JP2863291B2 - 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、複数の記録ヘッドを具えた記録装置（以下
プリンタと称する）に関し、特に、各記録ヘッドの複数
の記録素子を複数のブロックに分割して駆動することが
可能な記録装置に関する。

［従来の技術］ 従来、記録ヘッドの一構成例として、複数の記録素
子、例えば、インクジェット方式では、吐出口およびこ
れからインクを吐出するための吐出エネルギー発生素子
等からなる記録素子を複数配列した構成がある。このよ
うな記録ヘッドでは全ての吐出エネルギー発生素子を同
時に駆動すると大きな電力が必要となる等の理由でこれ
ら記録素子を複数のブロックに分割し、ブロック毎に順
次駆動することを行うことが知られている。

一方、特に、熱を利用して記録を行う記録素子の場
合、１つの記録素子が連続して駆動されると熱が蓄積さ
れ、記録濃度が変化したり、あるいは記録素子そのもの
が破壊される可能性がある。このため、記録素子を駆動
した後にこれをある程度放熱するための休止時間がある
ことが好しい。また、記録素子は、これに隣接する記録
素子からもその熱の影響を受けるためこの影響を小さく
する方が望ましい。

以上のような蓄熱の問題に対して、上述のブロック分
割駆動方式によれば、その分割ブロックを順次駆動する
ことによって同じ記録素子や近傍の記録素子が連続して
駆動されるのを防止することができる。また、同じブロ
ックの記録素子がその配列において隣接しないようにブ
ロックを設定し、かつこれら各ブロックを駆動する間に
放熱のための所定の駆動休止軸間を設けることによっ
て、隣接記録素子からの影響をも排除することを可能と
していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、カラープリンタのように複数の記録ヘ
ッドを具えたプリンタにおいて全ヘッドを所定時間内で
駆動しようとすると、上述のような分割駆動を行なった
場合であっても、各記録ヘッドのブロック駆動間の休止
時間が非常に短くなる。このため、１つのヘッドで見た
場合、短時間で全記録素子の駆動が行なわれることにな
り、そのヘッド内に熱が集中的に蓄積され、記録画像の
質を低下させてしまう。これに対し、記録画像の質を低
下させないように各ブロックの駆動の間に休止時間を設
けると装置全体のスループットを低下させることにな
る。

本発明は上述の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、複数の記録素子を有
する記録ヘッドを複数具えた記録装置の複数の記録素子
をブロック毎に順次駆動する場合であっても、各ブロッ
ク駆動間に特別に休止時間を設けなくとも放熱のための
休止時間を得ることができ、これにより、蓄熱の問題を
排除し、かつスループットを向上させることが可能な記
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、複数の記録素子を配した記録
ヘッドを複数具え、該複数の記録ヘッドと被記録材との
相対移動に応じて当該被記録材上へ記録を行う記録装置
において、前記複数の記録ヘッド毎に駆動する手段であ
って、該複数の記録ヘッドのそれぞれに配された前記複
数の記録素子を、それぞれ、複数の記録素子が対応する
ように区分された所定数のブロックに分割し、当該分割
されたブロック毎に、かつ各ブロック間で休止行期間を
おいて当該記録素子を駆動するための駆動手段と、該駆
動手段によって駆動される記録ヘッドのブロック駆動と
ブロック駆動との間の休止期間に、他の記録ヘッドのブ
ロック駆動を行うよう制御する駆動制御手段と、を備え
たことを特徴とする。

［作 用］ 以上の構成によれば、それぞれの記録ヘッドにおいて
各ブロックの記録素子が駆動される間に、他の記録ヘッ
ドの記録素子が駆動されることにより、当該記録ヘッド
の各ブロックの駆動の間に特別の休止時間を設けなくと
も、各ブロックは所定の時間をおいて駆動されることに
なる。このため、各ヘッド毎での温度の急激な上昇を抑
えることができ、記録画質の安定を図ることができる。
又、各ブロック駆動の間に放熱のための特別な休止時間
を設ける必要がないため、全体として記録時間を短くす
ることができスループットを向上させることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

実施例１ 第１図は、本発明の好適な一実施例として、電気熱変
換体を吐出エネルギ発生手段として有する所謂バブルジ
ェット方式のカラーインクジェット記録装置の構成の一
例を示す斜視図である。

