JP2728472B2

JP2728472B2 - 液体噴射記録装置

Info

Publication number: JP2728472B2
Application number: JP63316431A
Authority: JP
Inventors: 義章高柳; 朝雄斉藤; 亮一小泉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1998-03-18
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JPH02162046A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、記録液滴を吐出して記録を行う液体噴射記
録装置に関する。

［従来の技術］この種の液体噴射記録ヘッドは、記録用液体（イン
ク）の液滴を吐出するためのオリフィス等の液体吐出口
を高密度に配列することができるために高解像力の記録
をすることが可能であること、記録ヘッドとして全体的
なコンパクト化も容易であること、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でき、長尺化および
面状化（２次元化）が容易であること等により、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費用も廉価にできるものとして特
に注目されている。

而して、そのような低廉価に伴って、記録ヘッド、ま
たはこれとインク供給源たるインクタンクとを一体化し
た形態の記録ヘッド（以下ヘッドカートリッジという）
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。これによると、
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、また上記カード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できることになる。ひいては、装
置としてのメンテナンスないしはオーバホールを省略ま
たは簡略化できることになる。

このようなディスポーザブルの記録ヘッドまたはヘッ
ドカートリッジを装置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、電気
的接続が得られるようにされているのが一般的である。
すなわち、当該電気的接続によって装置本体側に設けた
制御部から記録ヘッドに設けた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、記録ヘッドないしヘッ
ド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］記録ヘッドないしカートリッジの交換作業の容易化を
考慮すれば、記録ヘッドないしカートリッジ側および装
置本体側に設けられる双方の機械的結合部並びに電気的
結合部の構成を簡略化するのが望ましいが、却ってその
ために装置本体側とは仕様の異なる記録ヘッドないしヘ
ッドカートリッジが装着されるおそれがある。例えば、
装置本体側では使用される記録ヘッドに配列されている
電気熱交換体の数（ドット数）に応じて制御系が構成さ
れたり、電気熱変換体の物理条件や吐出口径、あるいは
用いるインクの物性等を考慮して駆動信号のエネルギ
（駆動電圧および／またはパルス幅）が設定されている
が、それらの仕様に適合しない記録ヘッドなどが装着さ
れるおそれがある。

そのように装置本体とは仕様の異なる記録ヘッドなど
を用いて記録を行うと、記録画像の品位が低下すること
があり、操作者は記録が開始されてはじめて不適合の記
録ヘッド等を装着した旨を認識できることになる。ま
た、逆にそのような歴然とした記録品位低下が生じなか
ったり、あるいはこれを看過したような場合には、制御
系ないし記録ヘッドに悪影響を及ぼすことも考えられ、
特に吐出エネルギ発生素子に電気熱変換体を用いる形態
の液体噴射記録装置は大電流を扱うものであるために、
危険な事態が生じるおそれも、皆無ではない。

本発明は、かかる問題に鑑みて、不適合の記録ヘッド
が装着された場合には、実際の記録動作に移行する前に
これを検知して警告できるようにした液体噴射記録装置
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］そのために、本発明に係る液体噴射記録装置では、記
録液を吐出するための吐出口と、該吐出口に対応して設
けられ前記記録液を吐出するために利用されるエネルギ
を発生するエネルギ発生素子とを有する記録ヘッドであ
って、更に、前記記録ヘッドの温度を検出するための温
度検出素子を有する記録ヘッドが着脱可能な液体噴射記
録装置において、前記記録ヘッドが装着される装着手段
と、前記装着手段に前記記録ヘッドが装着されることに
より前記温度検出素子と接続され、前記温度検出素子か
らの信号を伝達する伝達手段と、前記伝達手段により伝
達される前記温度検出素子からの信号に応じて前記記録
ヘッドの適否を判別する判別手段と、前記判別手段によ
り前記記録ヘッドが不適合と判別された場合に警告を行
う警告手段とを有することを特徴とする。

