JP3110538B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録ヘッドにおいて、そ
のインクの吐出安定性や吐出量を一定に保つためには、
インク温度が非常に重要なパラメーターである。すなわ
ち、インクの粘度や表面張力は温度によって変化し、こ
れにより吐出されるインク滴の量（吐出量）が変化す
る。特に、吐出量に関していえば、吐出量は温度に対し
てほぼリニアに変化するため、低温環境では吐出量が小
さくなり、濃度低下や、濃度ムラを生じ、また、カラー
記録装置では色味等が変化してしまう。そこで、低温環
境ではインクを一定の温度まで加熱する必要があり、そ
のための構成として、記録ヘッドの外部や、内部にヒー
タ等を設けることが多い。

【０００３】インクジェット方式の中で、記録ヘッドの
吐出口に連通する部位に設けられた吐出用ヒータを駆動
して発熱させ、これによりインク中に発泡を生じさせる
ことでインクを吐出させる方式の記録ヘッドにおいて
も、上述のインク温度制御は必要なことである。この場
合、上記吐出用ヒータが設けられるのと同一面（ヒータ
ボード）に、吐出用ヒータとは別に、保温用ヒータ（サ
ブヒータ）等の加熱源を設け、これにより、インクを直
接的あるいは間接的に加熱する構成が提案されている。

【０００４】一方、上記発泡によって吐出する方式の記
録ヘッドにおいては、吐出用ヒータ自身が、加熱源とな
り、これを吐出が生じない程度に駆動することにより、
直接インクを加熱する構成も提案されている。

【０００５】上記サブヒータを用いてインクを一定の温
度に制御する（温調）方法としては、例えば、インク温
度を直接あるいは間接に検知し（以下、この温度をヘッ
ド温度という）、所定の温度になるまでサブヒータに通
電することにより駆動し、所定の温度以上になったら通
電を中断し、その後ある温度以下になったら再び通電す
るような方式がある。

【０００６】また、上記吐出用ヒータを用いた温調は、
非吐出時に、発泡しない程度の電気パルスを吐出用ヒー
タに印加することにより駆動し、このヒータの周囲のイ
ンクを直接加熱して行うものである。その際、記録ヘッ
ドの温度を検知し、所定の温度になるまで駆動を行い、
所定の温度以上になったら、駆動を中断するといったこ
とを繰り返すものである。

【０００７】上記サブヒータあるいは吐出用ヒータを用
いたヘッド温度制御（温調）は、いずれの方式も比較的
簡易な構成でその制御を行うことができる。

【０００８】また、吐出用ヒータを用いた温調では、記
録ヘッド内のインクの中でも吐出に供されるインクを直
接加熱するため、その加熱が効果的になされ、所定目標
温度に到達する時間が比較的短くて済むという利点もあ
る。すなわち、温調において比較的小さな電力で速やか
なインク温度の上昇を達成できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記サ
ブヒータまたは上記吐出用ヒータを個々に用いたそれぞ
れの温調方式には、以下に示す問題点がある。

【００１０】サブヒータを用いた温調において、目的の
所定温度に到る時間を短くしようとする場合、サブヒー
タに供給する電力を大きくすることが考えられる。しか
しながら、この場合、目的温度近傍における温度リップ
ルが大きくなり、ヘッド温度が安定しない。これを回避
するように供給電力を小さくすると、温度リップルは小
さくなり、ヘッド温度を安定化させることは容易だが、
目的温度に到達する時間が長くなる。

【００１１】以上のような温調に対して、サブヒータに
ＰＩＤ制御を用いた温調を行うことが知られている。こ
れによれば、大きな電力が供給されるサブヒータを用い
ることにより比較的短い時間で、しかもヘッド温度のリ
ップルも比較的少なく所定の温度に制御することが可能
である。しかし、実質的にリップルを小さくしようとす
ると温度のサンプリング間隔を短くする必要があり、そ
のための構成にハード的な制約を生じることが多い。ま
た、大きな電力のサブヒータを用いるため、大容量の電
源が必要となる。これとともに、万一、この電源を用い
る駆動回路が何らかのトラブルで故障し、サブヒータに
電流が流れる状態が長時間に及ぶと、サブヒータの温度
が異常に上昇し、発火する場合がある。このため、安全
上の問題としても大きな電力のサブヒータを使用するこ
とは好ましくない。

【００１２】また、上記吐出用ヒータを用いた温調の問
題として、記録ヘッド内に気泡が発生する問題がある。
すなわち、吐出用ヒータを、インク吐出がなされないよ
うに駆動した場合でも、この駆動の際に、瞬間的に到達
する吐出用ヒータの温度が高くなりすぎると、インクに
発泡を生じることがある。これにより生じたインク中の
気泡は、記録ヘッド内に溜まり、吐出に悪影響を及ぼし
たり吐出口に連通する部位を塞ぎ不吐出を生じさせる場
合がある。また、吐出用ヒータを用いた温調を記録中に
行う場合、インク吐出の合間に行わなければいけないた
め、そのための制御が比較的困難なものとなる。

