JP2705994B2 - 記録方法、記録装置及び記録ヘッド - Google Patents

記録方法、記録装置及び記録ヘッド

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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、インクを吐出させて記録媒体に記録を行う
インクジェット記録方法、インクジェット記録ヘッド、
該記録ヘッドの駆動方法および駆動装置、並びにインク
ジェット記録装置に関するものである。
ここに、本発明を適した記録装置としては、例えば、
コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用
いられるプリンタ、リーダ等と組合せた複写装置、キー
入力機能を有する日本語ワードプロセッサ、電子タイプ
ライター、さらには送受信機能を有するファクシミリ装
置等の形態を採るものが含まれる。
［従来の技術］ インクジェット記録方法は種々の方式によりインクの
吐出液滴を形成し、これを紙等の記録媒体に付着させて
記録を行う記録法である。なかでも吐出液滴形成のため
のエネルギとして熱を利用するインクジェット記録装置
は、高密度マルチノズルが容易に具現化できるので、高
解像度，高画質の画像を高速度に得られるという優れた
特徴を有している。
この種のインクジェット記録装置としては、インクに
熱エネルギを与えることで吐出口よりインクの液滴を吐
出させるための複数の液滴形成手段、すなわち電流パル
スを供給することにより発熱しインクを加熱することが
できる電気熱変換体を有する液滴形成手段と、その電気
熱変換体を駆動するための集積回路（駆動用IC）とを同
一基板上に複数配設し、ラインプリンタ用の記録ヘッ
ド、すなわち記録媒体の全幅にわたって吐出口を整列さ
せた所謂フルマルチ型の記録ヘッドを構成したものがあ
る。
第10図はかかる形態のインクジェット記録ヘッドの電
気的構成例を示したものであり、第11図はその駆動タイ
ミングを示したものである。電気熱変換体７と同一のビ
ット数である記録データ（SI;13−ｂ）は、駆動用IC3内
のシフトレジスタ４にデータ転送用クロック（CLK）に
同期して順次転送され、全データ入力後ラッチ信号（LA
T）の入力によりラッチ回路５に読み込まれる。その後
分割駆動用信号（EI）および分割駆動信号転送クロック
（ECK）の入力に応じ、フリップフロップ（F/F）６によ
り駆動用IC3を順次アクティブ状態にし、パルス幅設定
用信号（ENB）のONの間のみ記録データ信号がONの状態
の電気熱変換体７を選択的に通電することにより、液吐
出を行うものである。
ところで、この種の装置では記録液（以下でインクと
いう）を記録ヘッドの吐出口から直接吐出させて記録を
行うので、インクを常に吐出可能な状態に保つために他
の方式の記録装置には見られない特別な配慮が必要とさ
れることがある。
すなわち、インクは非記録時においても記録ヘッドの
液路中に残留するので、この液路内のインクの乾燥ない
し、蒸発による粘度増加などの変質を防止する措置が必
要となることがあり、このために、非記録時に記録ヘッ
ドの吐出口を蓋で覆って、インクの乾燥や、蒸発を防止
するいわゆるキャッピング手段を設けた装置が知られて
いる。
ところが低湿度の環境下、あるいは長期休止時などの
場合には上述のような乾燥防止手段のみではインクの粘
度増加は避けられない場合がある。そこで、上述のキャ
ッピング手段とともに、記録ヘッドを覆うキャップ内の
空気を吸引して吐出口から負圧を与えることによりヘッ
ドの液路内に滞っているインクを吸い出すようにした
り、あるいはポンプなどを用いてインク供給系に圧力を
与えることにより吐出口から変質したインクを排出する
ようにしたり、あるいは記録媒体以外の部分、例えばキ
ャッピング手段に全吐出口からインク吐出（空吐出とも
呼ばれる）を行わせて液路内の増粘インクを排出するよ
うにした回復機構が用いられてきた。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような回復機構は、一般に電源投
入時などに自動的に駆動され、一般に記録動作中はイン
クの消費量を節減するために、できるだけ長いインター
バルで駆動することが望ましい。しかし記録動作中駆動
に係らない液路内のインクの変質に対処するには、短い
間隔で頻繁に記録動作を中断して吐出回復処理を行うこ
とになるが、この結果記録処理効率が低下することにな
る。
特に、多数の吐出口がライン状に配列された記録ヘッ
ドによる液体噴射記録装置では、記録データの統計的性
質によってはほとんど記録に使用されない吐出口があ
り、このため吐出インターバルが非常に長くなるという
ように、吐出駆動にバラツキがある。したがって、吐出
回数が少ない、ないしは吐出間隔が長い場合の液路内の
インクは、湿度や温度などの雰囲気の条件によって乾燥
による粘度上昇が生じ、吐出口からのインク吐出が不安
定になったり、また吐出不能になったりする虞れがあっ
た。
そこで、低温時等におけるインク粘度の増加に対して
も良好な吐出状態を得るためにインクの温度を所定の範
囲内に維持できるようにするべく、吐出信号を印加しな
い時にも電気熱変換体にインクが吐出されないレベルで
通電を行い、インクを加熱しておく方法（予備加熱と称
す）が種々考えられている。
例えば本件出願人は、記録パルスと予備加熱パルスと
を一体にしたパルス波形を印加して予備加熱を行う発明
を行った（USP.4,463,359号、出願日1980年３月24日、
登録日1984年７月31日）。また本件出願人は、共通液室
の外部に加熱部を設けて予備加熱を行う発明を行った
