JP3261630B2

JP3261630B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP3261630B2
Application number: JP29153992A
Authority: JP
Inventors: 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 2002-03-04
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JPH06134989A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録ヘッドからイ
ンク滴を吐出することにより、記録材料上に記録を行な
うインクジェット記録装置に関し、特に、記録ヘッド内
に複数のインク吐出用発熱体を設けてバブルを発生し、
インク滴を制御するインクジェット記録装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来のバブルジェット方式からなるイン
クジェット記録装置においては、インク滴を吐出するた
めに設けられた液路内に１個のインク吐出用ヒータを設
け、該インク吐出用ヒータを加熱することにより前記液
路内にバブルを発生させ、インク吐出口よりインク滴を
吐出していた。

【０００３】そして、例えば、特開平３-１０８４３号
公報に開示されているインクジェットは前記１個のイン
ク吐出用ヒータの発熱量を変化させることによりインク
滴の吐出量を変化させ画像の階調を制御していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記のよう
なバブルジェット方式はインク液路内に設けられた発熱
体の発熱量を変化させることによりインク吐出量を変化
させ、画像の階調再現性を変化させていたが、インク吐
出口内に設けられたバブル（以下、気泡と言う）の発生
位置は固定していて実質的にインク吐出量が余り変化せ
ず、逆にインク滴の吐出速度の変化が大きくなるため、
記録紙にインク滴が吐出されて画像が形成されるとき、
記録紙に対する記録文字又は像の階調再現性が不安定に
なるという問題があった。

【０００５】本発明は上記の如き問題点に鑑みてなされ
たもので、１つの目的は、記録ヘッドの液路内に配した
複数のインク吐出用発熱体を適宜作動させてバブルを発
生させ、吐出するインク滴の大きさを制御して記録でき
るインクジェット記録装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は下記の構
成によって達成することができる。

【０００７】（１）インクの吐出口と、前記吐出口に接
続する液路を有する記録ヘッドを備えたインクジェット
記録装置において、前記液路を形成する対向部材の面上
それぞれに、前記吐出口の方向に向かって複数のインク
吐出用発熱体を一定間隔で設けるとともに、相対的に千
鳥状に配列した事を特徴とするインクジェット記録装
置。

【０００８】（２）前記複数のインク吐出用発熱体を選
択的に発熱させて前記吐出口よりインクを吐出させるこ
とを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット記録
装置。

【０００９】（３）前記複数のインク吐出用発熱体の発
熱タイミングを異ならせて、前記吐出口よりインクを吐
出させることを特徴とする前記（１）に記載のインクジ
ェット記録装置。

【００１０】（４）複数のインクの吐出口と、前記複数
の吐出口のそれぞれに接続する各液路を有する記録ヘッ
ドを備えたインクジェット記録装置において、前記各液
路内であって前記各液路を形成する部材上に、前記吐出
口の方向に向かって複数のインク吐出用発熱体を一定間
隔で設けるとともに、前記各液路内に、前記複数のイン
ク吐出用発熱体の配列方向に沿って共通発熱体を設けた
事を特徴とするインクジェット記録装置。

【００１１】（５）前記共通発熱体は、記録に先立って
予備加熱される事を特徴とする前記（４）に記載のイン
クジェット記録装置。

【００１２】（６）前記複数のインク吐出用発熱体のそ
れぞれに対する印加電流時間は可変である事を特徴とす
る前記（４）に記載のインクジェット記録装置。

【００１３】（７）インクの吐出口と、前記吐出口に接
続する液路を有する記録ヘッドを備えたインクジェット
記録装置において、前記液路を形成する対向部材の一方
に、前記吐出口の方向に向かって複数のインク吐出用発
熱体を一定間隔で設けるとともに、他方に前記複数のイ
ンク吐出用発熱体と対向する共通発熱体を設けた事を特
徴とするインクジェット記録装置。