【００１３】本発明は以上の問題点に鑑みてなされたも
のであり、サブヒータと吐出用ヒータとを併用した温調
を行うことにより、上記各問題点を解消するとともに、
立上がりが速く、定常時リップルが小さいより良好な記
録ヘッドの温度制御を行い濃度むらのない画像を記録す
ることを可能とするインクジェット記録装置を提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェッ
ト記録装置において、インクを吐出するための記録ヘッ
ドと、前記記録ヘッド内のインクを加熱し、該加熱によ
ってインクに生じる気泡の生成に基づきインクを吐出さ
せることが可能な吐出用加熱手段と、前記記録ヘッドを
加熱するためのサブ加熱手段と、前記記録ヘッドの温度
を検出するための温度検出手段と、該温度検出手段が検
出する温度が第１温度までは、少なくとも前記吐出用加
熱手段によって加熱を行わせ、前記第１温度より高い第
２温度までは前記サブ加熱手段によって加熱を行わせる
ヘッド温度制御手段とを具えたことを特徴とする。別の
形態では、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うイ
ンクジェット記録装置において、インクを吐出するため
の記録ヘッドと、前記記録ヘッド内のインクを加熱し、
該加熱によってインクに生じる気泡の生成に基づきイン
クを吐出させることが可能な吐出用加熱手段と、前記記
録ヘッドを加熱するためのサブ加熱手段と、前記記録ヘ
ッドの温度を検出するための温度検出手段と、該温度検
出手段が検出する温度が第１温度までは、少なくとも前
記吐出用加熱手段によって加熱を行わせ、前記第１温度
より高い第２温度までは前記サブ加熱手段によって加熱
を行わせ、前記吐出用加熱手段によって当該吐出に到る
加熱を行わせることにより前記第２温度より高い第３温
度に上昇させ、その後前記サブ加熱手段によって前記第
３温度を維持させるヘッド温度制御手段とを具えたこと
を特徴とする。さらに別の形態では、被記録媒体にイン
クを吐出して記録を行うインクジェット記録装置におい
て、インクを吐出するための記録ヘッドと、前記記録ヘ
ッド内のインクを加熱し、該加熱によってインクに生じ
る気泡の生成に基づきインクを吐出させることが可能な
吐出用加熱手段と、前記記録ヘッドを加熱し、前記吐出
用加熱手段より加熱エネルギーが小さいサブ加熱手段
と、前記記録ヘッドの温度を検出するための温度検出手
段と、該温度検出手段が検出する温度が目的温度に到達
までは少なくとも前記吐出用加熱手段によって加熱を行
わせ、前記目的温度に到達後は前記サブ加熱手段によっ
て前記目的温度を維持させるヘッド温度制御手段とを具
えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】通常電力で効果的な加熱を行うことのできる吐
出用加熱手段によって速やかな温度上昇を得ることがで
き、その後は、その制御が容易なサブ加熱手段によって
一定の記録ヘッド温度に維持される。

【００１６】

【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。

【００１７】図１は本発明を適用したインクジェット記
録装置の斜視図を示し、複写装置の記録部を構成するも
のである。しかしながら、本発明を適用したインクジェ
ット記録装置は、プリンタ，ファクシミリの記録部等、
広範囲な装置の記録部として用いることができるのは勿
論である。

【００１８】この装置は交換可能な記録ヘッドを黒（Ｂ
ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）
４色のインクに対応して備えたフルカラーシリアルタイ
プの記録装置である。本装置に使用した記録ヘッドは、
解像度４００ｄｐｉ，駆動周波数４ＫＨｚで、１２８個
の吐出口を有している。

【００１９】図１において、ＣはＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各
インクに対応した４個の記録ヘッドカートリッジであ
り、記録ヘッドとこれにインクを供給するインクを貯留
したインクタンクとが一体に形成されている。各記録ヘ
ッドカートリッジＣはキャリッジ２に対して不図示の構
成によって着脱自在に装着される。キャリッジ２は、ガ
イド軸１１と摺動可能に係合し、また、不図示の主走査
モータによって移動する駆動ベルト５２の一部と接続す
る。これにより、記録ヘッドカートリッジＣはガイド軸
１１に沿った移動が可能となる。１５，１６および１
７，１８は記録ヘッドカートリッジＣの走査領域の図中
奥側および手前側においてガイド軸１１とほぼ平行に延
在する搬送ローラである。搬送ローラ１５，１６および
１７，１８は不図示の副走査モータによって駆動され記
録媒体Ｐを搬送する。この搬送される記録媒体Ｐは記録
ヘッドカートリッジＣの走査領域に対応して記録面を構
成する。