また、記録液を吐出するための吐出口と、該吐出口に
対応して設けられ前記記録液を吐出するために利用され
るエネルギを発生するエネルギ発生素子と、前記記録液
を貯留する貯留手段と、前記貯留手段内の記録液の有無
を検出するための記録液有無検出回路とを有する記録ヘ
ッドが着脱可能な液体噴射記録装置において、前記記録
ヘッドが装着される装着手段と、前記装着手段に前記記
録ヘッドが装着されることにより前記記録液有無検出回
路からの信号を伝達する伝達手段と、前記伝達手段によ
り伝達される前記前記記録液有無検出回路からの信号に
応じて前記記録ヘッドの適否を判別する判別手段と、前
記判別手段により前記記録ヘッドが不適合と判別された
場合に警告を行う警告手段とを有することを特徴とす
る。

［作用］本発明によれば、装置本体に適合する記録ヘッドが装
着された場合、伝達手段により伝達される温度検出素子
または記録液有無検出回路からの信号に応じて記録ヘッ
ドの適否を判別し、不適合と判別された場合には警告が
行われる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

（実施例１）第１図は本発明の第１の実施例に係る液体噴射記録装
置（インクジェット記録装置）の構成例、第２図はその
記録ヘッドの構成図、第３図（Ａ）および（Ｂ）は第２
図示の記録ヘッドの構成要素として採用可能なヒータボ
ードの構成例を示す。

まず、第１図において、14はヘッドカートリッジであ
り、第２図および第３図につき後述するヒータボードを
用いて構成した記録ヘッドチップと、インク供給源たる
インクタンクとを一体としたものである。このヘッドカ
ートリッジ14は、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。記録ヘッドチップの吐出
口より吐出されたインクは、吐出口と微少間隔をおいて
配設されるプラテン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。

記録ヘッドチップに配設した吐出エネルギ発生素子に
は、ケーブル16およびこれに結合する端子４（第３図）
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１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２図は本例に係る記録ヘッドチップの構成例であ
る。ここで、１はヒータボードであり、シリコン基板上
に電気熱変換体（吐出ヒータ）５と、これに電力を供給
するAl等の配線６とが成膜技術により形成されて成る。
そして、このヒータボード１に対して、記録用液体の液
路（ノズル）25を形成するための隔壁を設けた天板30を
装着することにより、きろくヘッドチップが構成され
る。

記録用の液体（インク）は、天板30に設けた供給口24
より共通液室23に供給され、ここより各ノズル25内に導
かれる。そして、通電によってヒータ５が発熱すると、
ノズル29内に満たされたインクに発泡が生じ、吐出口26
よりインク滴が吐出されるわけである。

第３図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本実施例に
係るヒータボードの平面図およびその部分拡大図であ
る。

同図（Ａ）において、３は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は温度検知手段たる温度センサであり、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。同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるセンサ２
を含む部分Ｂの拡大図であり、８はヘッドを加熱するた
めの加熱手段たる保温ヒータである。

センサ２は、他の部分と同様に、半導体同様の成膜プ
ロセスによって形成してあるため極めて高精度であり、
他の部分の構成材料であるアルミニウム，チタン，タン
タル,5酸化タンタル，ニオブ等、温度に応じて導電率が
変化する材料で作成できる。例えば、これらのうち、ア
ルミニウムは電極に用いることができる材料、チタンは
電気熱変換素子を構成する発熱抵抗層と電極との接着性
を高めるために両者間に配置可能な材料、タンタルは発
熱抵抗層上の保護層の耐キャビテーション性を高めるた
めにその上部に配置可能な材料である。また、プロセス
のバラツキを小とするために線幅を太くし、配線抵抗等
の影響を少なくするために蛇行形状として高低抗化を図
っている。

また、同様に保温ヒータ８は、吐出ヒータ５の発熱抵
抗層と同一材料（例えばHfB₂）を用いて形成できるが、
ヒータボードを構成する他の材料、例えばアルミニウ
ム，タンタル，チタン等を用いて形成しても良い。

