JP2001138522A

JP2001138522A - 記録ヘッドおよび記録装置

Info

Publication number: JP2001138522A
Application number: JP2000258253A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Misumi; 義範三隅
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】記録ヘッドの各記録素子の特性のばらつきを
補正して、高品位の画像を記録できる記録ヘッド、およ
び記録装置を提供すること。【解決手段】発熱抵抗体１が発生する熱エネルギーに
よって、インク吐出口からインクを吐出可能なインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、発熱抵抗体１に対して、配
線抵抗が異なる複数の配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを接
続し、発熱抵抗体１を通電するための配線として、それ
ら複数の配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの内の１つをトラ
ンジスタによって選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通電駆動される複
数の記録素子を備えた記録ヘッド、およびその記録ヘッ
ドを用いた記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の記録ヘッドとしては、例えば、
インク吐出口からインクを吐出可能なインクジェット記
録ヘッドがある。このようなインクジェット記録ヘッド
を用いたインクジェット記録法は、記録時に発生する騒
音を無視できる程度に小さくでき、高速プリントも可能
であり、しかも特別な処理を必要とせずに、いわゆる普
通紙にインクを定着させて記録できるなどの利点を有し
ている。

【０００３】その中で、例えば、特公昭５４−５１８３
７号公報、ドイツ公開（ＤＯＬＳ）第２８４３０６４号
公報に記載されているインクジェット記録法は、熱エネ
ルギーを液体に作用させることによって、液滴吐出のた
めの原動力を得るという点において、他のインクジェッ
ト記録とは異なる特徴を有している。すなわち、上記公
報に開示されている記録法は、熱エネルギーの作用を受
けた液体が急峻な体積の増大を伴う状態変化を起し、そ
の状態変化に基づく作用力によって、インクジェット記
録ヘッドの先端のオリフィスから液体が吐出されて、飛
翔する液滴が形成される。そして、この液滴が被記録材
に付着して記録が行われる。

【０００４】特に、上述のＤＯＬＳ第２８４３０６４号
公報に開示されているインクジェット記録法は、いわゆ
るドロップ・オン・デマンド（ｄｒｏｐ−ｏｎ−ｄｅｍ
ａｎｄ）記録法に極めて有効に適用される。さらに、こ
の記録法に用いられるインクジェット記録ヘッドをフル
ラインタイプとして高密度化することにより、マルチオ
リフィス化したインクジェット記録ヘッドを容易に具現
化して、高解像度、高品質の画像を高速記録できる。

【０００５】この記録法に適用されるインクジェット記
録ヘッドは、液吐出部と発熱抵抗体を備えたプリントヘ
ッド用基体を含む。液吐出部は、液体を吐出するために
設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通し、液
滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分
である熱作用部を構成の一部とする液流路と、を有す
る。発熱抵抗体は、熱エネルギーを発生する手段として
機能する。

【０００６】近年、上記のようなプリントヘッド用基体
は、同一基板上に、発熱抵抗体、ドライバ、シフトレジ
スタ、およびラッチ回路を備えた構成とされている。発
熱抵抗体は、複数備えられて一列に配列される。ドライ
バは、これらの発熱抵抗体と１対１で対応し、それら発
熱抵抗体を画像データに応じて駆動する。シフトレジス
タは、発熱抵抗体と同一ビット数分備えられて、直列に
入力される画像データを各ドライバに並列に出力する。
ラッチ回路は、そのシフトレジスタから出力されるデー
タを一時記憶する。

【０００７】このような従来のプリントヘッド用基体１
２の回路構成を図９に示す。

【０００８】図９において、１は一列に配列された複数
の発熱抵抗体であり、２はドライバとして機能するパワ
ートランジスタアレー、３はラッチ回路、４はシフトレ
ジスタである。５は、シフトレジスタ４にデータをシフ
トインするためのクロック信号を入力する端子、６はシ
リアル記録データ信号を入力する端子である。７はラッ
チ信号の入力端子を示し、８は、パワートランジスタア
レー２におけるトランジスタのオン時間を外部からコン
トロールするためのヒートパルス信号の入力端子であ
る。９はロジック電源用端子、１０は接地用端子を示し
ている。１１は、発熱抵抗体駆動用の電源（ＶＨ）入力
端子である。

【０００９】このような構成のプリントヘッド用基体１
２を含む記録ヘッドは、プリント装置に備えられる。そ
のプリント装置では、シリアル記録データが、入力端子
６からシフトレジスタ４に直列（シリアル）に入力され
る。シフトレジスタ４にセットされた記録データは、端
子７から入力されるラッチ信号により、ラッチ回路３に
ラッチされる。そして、ヒートパルス入力端子８からパ
ルスが入力されると、トランジスタアレー２において、
記録データが“１”となっているパワートランジスタが
オン状態となる。これにより、そのパワートランジスタ
に対応する発熱抵抗体１が通電駆動される。そして、駆
動された発熱抵抗体１が位置する液流路中の液体（イン
ク）が加熱されて、その液流路に対応するインク吐出口
からインクが吐出されて、プリントが行われる。