【００２０】記録ヘッドカートリッジＣによる記録領域
に隣接するカートリッジＣの移動可能な領域に臨んで回
復系ユニットが設けられる。回復系ユニットにおいて、
３００は記録ヘッドを有する複数のカートリッジＣにそ
れぞれ対応して設けたキャップユニットであり、キャリ
ッジ２の移動に伴なって図中左右方向にスライド可能で
あるとともに、上下方向に昇降可能である。そしてキャ
リッジ２がホームポジションにあるときには、記録ヘッ
ド部と接合してこれをキャッピングする。また、回復系
ユニットにおいて、４０１および４０２は、それぞれワ
イピング部材としての第１および第２ブレード、４０３
は第１ブレード４０１をクリーニングするための、例え
ば吸収体でなるブレードクリーナである。

【００２１】さらに、５００はキャップユニット３００
を介して記録ヘッドの吐出口およびその近傍からインク
等を吸収するためのポンプユニットである。

【００２２】図２は上記インクジェット記録装置におけ
る制御系の構成例を示すブロック図である。

【００２３】ここで、８００は主制御部をなすコントロ
ーラであり、後述されるシーケンス等を実行する例えば
マイクロコンピュータ形態のＣＰＵ８０１、その手順に
対応したプログラムやテーブル，ヒートパルスの電圧
値，パルス幅その他の固定データを格納したＲＯＭ８０
３、および画像データを展開する領域や作業用の領域等
を設けたＲＡＭ８０５を有する。８１０は画像データの
供給源をなすホスト装置（画像読取りのリーダ部であっ
てもよい）であり、画像データその他コマンド，ステー
タス信号等はインターフェース（Ｉ／Ｆ）８１２を介し
てコントローラと送受信される。

【００２４】８２０は電源スイッチ８２２、記録（コピ
ー）開始を指令するためのコピースイッチ８２４および
大回復の起動を指示するための大回復スイッチ８２６
等、操作者による指令入力を受容するスイッチ群であ
る。８３０はホームポジションやスタートポジション等
キャリッジ２の位置を検出するためのセンサ８３２、お
よびリーフスイッチ５３０を含みポンプ位置検出のため
に用いるセンサ８３４等、装置状態を検出するためのセ
ンサ群である。

【００２５】８４０は記録データ等に応じて記録ヘッド
の電気熱変換体（吐出用ヒータ）を駆動するためのヘッ
ドドライバである。また、ヘッドドライバの一部はサブ
ヒータ３０Ａ，３０Ｂを駆動することにも用いられる。
さらに、温度センサ２０Ａ，２０Ｂで検出された温度検
出値はコントローラ８００に入力する。８５０はキャリ
ッジ２を主走査方向（図１０の左右方向）に移動させる
ための主走査モータ、８５２はそのドライバである。８
６０は副走査モータであり、記録媒体を搬送（副走査）
するために用いられる。

【００２６】図１，２に示した装置に装着される記録ヘ
ッドを以下に示す。

【００２７】図３は図１に示すインクジェット記録装置
のキャリッジ２に搭載可能なヘッドカートリッジＣの一
構成例を示す。本例に係るカートリッジＣは、インクタ
ンクユニットＩＴとヘッドユニット（記録ヘッド）ＩＪ
Ｕとを一体に有しており、また、これらは互いに着脱で
きるようになっている。ヘッドユニットのインク吐出部
１０１を駆動するための信号等を受容するとともにイン
ク残量検知信号の出力を行うための配線コネクタ１０２
は、ヘッドユニットＩＪＵおよびインクタンクユニット
ＩＴに並ぶ位置に設けてある。従って、このカートリッ
ジＣを後述のキャリッジに装填した際にとる姿勢におい
て、その高さＨを低くすることができるとともに、カー
トリッジＣの厚みを薄形化することができる。これによ
り図１に示すようにカートリッジＣを並べて配置すると
きにキャリッジ２を小さく構成することが可能である。

【００２８】ヘッドカートリッジＣのキャリッジ２への
装着にあたっては、吐出部１０１を下側にした状態でイ
ンクタンクユニットＩＴに設けたつまみ２０１を把持し
てキャリッジ２上に配置することができる。このつまみ
２０１は、カートリッジＣの装着動作を行うためのキャ
リッジ２に設けたレバー（図１には不図示）に係合す
る。そして、その装着時にはキャリッジ側に設けたピン
がヘッドユニットＩＪＵのピン係合部１０３に係合し、
ヘッドユニットＩＪＵの位置決めがなされる。

【００２９】本例に係るヘッドカートリッジＣには、イ
ンク吐出部１０１の表面をワイピングしてこれを清掃す
る部材をクリーニングするための吸収体１０４が、イン
ク吐出部１０１に並置されている。また、インク消費に
伴って空気を導入する大気連通口２０３が、インクタン
クユニット２００のほぼ中央に設けられている。

