JP3347502B2 - インクジェットヘッドおよびインクジェット装置 - Google Patents

インクジェットヘッドおよびインクジェット装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体を噴射して文字や
画像を記録（プリント）する液体噴射装置に用いられる
液体噴射ヘッド及び素子基板に関するものである。特に
機能素子を有する液体噴射ヘッド、このヘッドに用いら
れる素子基板及びこれを使用した液体噴射装置に関する
ものである。ここで、「記録」とは記録される画像の意
味の有無に関係なく、布、糸、紙、シート材、皮革等の
被記録媒体へのインクの付与を含むものである。
【０００２】
【背景技術】吐出液体としてインクを用いたインクジェ
ット装置がその使い易さから広く用いられている。
【０００３】そのようなインクジェット装置は、インク
液滴を噴射するインクジェットヘッド（図４０）と、こ
のインクジェットヘッドに供給するインクを溜めたイン
クタンクＩＴとを有している。そして、インクジェット
ヘッドは、インクを吐出するための吐出口と、この吐出
口に連通し、インクを吐出するための吐出エネルギー発
生素子（発熱素子や圧電素子等）が設けられたインク流
路と、この吐出エネルギー発生素子が設けられた素子基
板とを有している。
【０００４】このようなインクジェット装置において
は、記録時に使用できるインクがなくなると当然記録を
行うことができなくなるが、このような場合記録が行わ
れない状態が被記録媒体上に画像として現れるため、従
来のインクジェット装置では、インク不足を検出するこ
とは、コスト等の面から行われていないものがほとんど
であった。
【０００５】インク不足を電気的に検出する構成を有す
る装置に採用されている方法は、例えば、インクタンク
内に２個の電極を有し、電極間の電気抵抗でインクの有
無を検出するものである。あるいは、インクタンク近傍
に光学センサを配しインクタンクを通る光の透過率でタ
ンク内の有無を検出するものである。
【０００６】一方、インクを吐出して記録を行うインク
ジェット装置を記録を行わないまま長時間放置した場
合、インクの濃度が変化してしまい、インクの安定した
吐出が得られない虞れがある。
【０００７】また、上述の図４０で示されるようなイン
クジェットヘッドで、インクタンクからノズルにインク
を供給する際にインク流路３０６やインク溜り３０５に
気泡が発生、成長する場合がある。その気泡がインクの
リフィルと共に移動してノズル３０２に到達するとイン
クタンクにインクがあるにもかかわらず、インク落ちと
呼ばれる不吐出、プリントとしてはドット落ちである不
良印字となる。この不吐出による不良印字は画像の低下
を招くと共に再印字を行う場合には、時間のロス、紙の
むだを産む。また、ヘッドにもダメージを与え、印字品
位を劣化してしまう。
【０００８】この対策として、印字前に定期的に、ノズ
ルからインクを吸引する自動回復を行うことでインク落
ちを防止している。しかしながら、この場合、定期的に
ノズルからインクを吸引することにより、不吐出に至ら
ない場合でもインクを吸収してしまい、印字に寄与しな
い不要なインク量が増え、印字１枚当たりのランニング
コストが非常に高くなる。また、吸引されたインクは、
プリンター本体にストックされることになるが、この排
インク溜めが、小型、軽量化を妨げている。
【０００９】また、上述のインクジェットヘッドを構成
する素子基板の内、吐出エネルギー発生素子として発熱
素子を用いる素子基板として、一列に配列された複数の
発熱素子と、該発熱体と１対１で対応して該発熱体を画
像データに応じてそれぞれ駆動させるドライバーと、直
列に入力される画像データを前記各ドライバーに並列に
出力する前記発熱素子と同一ビット数のシフトレジスタ
と、該レジスタと、該シフトレジスタから出力されるデ
ータを一時記憶するラッチ回路とを同一基板上に設けら
れた素子基板も開発されている。このような同一基板上