【００１０】ここで、発熱抵抗体に接触している液体を
発泡させるために必要なエネルギーについて考察する。
放熱条件が一定であれば、その発泡に必要なエネルギー
は、発熱抵抗体の単位面積当りの必要投入エネルギー
と、発熱抵抗体の面積と、の積のエネルギーとなる。こ
のことから、発泡に必要なエネルギーを得るために、発
熱抵抗体両端にかかる電圧、発熱抵抗体を流れる電流、
及び時間（パルス幅）、を設定すればよい。実使用上、
その電圧については、プリント装置本体の電源によりほ
ぼ一定とすることができる。しかし、その電流について
は、各ロット毎の基体間において値が異なる。その原因
は、基体の製造過程において生じる発熱抵抗体の膜厚の
ばらつきにより、発熱抵抗体の抵抗値が異なるためであ
る。したがって、発熱抵抗体に印加する電源電圧の印加
パルス幅が一定でも、発熱抵抗体の抵抗が設定値よりも
大きくなった場合は、電流値が小さくなって投入エネル
ギーが不足するため、インクを正常に発泡させることが
できなくなる。逆に、発熱抵抗体の抵抗が小さくなり、
その発熱抵抗体を流れる電流値が設定よりも大きくなる
と、過剰なエネルギー投入となり、発熱抵抗体のコゲや
発熱抵抗体の短寿命の原因となる。これに対処するため
に、センサによって発熱抵抗体の抵抗値をモニタし、そ
の抵抗値に応じて発熱抵抗体に印加するパルスの幅を変
化させて、一定のエネルギーが加わるように制御する方
法がある。

【００１１】次に、インク吐出口から噴射される液滴の
吐出量について考察する。その吐出量は、主にインクの
発泡体積に関係する。インクの発泡体積は、発熱抵抗体
及び周辺の温度によって変化する。そこで、インク吐出
のために発熱抵抗体に印加されるヒートパルス（以下、
「メインヒートパルス」ともいう）の印加前に、インク
が吐出しない程度のエネルギーを付与するためのヒート
パルス（以下、「プレヒートパルス」ともいう）を発熱
抵抗体に印加する方法がある。そのプレヒートパルス幅
や印加タイミングに応じて、発熱抵抗体及び周辺の温度
を調整することにより、一定の量の液滴を吐出するよう
にして、記録品位を維持する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
よれば、発熱抵抗体１の抵抗値のばらつきの補正、基体
１２の温度の制御は、それらの抵抗値および温度をモニ
タするためのセンサからの信号を、フィードバックする
ことによって行える。すなわち、それらのフィードバッ
ク信号に基づいて、発熱抵抗体１に印加するメインヒー
トパルスの幅、プレヒートパルスの幅、その印加タイミ
ングを、プリンタ装置本体の制御の下において変更する
ように、ヒートパルス信号（発熱抵抗体１の駆動信号）
を出力する。しかしながら、上記以外の原因、例えば、
製造上のオリフィス開口部（インク吐出口）の開口面積
のバラツキ、発熱抵抗体１の保護膜厚のバラツキ等によ
り、各インク吐出口からのインクの吐出量にバラツキが
生じ、それが記録画像における濃度ムラ、スジ等の発生
につながる。したがって、各ノズル（各インク吐出口）
単位あるいは数ノズル単位での、インク吐出量の制御が
必要である。

【００１３】さらに、インクジェット記録ヘッドの多ノ
ズル化に伴い、プリントヘッド用基体１２を複数直列に
接続して、マルチノズルインクジェット記録ヘッドを構
成する場合がある。この場合には、各プリントヘッド用
基体１２毎において発熱抵抗体１の抵抗値が若干異な
る。そのため、インクを吐出するためのヒートパルス
（メインヒートパルスとプレヒートパルスを含む）を各
基体１２毎に変更して、結果的に、各基体１２における
投入エネルギーをほぼ同一にしなければならない。この
ように複数の基体１２により記録ヘッドを構成した場合
には、基体１２毎に対応する画像の記録部分の相互間に
おいて、プリント濃度差が目立ちやすくなる。そのた
め、基体１２内のノズル単位でのインク吐出量の補正
が、単体の基体１２によって記録ヘッドを構成した場合
よりも重要となる。

【００１４】本発明は、上記従来例に鑑みてなされたも
のであり、記録ヘッドの各記録素子の特性ばらつきを補
正して、高品位の画像を記録できる記録ヘッド、および
記録装置を提供することを目的とする。