【００１４】（８）前記共通発熱体は、記録に先立って
予備加熱される事を特徴とする前記（７）に記載のイン
クジェット記録装置。

【００１５】（９）それぞれの前記インク吐出用発熱体
に対する印加電流時間は可変である事を特徴とする前記
（７）に記載のインクジェット記録装置。

【００１６】

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態として示した図
面について説明する。

【００１８】図１は本発明の記録ヘッドを用いたインク
ジェット記録装置１００の内部構成を示す斜視図であ
り、１は送りローラで、該送りローラ１の下側に離接可
能に設けたピンチローラ１ａと、前記送りローラ１とで
記録紙２を挾持して矢印Ａの方向に給送し、プラテン３
とインクジェットヘッド４（以下記録ヘッド４と云う）
との間を介して前記記録紙２をＢ方向に搬送、排出す
る。

【００１９】前記記録ヘッド４は、前記プラテン３上に
搬送された記録紙２に印字できるように、案内杆５に対
して摺動自在に設けたキャリッジ６上に設けられてい
る。

【００２０】前記記録ヘッド４を矢印Ｃに示す左右方向
に往復動するように、２個のプーリ（参照符号なし）に
懸架されたワイヤー（参照符号なし）の各端部を前記キ
ャリッジ６に固定し、ステッピングモータＭにより駆動
される駆動プーリ（参照符号なし）に前記ワイヤーの一
部を巻着してある。

【００２１】換言すれば、前記ステッピングモータＭに
より駆動される駆動プーリおよび前記ワイヤーを介して
前記キャリッジ６を左右に往復動し、前記記録ヘッド４
は印字巾Ｐ間を往復動中に記録紙２に印字する。

【００２２】尚、前記送りローラ１とピンチローラ１ａ
はインクジェット記録装置１００の一部に回動自在に設
けられている。

【００２３】前記印字巾Ｐ間を外れた位置には前記キャ
リッジ６のホームポジションＨＰを設けてあり、該ホー
ムポジションＨＰには、前記記録ヘッド４の前面に対し
て密着離反しうるように矢印Ｄ方向に位置移動可能な回
復装置７が設けてある。

【００２４】前記回復装置７の前面には前記記録ヘッド
４のインク吐出口（図２参照）４１を密閉するキャップ
８が設けられ、更に、前記インク吐出口４１をキャップ
８で覆った場合に、キャップ８の内部と大気とを連通さ
せるエアーバルブ９が設けられている。

【００２５】インクジェット記録装置の特有の問題とし
て、異物（紙粉、その他微細な塵）によるインク吐出口
の目詰り、あるいは前記記録ヘッド４の乾きによるイン
ク吐出口からのインクの不吐出等の問題があるが、これ
らの問題に対処する手段として、前記回復装置７が設け
られている。

【００２６】図２は、図１に示された記録ヘッドの内部
構成を示す分解斜視図である。本実施形態において、基
板４２の上面には複数のインク吐出口４１からインクを
吐出させるためのインク吐出用発熱体（以下、気泡発生
用ヒータという）４３、４３Ａが一組として複数設けら
れ、該気泡発生用ヒータ４３、４３Ａを作動させるため
の電極パターン４４が各々に接続して設けてある。

【００２７】前記基板４２の上面に対してカバー４５を
接合することにより、各インク吐出口４１に通じる液路
が形成される。

【００２８】すなわち、カバー４５の接合面には前記複
数の電極パターン４４と同じ所定間隔で複数の縦溝４６
が形成されており、前記カバー４５を基板４２に接合し
たときに、前記複数の縦溝４６によって形成される液路
内に対応して電極パターン４４及び気泡発生用ヒータ４
３、４３Ａが各々配置されることになる。

【００２９】前記基板４２にカバー４５を接合して各液
路を形成した後、図示のように前記インク吐出口４１が
形成された吐出口形成部材４７を矢印方向に接合する。

【００３０】以上のようにして、インク吐出口４１と縦
溝４６により形成した液路とが接続された記録ヘッド４
が形成される。

【００３１】又、組み立て終了時に、前記基板４２の後
半部と前記カバー４５の後半部との間には、各液路に共
通に連通する共通液室が形成される。

【００３２】更に、カバー４５の後半部の外側には前記
共通液室に通じるインク供給口４８が設けられている。

【００３３】図３は、図２に係る記録ヘッドのインク吐
出の基本原理を説明するための模式図である。

【００３４】図３においては図２に示す気泡発生用ヒー
タは１個のみにて示した。まず（Ａ）において気泡発生
用ヒータ（以下、ヒータと云う）４３を駆動する前の段
階を示し、液路内はインク４Ａで充満している。