に設けられたプリントヘッド素子基板は、シリコン基板
にＢｉ−ｃｍｏｓと呼ばれるバイポーラトランジスタと
ｃ−ｍｏｓトランジスタの混在するＩＣ上に発熱素子を
形成してプリントヘッド素子基板をなす。
【００１０】上記プリントヘッド素子基板を用いたヘッ
ドの内部等価回路図を図４１に示す。図４１において、
１０１は一列に配列された発熱素子であり、１０２はパ
ワートランジスタである。１０３はラッチ回路であり、
１０４はシフトレジスタである。１０５はシフトレジス
タを動かすためのクロックであり、１０６は画像データ
入力部である。１０７はパワートランジスタ１０２のオ
ン時間を外部から制御するためのヒートパルス幅入力部
であり、１０８はロジック電源。１０９はＧＮＤ。１１
０は発熱体駆動電源（ＶＨ）である。
【００１１】このヘッドを有するプリンターでは、画像
データが画像データ入力部１０６からシフトレジスタ１
０４に直列（シリアル）に入力される。その入力データ
は、ラッチ回路１０３において一時記憶され、その間に
ヒートパルスが１０７から入力されると、パワートラン
ジスタ１０２がオン状態となり、発熱体１０１が駆動さ
れ、駆動された発熱体１０１のインク流路中のインクが
加熱され、吐出口からインクが吐出しプリントが行われ
る。
【００１２】図４２に上記プリントヘッド素子基板の断
面図を示す。
【００１３】Ｐ導電体のＳｉ基板２０１にＡｓなどのド
ーパントをイオンプランテーション及び拡散の手段によ
り導入し、Ｎ型埋込層２０２を形成し、上層にＮ型エピ
タキシャル層２０３を形成する。さらに、２０３にＢ等
の不純物を導入し、Ｐ型ウエル領域２０４を形成する。
その後、フォトリソグラフィと酸化拡散及びイオンプラ
ンテーション等の不純物導入を繰り返してＮ型エピタキ
シャル領域にｐ−ｍｏｓ２５０、Ｐ型ウエル領域にｎ−
ｍｏｓ２５１が構成される。２５０及び２５１は、それ
ぞれ厚さ数百Åのゲート絶縁膜２０８を介してＣＶＤ法
で堆積したポリシリコンによるゲート配線２１５及びＮ
型あるいはＰ型の不純物導入したソース領域２０５、ド
レイン領域２０６で構成される。
【００１４】以上のｍｏｓトランジスタにより１０３、
１０４のロジック部が構成される。
【００１５】また、発熱素子のドライバー１０２となる
ＮＰＮ型パワートランジスタ２５２は、やはり不純物導
入及び拡散等の工程によりＮ型エピタキシャル層中に、
コレクタ領域２１１、ベース領域２１２、エミッタ領域
２１３等で構成される。
【００１６】また、各素子間は、フィールド酸化によ
り、酸化膜分離領域２５３を形成し素子分離されてい
る。このフィールド酸化膜は、発熱素子２５５下におい
ては、一層目蓄熱層２１４として作用される。
【００１７】各素子が形成された後、層間絶縁膜２１６
がＣＶＤ法でＰＳＧ、ＢＰＳＧで堆積され、熱処理によ
り平坦化処理等されてからコンタクトホールを介し、一
層目アルミ電極２１７で配線がされている。その後、プ
ラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ等の層間絶縁膜２１８を堆
積し、更にスルーホールを介して、ヒーター層２１９と
二層目アルミ電極２２０を形成している。
【００１８】保護膜２２１は、プラズマＣＶＤ法による
ＳｉＮ膜が形成されている。最上層には耐キャビテーシ
ョン膜２２２が、Ｔａ等で堆積され、パッド部２５４を
開口して形成している。
【００１９】ここでは、パワートランジスタをバイポー
ラトランジスタで構成したが、ｍｏｓＦＥＴで形成され
ている場合もある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
背景技術においては、次のような解決すべき課題があっ
た。
【００２１】電極を用いた上述のセンサは、電極とイン
クの化学反応のため、特に長期保存時に電極表面が劣化
してしまい、検出精度が悪くなる虞れがある。また、イ
ンク自体も劣化する場合があり、記録品位が悪くなる虞
れがある。
【００２２】また、インクタンクに電極やその他の検出