【００１５】本発明の他の目的は、電気熱変換体が発生
する熱エネルギーを用いてノズルからインクを吐出可能
な記録素子を用いた場合に、その記録素子の特性に応じ
て、各ノズル毎の電気熱変換体に印加される電圧を可変
設定することによって、ノズル単位でのインクの吐出量
の補正が可能な記録ヘッド、および記録装置を提供する
ことを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の記録ヘッドは、
記録データに基づいて、配線を通して通電駆動される複
数の記録素子を備えた記録ヘッドにおいて、前記記録素
子の少なくとも１つに対して、配線抵抗が異なる前記配
線が複数接続され、該複数の配線の内の少なくとも１つ
が前記記録素子に通電するための配線として選択可能で
あることを特徴とする。

【００１７】本発明の記録装置は、上記の記録ヘッドを
装着可能なヘッド装着部と、前記記録ヘッドと被記録媒
体とを相対移動させる移動手段とを備えたことを特徴と
する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の好適な実施形態について説明する。

【００１９】図１は、本実施形態のインクジェットヘッ
ド用基体の回路構成を示す回路図である。図１におい
て、図２の従来の回路図と共通する部分には同じ符号を
付している。

【００２０】図１において、１２は記録ヘッドの基体、
１３は後述する選択データを記憶するメモリ（ＲＯ
Ｍ）、３は記録データをラッチするためのラッチ回路で
ある。４はシフトレジスタであり、シフトクロックに同
期して、記録データをシリアルで入力して保持する。７
は、本例のインクジェット記録装置の制御部より入力さ
れる記録データをラッチするためのラッチ信号の入力端
子である。８は、ヒートパルス信号の入力端子である。
また、基体１２には、図１中にて２点鎖線、図２中にて
実線で示すように、ラッチ回路３３とシフトレジスタ３
４が構成されている。シフトレジスタ３４は、ＲＯＭ１
３に記憶される後述の選択データをシリアルで入力して
保持する。ラッチ回路３３は、その選択データをラッチ
する。

【００２１】ＡＮＤ回路１４は、ヒートパルス信号と、
記録データ信号と、ｏｄｄ／ｅｖｅｎ信号と、ブロック
信号と、選択データと、の論理和をとる。ＡＮＤ回路１
４の出力がハイレベルになると、それに対応するトラン
ジスタアレー２中の発熱抵抗体駆動用のトランジスタが
オンとなって、そのトランジスタに接続されている発熱
素子としての発熱抵抗体（電気熱変換体）１に電流が流
されて、それが発熱駆動される。発熱抵抗体１、トラン
ジスタ、およびＡＮＤ回路１４の接続関係については後
述する。

【００２２】次に、以上の構成の記録ヘッドを用いたプ
リンタ装置の動作の概略を説明する。

【００２３】まず、装置の電源が投入された後、予め測
定されている各基体１２毎における各インク吐出口のイ
ンク吐出量特性（一定の温度条件下において、所定のパ
ルスを印加したときのインク吐出量）に応じて、各発熱
抵抗体１に印加されるヒートパルス（プレヒートパルス
とメインヒートパルスを含む）のパルス幅を決定する。
この決定した各吐出口毎に対応するヒートパルスの幅デ
ータを、シフトクロックに同期してシフトレジスタ４に
転送する。その後、電圧信号を出力する。実際に発熱抵
抗体１に通電を行う際には、後述するように、ＲＯＭ１
３に記憶されている選択データにしたがって、発熱抵抗
体１の駆動条件が選択される。なお、前述の各基体１２
毎のインク吐出量特性は、例えば、記録ヘッドの基体１
２上のメモリ１３などに記憶されていても良く、或いは
記録ヘッドのＰＣＢ部上のメモリに記憶されていても良
い。

【００２４】ＲＯＭ１３に記憶された上記選択データ
は、ラッチ回路３３にラッチされる。その選択データの
ラッチは、例えば、プリント装置の最初の起動時等に一
度だけ行えば良い。したがって、この選択データを用い
た後述の選択機能を備えていても、記録ヘッドへの記録
データの転送シーケンスは、従来と全く同様に行える。

【００２５】次に、選択データをＲＯＭ１３に記憶させ
た後の、ヒートパルス信号の生成について説明する。本
例では、後述するように、インクの吐出量を変えるため
に、１つの発熱抵抗体１に対して、配線抵抗が異なる複
数の配線３０が接続され、それらの配線３０は、トラン
ジスタアレー２中のトランジスタに個別に接続されてい
る。