（USP.4,376,945号、出願日1981年５月27日、登録日198
3年３月15日）。さらに、共通液室の基板に作り込みの
予備加熱部を設ける発明を行った（USP.4,719,472号、
出願日1983年６月６日、登録日1988年１月12日）。また
さらに、所定時間経過後に予備加熱を行う、あるいはメ
イン電源ON直後に予備加熱を行う発明を行った（USP.4,
712,172号、出願日1985年４月12日、登録日1987年12月
８日）。さらに環境に応じて印加パルス幅を変えて予備
加熱を行う発明を行った（GB2,159,465号、出願日1985
年５月24日、公開日1985年12月４日、登録日1988年３月
９日）。また環境に応じて、外部加熱を用いて予備加熱
を行う発明を行った（GB2,169,855号、出願日1985年12
月20日、公開日1986年７月23日、登録日1989年11月８
日）。またさらに、電源ON直後と休止時間経過後とで予
備加熱の条件を変える発明を行った（GB2,169,856号、
出願日1985年12月23日、公開日1986年７月23日、登録日
1989年10月25日）。
本発明は、これら各発明をさらに発展させたものであ
る。
即ち本発明の目的は、安定した品位の記録を行うこと
のできる記録方法、記録装置及び記録ヘッドを提供する
ことにある。
本発明の他の目的は、効果的な予備加熱を行うことの
できる記録方法、記録装置及び記録ヘッドを提供するこ
とにある。
更に本発明の他の目的は、簡単且つ効果的に予備加熱
を行うことにより回復動作の実施頻度を減少させ、安定
した品位で高速の記録を行うことができる記録方法、記
録装置及び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］ そのために本発明は、複数の発熱素子と前記複数の発
熱素子に対応して設けられた複数のインク吐出口とを備
え、前記発熱素子の通電による発熱によりインクに状態
変化を生起させて前記インク吐出口よりインクを吐出す
る記録ヘッドを用いて記録材上に画像を記録する記録方
法において、電源投入時又は記録開始前に前記複数の発
熱素子の全てに対しインクを吐出しない程度の電力を供
給して発熱を行う第１ステップと、記録データに応じて
前記複数の発熱素子を選択的に通電して発熱することに
よりインクを前記インク吐出口から吐出する第２ステッ
プと、所定量の記録データの記録後次の記録開始前に、
記録に用いられなかった発熱素子にインクを吐出しない
程度の電力を供給して発熱を行う第３ステップと、を有
することを特徴とする。
更に本発明は、複数の発熱素子と前記複数の発熱素子
に対応して設けられた複数のインク吐出口とを備え、前
記発熱素子の通電による発熱によりインクに状態変化を
生起させて前記インク吐出口よりインクを吐出する記録
ヘッドを用いて記録材上に画像を記録する記録装置にお
いて、記録データに応じて前記複数の発熱素子に対し通
電を行う駆動手段と、前記記録手段に対し記録データを
供給する供給手段とを有し、前記供給手段は、電源投入
時又は記録開始前に、前記複数の発熱素子全てにインク
を吐出しない程度の電力を供給して予備加熱駆動するた
めのデータを前記駆動手段に供給し、更に所定量のデー
タの記録終了後次の記録開始前に、記録に用いられなか
った記録素子を前記予備加熱駆動するためのデータを前
記駆動手段に供給することを特徴とする。
更に本発明は、複数の発熱素子と前記複数の発熱素子
に対応して設けられた複数のインク吐出口とを備え、前
記発熱素子の発熱によりインクに状態変化を生起させて
前記インク吐出口からインクを吐出する記録ヘッドを用
いて記録材上に画像を記録する記録方法において、前記
複数の発熱素子に対応した、駆動データ格納のための複
数の記憶領域を持った記憶手段に対し駆動データを格納
する第１のステップと、前記複数の記憶領域に格納され
た駆動データに応じて前記記録ヘッドの前記複数の発熱
素子を駆動して記録動作を行う第２のステップとを有
し、前記第２のステップにおいて、前記複数の記憶領域
のうち第１のデータが格納された記憶領域に対応する発
熱素子にインクを吐出するに十分な電力を供給してイン
クを吐出させる工程と、前記複数の記憶領域のうち第２
のデータが格納された記憶領域に対応する発熱素子にイ
ンクを吐出するに不十分な電力を供給して予備加熱する
工程とを並列に行うことを特徴とする。
更に、本発明は、複数の発熱素子と前記複数の発熱素
子に対応して設けられた複数のインク吐出口とを備え、
前記発熱素子の発熱によりインクに状態変化を生起させ
て前記インク吐出口からインクを吐出する記録ヘッドを
用いて記録材上に画像を記録する記録装置において、駆
動データを発生する発生手段と、前記複数の発熱素子に
対応した複数の記憶領域を備え、前記発生手段から発生
する駆動データを前記複数の記憶領域に格納する格納手
段と、前記複数の記憶領域に格納された駆動データに応
じて前記記録ヘッドの前記複数の発熱素子を駆動して記
録動作を行う駆動手段と、を有し、前記駆動手段は、前
記複数の記憶領域のうち第１のデータが格納された記憶
領域に対応する発熱素子にインクを吐出するに十分な電
力を供給してインクを吐出させる動作と、前記複数の記
憶領域のうち第２のデータが格納された記憶領域に対応
する発熱素子にインクを吐出するに不十分な電力を供給
して予備加熱する動作とを並列に行うことを特徴とす
る。
更に本発明による記録ヘッドは、インクを吐出するた
めの熱エネルギーを発生する複数の発熱素子と、前記複
数の発熱素子に対応した、駆動データ格納のための複数
の記憶領域を備えた記憶手段と、前記複数の記憶領域に
格納された駆動データに応じて前記記録ヘッドの前記複