手段を付加した方法では、記録ヘッドの記録を制御する
制御信号とは別に検出信号を記録装置に送る部分を付加
する構造のため、コストアップを生じる。
【００２３】また、インクタンク交換式の記録装置でイ
ンクタンクのインクが終了し、新たなインクタンクと取
り換える場合、インクタンクに付加した検出手段をも取
り除いてしまうことになり、ランニングコストのアップ
が生じてしまう。
【００２４】また、インクタンク近傍に位置するように
記録装置側に光学センサを配した方法でも、記録ヘッド
の制御信号とは別に検出信号を記録装置の制御回路に送
る部分を付加する構造のため、コストアップになってし
まう。
【００２５】さらには、インクタンクに残量検出用の素
子を設けインクの有無を検出する構成の場合インクタン
クにはインクがあるが、インクタンク部と記録ヘッド部
との結合部や流路部でのリーク等で、記録ヘッドまでイ
ンクが供給されない場合や、前述のように流路中に気泡
が生じた場合には、インクタンク中にインクは充分ある
が吐出はできないということが生じる虞れがある。この
ようにインクタンクよりヘッド側で生じるインク切れを
検出することは、不可能であった。
【００２６】また、上述のようにインクが濃度変化を起
こしていると考えて定時に回復処理を行う場合には、イ
ンクの濃度変化が実際に生じていない時にはインクを無
駄にしてしまう。また、前述のような場合以外にインク
の濃度が変化してしまった場合には対処することができ
ない。より高画質、高精細な記録画像を達成するために
はインクの濃度を検出する手段を用いることが望まれて
いた。
【００２７】本発明の目的は、液体噴射ヘッドの素子基
板に光学センサを設け、記録ヘッド内のインクの有無を
検出することによって、上述の課題を解決するものであ
る。
【００２８】さらに他の目的は、噴射すべきインクの濃
度を検出し、インクの経時変化等による劣化の不具合
や、インクタンク交換式の液体噴射装置でのインクタン
クの誤挿入によるインク種の違いを検出するものであ
る。
【００２９】さらに他の目的は、被記録媒体の有無及び
幅の検出を簡単な構成で行うことを目的としている。
【００３０】さらに他の目的は、記録ヘッドのホームポ
ジション検出を簡単な構成で行うことを目的としてい
る。
【００３１】
【課題を解決するための手段】上述のような目的を達成
するためのインクジェットヘッドの主たる要件は；イン
クを吐出する吐出口と、この吐出口に連通したインク流
路とを有するインクジェットヘッドにおいて、吐出口か
らインクを吐出するための吐出エネルギー発生素子と、
発光素子もしくは受光素子のいずれか一方で構成される
光学素子とが同一基板上に設けられた素子基板を有し、
前記インク流路の内壁の一部は前記素子基板の前記光学
素子が設けられた部位で構成されており、前記インク流
路内のインクは、前記素子基板に設けられた光学素子と
前記記録ヘッドの外部に設けられた他方の光学素子との
間の前記インク流路を横断する光によって検出されるも
のである。
【００３２】また上述のような目的を達成するためのイ
ンクジェット装置の主たる要件は；上述のインクジェッ
トヘッドと、光学素子からの出力を基に、インクの残量
検出、インクの濃度検出の少なくとも一つを行う制御手
段とを有するものである。
【００３３】
【００３４】
【実施例】以下の実施例で説明するインク有無とはイン
クが有る状態と、全く無い状態だけを示すのではなく、
インクが有る状態と、インクが使用に際し不十分な程度
の量になっている状態をも表している。
【００３５】また、受光素子、発熱素子、機能素子等を
設けた「素子基板上」とは、素子基板の上だけでなく、
素子基板の表面近傍内部をも含めて表している。
【００３６】（実施例１）図１は、実施例１の記録ヘッ
ドの断面図である。また、図２はＳｉで構成された素子
基板３とＰＣＢ１５の上面図である。
【００３７】記録ヘッド１は、アルミニウムを主材料と
したアルミ支持体２をベースとして、この支持体上にシ
リコン基板構成され電気回路を含むインク噴射制御基板