【００２６】まず、発熱抵抗体１の抵抗値をモニタする
ための抵抗センサ３５からの信号をフィードバックし、
その抵抗センサ３５によって検出された抵抗値に応じ
て、インクの吐出に適正なエネルギーを発熱抵抗体１に
印加するように、メインヒートパルスのパルス幅を決定
する。また、温度センサ１５の検出値に応じて、プレヒ
ートパルスのパルス幅、その印加タイミングが、プリン
タ制御部により決定される。種々の温度条件下において
もインクの吐出量が各ノズルで一定になるように、種々
のヒートパルス（メインヒートパルスとプレヒートパル
スを含む）を設定することができる。また、温度以外の
要因による各インク吐出口からのインク吐出量のばらつ
きに対応させて、発熱抵抗体１に印加する電圧を可変設
定することにより、インク吐出量を一定にして、記録画
像の濃度ムラやスジをなくすことができる。そのため
に、後述するように、予めＲＯＭ１３に保持されている
選択データを用いて、発熱抵抗体１に印加する最適な電
圧を選択する。

【００２７】図３は、１つの発熱抵抗体１に対応するト
ランジスタの選択ロジックを説明するための回路図であ
る。１つの発熱抵抗体１に対してトランジスタアレー２
中のトランジスタが３個並列接続されている。各トラン
ジスタに接続されているＡＮＤ回路１４は、ｏｄｄ／ｅ
ｖｅｎ信号、ブロック信号、ヒートパルス信号、ラッチ
回路３からの記録データ、ラッチ回路３３からの選択デ
ータ、の論理和をとる。そして、このＡＮＤ回路１４の
出力により３つのトランジスタの内の１つが選択され
て、発熱抵抗体１が通電駆動される。１つの発熱抵抗体
１に接続される３つのトランジスタ２のどれを選択する
かは、ＲＯＭ１３に、選択データとして予め記憶されて
いる。

【００２８】本実施例の場合、発熱抵抗体１の抵抗は２
３１Ω、トランジスタの電圧降下は１．２Ｖ、３つのト
ランジスタから発熱抵抗体１に並列に接続される配線３
０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの配線抵抗は、それぞれ２Ω、２
０．１Ω、２７．６Ωであり、その他の配線抵抗は１０
Ωである。したがって、記録ヘッドに２０Ｖの電圧を印
加する場合、２Ωの配線３０Ａを通して通電すべくトラ
ンジスタを選択した時は７５．５ｍＡの電流が流れ、ま
た２０．１Ωの配線３０Ｂを通して通電すべくトランジ
スタを選択した時は７２．０ｍＡの電流が流れ、また、
２７．６Ωの配線３０Ｃを通して通電すべくトランジス
タを選択した時は７０．０ｍＡの電流が流れる。発熱抵
抗体１には、２Ωの配線３０Ａが選択された時に１７．
４Ｖの電圧が印加され、また２０．１Ωの配線３０Ｂが
選択された時に１６．７Ｖの電圧が印加され、また２
７．６Ωの配線３０Ｃが選択された時に１６．１Ｖの電
圧が印加される。本発明者は、２５℃の室温下の実験に
おいて、ヒートパルスとして、プレヒートパルスのパル
ス幅が１．５μｓ、インターバルが５．０μｓ、メイン
ヒートパルスのパルス幅が２．８μｓのパルスを与え
た。この実験において、発熱抵抗体１に印加される電圧
が１６．７Ｖのときにインク吐出量が１７．５ｎｇとな
り、その電圧が１７．４Ｖでは１９．５ｎｇ、その電圧
が１６．１Ｖでは１５．５ｎｇとなった。この実験結果
から、ノズル毎に±２ｎｇの吐出量補正が可能となるこ
とが分かった。

【００２９】このように本実施例では、１つの発熱抵抗
体１に３つのトランジスタが接続され、その発熱抵抗体
１と３つのトランジスタとの間の配線３０Ａ，３０Ｂ，
３０Ｃが異なる配線抵抗を有する。そして、予め記録ヘ
ッドの出荷検査工程において、各ノズルから均一な吐出
量を得るために３つの配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのど
れを選択すべきかを示す選択データを、メモリ１３に入
力しておく。その後、記録ヘッドを用いての画像の記録
に際して、そのメモリ１３から読み出した選択データに
基づいてトランジスタを選択的に駆動し、その駆動され
たトランジスタに対応する配線３０Ａ，３０Ｂ，または
３０Ｃを通して発熱抵抗体１を通電する。これにより、
配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの抵抗に応じて発熱抵抗体
１に印加する電圧が変化して、ノズルからのインク吐出
量が変わる。このように、温度以外の要因による各ノズ
ルのインク吐出量の変化に対応させて、発熱抵抗体１の
駆動条件を選択することにより、インクの吐出量を一定
にして、記録ムラや記録スジを無くすことができる。

【００３０】図４は本実施例の記録ヘッドの構造を示す
図であり、前述の図１，図２，図３と共通する部分には
同じ符号を付している。図４において、１８Ａは、複数
のインク吐出口１６のそれぞれに連通する液路１７を形
成するための流路壁部材であり、１８は、インク供給口
を有する天板である。インク供給口から導入されるイン
クは、内部の共通液室１９へ蓄えられてから、各液路１
７へ供給される。そして、基体１２上の発熱抵抗体１を
記録データに応じて通電駆動することにより、吐出口１
６からインクが吐出されて記録が行われる。なお２０は
配線を示している。