数の発熱素子を駆動して記録動作を行う駆動手段と、を
有し、前記駆動手段は、前記複数の記憶領域のうち第１
のデータが格納された記憶領域に対応する発熱素子にイ
ンクを吐出するに十分な電力を供給してインクを吐出す
る動作と、前記複数の記憶領域のうち第２のデータが格
納された記憶領域に対応する発熱素子にインクを吐出す
るに不十分な電力を供給して予備加熱する動作とを並列
に行うことを特徴とする。
［作用］ 本発明によれば、電源投入時又は記録開始前に複数の
発熱素子の全てに対し予備加熱を行い、所定量の記録デ
ータの記録後記録に用いられなかった発熱素子に対し予
備加熱を行うので、発熱素子に対する予備加熱を適切な
タイミングで行うことができる。
又インクを吐出しない発熱素子に対する予備加熱動作
をインクを吐出動作と並列に行うので、効率良く予備加
熱を行うことができる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッ
ドの一部破断斜視図である。図においては、特に記録媒
体の全幅に対応した範囲にわたって吐出口を整列させた
形態の所謂フルマルチ型の記録ヘッドを示している。
ここで、54は発熱抵抗体であり、通電に応じて発熱
し、インクに膜沸騰を生じさせてインク内に気泡を生じ
させ、この気泡の成長・収縮によってインク吐出を行わ
せるための電気熱変換素子７を構成する。この発熱抵抗
体54は、配線とともに基板51上に半導体と同様の製造工
程を経て形成されている。52Aは液路形成部材であり、
発熱抵抗体54に対応して吐出口52およびこれに連通した
液路53を形成する。また、56は天板であり、液路形成部
材を覆う。またさらに、55は各液路53に共通に連通した
液室であり、インク供給源（不図示）から供給されたイ
ンクを記録ヘッド内で貯留する。
第２図（Ａ）は第１図に示す機械的構成を有するイン
クジェット記録ヘッド１を画像情報に応じて発熱駆動さ
せるための駆動制御系の一例である。
図において、２は本実施例に係るヘッド駆動回路であ
る。このヘッド駆動回路２は、ヘッド駆動用電源８、タ
イミング生成回路９、ゲート回路10、予備加熱データ生
成回路11および記録データ・駆動タイミング生成回路12
を有している。
ここに、タイミング生成回路９は、記録データ・駆動
タイミング生成回路12の制御信号C1およびC2に応じてパ
ルス幅設定用信号ENB,分割駆動用信号EI,分割駆動信号
転送クロックECKおよびラッチ信号LATを生成し、記録ヘ
ッド１の駆動用IC3に供給する。また予備加熱データ生
成回路11は、前記制御信号C2に応じて、記録データ・駆
動タイミング生成回路12からの１ラインの記録データSI
を入力し、本実施例ではこれを反転したデータを予備加
熱データとして保持するとともに、１ラインの吐出駆動
後に当該予備加熱データを出力する。またさらにゲート
回路10は、記録データ・駆動タイミング生成回路12から
の１ラインの記録データ、または予備加熱データ生成回
路11からの予備加熱データを受容し、これをシフトレジ
スタ４に転送する。
そして、記録データ・駆動タイミング生成回路12は１
ラインの記録データを順次出力し、インクを吐出するた
めの吐出駆動を行わせて行くが、その間に予備加熱デー
タを生成させて予備加熱データ生成回路11で予備加熱駆
動を行わせる。すなわち、本実施例では吐出駆動と予備
加熱駆動とが交互に繰り返されるわけである。なお、予
備加熱駆動は１ライン記録の終了後の記録媒体搬送時間
をも利用するようにすれば、記録のスループットが大き
く低下することはない。また24はNAND回路である。
なお20は記録装置全体を制御する制御部で、例えばマ
イクロプロセッサなどのCPU、21はCPU20の制御プログラ
ムや各種データを記憶しているROM、22はCPU20のワーク
エリアとして使用されるRAM、23はI/Oポートである。こ
れはバスライン24によって相互接続されており、記録デ
ータ・駆動タイミング生成回路12へ記録制御データを入
力する。またTHはヘッド基板に設けられた環境温度検出
素子であり、ヘッド温度，外部温度等のすべてあるいは
いずれかの温度情報をタイミング生成回路９へ入力す
る。そこで本実施例では、起動時の予備加熱を環境温度
に応じて行うことができる。
さて第２図（Ｂ）は、前述駆動制御ような、本例に係
る装置を用いて行うことができる駆動制御手順の一例を
示す。
まず記録装置の電源がONされると、前述した通りゲー
ト回路10を介して予備加熱データ生成回路11から予備加
熱データをシフトレジスタ４に転送する（ステップS
1）。一方、環境温度検出素子THからの温度情報がタイ
ミング生成回路９へ入力されて、それに応じたパルス幅
設定用信号ENBが記録ヘッド１の駆動用IC3に供給される
（ステップS2）。したがって、環境温度に応じた全液路
の予備加熱が起動時に行われる（ステップS3）。
次いで、ゲート回路10を介して、記録データ・駆動タ
イミング生成回路12から１ラインの記録データS1がシフ
トレジスタ４に転送される（ステップS4）。そしてこの
記録データS1に応じて選択された電気熱変換素子７が発
熱して、吐出口からインクが吐出されて記録が行われる
（ステップS5）。ここで所定時間経過しても次の記録デ
ータの転送が無い場合には記録を終了する（ステップS
6）。
一方、記録データS1の転送がＮライン行われ（Ｎ≧
１）、そのＮライン分の記録が終了すると、ゲート回路
10を介して予備加熱データ生成回路11から予備加熱デー
タをシフトレジスタ４に転送する（ステップS7,S8）。
そして、タイミング生成回路９から所定のパルス幅設定
用信号ENBが記録ヘッド１の駆動用IC3に供給されて、記
録中の予備加熱が行われる（ステップS9,S10）。
