JP2882919B2

JP2882919B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2882919B2
Application number: JP24428491A
Authority: JP
Inventors: 誠一加藤; 直己森田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JPH0557885A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画情報に応じて適宜イ
ンクに熱エネルギーを印加し、これによりノズルからイ
ンクを噴出して印字を行う所謂サーマルタイプのインク
ジェット記録装置に係り、詳細には、インクに熱エネル
ギを印加するヒータの駆動方式の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】所謂サーマルタイプのインクジェット記
録装置におけるヒータの駆動方式については以下に示す
方法が開示されている。特開昭58-1571号は二次的なバ
ブル生成防止のため、駆動電圧をスレッショルドの1.02
5〜1.3倍程度、パルス幅を2〜20μsecとすると規定して
いる。また、特開昭61-242850号では記録ヘッドの温度
上昇によるサテライトやインクミストの発生を避けるた
め、環境温度に応じてヒータに印加する熱エネルギーの
大きさを調整するとし、特開昭55-73569号では記録シー
トに形成されるインクドットの大きさを変調するために
加熱エネルギーレベルを選択するとしている。さらに、
特開昭58-102776号,特開平1-202459号では休止中のジェ
ットと連続的にインクを噴出しているジェットとの間の
ドロップ量、ドットサイズを補正するために駆動電圧の
パルス幅を可変とする方法を提案している。また、特開
平2-78554ではヒータの抵抗値が安定するために十分な
電気信号を予めヒータに印加して加熱処理によるエージ
ングを行い、常に良好で安定した液滴吐出状態が得られ
る記録ヘッドの製造方法を提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
のその後の検討の結果によれば、インクドロップをノズ
ルから噴射する際のヒータ温度は300°C近傍まで上昇す
ることから、インクドロップの繰り返し噴射に伴い金属
製のヒータが液体であるインクと化学的相互作用により
変質を起こし、ヒータの熱効率が長期にわたって経時的
に変化する事が明らかになった。図1は噴射したインク
ドロップの総数すなわちヒータに印加された駆動パルス
の総数と、インクジェット用シリカコート紙に形成され
たインクドットの直径との関係を示すものである。この
図によれば、インクドットの直径は印加した駆動パルス
の増加に伴い次第に大きくなっており、ヒータの熱効率
の変化が噴射されるインクドロップの体積を変動させて
いる様子が伺える。すなわち、インクドロップの体積が
長期にわたって経時的に変動する事によりプリント画質
が次第に劣化することを示している。

【０００４】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、簡易な構成によ
りヒータに印加された駆動電圧のパルス数や駆動電圧が
印加された総時間数に応じてヒータの駆動電圧を適宜調
節し、これによって経時的な印字品質の低下を防止し得
るインクジェット記録装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインクジェット記録装置は、画情報に応じ
て印加される熱エネルギによって記録ヘッド部に開設さ
れたノズルよりインクを噴射して記録画像を形成するイ
ンクジェット記録装置において、上記記録ヘッド部が、
インクに熱エネルギを印加するヒータ及び上記ノズルを
有するヘッドカートリッジと、このヘッドカートリッジ
に対して着脱可能なインクカートリッジと、上記ヘッド
カートリッジに新たなインクカートリッジを装着する都
度、予め複数設定された上記ヒータの駆動エネルギの中
から上記インクカートリッジの交換回数に応じた一の駆
動エネルギを選定するエネルギ設定スイッチとを備えて
いることを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】このような技術的手段によれば、新たなインク
カートリッジがヘッドカートリッジに装着されるとエネ
ルギ設定スイッチが予め段階的に複数設定されたヒータ
駆動エネルギの中から上記インクカートリッジの交換回
数に応じた一の駆動エネルギを選定するので、インクカ
ートリッジの交換回数すなわちヒータに印加された駆動
パルスの総数を目安として最適な駆動エネルギをヒータ
に印加することが可能となり、経時的なヒータの変質や
劣化に起因するインクドット直径の変化を抑えることが
可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明のインジェ
ット記録装置を詳細に説明する。

