JP2633939B2 - インクジェット記録装置および該装置に装着される記録ヘッド - Google Patents

インクジェット記録装置および該装置に装着される記録ヘッド

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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はインクジェット記録装置および該装置に装着
される記録ヘッドに関し、特に吐出エネルギー発生素子
として電気熱変換素子を用いたインクジェット記録装置
および該装置に装着される記録ヘッドに関する。
[従来の技術] 一般に、この種のインクジェット記録ヘッドは、記録
用のインク液滴を吐出して飛翔液滴を形成するためのイ
ンク吐出口を高密度に配列することができるため、解像
度の高い記録を行なうことが可能であり、また、記録ヘ
ッドとして全体的なコンパクト化も容易であるという利
点を有する。また、この種の記録ヘッドは最近の半導体
分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいIC技術
やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用して製造でき
るため、上述したようなマルチノズル化および高密度実
装化が容易で、しかも大量生産時の生産性が良く製造コ
ストの低廉化が可能となる。
第7図はこの種の記録ヘッドの構成例を示す分解斜視
図である。図において、27は例えばシリコン基板形態の
ヒータボードであり、ヒータボード27上には吐出エネル
ギー発生手段としての電気熱変換体(吐出ヒータ)29
と、これに電力を供給するAl等の配線28とが成膜技術に
よって形成される。
30はヒータボード27と接着されることによりインクジ
ェット記録ヘッドを構成する天板であり、天板30にはイ
ンク吐出口26に連通する熱作用室としてのインク液路25
と各々のインク液路25にインクを安定して供給するため
の共通液室23とを構成するための凹部が形成される。ま
た、天板30には共通液室23にインクを供給するための供
給口24が設けられる。
この構成において、記録信号に応じた通電を行なう
と、ヒータ29が発熱することによりインク液室25内のイ
ンク中に気泡が発生し、この気泡の膨張収縮によって吐
出口26からインク液滴が吐出される。
一方、インクジェット記録ヘッドは、装置において、
記録動作に伴なう劣下が最も著しい部分である。すなわ
ち、記録ヘッドは上述したようにインク吐出動作にかか
る熱作用の影響を最も受ける部分であり、この熱作用に
よるヘッド構成部材の変質、変形が進行し、記録ヘッド
が本来有する性能を十分に発揮できなくなる恐れがあ
る。
従って、インクジェット記録装置において、記録ヘッ
ドを交換可能な構成とすること、すなわち、いわゆるデ
ィスポーザブルな記録ヘッドを用いた構成とすることは
必然的な要請であり、また、上述したヘッド製造コスト
の低廉化は記録ヘッドのディスポーザブル化を可能とす
るものであり、従来よりこのような記録ヘッドが種々提
案されてきた。
また、インク供給源としてのインクタンクと記録ヘッ
ドとを一体化したカートリッジタイプのものをディスポ
ーザブル化し、装置本体に容易に着脱できるようにした
構成も種々提案されている。
これら記録ヘッドのディスポーザブルな構成により、
記録ヘッドの故障等に容易かつ迅速に対処できるよにな
り、また上記カートリッジタイプのものではインク補給
も簡単に行なうことが可能となる。
このようなディスポーザブルの記録ヘッドまたはカー
トリッジを装着本体に装着するにあたっては、双方に設
けたコネクタ形態の電気結合部を結合させることにより
電気的接続が得られるようにするのが一般的である。こ
れにより装置本体側の制御部から記録ヘッドの電気熱変
換体への駆動信号の伝達が可能となるとともに、記録ヘ
ッドあるいはカートリッジから制御部への各種状態信号
の送信が可能となる。
[発明が解決しようとする課題] ところで、ディスポーザブルな記録ヘッドを用いる装
置にあっては、新たな記録ヘッドを装着した場合、ある
いは一度取りはずした記録ヘッドを再装着した場合に記
録画像の画質が劣下したり、装置に不具合が生じる可能
性がある。これは、装着される記録ヘッド個々の動作特
性が、記録装置本体に対する相対的なばらつきを有する
ことに起因するものであり、この相対的な動作特性のば
らつきは、製造過程,経時変化,製品管理条件等による
ばらつきが累積されて生じる。
また、仕様の異なる記録ヘッドを誤って装着すること
によって上記不具合が生じる可能性もある。すなわち、
仕様の異なる記録ヘッドが、例えば製造コストを低廉化
するために同一の外装で製造される場合には、上述のよ
うに誤って装着する可能性がある。このような仕様の異
なった記録ヘッドが装着された場合、例えば電気熱変換
体やこれを駆動するための機能素子の特性と本体側制御
部との不適合により、記録画像の画質が劣下するばかり
でなく、記録ヘッドや装置本体そのものに悪影響を与え
る場合がある。
本発明は上述のような問題点を解消するためになされ
たものであり、その目的とするところは記録ヘッド個々
が有する特性を顕著に表わす部分の一つである温度セン
サの動作特性を予め調べることにより、装着される記録
ヘッドが適正なものか否かを判別することが可能なイン