なおここで、記録中の予備加熱は、予め定められた一
定のパルス幅を設定するのに限定されずに、起動時（電
源ON時）の予備加熱と同様に環境温度に応じたパルス幅
を設定してもよい。しかしいずれにしても、起動時の予
備加熱のパルス幅よりも短いパルス幅である。また、記
録中の予備加熱は、記録データの反転データを用いて行
ってもよいし、全黒データで全液路を対象に行ってもよ
い。すなわち、例えば前述の駆動制御のようにＮ＝１の
場合には反転データで予備加熱を行い、Ｎ＞１の場合に
は全黒データで予備加熱を行ってもよく、これら制御の
態様は適宜選択できる。
第３図は本実施例の駆動タイミングを示したものであ
る。インクジェット記録ヘッド１に入力される記録デー
タ信号SIは、電気熱変換素子７と同一のビット数の記録
データ（13−ｂ）と、その記録データの反転信号である
予備加熱データ（13−ａ）とで形成され、インクジェッ
ト記録ヘッド１には予備加熱データ13−ａと記録データ
13−ｂとが交互に入力される。いずれかのデータが入力
されてシフトレジスタ４に整列された後、ラッチ信号LA
Tによりこれが駆動用IC3内のラッチ回路５に読み込まれ
る。その後、分割駆動用信号EIと分割駆動信号転送クロ
ックECKの入力により、駆動用IC3を順次アクティブ状態
にして、パルス幅設定用信号ENBがONの間のみ電気熱変
換素子７を選択的に通電し、予備加熱またはインク液吐
出が行われる。また、その間を利用してシフトレジスタ
４には次ラインの記録データまたは予備加熱データが入
力される。
ここで、前述した通り、本実施例の場合にはパルス幅
設定信号ENBのパルス幅は、予備加熱時はインク液吐出
に至らない時間内であり（例えば約0.5〜５μｓ）、吐
出駆動時（記録時）のパルス幅（例えば約３〜10μｓ）
より短い。また、予備加熱データは、記録動作中は前ラ
インの記録データの反転信号として入力されているが、
電源投入後の最初の記録時や、あるいは記録休止時間が
長時間にわたる場合においては、全電気熱変換素子７に
通電するようなデータとする。したがって、電源投入後
の最初の記録や長時間記録休止が続いた場合には、必ず
全液路が予備加熱される。
なお、記録動作時における予備加熱データは必ずしも
前ラインの記録データの反転信号としなくてもよく、液
路内の予備加熱の効果を損なわない範囲内で適宜定める
ことができる。例えば、ある電気熱変換体７が前のＮラ
インに連続して通電が行われなかった場合のみ予備加熱
を行うようにする信号であってもよい。また例えば、Ｎ
ラインの記録ごとに全液路の予備加熱を行うようにする
信号であってもよい。
以上のような記録ヘッドおよびその駆動系を用いて、
例えば第４図に示すようなフルカラー記録が可能なライ
ンプリンタを構成することができる。
第４図において、201Aおよび201Bは、記録媒体Ｒ（例
えば、加工紙，普通紙，プラスチックシート等）を副走
査方向Vsに挟持搬送するために設けたローラ対である。
また202BK,202Y,202Mおよび202Cは、それぞれ、記録媒
体Ｒの全幅にわたって液路を配列したブラック，イエロ
ー，マゼンタおよびシアンの記録を行うフルマルチタイ
プの記録ヘッドであり、その順に記録媒体搬送方向上流
側よりヘッド装填部203に配置してある。これらの記録
ヘッド202は前述第１図および第２図に示した実施例と
同様の構成であって、前述した通りの駆動制御が行われ
る。またさらに、200は回復系であり、吐出回復処理に
あたっては記録媒体Ｒに代って記録ヘッド202BK〜202C
に対向する。すなわち、ヘッド装填部203が後方へ退避
して、その空間に回復系200が侵入する。そして加圧や
吸引等の公知の回復処理が行われる。しかし本実施例に
おいては、適切なタイミング予備加熱を行うために、そ
の吐出回復処理の起動回数を著しく低減できる。また20
4はプラテンであって、このプラテン204によって記録媒
体Ｒと記録ヘッド202の吐出口との間隙を維持する。
なお、前述各実施例において、駆動用ICの回路型式
は、バイポーラ型,MOS型,BiCMOS型等任意所望に定めう
ることは勿論である。また、ヘッドの形態としては、前
述実施例のようなフルマルチ型のものに限られず、シリ
アルスキャンされる形態のものであってもよい。さら
に、予備加熱時に吐出がなされない程度のエネルギを電
気熱変換素子に加えるためには、前述実施例のようなパ
ルス幅の変更に限られず、これに代えて、あるいはこれ
とともに駆動電圧が変更されるものであってもよく、記
録時に記録ヘッドに印加される値未満の値の電力を印加
するものであればよい。
また、上記実施例では、電気熱変換素子７を所定複数
個ずつの単位ブロックに分割し、順次分割駆動する場合
を示したが、電気熱変換素子７の数が比較的少ない場合
や駆動電源に十分余裕のある場合には必ずしも分割駆動
を行う必要はなく、全電気熱変換素子を同時駆動するこ
とも可能である。
さらに、より高速度の記録を可能とするために、第５
図に示すような構成を採用して記録データをいくつかの
任意の数のブロックSI1〜SInに分割する。そして、前記
記録データをこのブロックSI1〜SInのそれぞれと駆動用
IC3に供給することにより、第６図に示すようなタイミ
ングにて動作を行うことも可能である。
以上説明したように、本実施例によれば、記録データ
と予備加熱データとを交互に入力し、液吐出と予備加熱
とを交互に行うことにより、吐出駆動がなされなかった
ため吐出不良が生じうる吐出口に対応した電気熱変換素
子にも予備加熱データにより通電を行うことができる。
従って、全液路の温度が均一となり、良好な記録状態を
得ることができるようになった。またさらに、回復動作
のインターバルも長くでき、より高速度の記録が可能と