【００３１】（装置本体の概略説明）図５は、本発明を
適用可能な代表的なインクジェット方式のプリンタの主
要部の構成を示す外観斜視図である。

【００３２】本実施例のインクジェット方式のプリンタ
は、図５に示すように、インクを吐出する記録ヘッド２
１が、記録用紙の搬送方向（副走査方向）Ａに対して直
交する主走査方向Ｂに移動しながら、記録用紙上に画像
を記録する。記録ヘッド２１の吐出口からは、記録デー
タに応じて、インクが所定のタイミングで記録用紙に向
けて吐出される。本例の場合は、２つの記録ヘッド２１
がキャリッジ１００上に搭載され、そのキャリッジ１０
０は、ガイド軸１０１，１０２にガイドされつつ、ベル
ト１０３を介して矢印Ｂ方向に往復動される。

【００３３】本実施例では、以下に説明する制御回路の
制御によって、記録用紙搬送用の搬送モータが駆動され
て、記録ヘッド２１の主走査と記録用紙の副走査とが繰
り返されることにより、記録用紙上に順次画像が記録さ
れる。記録用紙は、シート送りローラ等によって記録位
置に保持され、またシート送りローラに連動してシート
送りされる。

【００３４】図６は、インクジェット方式のプリンタの
制御回路の構成を示すブロック図である。

【００３５】図６において、２２はインターフェースで
あり、例えば、ホストコンピュータなどの外部装置から
画像データを入力する。２３はＭＰＵ、２４は、ＭＰＵ
２３が実行する制御プログラム（必要によっては文字フ
ォントを含む）を格納するＲＯＭ、２５は、各種データ
（上記画像データや記録ヘッド２１に供給される記録デ
ータ等）を一時的に保存しておくＤＲＡＭである。２６
は、記録ヘッド２１に対する記録データの供給制御を行
うゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）であり、インターフェース
２２、ＭＰＵ２３、およびＲＡＭ２５間のデータ転送制
御も行う。２７は、記録用紙（本実施例では、連続シー
ト）を搬送するための搬送モータである。２８は、記録
ヘッド２１を駆動するヘッドドライバ、２９は、搬送モ
ータ２７を駆動するためのモータドライバである。１１
０は、キャリッジ１００をベルト１０３を介して移動さ
せるためのキャリアモータ、１１１は、キャリアモータ
１１０を駆動するためのモータドライバである。

【００３６】このような構成の制御回路の動作概要を説
明すると、次のとおりである。

【００３７】まず、インターフェース２２に画像データ
が入ると、ゲートアレイ２６とＭＰＵ２３との間にて、
画像データがプリンタ用の記録データに変換される。そ
して、モータドライバ２９が駆動されると共に、ヘッド
ドライバ２８に送られた記録データに従って記録ヘッド
２１が駆動されることによって、記録動作が行われる。

【００３８】ＭＰＵ２３は、記録ヘッド２１内のメモリ
（例えば、記録ヘッド２１のＥＥＰＲＯＭ）からの補正
データに基づいて、各基板１２における吐出口１６から
の吐出インクによって均一な画素が形成できるように、
信号線を介して制御信号を記録ヘッド２１に送る。各基
体１２における吐出口１６のインク吐出量特性に応じて
前述の選択データは、シリアルで記録ヘッド２１の各基
体１２におけるシフトレジスタ３４に転送される。その
選択データに基づいて、ヒート信号線からシリアルデー
タを送り、前述したように、各発熱抵抗体１に最適なト
ランジスタを３つの内から選択する。プリントを開始す
る時は、まず、最初の１列に記録される記録データをシ
リアルでシフトレジスタ４に転送する。次に、ラッチ信
号を出力して、各基体１２におけるデータラッチ回路３
に記録データをラッチする。次に、選択データがシフト
レジスタ３４に転送されてから、ラッチ回路３３にラッ
チされる。その選択データに基づいて選択されたトラン
ジスタに対応する配線３０Ａ，３０Ｂ，または３０Ｃを
通して、発熱抵抗体１が通電される。

【００３９】以上の説明においては、記録ヘッドの基体
をインクジェット方式の記録ヘッドに採用した例につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、例えばサーマルヘッド用の基体にも応用できる。ま
た、本実施例ではシリアル式のプリンタ装置の場合で説
明したが、本発明は、複数の基体で構成されたライン型
のサーマルヘッド或いはインクジェットヘッドを用いた
ライン型のプリンタ装置であっても良い。

