JP2644021B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインクジェット記録装置に関する。

［従来の技術］ この種のインクジェット記録ヘッドのうち吐出エネル
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イズ化およ
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。とりわ
け電気熱変換素子を用いた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うに
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り、吐出エ
ネルギー発生素子を選択的に駆動するために配設される
機能素子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、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吐出エネルギー発生素子と、
該吐出エネルギー発生素子を画像データに応じて駆動す
るための半導体機能素子とを有する記録ヘッドが着脱可
能なインクジェット記録装置において、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ているときに、前記半導体機能
素子に所定の逆耐電圧を印加し、当該印加の後、前記半
導体機能素子の導通を調べ、当該導通しているか否かに
基づき前記記録ヘッドの適否を判別する記録ヘッド検査
処理手段と、を有することを特徴とする。

［作 用］ 以上の構成によれば、半導体機能素子に装置本体に応
じて定められる所定の逆耐電圧を印加し、この印加によ
る半導体機能素子の導通が検査され、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。

［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、この固定時には不図示のスイッチが動作して後述
のCPUに記録ヘッドの装着を知らせる。これら記録ヘッ
ドはシャフト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は、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、３は後述
される電気熱変換素子よりなる吐出ヒータ部である。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、吐出ヒ
ータ部３等と同じ成膜プロセスにより吐出ヒータ部３に
形成してある。５は吐出エネルギー発生素子としての吐
出ヒータ（電気熱変換素子）である。また、８はセンサ
２と同様ヘッド温度を適切に制御するために設けられた
加熱素子としての保温ヒータである。

また、10は吐出ヒータ５を画像データに応じて選択的
に駆動するために設けられたダイオードアレイである。
さらに、９は抵抗線であり、後述の逆耐電圧検査処理に
て用いられる。

第４図は第３図に示したヒータボードの部分的な縦断
面図であり、吐出ヒータ５とこれに対応するダイオード
アレイ10の１つのダイオードセル100を共通のＮ型シリ
コン基板上に設けた構成を示す。図において、Ｎ型シリ
コン基板101の一部にｐウェル拡散層102が形成される。
ｐウェル層102の周囲にはダイオードのアノード電極110
を具えたp⁺層103が形成される。また、シリコン基板101
にはダイオードのカソード電極111および個々のダイオ
ード間の寄生トランジスタ動作を規制するためのキャッ
プ電極109をそれぞれ具えたn⁺層107および105が各々形
成される。

これらのダイオード構造の上部は絶縁層108で被覆さ
れ、各電極110,111にはそれぞれ抵抗体配線およびアル
ミ配線112および113,114および115がそれぞれ接続され
る。このアルミ配線115および抵抗体配線114によって発
熱抵抗体としての吐出ヒータ５が構成される。

キャップ電極用n⁺層105の上のアルミ電極109はn⁺層10
5と同様ダイオードの周囲を囲むように配線され、図示
されていない引出し配線により、外部からキャップ電位
が与えられる。ダイオードはアノード電極110とカソー
ド電極111との間に形成され、アノード電極110は抵抗体
配線112およびアルミ配線113により記録ヘッドの外部端
子まで引き出され、このアノード電極110は駆動方式に
応じ、通常複数個のアノード電極を接続するコモン電極
に接続する。

第５図（Ａ）は第３図に示したヒータボードの吐出ヒ
ータとダイオードアレイよりなる回路の等価回路、およ
び本発明の一実施例にかかる逆耐電圧検査制御の構成を
示す回路ブロック図である。

図において、５および100はそれぞれ前述した吐出ヒ
ータおよびダイオードセルであり、これらダイオードセ
ル100によってダイオードアレイ10が形成される。313は
コモン電極配線であり、第４図にて上述したアノード電
極に接続する。

また、500はCPUであり、第６図にて後述される処理手
順を格納するROM、およびこの処理においてワークエリ
アとして用いられるRAMを有し、ダイオードに逆耐電圧
を印加する処理を実行する。なお、CPU500は記録装置全
体の制御をも行うものであり、またCPU500により吐出ヒ
ータ５を駆動するための駆動回路および信号線等の構成
は同図において省略されている。501はCPU500の制御に
基き、抵抗線９への検査電圧の印加，ダイオードセル10
0への逆耐電圧の印加，および印加後のダイオードセル1
00の導通を調べるための電圧印加を行う逆耐電圧検査回
路である。これらCPU500および逆耐電圧検査回路501は
装置本体側に配設される。