なった。
第７図は第１図に示すような機械的構成を有する記録
ヘッドの他の実施例に係る電気的構成を示すものであ
る。本実施例では駆動回路基板を一体としたものであ
る。
本実施例においては、各吐出口52に対応した電気熱変
換素子７の駆動系を２系統とし、電流制限抵抗器101−
１（抵抗値Ra）および101−２（抵抗値Rb）を介して駆
動用IC108内のトランジスタ形態の駆動素子102−１およ
び102−２にそれぞれ接続してある。103はフリップフロ
ップ106の出力およびパルス幅設定信号ENBを受容するア
ンド回路であり、駆動素子102−１および102−２に対応
して設けられる。しかして、１つの電気熱変換体７は駆
動素子と同一ビット数（本実施例では２ビット）のデー
タにより駆動され、そのためにラッチ回路85およびシフ
トレジスタ84に関してもこれに対応した構成を採用す
る。
駆動素子102と同一のビット数で構成されるデータ信
号SIは、データ転送クロックCLKにより順次シフトレジ
スタ84に入力され、ラッチ信号LATによりラッチ回路85
に読み込まれる。その後分割駆動用信号EIと分割駆動信
号転送クロックECKとの入力により駆動用IC80を順次ア
クティブ状態にし、パルス幅設定用信号ENBがONの間の
み駆動素子102−１および／または102−２を選択的にON
状態にする。１つの電気熱変換体７は接続された駆動素
子の数と同一のビット数のデータが対応し、本実施例に
おいては２ビットのデータより駆動される。そこで、駆
動素子102−1,102−２を駆動するデータが（0,1）の場
合電気熱変換素子に流れる電流をI01、データが（1,0）
の場合に電流をI10、データが（1,1）の場合に電流をI
11とすると、 I01＝［VH−VOL］／［RH＋Rb］ I10＝［VH−VOL］／［RH＋Ra］ I11［VH−VOL］／［RH＋RaRb/（Ra＋Rb）］ となる。ここで、VHは駆動用電源電圧、VOLは駆動素子
の出力電圧、RHは電気熱変換素子の抵抗値、Ra,Rbは電
流制限抵抗の抵抗値である。電流制限抵抗101−1,101−
２の抵抗値Ra,Rbは、I11を液滴吐出可能な電流値、I01,
I10を液滴吐出に至らない電流値となるように設定して
おく。したがって電気熱交換素子７に流れる電流値は入
力データにより３種類選択可能であり、予備加熱および
液吐出のために駆動がデータ入力のみによって各吐出口
毎に選択可能となる。
各種信号をかかる駆動回路に入力して駆動制御を行う
駆動制御信号100の構成ないし駆動制御の態様としては
次に示す通りである。例えば１つの吐出口に１ビットを
対応させた記録データに基き、ある電気熱変換素子７に
吐出駆動を行わせる信号が“1"のときには（1,1）のデ
ータを、“0"のときには（1,0）または（0,1）のデータ
を生成するようにすることができる。また、RaおよびRb
に大小関係をもたせることにより、当該電気熱変換素子
７の非吐出駆動時間や位置その他の条件に応じて予備加
熱のための駆動条件を変更することも可能である。さら
に、電源投入直後や長時間の記録動作休止後には大きな
電流が流れるようにすることもできる。加えて、予備加
熱のための駆動は１ラインの記録動作時に同時に行うこ
とができる他、これを数ライン毎に行ったり、吐出駆動
とは異なる時間に行われるようにすることもできる。
以上のような記録ヘッドおよびその駆動系を用いて、
例えば前述した第４図に示すようなフルカラー記録が可
能なラインプリンタを構成することができる。
なお、本実施例においても、駆動用ICの回路型式は、
バイポーラ型,MOS型,BiCMOS型等任意所望に定めうるこ
とは勿論である。また、ヘッドの形態としては、上記実
施例のようなフルマルチ型のものに限られず、シリアル
スキャンされる形態のものであってもよい。さらに、上
記実施例においては、電気熱変換素子に接続される駆動
素子が２つの場合を示したが、３つ以上の駆動素子に接
続し、電流制限抵抗を適切に設定すれば液滴吐出の駆動
電流および予備加熱のために駆動電流を共に多段階に設
定してよりきめ細かい抑制も可能となることはいうまで
もない。
また、電流制限抵抗は抵抗体を特別に熱変換素子と駆
動素子との間に配置する必要はなく、熱変換素子と駆動
素子とを接続するための配線部の配線抵抗で代用するこ
とも可能である。
加えて、上記実施例では電気熱変換素子７の群をいく
つかの単位ブロックに分割し、順次分割駆動を行う場合
を示したが、例えば第８図に示すように、素子７の数が
比較的少ない場合や駆動電源に十分余裕のある場合に
は、ストローブ信号STBにより同時駆動を行うこともで
きる。なお、第８図においては、電流制限抵抗器を３つ
（１−１〜１−３）具備した構成を示している。
さらに加えて、第９図に示すように、通電のラインを
各ブロック毎にVH1〜VHnのように設けるとともに駆動系
統を共通として分割駆動を行うようにしてもよい。な
お、第９図において109は逆流防止用のダイオードであ
る。
以上説明したように、本実施例によれば、入力データ
に応じて吐出口に対応した電気熱変換素子毎の予備加熱
駆動および吐出駆動の選択が可能となるために、各吐出
口の温度を均一化し、簡単な構成で良好な品位の記録が
可能となる。また、回復動作のインターバルも長くで
き、より高速度の記録が可能となった。
（その他） なお、前述各実施例は、インクジェット記録方式の中
でも特にバブルジェット記録方式を適用した、記録装置
において優れた効果をもたらすものである。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からで
ある。
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。この