【００４０】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネル
ギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば発熱抵
抗体やレーザ光等）を備え、前記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のプリント装置につい
て説明したが、かかる方式によれば記録の高密度化、高
精細化が達成できる。

【００４１】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４７４０
７９６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。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
る発熱抵抗体に、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、発熱抵抗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。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をすると、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。

【００４２】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。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、発熱抵抗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４５
５８３３３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、複数の発熱抵抗体に対して、共通するスロットを発
熱抵抗体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１
２３６７０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５９−１
３８４６１号公報に基づいた構成としても良い。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。加えて、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、あるい
は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を用いてもよい。

【００４３】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定にでき
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、発熱抵抗体あるいは
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、記録とは別の吐出を行う予備吐出モー
ドを行うことも安定した記録を行うために有効である。
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。

【００４４】以上説明した本実施例においては、インク
を液体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、室温で軟化もしくは液体あるいは、
上述のインクジェットではインク自体を３０℃以上７０
℃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。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防止するかまたは、イン
クの蒸発防止を目的として報知状態で固化するインクを
用いるかして、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てインク液状とし
て吐出するものや記録媒体に到達する時点ではすでに固
化し始めるものなどのような、熱エネルギーによって初
めて液化する性質のインク使用も本発明には適用可能で
ある。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４
７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、発熱抵抗体に対し
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。

【００４５】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。従来のデータ転送用のシフトレジスタを有
効に活用して、選択データの取り込みもできるので、各
ノズルのインク吐出量を精度良く制御することができ
る。また、本発明は、各基体におけるノズルからのイン
ク吐出量を一定にすることにより、記録ムラやスジが生
じない、長寿命のインクジェット記録ヘッド、及びそれ
を使用した記録装置を提供できる。又、本実施例の記録
ヘッドによれば、選択データが半永久的に保存されてい
るため、ユーザ自らも選択データと共に記録ヘッドを簡
単に取り替えることが出来る。

【００４６】（他の実施形態）以下、添付図面を参照し
て本発明の他の実施形態について説明する。

【００４７】図７は、本実施例のインクジェットヘッド
用基体の回路構成を示す回路図である。図７において、
図９の従来の回路図、および前述した本発明の実施形態
と共通する部分には、同じ符号を付している。

【００４８】図８は、個々の発熱素子としての発熱抵抗
体１に対応するトランジスタの選択ロジックを説明する
ための回路図である。１つの発熱抵抗体１に対して並列
接続されるトランジスタアレー２内のトランジスタは、
１〜３個ある。各トランジスタに接続されているＡＮＤ
回路１４は、ｏｄｄ／ｅｖｅｎ信号、ブロック信号、ヒ
ートパルス信号、ラッチ回路３からの記録データ、ラッ
チ回路３３からの選択データ、の論理和をとる。そし
て、このＡＮＤ回路１４によりトランジスタが選択され
て、発熱抵抗体１が発熱駆動される。

【００４９】例えば、全３０４ノズルが列状に形成され
た記録ヘッドを想定する。そのノズル列の両端側に位置
する４０ノズルずつの計８０ノズル（以下、「両端側ノ
ズル」ともいう）に関しては、その加工寸法のばらつき
が顕著である。また、その両端側ノズルの内側に位置す
る４０ノズルずつの計８０ノズル（以下、「内側ノズ
ル」ともいう）に関しては、その寸法ばらつきが次に大
きい。ノズル列の中央側に位置する残りの１４４ノズル
（以下、「中央ノズル」ともいう）は、比較的寸法のぱ
らつきが少なく安定している。このような記録ヘッドの
場合は、次のような構成を採る。

【００５０】すなわち、両端側ノズル（計８０ノズル）
に関しては３つのインク吐出量を選択可能とし、更に、
内側ノズル（計８０ノズル）に関しては２種のインク吐
出量を選択可能とする。つまり、両端側ノズルに対応す
る第１〜４０セグメント（ｓｅｇ）と第２６４〜３０４
セグメントにおいては、１つの発熱抵抗体１に対して３
つのトランジスタが接続され、それら３つのトランジス
タのどれを選択するかのデータは、前述のＲＯＭ１３に
選択データとして予め記憶されている。また、内側ノズ
ルに対応する第４１〜８０セグメントと第２２４〜２６
３セグメントにおいては、１つの発熱抵抗体１に対して
２つのトランジスタが接続され、それら２つのトランジ
スタのどれを選択するかのデータは、前述のＲＯＭ１３
に選択データとして予め記憶されている。