【００３５】この状態において、ヒータ４３に通電を行
うと、当該ヒータ４３に接する領域のインク４Ａが急激
に加熱され、（Ｂ）に示す如く、複数の小さな気泡４Ｂ
が発生し、該気泡４Ｂはすぐに合体して（Ｃ）に示す如
く１つの気泡４Ｃとなる。

【００３６】前記気泡４Ｃが（Ｄ）に示すように大きく
膨張すると、液路内の圧力が上昇し、インク吐出口４１
よりインク４Ａが押し出される。

【００３７】押し出されたインク４Ａは（Ｅ）に示すよ
うに滴（ドロップ）４Ｅになって放出され、この後、液
路内の圧力によって気泡４Ｄは小さくなる。

【００３８】次に、（Ｆ）に示す如くインク滴４Ｅが完
全に放出されると、液路内の気泡４Ｄも完全に消えて、
後方からインク４Ａが液路内に供給される。

【００３９】このような操作を適宜行うことにより、記
録紙上に印字が行われる。以上のように、基本的に図３
に示したように、各液路内のヒータ４３によって生じる
気泡の体積分が滴４Ｅとなって吐出するため、前記ヒー
タ４３をコントロールすることによって前記滴４Ｅの大
きさ（径）を変えることができる。

【００４０】図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の記録ヘ
ッド４の一実施形態を示す断面図で、図４（ａ）は図２
の分解斜視図に示したように２個のヒータ４３、４３Ａ
を液路４５１内（ここでは、液路を形成する部材である
基板４２上と同義）であって、インク吐出口の方向に向
かって設け、当該ヒータには各々電源（後述する）をＯ
Ｎ、ＯＦＦするスイッチＳ₁、Ｓ₂を接続してある。

【００４１】今、スイッチＳ₁をＯＮし、前記ヒータ４
３を加熱すると、図３に示した気泡の発生順に従って気
泡４Ｃが大きく膨張し、液路４５１内のインク４Ａはイ
ンク吐出口４１より滴４Ｅとなって放出される。

【００４２】その際、滴４Ｅの大きさは液路４５１内に
設けられたヒータ４３、４３Ａの位置により決定され
る。

【００４３】即ち、前記ヒータ４３の位置は、前記イン
ク吐出口４１に近接した位置に設けられているため、前
記ヒータ４３とインク吐出口４１間のインク４Ａが滴４
Ｅとなって放出される。滴４Ｅは図示のように小さい。

【００４４】次の図４（ｂ）においては、ヒータ４３Ａ
にスイッチＳ₂がＯＮされ、ヒータ４３のスイッチはＯ
ＦＦとなるため、前記同様の作用でヒータ４３Ａ部に気
泡４Ｃが発生する。

【００４５】この場合、前記ヒータ４３Ａとインク吐出
口４１間には前記図４（ａ）より多いインク４Ａが充填
されており、気泡４Ｃの大きさは同じであるが、気泡４
Ｃによりインク４Ａが押圧される押圧力で加速され、液
路４５１内のいわば全量のインク４Ａがインク吐出口４
１より滴４Ｅとなって放出される。

【００４６】従って、放出される滴４Ｅは大きくなる。
さらに、滴４Ｅの吐出力を十分に大きくするには、気泡
４Ｃがさらに成長するようにスイッチＳ₂のＯＮ後、一
定のタイミングをもってスイッチＳ₁をＯＮすることが
有効である。