方式では所謂オンデマンド型，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
対応していて核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一
対一で対応した液体（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。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第44
63359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，電気熱変換体の組合せ構
成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が
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
た構成も前述各実施例に適用可能である。加えて、複数
の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変
換体の吐出部とする構成を開示する特開昭59−123670号
公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対
応させる構成を開示する特開昭59−138461号公報に基い
た構成としても前述各実施例は有効である。すなわち、
記録ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明
によれば記録を確実に効率よく行うことができるように
なるからである。
加えて、上例のようなシリアルタイプのものでも、装
置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装
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
を用いた場合にも前述各実施例は有効である。
また、前述各実施例に記録装置の構成として、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
ることは前述各実施例の効果を一層安定できるので、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、
加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱
素子或はこれらの組み合せによる予備加熱手段、記録と
は別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定
した記録を行なうために有効である。
また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数につい
ても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けら
れたものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに
対応して複数個数設けられるものであってもよい。すな
わち、例えば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るかいずれでも
よいが、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一つを備えた装置にも前述各実施例
は極めて有効である。
さらに加えて、以上説明したインクジェット記録装置
の実施例においては、インクを液体として説明している
が、例えば室温やそれ以下で固化するインクであって、
室温より高温で軟化もしくは液状をなすものであっても
よい。あるいはインクジェット方式ではインク自体を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のが一般的
であるから、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、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として使用せしめることで、熱
エネルギによる昇温を防止するか、またはインクの蒸発
防止を目的として放置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すでに固化し始める
もの等のような、熱エネルギ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前述各実施例には適用可能
である。このような場合のインクは、特開昭54−56847
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又は固形物
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。前述各実施例においては、
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。
さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態
としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端
末として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写
装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の