【００３０】図４はヘッドユニット（記録ヘッド）ＩＪ
Ｕを構成するヒータボードを模式的に示す平面図であ
る。

【００３１】ヒータボード８５３は、シリコンよりなる
基板上に温度センサ２０Ａ，２０Ｂ、サブヒータ３０
Ａ，３０Ｂ，吐出用ヒータ１０１ｈ等が配設されること
により構成される。図４において、温度センサ２０Ａお
よび２０Ｂは、ヒータボード上において、複数の吐出用
ヒータ１０１ｈの配列の左右側にそれぞれ配置される。
また、ヒータボードの左右端には、それぞれサブヒータ
３０Ａ，３０Ｂが配設される。これら吐出用ヒータ１０
１ｈ、サブヒータ３０Ａ，３０Ｂおよび温度センサ２０
Ａ，２０Ｂは、駆動回路（ヘッドドライバ）８４０とと
もに半導体製造プロセスと同様のプロセスで一括形成さ
れる。

【００３２】特に、温度センサ２０Ａ，２０Ｂは駆動回
路８４０の一部としてのダイオード（不図示）と同時に
形成されたダイオードの出力温度特性を用いて温度セン
サとしている。本実施例の温度センサは、温度検出時に
２００μＡの定電流駆動を行っており、これにより、２
５℃で出力電圧が５７５±２５ｍＶで、温度依存性がほ
ぼ２．５ｍＶ／℃という出力特性を示す。この温度セン
サは、その製造上、温度依存性のばらつきは少ないが出
力電圧の振れが大きく、約２５℃のばらつきを生ずる場
合がある。これに対して、本実施例で必要とする温度検
知精度は２℃前後であるため、記録ヘッドの出荷時に補
正値を測定して記録ヘッドに情報を持たせなければなら
ない。そのためには、１２ランクの識別情報が必要とな
る。温度センサのばらつきを製造工程で抑えることも可
能であるが、そのために、記録ヘッドの製造コストが増
大することは明らかであり、本実施例のように交換を前
提とした記録ヘッドの場合には、非常に不利である。そ
こで、本実施例では、記録装置本体に設けた基準センサ
で記録ヘッドの温度センサの補正を実施するように校正
している。検知温度の補正を行うことによって、吐出の
安定化に重要な、天板８ｆの一部によって囲まれた共通
液室内のインクの温度、特に、吐出部のインク温度を高
精度で検出することができ、これにより、吐出の安定化
を実現することが可能となる。

【００３３】以上説明したインクジェット記録装置にお
ける記録ヘッド（ヘッドユニット）の温度制御につい
て、以下に説明する。

【００３４】本発明の実施例を説明する前に、比較例と
して、サブヒータおよび吐出用ヒータをそれぞれ単独で
用いた温調について説明する。

【００３５】ここでは、環境温度５℃で、２５℃の温調
を行う場合を例として説明する。

【００３６】（サブヒータ単独による温調）仮に、サブ
ヒータとして２Ｗのものを２個用いた場合、記録ヘッド
の温度は５℃から２５℃まで数秒で達し、温度上昇を非
常に早く行うことができるが、図５中ａで示すように温
度リップルが大きく、安定した制御ができない。また、
駆動回路が故障した場合等、サブヒータの温度はかなり
上昇し発火する恐れがある。以上のようなサブヒータの
問題点を回避するために、より小さな出力である１．２
Ｗのサブヒータが用いられる。

【００３７】１．２Ｗのサブヒータ２個を、図４に示す
ようにヒータボード上に配置した場合の昇温特性を図５
の曲線ｂに示す。温調方法は一定の時間間隔で記録ヘッ
ド温度を検出し、これが２５℃未満であればサブヒータ
をオン状態（通電）にし、２５℃以上になったらオフに
することを繰り返すものである。図５の曲線ｂから明ら
かなように、温度リップルは減少するもののヘッド温度
が５℃から記録可能な２５℃まで昇温するのに、１分近
くかかってしまう。このように低温環境下では、記録指
令があってから温調を開始すると、実際の記録を開始す
るのが遅れてしまい、実質上の記録スピードが遅くなる
ことになる。

【００３８】これに対してスタンバイ中に温調を行い、
記録指令（コピーオン）を受けたときに即時に記録を開
始することが考えられるが、ヘッド温度が目的温度の例
えば２５℃になるまで比較的時間を要するのは上記した
場合と同じであり、また、環境温度と温調による目的温
度との温度差が大きいと、このスタンバイ中に記録ヘッ
ドの吐出口等を介してインク中の揮発性成分、特に水分
の蒸発量が増大し、そのために記録ヘッド内のインクが
増粘したり、インク中の染料濃度が増大して吐出不安定
になったり、記録濃度や色味が変化するなどの不具合が
生じ易い。さらにはスタンバイ時間が長い場合にはイン
ク水分蒸発や記録ヘッドの比較的高温状態によってイン
ク内で気泡の発生および成長が促進され、インクの吐出
安定性に悪影響を与え易くなる。