第１図において、記録用紙またはプラスチックシート
などの記録媒体１は記録領域の上下に配置された一対の
搬送ローラ2,3によって支持され、シート送りモータ４
で駆動される搬送ローラ２によって矢印Ａ方向へ搬送さ
れる。搬送ローラ2,3の前方にはこれと平行にガイドシ
ャフト５が設けられている。このガイドシャフト５に沿
ってキャリッジ６が移動可能に係合し、また、キャリッ
ジモータ７の駆動力によってワイヤ８が駆動される。こ
れにより、ワイヤ８とその一部を接続したキャリッジ６
は矢印Ｂ方向に往復駆動されることができる。

ヘッド移動手段としてのキャリッジ６には、バブルジ
ェット方式のインクジェット記録ヘッドである記録ヘッ
ド90が搭載されている。この記録ヘッド90は、カラー画
像用であり、キャリッジの操作方向に、それぞれ、シア
ン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック
（Bk）の各色のインクに対応させて設けた４個の記録ヘ
ッド９、すなわち黒ヘッド9A,シアンヘッド9B,マゼンタ
ヘッド9C,イエローヘッド9Dが配置される。各記録ヘッ
ド９の前面、すなわち記録媒体１の記録面と所定間隔
（例えば0.8mm）をおいて対向する面には、64個のイン
ク吐出口をキャリッジ６の走査方向と交差する方向とし
て縦１列に配置したインク吐出部が設けられている。

第２図は、記録ヘッド９（記録ヘッド9A〜9Dのいずれ
でも同じ）のインク吐出部の一部分の縦断面を模式的に
示す図である。

第２図において、記録ヘッド９の記録媒体１に対向す
る表面には、縦方向に所定ピッチで複数のインク吐出口
10が形成される。記録情報に基づいて各インク吐出口10
に対応して設けられた電気熱変換体（発熱抵抗体）11が
駆動（通電加熱）されることにより、インク内に膜沸騰
現象が生起し、この膜沸騰によって生じるバブル（泡）
11Aの成長に伴なう圧力変動により、吐出口10からイン
クが吐出され飛翔インク滴12が形成される。このインク
滴12が記録媒体１上に付着することによって所定ドット
パターンが形成され、これによって記録が行われる。

各記録ヘッド９には電気熱変換体への通電をオン・オ
フするためのヒートドライバ13が設けられ、第１図に示
されるようにこれらの駆動を行うためのヘッド制御回路
29の回路基板がキャリッジ６に設けられている。10Aは
液路、10Bは共通液室である。なお本例では、以上述べ
た吐出口とこれに対応する電気熱変換体11等の単位を記
録素子という。

再び第１図において、第３図において後述される記録
装置の制御回路（CPU）やこれに伴設されたROM,RAM等を
含む制御部は、ホスト機のコントローラ14からの指令信
号やデータ信号（記録情報）を受信し、これに基づいて
各種モータ等を制御するとともにヘッド制御回路29,ヒ
ートドライバ13を介して各記録ヘッド9A〜9Dの電気熱変
換体に駆動電圧（ヒート電圧）を印加する。

記録装置の外装ケース（不図示）に取り付けられる走
査パネル160には、オンライン／オフライン切替キー16
A,ラインフィードキー16B,フォームフィードキー16C,記
録モード切替キー16D等のキー設定部の他、複数のアラ
ームランプ16Eや電源ランプ16F等の警告ランプを含む表
示部が設けられている。

第３図は、第１図に示したバブルジェット方式のカラ
ーインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図
である。

第３図において、マイクロプロセッサ形態のCPU21
は、インターフェイス22を介してコントローラ14に接続
されており、ホスト機のコントローラ14からデータメモ
リ23に読み込まれた指令信号（コマンド）や記録情報信
号、ならびにROM形態のプログラムメモリ24やRAM形態の
ワーキングメモリ25等に格納されたプログラムや印字指
令データに基いて記録動作を制御する。

CPU21は、出力ポート26およびモータドライバ27を介
してキャリッジモータ７やシート送りモータ４を制御す
るとともに、データメモリ23に格納されている記録情報
に基きヘッド制御回路29を介して記録ヘッド９を駆動す
る。

前述した操作パネル160の各操作キー16A〜16D（第１
図）からの出力は、入力ポート32を介してCPU21に伝達
され、また、アラームランプ16Eや電源ランプ16F等の警
告ランプ16に対しては、出力ポート36を介して制御信号
が供給される。

第３図中の符号33は、装置の外装の底面部分などに設
けられたDIPスイッチであり、そのスイッチ情報は入力
ポート34を介してCPU21に伝達される。

また、第３図において、電源回路28からは、制御ロジ
ック回路を動作させるためのロジック駆動電圧VCC（例
えば5V），各種モータ駆動電圧VM（例えば30V），リセ
ット電圧RESET,記録ヘッド９の電気熱変換体11に通電し
発熱させるためのヒート電圧VH（例えば25V），および
記録ヘッド９の保護用バックアップ電圧VDDHが出力され
る。