形態を採るもの等であってもよい。
一方、インク吐出エネルギを発生するエネルギ発生手
段としては、前述した電気熱変換体に限定されることは
なく、例えばピエゾ素子等の電気機械変換体、あるいは
レーザ等の電磁波を照射して液体に吸収させて発熱さ
せ、この発熱作用でインクを吐出させる方式等も含まれ
る。
［発明の効果］ 以上の様に本発明によれば、電源投入時又は記録開始
前に複数の発熱素子の全てに対し予備加熱を行い、所定
量の記録データの記録後記録に用いられなかった発熱素
子に対し予備加熱を行うので、発熱素子に対する予備加
熱を適切なタイミングで行うことができ、回復処理の起
動回数を低減し安定した品位の記録を行うことが可能に
なる。
又インクを吐出しない発熱素子に対する予備加熱動作
をインクの吐出動作と並列に行うので、効率良く予備加
熱を行うことができ、回復処理の起動回数を低減し安定
した品位の記録を高速で行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッド
の一構成例を示す斜視図、 第２図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本実施例に係
るその駆動制御系の一例を示すブロック図、およびその
駆動制御手順の一例を示すフローチャート、 第３図はその駆動タイミングを示すタイミングチャー
ト、 第４図は本実施例に係る記録ヘッドおよびその駆動系を
用いて構成したインクジェット記録装置の構成例を示す
斜視図、 第５図および第６図は、それぞれ、本発明の他の実施例
に係る記録ヘッド駆動制御系の一例を示すブロック図お
よびその駆動タイミングを示すタイミングチャート、 第７図は本発明を適用した他の実施例に係るその駆動制
御系の一例を示すブロック図、 第８図および第９図は、それぞれ、本発明の他の実施例
に係る記録ヘッド駆動制御系の２実施例を示すブロック
図、 第10図は記録ヘッドの電気的構成の一般例を示すブロッ
ク図、 第11図は従来の駆動タイミングを示すタイミングチャー
トである。 １……記録ヘッド、 ２……ヘッド駆動回路、 ３……ヘッド駆動用IC、 ４……シフトレジスタ、 ５……ラッチ回路、 ６……フリップフロップ、 ７……電気熱変換素子、 ８……ヘッド駆動用電源、 ９……タイミング生成回路、 10……ゲート回路、 11……予備加熱データ生成回路、 12……記録データ・タイミング生成回路、 20……CPU、 21……RAM、 22……ROM、 52……吐出口、 53……液路、 54……発熱抵抗体、 84……シフトレジスタ、 85……ラッチ回路、 100……駆動制御手段、 101−１〜101−３……電流制限抵抗器、 102−1,102−２……駆動素子、 106……フリップフロップ。

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の発熱素子と前記複数の発熱素子に対
    応して設けられた複数のインク吐出口とを備え、前記発
    熱素子の通電による発熱によりインクに状態変化を生起
    させて前記インク吐出口よりインクを吐出する記録ヘッ
    ドを用いて記録材上に画像を記録する記録方法におい
    て、 電源投入時又は記録開始前に前記複数の発熱素子の全て
    に対しインクを吐出しない程度の電力を供給して発熱を
    行う第１ステップと、 記録データに応じて前記複数の発熱素子を選択的に通電
    して発熱することによりインクを前記インク吐出口から
    吐出する第２ステップと、 所定量の記録データの記録後次の記録開始前に、記録に
    用いられなかった発熱素子にインクを吐出しない程度の
    電力を供給して発熱を行う第３ステップと、 を有することを特徴とする記録方法。
  2. 【請求項２】前記記録ヘッドは、記録材の全幅にわたっ
    てライン状に前記インク吐出口が配列されたものであ
    り、ライン単位で画像を記録するものであることを特徴
    とする請求項１に記載の記録方法。
  3. 【請求項３】前記第３ステップにおいて、前ラインの反
    転データに応じて前記発熱素子を発熱させることを特徴
    とする請求項２に記載の記録方法。
  4. 【請求項４】前記所定量が１ライン又は複数ラインであ
    ることを特徴とする請求項１に記載の記録方法。
  5. 【請求項５】複数の発熱素子と前記複数の発熱素子に対
    応して設けられた複数のインク吐出口とを備え、前記発
    熱素子の通電による発熱によりインクに状態変化を生起
    させて前記インク吐出口よりインクを吐出する記録ヘッ
    ドを用いて記録材上に画像を記録する記録装置におい
    て、 記録データに応じて前記複数の発熱素子に対し通電を行
    う駆動手段と、 前記記録手段に対し記録データを供給する供給手段とを
    有し、 前記供給手段は、電源投入時又は記録開始前に、前記複
    数の発熱素子全てにインクを吐出しない程度の電力を供
    給して予備加熱駆動するためのデータを前記駆動手段に
    供給し、更に所定量のデータの記録終了後次の記録開始
    前に、記録に用いられなかった記録素子を前記予備加熱
    駆動するためのデータを前記駆動手段に供給することを
    特徴とする記録装置。
  6. 【請求項６】前記記録ヘッドは、記録材の全幅にわたっ
    てライン状にインク吐出口を配列したものであり、ライ
    ン単位で画像を記録することを特徴とする請求項５に記
    載の記録装置。
  7. 【請求項７】前記供給手段は、所定量の記録終了後次の
    記録開始前に前ラインの反転データを前記駆動手段に供