【００５１】本例の場合、発熱抵抗体１の抵抗は２３１
Ω、トランジスタの電圧降下は１．２Ｖである。第１〜
４０セグメントと第２６４〜３０４セグメントにおい
て、１つの発熱抵抗体１と３つのトランジスタとの間に
並列に接続される配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの配線抵
抗は、それぞれ２Ω、２０．１Ω、２７．６Ωであり、
その他の配線抵抗は１０Ωである。したがって、記録ヘ
ッドに２０Ｖの電圧を印加する場合、２Ωの配線３０Ａ
を通して通電すべくトランジスタを選択した時は７５．
５ｍＡの電流が流れ、また２０．１Ωの配線３０Ｂを通
して通電すべくトランジスタを選択した時は７２．０ｍ
Ａの電流が流れ、また、２７．６Ωの配線３０Ｃを通し
て通電すべくトランジスタを選択した時は７０．０ｍＡ
の電流が流れる。発熱抵抗体１には、２Ωの配線３０Ａ
が選択された時に１７．４Ｖ、また２０．１Ωの配線３
０Ｂが選択された時に１６．７Ｖ、また２７．６Ωの配
線３０Ｃが選択された時に１６．１Ｖの電圧が印加され
る。本発明者は、２５℃の室温下の実験において、ヒー
トパルスとして、プレヒートパルスのパルス幅が１．５
μｓ、インターバルが５．０μｓ、メインヒートパルス
のパルス幅が２．８μｓのパルスを与えた。この実験に
おいて、発熱抵抗体１に印加される電圧が１６．７Ｖの
ときにインク吐出量が１７．５ｎｇとなり、その電圧が
１７．４Ｖでは１９．５ｎｇ、その電圧が１６．１Ｖで
は１５．５ｎｇとなった。この実験結果から、ノズル毎
に±２ｎｇの吐出量補正が可能となることが分かった。

【００５２】また、第４１〜８０セグメントと第２２４
〜２６３セグメントにおいて、１つの発熱抵抗体１と２
つのトランジスタとの間に並列に接続される配線３０
Ｂ，３０Ｃの配線抵抗は、それぞれ２０．１Ω、２７．
６Ωであり、その他の配線抵抗は１０Ωである。したが
って、記録ヘッドに２０Ｖの電圧を印加した場合、２
０．１Ωの配線３０Ｂを通して通電すべくトランジスタ
を選択した時は７２．０ｍＡの電流が流れ、また２７．
６Ωの配線３０Ｃを通して通電すべくトランジスタを選
択した時は７０．０ｍＡの電流が流れる。発熱抵抗体１
には、２０．１Ωの配線３０Ｂが選択された時に１６．
７Ｖ、また２７．６Ωの配線３０Ｃが選択された時に１
６．１Ｖの電圧が印加される。本発明者は、２５℃の室
温下の実験において、ヒートパルスとして、プレヒート
パルスのパルス幅が１．４μｓ、インターバルが５．０
μｓ、メインヒートパルスのパルス幅が２．８μｓのパ
ルスを与えた。この実験において、発熱抵抗体１に印加
される電圧が１６．７Ｖのときにインク吐出量が１７．
５ｎｇとなり、その電圧が１７．４Ｖでは１９．５ｎｇ
となった。この実験結果から、ノズル毎に２ｎｇの吐出
量補正が可能となることが分かった。

【００５３】このように本例では、第１〜４０セグメン
トと第２６４〜３０４セグメントにおいては、１つの発
熱抵抗体１と３つのトランジスタとの間に、異なる配線
抵抗の配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを有する。また、第
４１〜８０セグメントと第２２４〜２６３セグメントに
おいては、１つの発熱抵抗体１と２つのトランジスタと
の間に、異なる配線抵抗の配線３０Ｂ，３０Ｃを有す
る。そして、予め、記録ヘッドの出荷検査工程におい
て、各ノズルから均一な吐出量を得るために３つの配線
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのどれを選択すべきか、または
２つの配線３０Ｂ，３０Ｃのどれを選択すべきか、を示
す選択データをメモリ１３に入力しておく。その後、記
録ヘッドを用いての画像の記録に際して、そのメモリ１
３から読み出した選択データに基づいてトランジスタを
選択的に駆動し、その駆動されたトランジスタに対応す
る配線を通して発熱抵抗体１を通電する。これにより、
配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの抵抗に応じて発熱抵抗体
１に印加する電圧が変化して、ノズルからのインク吐出
量が変わる。このように、温度以外の要因による各ノズ
ルのインク吐出量の変化に対応させて、発熱抵抗体１の
駆動条件を選択することにより、インクの吐出量を一定
にして、記録ムラや記録スジを無くすことができる。

【００５４】（さらに他の実施形態）図１０は、本発明
のさらに他の実施形態を説明するための図である。

【００５５】本例の場合は、記録ヘッド２１の外部にト
ランジスタアレー２が配置され、そのトランジスタアレ
ー２中のトランジスタと、記録ヘッド２１側の配線３０
Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと、が接続される。したがって、本
例の場合は、記録ヘッド２１側に、発熱素子としての電
気抵抗体１と、配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが備えら
れ、記録ヘッド２１の外部に、電気抵抗体１に通電する
ために配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのいずれかを選択す
る選択手段としてのトランジスタアレー２が備えられ
る。また、トランジスタアレー２と同様に、ラッチ回路
３，３３などの回路も記録ヘッド２１の外部に備えるこ
とができる。