クジェット記録装置および該装置に装置される記録ヘッ
ドを提供することにある。
[課題を解決するための手段] そのために本発明では、インクを吐出するための吐出
口と、吐出口からインクを吐出するために利用されるエ
ネルギーを発生する電気熱変換素子と、ダイオードによ
り構成され温度を検出するための温度検出素子とを有す
る記録ヘッドと、記録ヘッドを着脱自在に保持する保持
手段と、保持手段によって記録ヘッドが保持されると
き、温度検出素子に電流を流し、電流を流したときの温
度検出素子における電圧降下を検出し、検出に基いて記
録ヘッドの適否を判別する処理を行なう記録ヘッド検査
処理手段を有する装置本体とを具えたことを特徴とす
る。
[作 用] 以上の構成によれば、ダイオードによって構成される
温度検出素子に所定の電流を流し、そのときの電圧降下
を検出することにより温度検出素子としての温度センサ
の動作特性がけ検査され、この結果によって装着された
記録ヘッドの装着本体に相対した適否が判別される。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの外観斜視図を示し、インクタンクを一体とした
ディスポーザブルなものである。なお、同図において第
7図に示したのと同様の要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。
同図に示すようにインクタンクを一体としたヘッドカ
ートリッジは、インク吐出口26を有しヒーターボード27
と天板30とを接合して構成される記録ヘッドと、インク
を貯留するためのインクタンク50とから構成される。イ
ンクタンク50はその内部にインク吸収体を配設して貯留
するインクを含浸する。また、51はインクタンク50から
供給されるインクを一時貯留し記録ヘッドに直接インク
を供給するための供給タンクである。
第2図は第1図に示したヘッドカートリッジ14が装着
されるインクジェット記録装置の斜視図である。
同図に示すように、ヘッドカートリッジ14は、保持手
段としての押さえ部材41によりキャリッジ15の上に固定
されており、これらはシャフト21に沿って長手方向に往
復動可能となっている。記録ヘッドより吐出されたイン
クは、記録ヘッドと微少間隔をおいて、プラテン19に記
録面を規制された記録媒体18に到達し、記録媒体18上に
画像を形成する。
記録ヘッドには、ケーブル16およびこれに結合する結
合部を介して適宜のデータ供給源より画像データに応じ
た吐出信号が供給される。ヘッドカートリッジ用いるイ
ンク色等に応じて、1ないし複数個(図では2個)を設
けることができる。
なお、第2図において、17はキャリッジ15をシャフト
21に沿って走査させるためのキャリッジモータ、22はモ
ータ17の駆動力をキャリッジ15に伝達するワイヤであ
る。また、20はプラテンローラ19に結合して記録媒体18
を搬送させるためのフィードモータである。
第3図は、第1図,第2図に示したインクジェット記
録ヘッドを構成するヒータボードの平面図であり、具体
的には第7図示の構成に適用可能なものである。
同図において27は本例に係るヒータボード、5は吐出
ヒータ(電気熱変換素子)である。4は端子であり、ワ
イヤボンディングにより外部と接続される。2は記録ヘ
ッドの温度を検出しヘッド温度を適切に制御するために
設けられた温度センサであり、後述される機能素子とし
てのダイオードセルと同一のサイズで形成されるダイオ
ードセルよりなる(図中l1=l2)。8は温度センサ2と
同一サイズセルのダイオード機能素子からなる駆動用ダ
イオードセル群であり、これにより画像データに応じて
吐出ヒータ5を選択的に駆動することが可能となる。
第4図(A)はPN接合からなるダイオード20をヒータ
ボード27に形成し、そのダイオード特性を利用して温度
センサ2とする構成を示す。図からわかるようにダイオ
ード20のP領域およびN領域からそれぞれAl電極配線22
が引出され、基板表面との間にはSio2の絶縁層33が形成
される。
第4図は(B)は第4図(A)に示したダイオードの
等価回路を示す。図においてAからB方向に電流が流れ
ると、ダイオード順方向の電圧降下VFが生ずる。一般
に、順方向電圧降下VFは、温度変化に応じて変化し、こ
の変化量を利用して温度の検出を行なう。
また、VFの値はダイオード内を流れる電流密度によっ
ても変化する値であり、電流値を一定にすれば、ダイオ
ード20において検出される順方向電圧降下値は温度のみ
の関数となる。すなわち、VFと温度の関係は と表わされ(1)式において、k,qはそれぞれ波数、電
子の電荷と呼ばれる定数である。また、ISはPN接合の面
積から導かれる一定の電流定数、IFは順方向電流値、T
は絶対温度である。
従って、ダイオードに流す順方向の電流値IFを固定す
れば、順方向電圧VFは、Tのみの関数として表わすこと
ができる。
第5図は上例で示した温度センサ2を用いた温度検出
回路を示す。本回路は温度センサ2を除いて装置本体側
に配設され、記録ヘッド装置に伴う電気的結合部の結合
によって上記回路が構成される。
温度センサ2で検出される順電圧降下VFは、図中、電
位V1と基準電位V2との差として表われ、この電位差はア
ンプ203で増幅されてA/D変換器202を介しディジタルデ
ータとしてCPU201に入力する。CPU201はこのデータを所