【０００８】まず、記録ヘッド部の構成とヒータ駆動電
圧の指定方法について説明する。図2は記録ヘッド部の
全体図、および記録ヘッド部を取付け固定するキャリッ
ジプレート(8)の関係を示している。記録ヘッド部はイ
ンクカートリッジ(1)とヘッドカートリッジ(4)から構成
されており、ヘッドカートリッジ(4)はインクカートリ
ッジ(1)の収納部とヒートシンク(7)に固定されたヒータ
チップ、ノズルプレート(共に図示せず、ヒートシンク
(7)の裏側に有り)からなる。ヒータチップには12個/mm
のピッチで128個のヒータおよびその駆動回路が内蔵さ
れており、128個のノズルと複数のダミーノズルを持っ
たノズルプレートがヒータ上に接着されている。ヘッド
カートリッジ(4)はヘッドカートリッジリブ(5)とヘッド
カートリッジ案内溝(9)によりキャリッジプレート(8)の
所定の位置に設置される。スイッチカム(3)は後述する
様にインクカートリッジ(1)を交換する際に電圧設定ス
イッチ(11)を動作させるためのものである。キャリッジ
プレート(8)はガイドシャフト用取付け穴(10)によりガ
イドシャフト(図示せず)に接続されている。なお、イン
クの噴射方向は下方である。

【０００９】図3乃至図5は夫々ポジション設定カム(12)
の動作によりインクカートリッジ(1)、ヘッドカートリ
ッジ(4)、キャリッジプレート(8)の接続関係がどの様に
なるのかを示している。また、図6乃至図8は夫々図3のA
矢視図、図4のB矢視図、図5のC矢視図を示しており、イ
ンクカートリッジ(1)、ヘッドカートリッジ(4)、電圧設
定スイッチ(11)、バネ状押さえ部材(13)の位置関係につ
いてそれぞれ示している。以下それぞれの図について説
明する。

【００１０】図3はポジション設定カム(12)が「インク
カートリッジ取付けポジション」に位置する状態を示
している。このときヘッドカートリッジ(4)の電気接続
端子(図示せず)はポジション設定カム(12)とバネ状押さ
え部材(13)によりキャリッジプレート(8)内の電気コネ
クタ(14)の側に押さえつけられ電気的接続を取った上で
キャリッジプレート(8)に固定されている。電気コネク
タ(14)からはフレキシブルケーブル(図示せず)により制
御回路(図示せず)に接続されている。インクカートリッ
ジ(1)はインクカートリッジリブ(2)をヘッドカートリッ
ジ(4)のインクカートリッジ案内溝(6)に沿わせる事によ
りヘッドカートリッジ(4)に挿入される。この時スイッ
チカム(3)が電圧設定スイッチ(11)の歯車を1ノッチだけ
時計方向に回転させる。電圧設定スイッチ(11)はデジタ
ルスイッチになっており歯車が1ノッチ時計方向に回転
する毎に出力する数字が1つ増加する。例えば図3の電圧
設定スイッチ(11)は6枚の歯があり0から5まで出力す
る。それぞれの数字は予めヒータ駆動電圧が書き込まれ
たルックアップテーブルを読み出す際のアドレスになっ
ており、設定された電圧設定スイッチ(11)の値に従って
ヒータ駆動電圧がヒータに印加される。

【００１１】図4はポジション設定カム(12)が「インク
カートリッジ取り外しポジション」に位置する状態を
示している。図7からも明らかな様にスイッチカム(3)と
電圧設定スイッチ(11)はかみ合っておらずインクカート
リッジ(1)は電圧設定スイッチ(11)を反時計方向に回す
事なしにヘッドカートリッジ(4)から抜き取る事ができ
る。このときヘッドカートリッジ(4)はバネ状押さえ部
材(13)でキャリッジプレート(8)に半固定されておりイ
ンクカートリッジ(1)を上方に抜き取ってもヘッドカー
トリッジ(4)がキャリッジプレート(8)から外れる事はな
い。