【００５６】なお、本発明は、電気抵抗体１などの記録
素子の１つに対して、電気抵抗が異なる複数の配線を接
続し、記録素子に通電するための配線として、それら複
数の配線の内から少なくとも１つを選択できる構成であ
ればよい。したがって、記録素子に通電するための配線
として、それら複数の配線の内から複数を選択するよう
にしてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、通電駆
動される記録素子に対して、配線抵抗が異なる複数の配
線を接続し、その記録素子を通電するための配線とし
て、それら複数の配線の内の少なくとも１つを選択する
ことにより、記録素子の印加電圧などの駆動条件を可変
設定して、画像の記録状態を記録素子単位で補正するこ
とができ、この結果、スジやムラのない高品の画像を記
録することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としてのインクジェット記
録ヘッドの回路構成図である。

【図２】図１のインクジェット記録ヘッドにおいて省略
したラッチ回路とシフトレジスタの回路構成図である。

【図３】図１中の１つの発熱抵抗体に対するトランジス
タ選択回路の説明図である。

【図４】図１のインクジェット記録ヘッドにおけるノズ
ル部分の構造図である。

【図５】図１の記録ヘッドを備えたインクジェット記録
装置の要部の斜視図である。

【図６】図５のインクジェット記録装置の制御系のブロ
ック図である。

【図７】本発明の他の実施形態としてのインクジェット
記録ヘッドの回路構成図である。

【図８】図７中の１つの発熱素子に対するトランジスタ
選択回路の説明図である。

【図９】従来例としてのインクジェット記録ヘッドの回
路構成図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施形態のインクジェッ
ト記録ヘッドの回路構成図である。

【符号の説明】

１発熱抵抗体（電気熱変換体）２トランジスタアレー３ラッチ回路４シフトレジスタ５クロック信号入力端子６データ信号入力端子７ラッチ信号入力端子８ヒートパルス信号入力端子９ロジック電源端子１０接地用端子１１Ｖ_H １２基体１３メモリ（ＲＯＭ）１４ＡＮＤ回路１５温度センサ１６吐出口１７流路（ノズル）１８天板１９液室２０配線２１記録ヘッド２２インターフェース２３ＭＰＵ２４ＲＯＭ２５ＤＡＲＡＭ２６ゲートアレイ２７搬送モータ２８ヘッドドライバ２９モータドライバ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録データに基づいて、配線を通して通
電駆動される複数の記録素子を備えた記録ヘッドにおい
て、前記記録素子の少なくとも１つに対して、配線抵抗が異
なる前記配線が複数接続され、該複数の配線の内の少な
くとも１つが前記記録素子に通電するための配線として
選択可能であることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２】前記複数の配線の内から、前記記録素子
に通電するための配線を少なくとも１つ選択する選択手
段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッ
ド。
【請求項３】前記複数の配線は、前記記録素子に対し
て並列に接続され、前記選択手段は、前記複数の配線中に接続されたスイッ
チ素子を含むことを特徴とする請求項２に記載の記録ヘ
ッド。
【請求項４】前記スイッチ素子はトランジスタである
ことを特徴とする請求項３に記載の記録ヘッド。
【請求項５】前記選択手段が前記複数の配線の内から
少なくとも１つを選択するための選択データを記憶可能
な記憶手段を備えたことを特徴とする請求項２から４の
いずれかに記載の記録ヘッド。
【請求項６】前記配線、前記選択手段、および前記記
憶手段は、同一の基板上に構成されることを特徴とする
請求項５に記載の記録ヘッド。
【請求項７】前記選択手段は、前記複数の配線の内か
ら少なくとも１つを選択することによって、前記記録素
子の印加電圧を可変設定することを特徴とする請求項２
から６のいずれかに記載の記録ヘッド。
【請求項８】前記記録素子は、インク吐出口からイン
クを吐出させるものであることを特徴とする請求項１か
ら７のいずれかに記載の記録ヘッド。
【請求項９】前記記録素子は、インクを吐出するため
のエネルギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換
体を有することを特徴とする請求項８に記載の記録ヘッ
ド。
【請求項１０】前記選択手段は、前記複数の配線の内
から少なくとも１つを選択することによって、前記イン
ク吐出口からのインクの吐出量を可変設定することを特
徴とする請求項８または９に記載の記録ヘッド。
【請求項１１】請求項１から１０のいずれかに記載の
記録ヘッドを装着可能なヘッド装着部と、前記記録ヘッドと被記録媒体とを相対移動させる移動手
段とを備えたことを特徴とする記録装置。