部である素子基板３とプリントサーキトボード（ＰＣ
Ｂ）１５と接着剤で固定して形成されている。素子基板
３には、インク噴射時に発熱によりインクを噴射するた
めの吐出エネルギー発生素子としての発熱抵抗素子４
と、光学素子である受光部１８があり、発熱素子４と受
光部１８は、酸化シリコンからなる保護膜５で被われて
おりインクとは直接接触しない構造となっている。この
ように、受光部１８は発熱素子４を含むインク噴射制御
部と同一チップ上にある。これにより、記録ヘッドの生
産工程は、特別に受光部を作るための特別の工程を必要
とせず、従来と同一の製造プロセスで、すなわち、ほと
んどコストアップすることなく容易に生産される。受光
部は、少なくとも１個あればよいが、ここでは、記録ヘ
ッドの複数液流路に対応した共通液室内の両端に１個づ
つ合計２個の受光部１８が配置されている。また、受光
部のそれぞれに対応した２個の発光部が記録ヘッド１を
搭載する装置内に予め配置されている。
【００３８】記録動作時のインク液滴は、吐出口１６か
ら噴射する。噴射したインクは、図１で記録ヘッドの右
側に接続されるインクタンクからインク流入部１０とイ
ンク供給路１４とインク流路を構成する共通液室１１を
通して圧力室を有し、インク流路を構成するインク細流
路１２に供給される。吐出口１６とインク細流路１２は
全部で２５６個づつあり、図では紙面と直交する方向に
３６０ｄｐｉの密度で配置されている。共通液室１１の
高さｘは約３ｍｍである。
【００３９】端子８からの信号はＰＣＢ１５内の配線と
ボンディングワイヤー７を通してＳｉ基板３の電気回路
に送られる。ここで多数ある吐出口のそれぞれの吐出口
に対応したインク噴射信号に変換される。
【００４０】図１で、記録ヘッドの素子基板に対する上
部構成は、比較的光に対し透明度の高い材料であり、比
較的薄い部分を光透過部、即ち光源及び受光素子夫々に
対する対向領域としている。この材料としては対インク
特性の良好な材料が良く、特に本例ではポリサルフォン
からなる天板部９としている。
【００４１】ここで、発光部であるＬＥＤ１３は、不図
示の駆動回路によって通電すると発光し、光が記録ヘッ
ドの天板部９と共通液室１１内のインクを通過して受光
面積が約１２００μｍ角のフォトダイオードである受光
部１８に入射する。センサは入射した光量に依存した光
電流Ｉｓｈを発生する。受光部１８からの信号はボンデ
ィングワイヤー７とＰＣＢ１５と端子８を通して、記録
装置に送られ、記録装置の検出回路で検出信号に変換さ
れる。
【００４２】発光部としてのＬＥＤからの光は、出力光
のピーク波長が約９００ｎｍである赤外波長領域の光で
ある。また、受光部も感度特性のピーク波長が約９００
ｎｍである素子である。このように発光部と受光部の波
長特性を近くすることによって最も効率よくインクを検
出することが可能である。このように、可視光領域を外
している波長のため、外部からの可視光による外乱光を
受けにくく、結果としてより高精度の判定情報を得るこ
とが可能である。
【００４３】しかしながら、発光部１３の出力が十分で
あり、または、受光部の感度が十分であれば、特に波長
特性を一致させることはなく、例えば発光部を白熱球等
にしてもよい。この点は、各状況に応じた設計事項であ
る。
【００４４】また、受光部に入射する光量が少ない場
合、増幅部をも受光部近傍に設けることによって記録ヘ
ッドからの検出信号を外部からの電気的ノイズに対して
良好な状態にすることが好ましい。尚、この場合受光部
と共に、増幅部をも素子基板に設けることで、ヘッドの
コンパクト化を図ることができる。
【００４５】図３は、本発明の記録ヘッドを装着した記
録装置の構成図である。また、図４は、本発明の記録ヘ
ッドを装着した記録装置の駆動ブロック図である。
【００４６】ＣＰＵは、中央演算装置で、記録装置のプ
ログラムを格納したＲＯＭや一時的にデータを記憶する
ＲＡＭを備えており、以降の実施例における各検出を行
うための制御手段をも兼ねている。