【００３９】上述したように、サブヒータ単独での温調
には限界があり、記録速度の低下あるいは記録ヘッドの
吐出不安定化を招く。

【００４０】（吐出用ヒータ単独による温調）吐出用ヒ
ータによる温調の方法は、通常、吐出のために駆動され
るヒータを、非吐出時に、発泡しない程度のパルス幅
（短パルス）で駆動することで、その周囲のインクを直
接加熱するものである。本比較例では、具体的には記録
ヘッド中の全吐出ヒータに２μｓｅｃ程度のパルス幅の
電圧を印加し、最大駆動周波数の４ＫＨｚで駆動する。
このときのパルス幅２μｓｅｃは以下のようにして定め
られる。すなわち、吐出時のパルス幅は５μｓｅｃであ
り、実験では３μｓｅｃ以上では発泡してしまうことが
確かめられているので、それ以下のパルス幅を設定する
必要がある。また、２．５μｓｅｃ程度のパルス幅の場
合、１回のパルス印加で発泡を生じないようにしても、
４ＫＨｚで５秒以上駆動させると発泡を生じることがあ
る。このため、温調の際のパルス幅は２μｓｅｃに設定
される。ここで、なぜ短いパルス幅であるとインクが発
泡しないかと言えば、吐出用ヒータに印加する時間が短
いためにヒータ上の最高到達温度が低くなり、インク温
度が発泡するのに必要な温度まで上昇しないからであ
る。

【００４１】このように短パルスによる駆動によれば、
インクを直接熱すること、およびインクが吐出されない
のでインクの吐出と共に熱が排出されないという理由
で、効果的にヘッド温度を上昇させることが可能とな
り、所定の温度に到達する時間が早くなる。すなわち、
記録ヘッド温度を昇温させるために比較的小さな電力で
速やかに温度を上げることが可能となる。

【００４２】しかしながら、記録中に温調を行う場合、
吐出と吐出の間に温調を行わなければならないため温調
の制御が困難である。また、これを回避するための一方
法として、記録直前までは温調を行い記録中に温調を行
わないとすると、記録時間が長い場合にはヘッド温度が
目的温度に対してかなり低くなる不具合を生ずる。

【００４３】ところで、上記説明は、図１２（Ｃ），
（Ｄ）に示すようなシングルパルスを吐出用ヒータに印
加して駆動する方法における説明であったが、これに対
して、吐出用ヒータの駆動方法として複数の分割したパ
ルスを吐出用ヒータに印加して駆動する方法が提案され
ている。これは１つの吐出信号に対して何発かの短パル
スを印加した後、最後に比較的長い幅のパルスを印加し
てインク滴を吐出させるものである。このような駆動も
吐出用ヒータによる温調に用いることができる。

【００４４】ここでは、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うな、２つのパルスによる駆動について説明すると、１
つの吐出信号に対して、まず２μｓｅｃ程度の比較的短
いパルス（プレパルス）を印加し（これによってインク
は発泡しない）、次に４μｓｅｃ程度の比較的長いパル
ス（メインパルス，プレパルスがなくても発泡するパル
ス幅）を印加する。この駆動の利点はメインパルスだけ
では発泡の大きさを制御しにくいのを、プレパルスによ
りヒータ周囲のインク温度を上昇させることで、発泡を
大きくできることである。

【００４５】このようなマルチパルスでの駆動が可能な
電気回路構成を有する記録ヘッドでは温調を行うに際し
て次のような利点がある。

【００４６】上述した温調の際のシングルパルスによる
加熱は、２μｓｅｃのパルス幅で４ＫＨｚの駆動周波数
で行うものであったが、ダブルパルスによる温調はプレ
パルスおよびメインパルスのいずれも１μｓｅｃのパル
ス幅として、実質的に１μｓｅｃ幅のパルスによる８Ｋ
Ｈｚの駆動となる。この場合、シングルパルスの場合と
同じ熱量を供給した場合に吐出ヒータの最大到達温度を
低くすることが可能となるのである。

【００４７】すなわち、上述したように、ヒータパルス
を印加する時間が長い程、ヒータの最高到達温度は高い
ものになるが、同じ幅のパルスでも、これを時分割して
印加すれば、時分割しないものに比べてヒータの最高到
達温度は低いが同じだけの熱量を供給することが可能と
なる。よって長い間短パルス加熱による温調を行っても
発泡してしまうという不具合が生じにくくなる。

【００４８】しかしながら、このようなマルチパルスを
用いても、吐出の間に吐出用ヒータを用いた温調を行う
ことの困難性は解消されないままである。

【００４９】以上説明したように、サブヒータ，吐出用
ヒータを単独で用いて行うそれぞれの温調には、何らか
の不具合があり、これを解消するための本発明のいくつ
かの実施例を以下に説明する。