本例に係る第２図示の記録ヘッドでは、第３図に示す
ようにヒータボード１の両端に温度センサ２を設けてあ
るため、それらの温度センサの出力からノズル25の配列
方向における基板温度の分布状態を把握できる。また温
度センサ２の近傍に保温用ヒータ８が設けられているた
めに、加熱による温度の変化の検知の応答速度が高い。
これを用いて、基板上の温度分布を一定とする制御を応
答性および安定性高く行えることになる。

本例においては、そのような温度制御を行う温度制御
系を、適合性のあるヘッドカートリッジ14が装着されて
いるか否かの検知を行う回路に兼用する。

第４図はその温度制御系の一構成例を示す。

ここで、50は制御部であり、第５図につき後述する処
理手順を実行するCPU、その処理手順に対応したプログ
ラム等固定データを格納するROMおよび作業用のRAM等を
有している。この制御部50は第１図示の装置の主制御部
に兼用されていてもよい。

51は基準電圧Vrを発生する電源、53は電源51からの電
圧Vrを＋端子に、温度センサ２を介してフィードバック
電圧を−端子に印加される演算増幅器、55は演算増幅器
53の出力を増幅して、当該出力V₀を制御部50に供給する
増幅器である。2Aおよび2Bはフィードバック経路上の端
子であり、第３図（Ａ）および（Ｂ）について説明した
ヒータボード１を具備した記録ヘッドチップないしヘッ
ドカートリッジ14が装着されているときに温度センサ２
を含むフィードバック経路が構成される。57は警報装置
であり、LED等の表示器やブザー等の音声発生装置、ま
たはそれらの組み合わせとすることができる。

第５図は以上の制御系による処理手順の一例を示し、
本手順は装置本体の電源投入直後やヘッドカートリッジ
14の交換が検知されたとき等に起動することができる。

本手順が起動されると、まずステップS1にてV₀の値を
検定する。ここで、ヘッドカートリッジ14が未装着であ
ったり、装着状態が完全でなかったり、あるいいは温度
センサ２を有さない（すなわち本例に係る装置には適合
しない）構成であった場合には端子2A,2B間は開放され
ているので、V₀は基準電圧V_rに増幅器53,55の増幅率を
乗じた値となる。従って、この場合にはステップS3に進
み、警報装置57を駆動して未装着または不適合である旨
を操作者に報知するとともに、ステップS5にて停止信号
を発生して記録動作が行われないようにする。

一方、第３図に示したような温度センサ２を設けた記
録ヘッドチッップを有するヘッドカートリッジ14が正し
く装着されていた場合には、端子2A,2B間に温度センサ
２を含むフィードバックループが形成されるので、V₀に
基づいて保温ヒータ８を適切に制御し、記録動作に備え
る。

なお、本例において、温度センサ２はサーミスタの形
態とする他、ダイオード，トランジスタその他であって
もよい。また、上述のようにヒータボード１上で吐出ヒ
ータ５等と同時形成されるものとする他、別に形成され
るものであってもよい。あるいは必ずしもヒータボード
１上に形成されていないものであってもよく、記録ヘッ
ドの適宜の部位に適宜の個数配設されるものとすること
ができる。

また、温度センサ２を有する構成であっても、装置本
体の機種の違い等により必ずしもその機種に適合しない
記録ヘッドないしヘッドカートリッジがある場合には、
その機種に応じて温度センサ２に変形を加えておき、す
なわち、サーミスタを用いるときには機種に応じて異な
った特性曲線を有するものを採用し、装着される機種に
対して適否を判定するようにすることもできる。この場
合には、例えば装着本体側に環境温度を入力可能とする
とともに、適合する記録ヘッドであればその温度で得ら
れるべきV₀の値と実際のV₀とを比較して当該判定を行う
ことができる。

さらに、本例では２つの温度センサ２を有している
が、上記適否の判定いずれか一方のみに関して行っても
よく、あるいは双方に関して行い、双方とも適合の条件
を満たした場合に装着された記録ヘッドないしヘッドカ
ートリッジ14が適性のあるものと判定するようにしもよ
い。