【００４７】次に、図４（ｃ）は液路４５１内に設けた
ヒータ４３、４３Ａに対してスイッチＳ₁、Ｓ₂を同時に
ＯＮした態様を示し、気泡４Ｃはヒータ４３とヒータ４
３Ａの間に形成される。

【００４８】この場合は、気泡４Ｃの位置が前記図４
（ａ）と図４（ｂ）における気泡発生位置の中間で発生
し、両態様の中間のインク量に対応した滴４Ｅが形成さ
れ、インク吐出口４１から放出される。

【００４９】以上のように、２個のヒータ４３、４３Ａ
の電源用のスイッチＳ₁、Ｓ₂を適宜ＯＮ、ＯＦＦするこ
とにより、３種類の滴４Ｅが形成され、結果として、画
像の階調性即ち濃度を微細に調整できる。

【００５０】更に、図４（ｄ）、（ｅ）に示す構成は、
液路４５１内の前記基板４２上にヒータ４３Ｂ、４３
Ｃ、４３Ｄを一定間隔に設けるとともに、液路を形成す
る要素であり、前記基板４２に対して対向部材となる前
記カバー４５側にヒータ４３Ｅ、４３Ｆ、４３Ｇを配設
し、かつ、当該ヒータ４３Ｅ〜４３Ｇを前記基板４２上
のヒータ配置に対して千鳥状となるように図４（ｅ）の
ように設け、また、それぞれのヒータにスイッチＳ₃、
Ｓ₄、Ｓ₅、Ｓ₆、Ｓ₇、Ｓ₈を各々図の如くに接続し、当
該各スイッチを適宜ＯＮ、ＯＦＦすることにより上側お
よび下側方向（（ｅ）参照）より液路内に気泡（（ｅ）
において破線で示す）を形成することができる。

【００５１】換言すれば、上述のように多数のヒータを
液路（液）を挟む上下位置（インクが介在する領域内に
あることを表現するものであり、この領域を液路内とい
う）に千鳥状に設けるとともに、選択的な通電を施すこ
とによって、より微細に気泡位置が変化し、また、滴
（（ｅ）において破線で示す）の大きさを調整できるた
め、微細な濃度調整が可能である。

【００５２】図５は本発明のインク吐出手段の他の実施
の形態を示す断面図である。図５（ａ）において、前記
液路内の基板４２上に共通ヒータ４３６を設け、スイッ
チＳ₆、Ｓ₇、Ｓ₈、Ｓ₉、Ｓ₁₀を各々接続した多数のヒー
タ４３１、４３２、４３３、４３４、４３５を前記共通
ヒータ４３６上であって、液路内の奥側からインクの吐
出口の方向に向かって一定間隔で配置する。

【００５３】更に、共通ヒータ４３６にスイッチＳ₁₁を
接続する。本実施の形態の記録ヘッド４においては、図
７（ａ）の温度分布図に示すように、まず液路４５１内
で気泡４Ｃを発生させるためヒータ４３１のスイッチＳ
₆をＯＮしてヒータ４３１部の温度分布をαとし、次
に、共通ヒータ４３６のスイッチＳ₁₁をＯＮして前記ヒ
ータ４３１と共に液路４５１内の温度Ｔを上昇させて温
度分布をβとし、その状態で更にヒータ４３１と共通ヒ
ータ４３６で液路４５１内のインク４Ａを加熱して液温
を上昇させ、図７（ａ）に示す如く温度Ｔｃを前記ヒー
タ４３１部の高い温度範囲が通過したとき液路４５１内
に急速に気泡４Ｃを発生させるもので、共通ヒータ４３
６とヒータ４３１により短時間に気泡４Ｃの形成が可能
であり、インクによる濃度調整がより良好となる。

【００５４】図５（ｂ）は前記図５（ａ）に示した共通
ヒータ４３６を用いた他の例である。

【００５５】本実施の形態においてはスイッチＳ₁₁に接
続した共通ヒータ４３６を基板４２上の液路内に設け、
一方スイッチＳ₆、Ｓ₇、Ｓ₈、Ｓ₉、Ｓ₁₀を各々接続した
多数のヒータ４３１、４３２、４３３、４３４、４３５
を前記液路内のカバー４５に一定間隔で設けたものであ
る。