【００５０】（実施例１）本実施例においては、コピー
スイッチが押された場合に温調がスタートし、所定の目
的温度に達するとほぼ同時に記録をスタートさせる。こ
こでも上記比較例と同様に５℃の環境下において、目的
温度２５℃の温調をするものとする。

【００５１】本例の処理を図６および図９を参照して説
明する。

【００５２】まず、コピースイッチが押された場合、図
６に示すように、ステップＳ１０１，Ｓ１０２でヘッド
温度をモニターし、これが２３度未満であれば、ステッ
プＳ１０３で、吐出用ヒータを用いた短パルス駆動によ
る加熱をスタートさせる。ここで行う短パルス駆動は、
上述したダブルパルスによる擬似８ＫＨｚ駆動であるが
シングルパルスでも同様なことは言うまでもない。以上
の短パルス加熱によるエネルギーは以下の通りとなる。
吐出用ヒータ１個の抵抗が約１００Ω，印加パルスの電
圧が１８．５Ｖであり、このような吐出用ヒータに通電
を続けると、吐出用ヒータ１個当りの加熱エネルギーは
約２．４２Ｗとなる。しかしながら吐出しない程度の短
パルス加熱は４ＫＨｚの駆動周波数（２５０μｓｅｃ周
期）でパルス幅１μｓｅｃ×２＝２μｓｅｃの駆動を行
うため、吐出用ヒータ１個が発するエネルギーは上記の
場合の２／２５０となる。吐出用ヒータは１２８個ある
ため、トータルのエネルギーはＰ＝３．４２×（２／２
５０）×１２８≒３．５Ｗとなる。

【００５３】これにより、図９に示されるようにヘッド
温度は２３℃近傍まで速やかに上昇する。

【００５４】ステップＳ１０２でヘッド温度をモニター
し、これが２３℃となったらステップＳ１０４で短パル
ス加熱を停止し、次にサブヒータによる加熱を行う。こ
こで用いるサブヒータは１．２Ｗのエネルギーを発生す
るものであり、これが上述のようにヒータボードの両端
に１個ずつ設けられるのでトータルの出力エネルギーは
２．４Ｗとなり、吐出用ヒータのエネルギーよりも小さ
い。これは、８３Ωの抵抗を有するサブヒータにそれぞ
れ１０Ｖの電圧を印加することにより発生する。また、
ここでは２３℃になるまで短パルス加熱を行っているが
特に２３℃である必要はなく、次のサブヒータ温調によ
って即時にかつ安定して温調できる温度であれば良い。

【００５５】ステップＳ１０１で、サブヒータによる加
熱によりヘッド温度が２５℃以上であると判別される
と、ステップＳ１０５でサブヒータをオフとしてから、
ステップＳ１０６でコピー動作を行う。このコピー動作
の間はサブヒータ温調を行う。

【００５６】すなわち、コピー動作では、一定の時間間
隔でその動作を抜け出し、ステップＳ１０７以降の処理
が行われるよう制御される。まず、ステップＳ１０７で
コピーが終了していないと判断すると、ステップＳ１０
８およびステップＳ１０９，Ｓ１１０で、ヘッド温度を
モニターしその値が２５℃未満ではサブヒータをオン状
態とし、２５℃以上でオフとする。これにより、図９に
示す温度リップルの少ない２５℃の温調が可能となる。

【００５７】以上の温調によれば、５℃という低温環境
下でも、コピースイッチが押されてから約６秒で濃度む
らのない安定した画質の記録を開始することが可能とな
る。

【００５８】（実施例２）本発明の第２実施例を図７お
よび図１０を参照して説明する。

【００５９】本実施例においては、本体装置の電源スイ
ッチがオンとなった場合にスタンバイ温調がスタート
し、所定の目的温度に達するとスタンバイ（当然温調は
継続して動作している。）となり、その後コピースイッ
チが押されると記録時温調がスタートし所定の目的温度
に達するとほぼ同時に記録をスタートさせる。ここでも
比較例と同様に５℃の環境下において、目的温度２５℃
の記録時温調をするものとする。

【００６０】また、スタンバイ時目的温度は２０℃であ
る。このようにスタンバイ温調を設けたのは、上述した
ようにスタンバイ時に環境温度とヘッド温度の差が大き
いと、インク中の水分蒸発による各種弊害が起き易いた
めそれを防ぐこと、およびコピースイッチが押されてか
ら素早く温調され記録が開始することを可能とするため
である。

【００６１】まず、電源スイッチが押された場合、図７
のステップＳ２０１，Ｓ２０２でヘッド温度をモニター
し、その値が１８℃未満であるときは、ステップＳ２０
３で短パルス加熱による温調をスタートさせる。ここで
行う短パルス加熱はダブルパルスによる擬似８ＫＨｚ駆
動である。ここでもシングルパルスによる短パルス加熱
でも良いことは言うまでもない。そして１８℃になった
ら、ステップＳ２０４で短パルス加熱を停止し、同時に
サブヒータによる加熱を行う。ここで用いるサブヒータ
は実施例１と同様のものである。また、ここでは１８℃
になるまで短パルス加熱行っているが、特に１８℃であ
る必要はなく、次のサブヒータによって即時にスタンバ
イ温調できれば良い。