（実施例２）第６図は本発明の第２の実施例を示す。ここで、111
は第２図に示した記録ヘッドチップ、112は記録ヘッド
チップ111に例えばワイヤボンディング等を介して液体
噴射記録装置本体側と電気的接続を得るための板状導体
を配列させてなる配線部材（以下でリードフレームとい
う）、113Aおよび113Bはこのリードフレーム112に組込
まれ、後述するようにしてインク残量を検知する残量検
知電極、114は記録ヘッドチップ111にインクタンク102
からのインクを供給するためのインク供給路、16はイン
クタンク102とインク供給路114との間を仕切っている仕
切壁である。

第７図は本例に係る検知電極部の構成例を示し、ここ
で、リードフレーム112はインクタンク102と記録ヘッド
チップ111とが一体化されたヘッドカートリッジの例え
ば樹脂製の筺体117に埋設されている。そして、そのう
ち、インク残量検知電極113Aおよび113Bのみを導通部11
8を介してインク供給路114に露出させてあり、その電極
間に抵抗Ｒを介して電源が供給される。

また、第８図に示すように、インク供給路114はイン
クタンク102との仕切壁116にインク供給口119を有する
と共に、上下から交互にリブ120A,120Bおよび120Cが設
けてある。

そこで、インクタンク102からインク供給口119を介し
て供給路114に導かれたインクは不図示の毛管により第
１のリブ120Aを越えて次の区画に導かれ、ここから矢印
の経路を経て記録ヘッドチップ111内に供給され、吐出
口26から記録時等にインクの吐出が行われる。そして、
インクタンク102中のインクが無くなり、ためにインク
供給路114にインクが導かれなくなると、その液面は第
８図に示す状態となり、インク残量検知部113Aが液面上
に露出して検知部113A,113B間の電気的導通が断たれ
る。

よって、その間の電流が流れなくなったことによりイ
ンク残量が限界値に達したことを検知することができ
る。なお、電流は僅かながらでも導電性のインク皮膜が
検知電極間に残留する限り流れるので、一定の電流が流
れるように検知回路を構成した場合、電圧とＶとインク
残量ｌとの間に第９図に示す関係が得られることから、
インク残量ｌの多少を検知するように構成することも可
能である。

本例においては、そのようなインク残量検知を行う制
御系を、適合性のあるヘッドカートリッジ14の装着の有
無の検知を行う回路に兼用する。

当該回路は第４図とほぼ同様の構成とすることがで
き、第５図と同様の処理手順を採用して上記検知を行う
ことができる。

すなわち、ヘッドカートリッジ14が未装着であった
り、装着状態が完全でなかったり、あるいは残量検知に
係る電極113A,113Bおよびリードフレーム112が設けられ
ていない構成であった場合には、インク残量無しの場合
と同じ電圧が現われるので、その場合には警報の発生お
よび停止信号の発生を行えばよい。また、適合性のある
ヘッドカートリッジが装着されていることが検知された
場合には、適宜のタイミングで公知の残量検知を行えば
よい。

なお、ヘッドカートリッジ側に設けられる残量検知用
のセンサは、必ずしも上記構成でなくてもよく、その形
態や配設部位を適切に定めることができるのは勿論であ
る。また、本例においても、（実施例１）と同様の変形
を加えうるのは言うまでもない。

（他の実施例）以上の（実施例１）および（実施例２）では、適合性
のある記録ヘッドないしヘッドカートリッジが装着され
ていることを検知するための回路を、それぞれ、温度制
御系および残量検知系が兼ねるものとしたが、これを特
別に設けてもよい。この場合、例えば装置本体側の設け
た検知用電源と制御部とを結ぶラインを閉成する単なる
配線パターン等としてもよく、あるいは抵抗素子等を介
在させてもよい。後者の場合には、その抵抗値を異なら
せることによって種々の仕様に対応させることもでき
る。

さらに、上記（実施例１）と（実施例２）とを組合わ
せた形態とすることもできる。この場合には、双方の出
力が共に適合性あることを示すものであったときにのみ
記録動作に移行できるようにすれば良く、これによると
適否の判定が一層確実となる。