定の関係に基き温度データに変換する。
同図に示すCPU201は、第6図にて後述される処理手順
等、本実施例のインクジェット記録装置の処理にかかる
手順を格納するROM、およびこれら処理におけるワーク
エリアとして用いられるRAMを有する。従ってCPU201は
記録データに基く吐出ヒータ駆動等、記録装置全体の制
御処理をも実行する。204は温度検出回路に供給電圧VCC
を供給する電源回路である。電源回路204はCPU201の制
御により、通常の温度検出時には一定の供給電圧、すな
わち温度センサ2に一定の電流を供給するが、第6図に
て後述するように、温度センサの特性を検査するときに
はCPU201の制御によって供給電圧を変化させる。
第6図は本発明の一実施例を示す処理手順のフローチ
ャートであり、本発明は電源ON時に起動され、温度セン
サが適正なものか否かを検査するための処理である。
ステップS60で記録装置の電源ONを検知すると、ステ
ップS61において供給電圧VCCを変化させ、第1の所定電
流値、例えば1mAの電流を温度センサ2に流し、ステッ
プS62でこのときの温度センサ2の順電圧降下VFを検出
してステップS63でこの値をRAMに記憶する。
次にステップS64ではステップS61と同様、供給電圧V
CCを変化させて第2の所定電流値、例えば100mAの電流
を温度センサ2に流し、ステップS65でこのときの順電
圧降下VFを検出してステップS66でこの値を記憶する。
その後、ステップS67において、ステップS63およびS6
6で記憶した検出量が共に装置本体個々に定められた各
々の所定範囲内に有るか否かを判断する。この判断にお
いて、肯定判断の場合はステップS68へ進み、記録動作
可のフラグをONとし、否定判断の場合は記録不可フラグ
をONとして本処理を終了する。
前述したように、温度センサ2を構成するダイオード
の順電圧降下は電流値によっても変化し、ダイオード個
有の特性を示す。従って、上記処理によりセンサ2を構
成するダイオードの特性を知ることができ、ひいてはセ
ンサ2を具える記録ヘッドの装置本体に相対した適否を
判別することが可能となる。
なお、温度センサに流す電流の値は1種類でもダイオ
ードの特性を特定することは可能であるが、上記処理の
ように複数種類の電流を流すことにより、ダイオードの
非線形特性に対応することができ、より確実な検査を行
うことが可能となる。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によればダイ
オードによって構成される温度検出素子に所定の電流を
流し、そのときの電圧降下を検出することにより温度検
出素子としての温度センサとの動作特性が検査され、こ
の結果によって装着された記録ヘッドの装置本体に相対
した適否が判別される。
この結果、記録ヘッドを装着した後、記録動作を開始
する前に装着された記録ヘッドが装置本体にとって適切
なものか否かが判断されるため、不適な記録ヘッドが装
着されたことによる画質の劣化や装置への悪影響を未然
に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るインクジェット記録ヘ
ッドの外観斜視図、 第2図は第1図に示した記録ヘッドが装着されるインク
ジェット記録装置の斜視図、 第3図は第1図および第2図に示したインクジェット記
録ヘッドを構成するヒータボードの平面図、 第4図(A)および(B)は第3図に示した温度センサ
のそれぞれ構成を示す断面図および等価回路図、 第5図は本発明の一実施例を示す温度検出回路の回路ブ
ロック図、 第6図は第5図に示す構成による処理手段のフローチャ
ート、 第7図はインクジェット記録ヘッドの一般的な主要部構
成を示す分解斜視図である。 2……温度センサ、 5……吐出ヒータ(電気熱変換素子)、 8……駆動用ダイオードセル群、 201……CPU, 202……A/D変換器、 204……電源回路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インクを吐出するための吐出口と、該吐出
    口から前記インクを吐出するために利用されるエネルギ
    ーを発生する電気熱変換素子と、ダイオードにより構成
    され温度を検出するための温度検出素子とを有する記録
    ヘッドと、 該記録ヘッドを着脱自在に保持する保持手段と、 該保持手段によって前記記録ヘッドが保持されるとき、
    前記温度検出素子に電流を流し、当該電流を流したとき
    の前記温度検出素子における電圧降下を検出し、当該検
    出に基いて前記記録ヘッドの適否を判別する処理を行う
    記録ヘッド検査処理手段を有する装置本体とを具えたこ
    とを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のインクジェット記録装置
    を構成する記録ヘッド。
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US5797329A (en) * 1995-05-16 1998-08-25 Dataproducts Corporation Hot melt ink printer and method printing

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