【００５６】図５（ｃ）は前記図５（ａ）に示す共通ヒ
ータ４３６を除去し、スイッチＳ₆、Ｓ₇、Ｓ₈、Ｓ₉、Ｓ
₁₀を各々接続した多数のヒータ４３１、４３２、４３
３、４３４、４３５を液路４５１内の基板４２に一定間
隔で設け、例えば、ヒータ４３２部で気泡４Ｃを形成す
る場合、スイッチＳ₇をＯＮした後に、他のヒータ４３
１、４３３、４３４、４３５に対してもタイミングを遅
延して加熱するようにスイッチＳ₆、Ｓ₈、Ｓ₉、Ｓ₁₀を
ＯＮし、前記ヒータ４３２部で発生する気泡４Ｃを大き
く形成するようにする。

【００５７】次に、図５（ｄ）に示す本実施形態は図５
（ａ）と同様の構成であるが、スイッチＳ₈、Ｓ₉をＯＮ
してヒータ４３３、４３４を加熱する。

【００５８】本実施形態のヒータにおける温度分布図を
図７（ｂ）に示す。まず、前記ヒータ４３３、４３４の
同時加熱でα₁の温度分布で示す２山の温度分布が発生
し、次に、共通ヒータ４３６のスイッチＳ₁₁をＯＮする
ことにより前記ヒータ４３３、４３４及び共通ヒータ４
３６とで加熱された温度分布β₁が発生する。

【００５９】尚、ヒータ４３３、４３４を同時に加熱し
て気泡４Ｃを発生させる手段は基本的には図４（ｃ）の
実施の形態に示した作用と同じである。

【００６０】以上のような順序で加熱を続けることによ
り、図７（ｂ）の温度分布は前記２山の温度分布が高め
に設定されながら温度Ｔｃ以上に上り、図示のようにヒ
ータ４３３、４３４の部分で急速に気泡４Ｃを形成し、
インク吐出口４１より滴４Ｅを放出し、画像を形成す
る。

【００６１】図６は本発明のインク吐出手段の他の実施
の形態を示す断面図である。図６（ａ）（ｂ）は前記ス
イッチＳ₁₁を接続した共通ヒータ４３６と、スイッチＳ
₆、Ｓ₇、Ｓ₈、Ｓ₉、Ｓ₁₀を接続したヒータ４３１、４３
２、４３３、４３４、４３５を総て液路内の基板４２上
に設けたもので、図６（ｂ）のように共通ヒータ４３６
の側方に一定間隔で前記ヒータ４３１、４３２、４３
３、４３４、４３５を並設する。

【００６２】このように構成することにより、前記のよ
うに液路４５１内の複数位置に急速に気泡４Ｃを形成す
ることができるので、微細な画像濃度調整が可能とな
る。

【００６３】図５、図６で用いた共通ヒータ４３６の発
熱タイミングは各ヒータと同じとするだけに限らず、予
め加熱しておくことも好ましい。

【００６４】斯様な構成により、記録ヘッド４中のイン
ク４Ａの粘度を安定に保ち、安定した印字を行うことが
可能となる。

【００６５】図８の実施の形態は、記録ヘッドのインク
を液路内より滴として放出するための制御を示すブロッ
ク図を示す。

【００６６】制御部１１からの指令により入力装置１０
６からデータを入力して出力する場合である。

【００６７】まず、ＣＰＵ１０５により入力装置１０６
を介して得た画像形成用の８ビットの濃度データを、濃
度データ収納部１０７から記録用階調補正手段１１０で
４ビットの濃度データとして発熱用ドライバー１０８に
送る。

【００６８】発熱用ドライバー１０８は各発熱素子（ヒ
ータ）の補正データを収めるＲＯＭ１０９より送られる
情報によって、各発熱素子の発熱量を補正する一方、前
記濃度データにより前記スイッチＳ₁、Ｓ₂、Ｓ₃、Ｓ₄・
・・Ｓ₁₁をＯＮ、ＯＦＦ作動させ、図示の共通ヒータ４
３６とインク制御用のヒータ４３１、４３２、４３３、
４３４を選択的あるいは同時に加熱制御して、前記した
ようにインク４Ａにて形成された滴４Ｅを矢示の方向に
放出し、記録紙等に文字や画像を形成する。

