熱時に電極や抵抗体等の表面に形
成された保護膜層への熱伝導を減らし、短時間で周縁部
を含む領域全体に発泡を生じさせることができ、これに
より熱エネルギー変換体の周縁部にコゲが堆積すること
を防止し、周縁部へのコゲの付着に起因する、吐出量の
低下による濃度の低下を防止できると共に、吐出動作を
安定化させ、長期間に渡る使用においても吐出されたイ
ンク滴の着弾精度の劣化を防止することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の第１の実施
形態の動作を示すフローチャートである。

【図２】本発明のインクジェット記録装置の第２の実施
形態の動作を示すフローチャートである。

【図３】本発明のインクジェット記録装置で使用される
記録ヘッド基板の詳細な構成を示す部分断面図である。

【図４】本発明のインクジェット記録装置の制御構成を
示すブロック図である。

【図５】記録ヘッドのヒータおよびヒータ周縁部に発生
したコゲを示す図である。

【図６】記録ヘッドの駆動電圧を切り替えるスイッチを
示す図である。

【図７】本発明の好適な実施形態であるインクジェット
記録装置の構成を部分的に断面で示す外観斜視図であ
る。

【図８】記録枚数とノズルからの吐出量の関係を示すグ
ラフである。

【図９】１つの駆動パルスで発生させる熱エネルギーを
一定とするときの駆動電圧とパルス幅の関係を示すグラ
フである。

【図１０】記録ヘッドのヒータの構成を示す図である。

【符号の説明】１１０ヒータ１１１電極１２０コゲ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱エネルギーを利用してノズルからイン
クを吐出する記録ヘッドを有するインクジェット記録装
置であって、前記ノズル内に設けられており、通電されたときに前記
熱エネルギーを発生する熱エネルギー変換体と、記録データに応じて前記熱エネルギー変換体を所定の電
圧で駆動して記録動作を行わせる記録制御手段と、所定のタイミングで、前記熱エネルギー変換体を前記所
定の電圧よりも高い電圧で駆動して予備吐出動作を行わ
せる予備吐出制御手段とを備えたことを特徴とするイン
クジェット記録装置。
【請求項２】前記記録ヘッドが前記ノズルを複数有し
ており、前記予備吐出制御手段が同時に駆動する前記熱
エネルギー変換体の数は、前記記録制御手段が同時に駆
動する前記熱エネルギー変換体の数よりも少ないことを
特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】前記予備吐出制御手段が同時に駆動する
前記熱エネルギー変換体の数は、前記記録制御手段が同
時に駆動する前記熱エネルギー変換体の数の半分以下で
あることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット
記録装置。
【請求項４】前記予備吐出制御手段が同時に駆動する
前記熱エネルギー変換体の数が１であることを特徴とす
る請求項２または３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】前記予備吐出制御手段は、前記熱エネル
ギー変換体に印加する電圧を切り替える電圧切り替え手
段を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
ット記録装置。
【請求項６】前記記録制御手段および前記予備吐出制
御手段は、パルス状の駆動信号によって前記熱エネルギ
ー変換体をそれぞれ駆動することを特徴とする請求項１
に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】前記予備吐出制御手段は、１つのパルス
状部分に対して前記熱エネルギー変換体から発生される
熱エネルギーが、前記記録制御手段と等しくなるような
駆動信号を発生することを特徴とする請求項６に記載の
インクジェット記録装置。
【請求項８】前記予備吐出制御手段は、前記ノズルか
ら所定数のインク滴が吐出されたときに前記予備吐出動
作を行わせるタイミング制御手段を含むことを特徴とす
る請求項１から７のいずれか１項に記載のインクジェッ
ト記録装置。
【請求項９】前記予備吐出制御手段は、所定枚数の記
録媒体への記録を行ったときに前記予備吐出動作を行わ
せるタイミング制御手段を含むことを特徴とする請求項
１から７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装
置。
【請求項１０】前記所定枚数は１枚であることを特徴
とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】前記記録ヘッドは、前記熱エネルギー
によって発生された気泡を大気と連通させる大気連通口
を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか
１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】通電されたときに前記熱エネルギーを
発生する熱エネルギー変換体がノズル内に設けられてお
り、前記ノズルからインクを吐出する記録ヘッドを有す
るインクジェット記録装置の予備吐出制御方法であっ
て、記録データに応じて前記熱エネルギー変換体を所定の電
圧で駆動して記録動作を行わせる記録制御工程と、所定のタイミングで、前記熱エネルギー変換体を前記所
定の電圧よりも高い電圧で駆動して予備吐出動作を行わ
せる予備吐出制御工程とを備えたことを特徴とするイン
クジェット記録装置の予備吐出制御方法。
【請求項１３】前記記録ヘッドが前記ノズルを複数有
しており、前記予備吐出制御工程において同時に駆動す
る前記熱エネルギー変換体の数が、前記記録制御工程に
おいて同時に駆動する前記熱エネルギー変換体の数より
も少ないことを特徴とする請求項１２に記載のインクジ
ェット記録装置の予備吐出制御方法。
【請求項１４】前記予備吐出制御工程において同時に
駆動する前記熱エネルギー変換体の数は、前記記録制御
工程において同時に駆動する前記熱エネルギー変換体の
数の半分以下であることを特徴とする請求項１３に記載
のインクジェット記録装置の予備吐出制御方法。
【請求項１５】前記予備吐出制御工程において同時に
駆動する前記熱エネルギー変換体の数が１であることを
特徴とする請求項１３または１４に記載のインクジェッ
ト記録装置の予備吐出制御方法。
【請求項１６】前記予備吐出制御工程は、前記熱エネ
ルギー変換体に印加する電圧を切り替える電圧切り替え
工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載のインク
ジェット記録装置の予備吐出制御方法。
【請求項１７】前記記録制御工程および前記予備吐出
制御工程は、パルス状の駆動信号によって前記熱エネル
ギー変換体をそれぞれ駆動することを特徴とする請求項
１２に記載のインクジェット記録装置の予備吐出制御方
法。
【請求項１８】前記予備吐出制御工程は、１つのパル
ス状部分に対して前記熱エネルギー変換体から発生され
る熱エネルギーが、前記記録制御工程と等しくなるよう
な駆動信号を発生することを特徴とする請求項１７に記
載のインクジェット記録装置の予備吐出制御方法。
【請求項１９】前記予備吐出制御工程は、前記ノズル
から所定数のインク滴が吐出されたときに前記予備吐出
動作を行わせるタイミング制御工程を含むことを特徴と
する請求項１２から１８のいずれか１項に記載のインク
ジェット記録装置の予備吐出制御方法。
【請求項２０】前記予備吐出制御工程は、所定枚数の
記録媒体への記録を行ったときに前記予備吐出動作を行
わせるタイミング制御工程を含むことを特徴とする請求
項１２から１８のいずれか１項に記載のインクジェット
記録装置の予備吐出制御方法。
【請求項２１】前記所定枚数は１枚であることを特徴
とする請求項２０に記載のインクジェット記録装置の予
備吐出制御方法。