そして、ヒート電圧VHは記録ヘッド９に、バックアッ
プ電圧VDDHは、ヘッド制御回路29および記録ヘッドに、
それぞれ印加される。

第４図は、第２図に示したBJ方式の記録ヘッド９に設
けられているヒートドライバ13の構成を示す回路ブロッ
ク図である。

ホスト機から送られた記録情報信号は制御回路29を介
してシリアルで記録ヘッド９へ送られる。記録ヘッド９
では記録情報信号SIを64個の吐出口に対応して設けた64
ビットのシフトレジスタ37で受取り制御回路29からのラ
ッチ信号LATCHによりラッチ38に取り込まれる。ラッチ3
8からの64個の記録情報信号SIは、吐出口の配列に対応
して端から順に４つの駆動ブロックに順次割付けられる
ように接続される。すなわち、ラッチ38の出力は、図中
左から第４駆動ブロック，第３駆動ブロック，第２駆動
ブロック，第１駆動ブロック，…，と順次割付けられ、
これら出力は対応する各ブロックのコモン信号Be4,Be3,
Be2,Be1とヘッドセレクト信号ENBとのアンド出力のそれ
ぞれとのアンドがとられる。そして、これらのアンド出
力は、それぞれに対応する64個の電気熱変換体11に対応
して設けられスイッチング機構を構成する64ビットのト
ランジスタアレイ39に入力する。以上の構成により、64
個の吐出口に対応した64個の電気熱変換体11は４つのブ
ロック毎に順次駆動される。

第５図は本発明の一実施例にかかるヘッド駆動方法を
示すタイミングチャートである。

ここで、YENB,MENB,CENB,KENB信号は、それぞれイエ
ロー，マゼンタ，シアン，ブラックに対応した記録ヘッ
ドのセレクト信号であり、Be1,Be2,Be3,Be4のコモン信
号とアンドとをとって選択された電気熱変換体のブロッ
クを駆動する。本例の駆動方法によれば、まず、各イン
ク色に対応した４つの記録ヘッドそれぞれについて所定
の駆動ブロック、例えば第１ブロックの電気熱変換体が
駆動され、次に各記録ヘッドの第２ブロックというよう
に順次駆動されていく。

第７図は比較のために従来の駆動ヘッドの駆動方法の
一例を示すタイミングチャートであり、この例では、ま
ず、例えば、イエローの記録ヘッドが選択されると、こ
の記録ヘッド内の各ブロックが順に連続的に駆動され
る。このため、各ブロック駆動の間に所定の休止時間を
設けることにより、駆動によって発熱した電気熱変換体
がある程度冷却されてから次のブロックを駆動するよう
にし隣接する電気熱変換体の熱の影響を低減していた。

これに対し、第５図に示す本例の方法によれば、ある
記録ヘッドのあるブロックの駆動とブロック駆動の間
に、他の記録ヘッドのブロックが駆動されるため、当該
所定の記録ヘッドのブロック駆動の間に自ら休止時間が
設けられることになり、特別に休止時間を設ける必要が
ない。これにより、特別に設けられる休止時間分の駆動
に要する時間が省かれ従来より設置全体のスループット
が向上する。

なお、第５図に関してキャリッジの移動について説明
しなかったが、このキャリッジの移動については従来の
場合と同様で良く、但し、この場合、第５図の駆動に応
じて記録情報の配列等を変化させなければならない。

実施例２ 本実施例は、実施例１で説明した構成のカラーインク
ジェット記録装置において、実施例１の駆動方法とは異
なりブロックの駆動順序を変化させる方法を組み合わせ
た駆動方法である。本例による駆動方法を第６図に示
す。

第６図は、ブロック１を駆動した後にブロック２を駆
動せず、ブロック３を駆動することで同色の２つのブロ
ックを連続して駆動することができる構成を示すもので
ある。ところが、同色の記録ヘッドのブロックを単に連
続して駆動するのであれば、従来例のように一定の休止
時間を取らなければならない。このため、本例では、イ
エローのブロック1,マゼンタのブロック1,イエローのブ
ロック3,マゼンタのブロック３を順に駆動したあとシア
ン，ブラックを駆動してその後ブロック2,ブロック４を
駆動する。この構成によれば、ブロック１とブロック２
の間に他の色のブロックを２回駆動するので実施例１と
比較して２倍の休止時間を取ることが可能である。