    給することを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
  8. 【請求項８】前記所定量が１ライン又は複数ラインであ
    ることを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
  9. 【請求項９】複数の発熱素子と前記複数の発熱素子に対
    応して設けられた複数のインク吐出口とを備え、前記発
    熱素子の発熱によりインクに状態変化を生起させて前記
    インク吐出口からインクを吐出する記録ヘッドを用いて
    記録材上に画像を記録する記録方法において、 前記複数の発熱素子に対応した、駆動データ格納のため
    の複数の記憶領域を持った記憶手段に対し駆動データを
    格納する第１のステップと、 前記複数の記憶領域に格納された駆動データに応じて前
    記記録ヘッドの前記複数の発熱素子を駆動して記録動作
    を行う第２のステップとを有し、 前記第２のステップにおいて、前記複数の記憶領域のう
    ち第１のデータが格納された記憶領域に対応する発熱素
    子にインクを吐出するに十分な電力を供給してインクを
    吐出させる工程と、前記複数の記憶領域のうち第２のデ
    ータが格納された記憶領域に対応する発熱素子にインク
    を吐出するに不十分な電力を供給して予備加熱する工程
    とを並列に行うことを特徴とする記録方法。
  10. 【請求項１０】各発熱素子は複数の電流制限素子に接続
    され、前記第１のデータ及び第２のデータに応じて通電
    する電流制限素子が選択されることを特徴とする請求項
    ９に記載の記録方法。
  11. 【請求項１１】前記記録ヘッドは、記録材の全幅にわた
    ってライン状にインク吐出口を配列したものであり、ラ
    イン単位で画像を記録することを特徴とする請求項９に
    記載の記録方法。
  12. 【請求項１２】前記インクを吐出させる工程と前記予備
    加熱する工程とを同時に行うことを特徴とする請求項９
    に記載の記録方法。
  13. 【請求項１３】複数の発熱素子と前記複数の発熱素子に
    対応して設けられた複数のインク吐出口とを備え、前記
    発熱素子の発熱によりインクに状態変化を生起させて前
    記インク吐出口からインクを吐出する記録ヘッドを用い
    て記録材上に画像を記録する記録装置において、 駆動データを発生する発生手段と、 前記複数の発熱素子に対応した複数の記憶領域を備え、
    前記発生手段から発生する駆動データを前記複数の記憶
    領域に格納する格納手段と、 前記複数の記憶領域に格納された駆動データに応じて前
    記記録ヘッドの前記複数の発熱素子を駆動して記録動作
    を行う駆動手段と、 を有し、 前記駆動手段は、前記複数の記憶領域のうち第１のデー
    タが格納された記憶領域に対応する発熱素子にインクを
    吐出するに十分な電力を供給してインクを吐出させる動
    作と、前記複数の記憶領域のうち第２のデータが格納さ
    れた記憶領域に対応する発熱素子にインクを吐出するに
    不十分な電力を供給して予備加熱する動作とを並列に行
    うことを特徴とする記録装置。
  14. 【請求項１４】前記駆動手段は、各発熱素子に接続され
    た複数の電流制限素子と、前記第１のデータ及び第２の
    データに応じて通電する電流制限素子を選択する選択手
    段とを有することを特徴とする請求項13に記載の記録装
    置。
  15. 【請求項１５】前記記録ヘッドは、記録材の全幅にわた
    ってライン状にインク吐出口を配列したものであり、ラ
    イン単位で画像を記録することを特徴とする請求項13に
    記載の記録装置。
  16. 【請求項１６】前記駆動手段は、前記インクを吐出させ
    る動作と前記予備加熱する動作とを同時に行うことを特
    徴とする請求項13に記載の記録装置。
  17. 【請求項１７】インクを吐出するための熱エネルギーを
    発生する複数の発熱素子と、 前記複数の発熱素子に対応した、駆動データ格納のため
    の複数の記憶領域を備えた記憶手段と、 前記複数の記憶領域に格納された駆動データに応じて前
    記記録ヘッドの前記複数の発熱素子を駆動して記録動作
    を行う駆動手段と、 を有し、 前記駆動手段は、前記複数の記憶領域のうち第１のデー
    タが格納された記憶領域に対応する発熱素子にインクを
    吐出するに十分な電力を供給してインクを吐出する動作
    と、前記複数の記憶領域のうち第２のデータが格納され
    た記憶領域に対応する発熱素子にインクを吐出するに不
    十分な電力を供給して予備加熱する動作とを並列に行う
    ことを特徴とする記録ヘッド。
  18. 【請求項１８】前記駆動手段は、各発熱素子に接続され
    た複数の電流制限素子と、前記第１のデータ及び第２の
    データに応じて通電する電流制限素子を選択する選択手
    段とを有することを特徴とする請求項17に記載の記録ヘ
    ッド。
  19. 【請求項１９】前記記録ヘッドは、記録材の全幅にわた
    ってライン状にインク吐出口を配列したものであり、ラ
    イン単位で画像を記録することを特徴とする請求項17に
    記載の記録ヘッド。
  20. 【請求項２０】前記駆動手段は、前記インクを吐出させ
    る動作と前記予備加熱する動作とを同時に行うことを特
    徴とする請求項17に記載の記録ヘッド。
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