第６図は本発明の一実施例にかかる処理手順のフロー
チャートであり、本処理は記録ヘッドを装置本体に装着
したときに起動され、電気熱変換素子を駆動するために
設けられたダイオードの特性を検査するための処理であ
る。

まず、ステップS60において、記録ヘッドの装着に伴
うスイッチ動作により、CPU500へ信号が出力され、記録
ヘッド装着を検知するとステップS61へ進み、抵抗線９
に微少電流が流れるよう通電し、ステップS62で抵抗線
９が導通しているか否かを判断する。

否定判断であれば本処理を終了し、肯定判断であれば
ステップS63へ進み、ダイオードセル100に所定の逆耐電
圧を印加する。この逆耐電圧の値は装置本体が正規に装
着すべき記録ヘッドを構成するダイオードによって定ま
るものであり、実際のダイオードの逆耐電圧よりも小さ
い電圧値に設定されている。また、逆耐電圧の印加は必
ずしも全てのダイオードセルに行われる必要はなく、例
えば共通のコモン電極配線毎に１個ずつ印加するように
してもよい。次に、ステップS64でダイオードの導通を
検査するため逆耐電圧を印加したダイオードセルに所定
の順方向電圧を印加し、ステップS65においてダイオー
ドセルが導通しているか否かを判断する。

ここで、導通していればステップS66へ進み、記録装
置による記録動作を許可するフラグをONとし、ステップ
S67で抵抗線９に許容量以上の電流を流し、熱溶断して
本処理を終了する。このステップS67の処理およびステ
ップS62の判断によって、逆耐電圧の印加は装着時の１
回のみ行われ、例えば同一の記録ヘッドを再装着した場
合などは逆耐電圧の印加は行われない。これにより、い
たずらにダイオードに逆耐電圧を印加してダイオードを
劣化させることを防止することが可能となる。

ステップS65で否定判断の場合、すなわち逆耐電圧の
印加によりダイオードセルもしくは、吐出ヒータが破損
し導通しなくなった場合は装着された記録ヘッドが装置
本体に相対して不適なものであると判断し、記録動作を
不許可にするフラグをONとして本処理を終了する。な
お、このフラグをONとする処理と同時にその旨を音声，
表示等で告知するようにしてもよい。

なお、上記実施例では記録ヘッド駆動のための機能素
子としてダイオードが適用される場合を示したが、記録
ヘッドとしてトランジスタが用いられる構成も可能であ
る。この実施例の等価回路図を第５図（Ｂ）に示す。こ
の回路において、トランジスタ402〜404は駆動すべき吐
出ヒータ５を選択するスイッチング素子として機能す
る。この実施例においてもトランジスタに逆耐電圧を印
加する処理を行い本発明の目的を達成することは可能で
ある。

また、吐出エネルギー発生素子としては吐出ヒータ
（電気熱変換素子）に限定されるものではなく、ピエゾ
素子等の圧力により吐出エネルギーを発生させる素子で
もよい。

なお、本実施例では、記録ヘッドを最初に装着したと
きに所定の逆耐電圧をダイオードに逆方向に印加する構
成であったが、これに限るものではない。例えば電源投
入毎に行うよう構成してもよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば半導
体機能素子に装置本体に応じて定められる所定の逆耐電
圧を印加し、この印加による半導体機能素子の導通が検
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図は第３図に示したヒータボードの詳細な縦断面
図、 第５図（Ａ）は本発明の一実施例を示す回路ブロック
図、 第５図（Ｂ）は本発明の他の実施例に係る回路ブロック
図、 第６図は第５図（Ａ）に示す構成による処理手順のフロ
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。 ５……吐出ヒータ（電気熱変換素子）、 ９……抵抗線、 10……ダイオードアレイ、 100……ダイオードセル、 313,401……コモン電極配線、 402〜404……トランジスタ、 500……CPU、 501……逆耐電圧検査回路。

Claims (3)

(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
   ーを発生する吐出エネルギー発生素子と、該吐出エネル
   ギー発生素子を画像データに応じて駆動するための半導
   体機能素子とを有する記録ヘッドが着脱可能なインクジ
   ェット記録装置において、 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ていると
   きに、前記半導体機能素子に所定の逆耐電圧を印加し、
   当該印加の後、前記半導体機能素子の導通を調べ、当該
   導通しているか否かに基づき前記記録ヘッドの適否を判
   別する記録ヘッド検査処理手段と、 を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】前記半導体機能素子はダイオード機能素子
   であ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。
3. 【請求項３】前記半導体機能素子はトランジスタ機能素
   子であ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。