【００４７】キャリッジモータはキャリッジモータ駆動
回路で記録ヘッドを主走査方向に図では左右に移動させ
る。
【００４８】ラインフィードモータ３１はプラテン２２
を駆動し、被記録媒体２３を副走査方向に移動させる。
【００４９】記録データはインターフェースフェイス部
であるＩ／Ｆを通して外部から入力される。記録データ
は、ヘッド駆動回路を通して記録ヘッドを駆動してイン
ク液滴を適時噴射する。
【００５０】キャッピング手段は、記録ヘッドがキャッ
ピング手段３５にくると記録ヘッドの先端をキャップす
るように移動する。
【００５１】インク受けは、必要に応じてインク受け３
４付近を記録ヘッドが通過した時にインクを噴射させ、
そのインクを受け止める。
【００５２】発光部３２は発光部駆動回路によって駆動
される。また、受光部に入った光は受光部検出回路によ
って電気信号に変換され、ＣＰＵに送られる。
【００５３】光シールド３３は、発光部３２からの光に
外乱光がまざり受光部に入射するのを防止する役目をす
る。
【００５４】上述のようなインクジェットヘッドと装置
を用いて行うインク残量検出のシーケンスを図５を用い
て説明する。
【００５５】通常、記録ヘッドはキャッピング手段の位
置にあり、記録データが入力される（Ｓ５１）と記録媒
体のある方向に向かう（Ｓ５２）。途中、インク受けの
前で、全ノズルからインクを数十ないし数百回噴射させ
る（予備吐出動作：Ｓ５３）。つづいて発光部の前にく
ると（Ｓ５４）、発光部から記録ヘッドに向けて光を発
する（Ｓ５５）。この時、記録ヘッドの受光部に入射し
た光を受光部検出回路が検出する（Ｓ５６）。もしイン
クが共通液室内に無いと判断されれば、記録ヘッドをキ
ャッピング位置に戻し（Ｓ５８）、表示器群のインクエ
ラーを表示する（Ｓ５９）。これによりユーザにインク
無しを知らせ、記録動作を停止する。また、もし、イン
クが有ると判断されれば、通常の記録動作をする。
【００５６】図５のシーケンスでは、インクが共通液室
内に無いと判断した後、インクエラーを表示したが、図
６で示すように、吸引動作（Ｓ６８、Ｓ６９）を行って
もよい。
【００５７】ここでは、インク無しの場合、キャッピン
グ動作で停止するとしたが、例えば、吸引手段を有し、
吸引動作してから通常の記録動作に移ってもよい。
【００５８】図７は、受光部検出回路である。センサ：
１８に光が入るとセンサであるフォトダイオードの光電
流Ｉｓｈは演算増幅器を含む電圧変換部７１によって電
圧変換され、Ｉｓｈ×Ｒｆ＝−Ｖoutとなる。Ｖout出力
信号の絶対値である。電圧に変換された出力信号はＡ／
Ｄ変換部でデジタル信号である検出信号に変換され、記
録ヘッドの共通液室内のインクの有無が判断される。Ａ
／Ｄ変換部７２は通常、コンパレータであり、Ｖoutが
特定レベルＶｔｈより大きい信号か否かで、インクの有
無が判断される。
【００５９】図８は、電圧変換部の出力であるＶoutの
例である。ａは、記録ヘッドの共通液室１１にインクが
充満している場合で０に近い。ｂは、共通液室１１にイ
ンクがない場合であり、Ｖｔｈより大きい電圧値とな
る。
【００６０】尚、２つのセンサからの出力信号により、
両者がインク有と判断されると、インク有、一方でもイ
ンク無しの場合は、インク無しと判断した方がよい。
【００６１】このように、記録ヘッドの共通液室１１内
のインクの有無が簡単に判断され、もし、インク無しが
検出されると、記録装置は、インク切れと判断し、警告
を発する。また、次の記録動作をさせない、回復動作を
行う等の処理動作をする。
【００６２】インクの量を検出する場合はＡ／Ｄ変換部
のＡ／Ｄコンバータからのデジタル出力値によってイン
クが共通液室内に存在する量を測定すればよい。
【００６３】図９は、シアンインクの共通液室内のイン
ク存在率（％）に対するセンサの出力電圧Ｖout の関係
を示す。
【００６４】Ｖout のＡ／Ｄ変換処理により、Ｖout を
測定しインクの存在率を知ることが可能である。本実施
例のインクジェットヘッドのように複数のセンサを有す