【００６２】ステップＳ２０１で、ヘッド温度が２０℃
に達すると、ステップＳ２０５でサブヒータをオフとす
る。以上により、図１０に示される電源オン直後の急加
熱およびスタンバイ時温調を行うことができる。

【００６３】次に、ステップＳ２０６でスタンバイ時に
コピースイッチが押されたと判断されると、記録前の空
吐出（予備吐出）を行う（ステップＳ２０７）。これは
スタンバイ中に増粘した吐出口近傍のインクをリフレッ
シュするためであるが、そのときにヘッド温度が上昇す
ることを利用し、比較的高周波数の駆動を行うことで、
図１０に示されるように瞬時に２５℃までヘッド温度を
上昇させる。この温度上昇は、具体的には４ＫＨｚで全
吐出口から約０．２秒空吐出を行うことで達成される。
その後、実施例１にて説明したのと同様のサブヒータに
よる温調を開始し、それとほぼ同時にコピー動作（記
録）をスタートさせる。

【００６４】以上の実施例によれば、電源オン時には３
秒程度で速やかにスタンバイ状態になり、かつコピース
イッチオン時には、ほぼ同時に記録を開始しても濃度む
らのない高品質な記録をすることが可能となる。

【００６５】また、長時間スタンバイ状態でも、２０℃
の温調であるため、２５℃で記録を待機する場合に比べ
て、比較的インク中の水分蒸発量も少なく、またインク
中の気泡も生じにくい。

【００６６】（実施例３）本発明の第３実施例を図８お
よび図１１を参照して説明する。

【００６７】本実施例においてはコピースイッチが押さ
れた場合に温調がスタートし、所定の目的温度に達する
とほぼ同時に記録をスタートさせる。ここでも比較例と
同様に５℃の環境下において、目的温度２５℃の温調を
行うものとする。

【００６８】コピースイッチが押されると、図８に示す
ように、ステップＳ３０１，Ｓ３０２で記録ヘッド温度
をモニターし、これが２３℃以下の場合は、短パルス駆
動しサブヒータによる加熱を同時にスタートさせる。こ
こで行う短パルス駆動およびサブヒータは上記実施例
１，２と同様なものである。

【００６９】ステップＳ３０２でヘッド温度をモニター
し２３℃になったら短パルス加熱をやめ、引き続きサブ
ヒータによる加熱を行う。そして、ステップＳ３０１で
ヘッド温度が２５℃になったと判断すると、ステップＳ
３０５でサブヒータをオフとして、ステップＳ３０６以
降のコピー動作を行う。このコピー動作およびこの間の
サブヒータ温調は実施例１と同様のものである。

【００７０】上記実施例によれば、５℃という低温環境
下でも、コピースイッチが押されてから約２秒という比
較的早い時間で、濃度むらのない安定した画質の記録を
開始することが可能となる。

【００７１】（他の実施例）上記実施例１〜３の説明で
は、温調の方法として温度センサによりヘッド温度をモ
ニターしながらその値によって短パルス加熱およびサブ
ヒータによる加熱のオン・オフを併用するというものだ
ったが、温調開始直前のヘッド温度の値に応じて所定の
時間の間だけ、ヘッド温度をモニターせず所定の加熱動
作を行い、その後は上記説明したような方法で一定の時
間間隔でヘッド温度をモニターしながらサブヒータによ
る温調を行う方法を行っても良い。

【００７２】この方法によれば、電源オン時の各種処理
を行う装置の場合には、はじめにヘッド温度を検知して
から所定の加熱を行う所定時間の間はヘッド温度をモニ
ターする必要がないことから、その他の処理を集中して
行うことが可能であるという利点がある。

【００７３】（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、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
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。

【００７４】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４７４０
７９６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４４６３３５９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。

【００７５】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４４
５９６００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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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を用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００７９】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各記録モード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。

【００８０】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
くは液化するものを用いてもよく、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を用いてもよ
い。加えて、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
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。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、熱エネルギの付与
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６０−７
１２６０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。

【００８１】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。

【００８２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば通常電力で効果的な加熱を行うことのできる吐
出用加熱手段によって速やかな温度上昇を得ることがで
き、その後は、その制御が容易なサブ加熱手段によって
一定の記録ヘッド温度に維持される。この結果、それぞ
れの加熱手段の利点のみを利用して記録ヘッドの温度を
制御することができ、これにより、良好なヘッド温度制
御が可能となるとともに、濃度むらのない高品位の画像
記録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能なインクジェット記録装置の
一例を示す斜視図である。