【００６９】なお、前記ＲＯＭ１０９は印加電流時間を
パルス幅変調することにより各発熱素子の発熱量が均一
になるように補正するものである。

【００７０】一方、記録紙２に記録する場合は、前記図
１に示したインクジェット記録装置１００を入力装置１
０６を介してＣＰＵ１０５にて記録ヘッド４及び送りロ
ーラ１を制し、正確に文字又は画像を滴４Ｅにて形成す
る。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、液路に配置した複数のイ
ンク吐出用発熱体を適宜制御することにより、あるい
は、液路に配置した複数のインク吐出用発熱体及び共通
発熱体を適宜制御することにより、インク吐出口から放
出されるインク滴の大きさを微細に変化させて、微細な
画像濃度調整をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録ヘッドを用いたインクジェット記
録装置の内部構成を示す斜視図。

【図２】記録ヘッドの内部構成を示す分解斜視図。

【図３】記録ヘッドのインク吐出の基本原理を説明する
ための模式図。

【図４】本発明の記録ヘッドの一実施形態を示す断面
図。

【図５】本発明のインク吐出手段の他の実施の形態を示
す断面図。

【図６】本発明のインク吐出手段の他の実施の形態を示
す断面図。

【図７】本発明に係る実施の形態のヒータにおける温度
分布を示す説明図。

【図８】記録ヘッドのインクを液路内より滴として放出
するための制御を示すブロック図。

【符号の説明】

１送りローラ２記録紙４記録ヘッド４１インク吐出口４２基板４３、４３Ａ〜４３Ｇヒータ４５カバー４５１液路４Ａインク４Ｅ滴Ｓ₁〜Ｓ₈ スイッチ５ＣＰＵ７濃度データ収納部６入力装置１００インクジェット記録装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクの吐出口と、前記吐出口に接続す
る液路を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録
装置において、前記液路を形成する対向部材の面上それぞれに、前記吐
出口の方向に向かって複数のインク吐出用発熱体を一定
間隔で設けるとともに、相対的に千鳥状に配列した事を
特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記複数のインク吐出用発熱体を選択的
に発熱させて前記吐出口よりインクを吐出させることを
特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】前記複数のインク吐出用発熱体の発熱タ
イミングを異ならせて、前記吐出口よりインクを吐出さ
せる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。
【請求項４】複数のインクの吐出口と、前記複数の吐
出口のそれぞれに接続する各液路を有する記録ヘッドを
備えたインクジェット記録装置において、前記各液路内
であって前記各液路を形成する部材上に、前記吐出口の
方向に向かって複数のインク吐出用発熱体を一定間隔で
設けるとともに、前記各液路内に、前記複数のインク吐
出用発熱体の配列方向に沿って共通発熱体を設けた事を
特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】前記共通発熱体は、記録に先立って予備
加熱される事を特徴とする請求項４に記載のインクジェ
ット記録装置。
【請求項６】前記複数のインク吐出用発熱体のそれぞ
れに対する印加電流時間は可変である事を特徴とする請
求項４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】インクの吐出口と、前記吐出口に接続す
る液路を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録
装置において、前記液路を形成する対向部材の一方に、前記吐出口の方
向に向かって複数のインク吐出用発熱体を一定間隔で設
けるとともに、他方に前記複数のインク吐出用発熱体と
対向する共通発熱体を設けた事を特徴とするインクジェ
ット記録装置。
【請求項８】前記共通発熱体は、記録に先立って予備
加熱される事を特徴とする請求項７に記載のインクジェ
ット記録装置。
【請求項９】それぞれの前記インク吐出用発熱体に対
する印加電流時間は可変である事を特徴とする請求項７
に記載のインクジェット記録装置。