また、本発明は、ディスポーザブルタイプの記録ヘッ
ドないしヘッドカートリッジを用いるものであれば、必
ずしも上記したようなシリアル記録方式によるものでな
くてもよい。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、装置本体に適
合する記録ヘッドが装着された場合、温度検出素子また
は記録液有無検出回路からの信号に応じて記録ヘッドの
適否を判別し、不適合と判別された場合には警告が行わ
れて、記録動作に移行する前にこれを検知して記録を行
わないようにしたので、不適合の記録ヘッドが装着され
て記録が行われた場合に生じる不都合を未然に防止する
ことができる。

これとともに、ヘッド不適合の検知を、記録ヘッドが
本来備えている温度検出素子または記録液有無検出回路
からの信号を用いて行うので、装置本体の構成を簡易に
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るインクジェット記
録装置の構成例を示す斜視図、第２図はその記録ヘッドの構成例を示す斜視図、第３図（Ａ）および（Ｂ）は第２図示の記録ヘッドに適
用可能なヒータボードの一構成例を示す平面図およびそ
の部分拡大図、第４図は本実施例に係る記録ヘッドの適否判別および温
度制御を行う制御系の一構成例を示すブロック図、第５図はその制御手順の一例を示すフローチャート、第６図は本発明の第２の実施例に係る記録ヘッドの構成
の一例を示す斜視図、第７図は本例にかかるインク残量検知部の構成を第６図
のＡ−Ａ線断面で示す断面図、第８図は本例にかかるインク供給路の構成を模式的に示
す説明図、第９図は検知用電極２点間に流れる電流を一定に保った
ときの電圧とインク残量との関係を示す特定曲線図であ
る。１……ヒータボード、２……温度センサ、３……吐出ヒ
ータ部、５……吐出ヒータ、８……保温ヒータ、14……
ヘッドカートリッジ、50……制御部、53,55……増幅
器、57……警報装置、102……インクタンク、111……記
録ヘッドチップ、112……リードフレーム、113A,113B…
…インク残量検知電極、114……インク供給路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】記録液を吐出するための吐出口と、該吐出
口に対応して設けられ前記記録液を吐出するために利用
されるエネルギを発生するエネルギ発生素子とを有する
記録ヘッドであって、更に、前記記録ヘッドの温度を検
出するための温度検出素子を有する記録ヘッドが着脱可
能な液体噴射記録装置において、前記記録ヘッドが装着される装着手段と、前記装着手段に前記記録ヘッドが装着されることにより
前記温度検出素子と接続され、前記温度検出素子からの
信号を伝達する伝達手段と、前記伝達手段により伝達される前記温度検出素子からの
信号に応じて前記記録ヘッドの適否を判別する判別手段
と、前記判別手段により前記記録ヘッドが不適合と判別され
た場合に警告を行う警告手段とを有することを特徴とす
る液体噴射記録装置。
【請求項２】前記記録ヘッドは記録液を吐出するために
利用される熱エネルギを発生する発熱素子を吐出エネル
ギ発生素子として有することを特徴とする請求項１に記
載の液体噴射記録装置。
【請求項３】記録液を吐出するための吐出口と、該吐出
口に対応して設けられ前記記録液を吐出するために利用
されるエネルギを発生するエネルギ発生素子と、前記記
録液を貯留する貯留手段と、前記貯留手段内の記録液の
有無を検出するための記録液有無検出回路とを有する記
録ヘッドが着脱可能な液体噴射記録装置において、前記記録ヘッドが装着される装着手段と、前記装着手段に前記記録ヘッドが装着されることにより
前記記録液有無検出回路からの信号を伝達する伝達手段
と、前記伝達手段により伝達される前記前記記録液有無検出
回路からの信号に応じて前記記録ヘッドの適否を判別す
る判別手段と、前記判別手段により前記記録ヘッドが不適合と判別され
た場合に警告を行う警告手段とを有することを特徴とす
る液体噴射記録装置。
【請求項４】前記記録ヘッドは記録液を吐出するために
利用される熱エネルギを発生する発熱素子を吐出エネル
ギ発生素子として有することを特徴とする請求項３に記
載の液体噴射記録装置。