【図２】図１に示した装置の制御構成を示すブロック図
である。

【図３】図１に示した装置されるヘッドカートリッジを
示す斜視図である。

【図４】上記ヘッドカートリッジを構成する記録ヘッド
のヒータボードを示す模式的平面図である。

【図５】本発明の比較例にかかる温調を説明するための
線図である。

【図６】本発明の第１実施例にかかる温調処理を示すフ
ローチャートである。

【図７】本発明の第２実施例にかかる温調処理を示すフ
ローチャートである。

【図８】本発明の第３実施例にかかる温調処理を示すフ
ローチャートである。

【図９】上記第１実施例による温調を説明するための線
図である。

【図１０】上記第２実施例による温調を説明するための
線図である。

【図１１】上記第３実施例による温調を説明するための
線図である。

【図１２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および（Ｄ）は、本
発明の実施例で用いることが可能な吐出用ヒータの駆動
パルスをそれぞれ示す波形図である。

【符号の説明】

２０Ａ，２０Ｂ 温度センサ ３０Ａ，３０Ｂ サブヒータ １０１ｈ 吐出用ヒータ（電気熱変換体） ８０１ ＣＰＵ ８０３ ＲＯＭ ８０５ ＲＡＭ ８５３ ヒータボード Ｃ ヘッドカートリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−192562（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−5151（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−240544（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−18359（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−292161（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−63137（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−3324（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/125 B41J 2/05

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被記録媒体にインクを吐出して記録を行
   うインクジェット記録装置において、 インクを吐出するための記録ヘッドと、 前記記録ヘッド内のインクを加熱し、該加熱によってイ
   ンクに生じる気泡の生成に基づきインクを吐出させるこ
   とが可能な吐出用加熱手段と、 前記記録ヘッドを加熱するためのサブ加熱手段と、 前記記録ヘッドの温度を検出するための温度検出手段
   と、 該温度検出手段が検出する温度が第１温度までは、少な
   くとも前記吐出用加熱手段によって加熱を行わせ、前記
   第１温度より高い第２温度までは前記サブ加熱手段によ
   って加熱を行わせるヘッド温度制御手段とを具えたこと
   を特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記サブ加熱手段は、前記吐出用加熱手
   段より、加熱エネルギーが小さい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】 前記第１温度まで上昇させる前記吐出用
   加熱手段による加熱は、少なくとも当該吐出に至らない
   加熱を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の
   インクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記サブ加熱手段を用いて前記温度を前
   記第２温度とする制御は、前記記録ヘッドが前記記録の
   ためにインクを吐出している期間に行われることを特徴
   とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェ
   ット記録装置。
5. 【請求項５】 被記録媒体にインクを吐出して記録を行
   うインクジェット記録装置において、 インクを吐出するための記録ヘッドと、 前記記録ヘッド内のインクを加熱し、該加熱によってイ
   ンクに生じる気泡の生成に基づきインクを吐出させるこ
   とが可能な吐出用加熱手段と、 前記記録ヘッドを加熱するためのサブ加熱手段と、 前記記録ヘッドの温度を検出するための温度検出手段
   と、 該温度検出手段が検出する温度が第１温度までは、少な
   くとも前記吐出用加熱 手段によって加熱を行わせ、前記
   第１温度より高い第２温度までは前記サブ加熱手段によ
   って加熱を行わせ、前記吐出用加熱手段によって当該吐
   出に到る加熱を行わせることにより前記第２温度より高
   い第３温度に上昇させ、その後前記サブ加熱手段によっ
   て前記第３温度を維持させるヘッド温度制御手段とを具
   えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 前記温度が前記第２温度に制御される期
   間は、前記記録のための動作を待機している期間である
   ことを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録
   装置。
7. 【請求項７】 前記ヘッド温度制御手段は、前記サブ加
   熱手段をさらに用いて、前記温度を前記第１温度から前
   記第２温度まで上昇させることを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
8. 【請求項８】 被記録媒体にインクを吐出して記録を行
   うインクジェット記録装置において、 インクを吐出するための記録ヘッドと、 前記記録ヘッド内のインクを加熱し、該加熱によってイ
   ンクに生じる気泡の生成に基づきインクを吐出させるこ
   とが可能な吐出用加熱手段と、 前記記録ヘッドを加熱し、前記吐出用加熱手段より加熱
   エネルギーが小さいサブ加熱手段と、 前記記録ヘッドの温度を検出するための温度検出手段
   と、 該温度検出手段が検出する温度が目的温度に到達までは
   少なくとも前記吐出用加熱手段によって加熱を行わせ、
   前記目的温度に到達後は前記サブ加熱手段によって前記
   目的温度を維持させるヘッド温度制御手段とを具えたこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。
9. 【請求項９】 前記ヘッド温度制御手段により維持され
   る目的温度は、前記記録のための動作を待機している期
   間の第１目的温度と、前記第１目的温度よりも高く前記
   記録のための動作をしている期間の第２目的温度である
   ことを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録
   装置。