なお、上述した各実施例では、電気熱変換体が発生す
る熱エネルギーを利用してインクを吐出する構成の記録
ヘッドについて述べたが、例えば熱転写プリンタに用い
られる記録ヘッドにも本発明の課題が妥当するものであ
り、また、本発明を適用することによって有効にこれを
解決することができる。

（その他） なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中で
もキヤノン株式会社が提唱しているバブルジェット方式
の記録ヘッド、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
た構成も本発明に含まれるものである。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
構成としても本発明の効果は有効である。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。

さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対
応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対
しても本発明は有効に適用できる。そのような記録ヘッ
ドとしては、複数記録ヘッドの組合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、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
を用いた場合にも本発明は有効である。

また、本発明に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わ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
れるものの他、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本発明は極めて有
効である。

さらに加えて、以上説明した本発明実施例において
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化
するもの、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
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本発明は
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。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。

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。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、それぞれの記
録ヘッドにおいて各ブロックの記録素子が駆動される間
に、他の記録ヘッドの記録素子が駆動されることによ
り、当該記録ヘッドの各ブロックの駆動の間に特別の休
止時間を設けなくとも、各ブロックは所定の時間をおい
て駆動されることになる。このため、各ヘッド毎での温
度の急激な上昇を抑えることができ、記録画質の安定を
図ることができる。又、各ブロック駆動の間に放熱のた
めの特別な休止時間を設ける必要がないため、全体とし
て記録時間を短くすることができスループットを向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例にかかるカラーインクジェ
ット記録装置の主要部を示す模式的斜視図、 第２図は、第１図に示したインクジェット記録ヘッドの
詳細な構成を示す模式的縦断面図、 第３図は、第１図に示したカラーインクジェット記録装
置の制御系を示すブロック図、 第４図は、第２図に示したインクジェット記録ヘッドの
ヒートドライバを示す回路ブロック図、 第５図は、本発明の一実施例にかかる記録ヘッドの駆動
方法を示すタイミングチャート、 第６図は、本発明の他の実施例にかかる記録ヘッドの駆
動方法を示すタイミングチャート、 第７図は、従来の記録ヘッドの駆動方法を示すタイミン
グチャートである。 １……記録媒体、 2,3……搬送送りローラ、 ４……シート送りモータ、 ５……ガイドシャフト、 ６……キャリッジ、 ７……キャリッジモータ、 ８……ワイア、 ９……記録ヘッド、 9A……シアン用記録ヘッド、 9B……マゼンタ用記録ヘッド、 9C……イエロー用記録ヘッド、 9D……ブラック用記録ヘッド、 10……インク吐出口、 11……電気熱変換体、 11A……バブル（泡）、 12……飛翔インク滴、 13……ヒートドライバ、 14……ホスト機、 15……制御基板、 16A〜16B……操作キー、 16E……アラームランプ、 16F……電源ランプ、 21……CPU、 24……プログラムメモリ、 25……ワーキングメモリ、 26……出力ポート、 27……ドライバ、 29……制御回路、 90……記録ヘッドユニット、 160……操作パネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西谷 公男 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−217253（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−74140（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/05,2/21

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の記録素子を配した記録ヘッドを複数
   具え、該複数の記録ヘッドと被記録材との相対移動に応
   じて当該被記録材上へ記録を行う記録装置において、 前記複数の記録ヘッド毎に駆動する手段であって、該複
   数の記録ヘッドのそれぞれに配された前記複数の記録素
   子を、それぞれ、複数の記録素子が対応するように区分
   された所定数のブロックに分割し、当該分割されたブロ
   ック毎に、かつ各ブロック間で休止期間をおいて当該記
   録素子を駆動するための駆動手段と、 該駆動手段によって駆動される記録ヘッドのブロック駆
   動とブロック駆動との間の休止期間に、他の記録ヘッド
   のブロック駆動を行うよう制御する駆動制御手段と、 を具えたことを特徴とする記録装置。
2. 【請求項２】前記複数の記録ヘッドは、それぞれイエロ
   ー，マゼンタ，シアン，ブラックの各インクに対応して
   設けられたことを特徴とする請求項１に記載の記録装
   置。
3. 【請求項３】前記記録素子は、熱エネルギーを発生して
   インク中に沸騰膜を生じさせ、該膜沸騰による気泡の成
   長に伴なってインクを吐出することを特徴とする請求項
   １または２に記載の記録装置。