【００１２】図5はポジション設定カム(12)が「ヘッド
カートリッジ脱着ポジション」に位置する状態を示し
ている。図8からも明らかな様にスイッチカム(3)と電圧
設定スイッチ(11)はかみ合っておらず、さらにバネ状押
さえ部材(13)もヘッドカートリッジ(4)を押さえつけて
いないためヘッドカートリッジ(4)をキャリッジプレー
ト(8)から簡単に取り外す事ができる。また取り付ける
場合も簡単にできる。新しいヘッドカートリッジ(4)を
キャリッジプレート(8)に取り付ける場合はポジション
設定カム(12)をの位置にし、ヘッドカートリッジ(4)
をキャリッジプレート(8)に取り付ける。さらにポジシ
ョン設定カム(12)をの位置にし、ヘッドカートリッジ
(4)をキャリッジプレート(8)に接続固定しインクカート
リッジ(1)をヘッドカートリッジ(4)に挿入する。

【００１３】また本実施例を用いた場合電圧設定スイッ
チ(11)は歯車状なのでインクカートリッジ(1)の抜き差
しで誤ったヒータ駆動電圧に設定してしまった場合には
インクカートリッジ(1)を抜き去った状態で図3の矢線D
の方向から覗き込み、棒状(例えばドライバ)の物で電圧
設定スイッチ(11)を回す事により簡単に修正する事がで
きる。この時、電圧設定スイッチ(11)の回転にあわせて
ヒータ駆動電圧に対応する電圧設定スイッチ(11)の値
(例えば歯が6枚の場合は0から5)を表示できる様にして
おくと便利である。また新しいヘッドカートリッジ(4)
を取り付けた場合においても電圧設定スイッチ(11)の値
を簡単に”0“にもどす事ができる。

【００１４】なお、本実施例においては電圧設定スイッ
チ(11)の歯数を便宜上6枚としたが、ヒータの寿命とイ
ンクカートリッジ(1)に内包されるインク量により最適
な値に定めてよい。一般には電圧設定スイッチ(11)の歯
数をヘッドカートリッジ1個のヒータの寿命と使用する
インクカートリッジの個数から算出し、インクカートリ
ッジの個数にほぼ一致させる事によりヘッドカートリッ
ジの交換時期も簡単に知る事ができる。また、このよう
に電圧設定スイッチ(11)の歯数を1つのヘッドカートリ
ッジで使用するインクカートリッジの個数と一致させれ
ば、ヘッドカートリッジを交換して新たなインクカート
リッジを装着した際に電圧設定スイッチ(11)の値を自動
的に“0”にリセットすることができる。

【００１５】次にヒータ駆動電圧、印字枚数とドット直
径の関係について説明する。インクカートリッジ(1)の
インク容量を30ccとした場合、「A4」1枚の印字率を0.4
%とするとインクカートリッジ1個で約1万枚に印字が可
能である。ヘッドカートリッジ(4)には128個のヒータが
あるので1ヒータ当たり平均3×10⁶個のドットを印字し
ている事になる。しかしながら、キャラクタ等を印字す
る場合は128個のヒータがどれも均一に駆動されている
分けではなくヒータの位置によりかなりバラツキがあ
り、多いヒータでは3×10⁷個10×10⁷個程度のドットを
印字している。本実施例では「漢字、ひらがな、カタカ
ナ、アルファベット、市松模様および全ベタ」が「A4」
で印字率50%になる様なテストチャートを用い、インク
カートリッジ1個当たり5×10⁷ドット印字したヒータと1
×10⁶ドット印字したヒータで印字した市松模様のドッ
ト直径を測定した。(印字率50%で「A4」80枚、印字率を
0.4%とすると「A4」10000枚に相当する。)

【００１６】図9はヒータ駆動電圧を38V(噴射開始電圧3
4.5V×1.1)一定としてインクカートリッジ(1)を16個随
時交換して印字を行った際のドット径の変化の様子を示
している。使用頻度の低いヒータ(1×10⁶ドット/1イン
クカートリッジ)ではドット径の変化が余り無いにもか
かわらず、使用頻度の高いヒータ(5×10⁷ドット/1イン
クカートリッジ)ではインクカートリッジの個数に応じ
てドット径が大幅に増大している事がわかる。また、イ
ンクカートリッジ15個目からはドット径が減少に転じて
いるが、これはヒータが寿命の限界に至っているためで
ある。なお、ヒータ駆動電圧パルス幅は3マイクロ秒、
駆動周波数を4.5KHzでおこなった。

【００１７】図10は本発明の方法を用いインクカートリ
ッジ(1)を交換する都度ヒータ駆動電圧を38Vから以下の
表1に示す駆動電圧に低下させた場合のドット径の変化
の様子を示している。使用頻度の低いヒータおよび使用
頻度の高いヒータとも図9に比べてドット径の変化が小
さくなっている。使用頻度の高いヒータはドット直径が
大幅に増大する前にヒータ駆動電圧を低下させるのでヒ
ータとインクの化学的相互作用を抑え、その結果ドット
直径の増大を抑える事ができるのである。

【００１８】また、駆動電圧を低下させても使用頻度の
低いヒータでのドット径が低下しないのは表1に示す電
圧値の範囲が図11に示す様に安定領域にあるためであ
る。なお、インクカートリッジ(1)のインク容量が30cc
の場合はヘッドカートリッジ(4)のヒータ寿命から電圧
設定スイッチ(11)の歯車の枚数は12枚〜16枚が適当であ
る。即ち、1個のヘッドカートリッジ(4)で12個〜16個の
インクカートリッジ(1)の交換が可能である。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のイン
クジェット記録装置によれば、エネルギ設定スイッチが
インクカートリッジの交換個数に応じてヒータの駆動エ
ネルギを調整するので、ノズルより噴射したインクドロ
ップの総数に起因するインクドット径の変動を抑制で
き、経時的な印字品質の低下を防止することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】駆動パルスの総数とインクドット直径の関係
を示す図である。

【図２】本発明のインクジェット記録装置の第一実施
例に係る記録ヘッド部及び記録ヘッド部を固定するキャ
リッジプレートを示す分解斜視図である。

【図３】第一実施例における「インクカートリッジ取
付けポジション」を示す透視図である。

【図４】第一実施例における「インクカートリッジ取
り外しポジション」を示す透視図である。

【図５】第一実施例における「ヘッドカートリッジ脱
着ポジション」を示す透視図である。

【図６】図3のA矢視図である。

【図７】図4のB矢視図である。

【図８】図5のC矢視図である。

【図９】一定の駆動電圧をヒータに印加した場合にお
けるインクカートリッジの交換個数とインクドット直径
との関係を示す図である。

【図１０】本実施例でインクカートリッジの交換毎に
ヒータ駆動電圧を調節した場合におけるインクカートリ
ッジの交換個数とインクドット直径との関係を示す図で
ある。

【図１１】ヒータ駆動電圧とインクドット直径との関
係を示す図である。

【符号の説明】

1・・・・・インクカートリッジ、2・・・・・インクカ
ートリッジリブ、3・・・・・スイッチカム、4・・・・
・ヘッドカートリッジ、5・・・・・ヘッドカートリッ
ジリブ、6・・・・・インクカートリッジ案内溝、7・・
・・・ヒートシンク、8・・・・・キャリッジプレー
ト、9・・・・・ヘッドカートリッジ案内溝、10・・・
・・ガイドシャフト用取付け穴、11・・・・・電圧設定
スイッチ、12・・・・・ポジション設定カム、13・・・
・・バネ状押さえ部材、14・・・・・電気コネクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/01 B41J 2/05 B41J 2/175

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画情報に応じて印加される熱エネルギに
よって記録ヘッド部に開設されたノズルよりインクを噴
射して記録画像を形成するインクジェット記録装置にお
いて、上記記録ヘッド部は、インクに熱エネルギを印加
するヒータ及び上記ノズルを有するヘッドカートリッジ
と、このヘッドカートリッジに対して着脱可能なインク
カートリッジと、上記ヘッドカートリッジに新たなイン
クカートリッジを装着する都度、予め複数設定された上
記ヒータの駆動エネルギの中から上記インクカートリッ
ジの交換回数に応じた一の駆動エネルギを選定するエネ
ルギ設定スイッチとを備えていることを特徴とするイン
クジェット記録装置。
【請求項２】請求項１記載のインクジェット記録装置
において、ヘッドカートリッジはこれを保持する支持手
段に対して着脱可能であり、ヘッドカートリッジを新た
なものと交換した際にエネルギ設定スイッチによってカ
ウントされたインクカートリッジの交換回数がリセット
されることを特徴とするインクジェット記録装置。