る場合には、それぞれのセンサーの出力の平均値が平均
的なインクの存在率となる。
【００６５】ここで、インク切れは、インクタンクのイ
ンクがなくなり供給されない場合、また、インクがある
のに何等かの不具合でインクが記録ヘッドに供給されな
い場合、の２通りのケースがありうる。
【００６６】（実施例２）正面投光 実施例１では、光を記録ヘッドの横側である天板側から
照射した場合の例を示した。これに限定されるものでな
く、光を吐出口のある正面側から入力してもよい。
【００６７】図１０は、光を記録ヘッドの正面である吐
出口面から照射した場合の例である。これは特に、複数
の記録ヘッドを隣接して配置する場合に有効である。光
は、吐出口の中や天板と共通インク室を通してセンサに
達する。
【００６８】ここで、白色板１７はＬＥＤから記録ヘッ
ドに照射された光が天板部９から記録ヘッドの外部に漏
れないよう反射させ効率よくセンサ１４に入射するため
の役割をする。これは特に白い色の板に限定されるもの
ではなく、光学センサの感度がよい波長領域を反射しや
すい材料であればよい。特に、鏡のような反射効率のよ
いものが最もよい。
【００６９】光の照射とインクの検出は、非記録動作時
に行う。例えば、主走査と副走査のあるシリアルプリン
タにおいては、１主走査の記録が終了し、次の主走査の
記録が開始するまでの間に行う。
【００７０】この場合、天板部の形状は、正面からの光
がセンサに集光しやすくなるような形状とすることが望
ましい。
【００７１】（実施例３）オンチップ発光部 実施例１では、発光部であるＬＥＤを記録ヘッドの外部
の記録装置側に配置し、受光部を記録ヘッドの素子基板
上に配置する例を示した。これに限定されることなく、
発光部のみを記録ヘッドの素子基板上に配置してもよ
い。
【００７２】図１１は、発光部１３を素子基板上に設け
た例である。素子基板上には発光部が設けられており、
発光した光は、共通液室１１と天板部を通して記録ヘッ
ドの外部に配置された受光部１８で受光される。
【００７３】素子基板側に受光素子を設ける実施例１で
は受光部に入射する光量が少ない場合に、受光部近傍に
増幅アンプを設けたりする必要があった。そしてその場
合、増幅アンプは記録ヘッドの素子基板上に増幅アンプ
を設けるための面積が必要であった。素子基板の面積の
増加分は、そのままコストアップになる。これに対し、
発光部を素子基板上に設けた本実施例では、発光部を素
子基板上に設けるだけでよく、コストアップをまねくこ
とはない。また、受光部は記録ヘッドの外部に設けた検
出回路で検出でき、この外部の検出回路は、通常の電気
回路部品で作成されるため、コストアップにはならな
い。
【００７４】（参考例）オンチップＬＥＤ 実施例１では、発光部であるＬＥＤを記録ヘッドの外部
に配置し、受光部を記録ヘッドの内部に配置する例を示
した。これに限定されることなく、発光部をも記録ヘッ
ド内部に配置してもよい。
【００７５】図１２は、発光部１３と受光部１８とも素
子基板上に設けた例である。素子基板上には発光部１３
と受光部１８の両者が配置される。この方法によると、
発光部からの光は天板部で反射して受光部に入射するた
め、天板部に光の透過性の良い部材を用いなくてもよ
い。また、天板部の厚さや材料の不均一性に起因した検
出精度のばらつきは少なくなり、更に検出精度が向上す
る。
【００７６】（実施例４）液室分離ヘッド 実施例１では、１つの記録ヘッドで１色のインクを記録
するヘッドの構成の例を示した。これに限定されること
はなく、例えば、１つの記録ヘッドで４色のインクを記
録するヘッドの構成でもよい。
【００７７】図１３は、１つの記録ヘッドで４色のイン
クを記録できるヘッドにインクセンサを設けた記録ヘッ
ドの上面図である。
【００７８】インクは、Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、
Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックの４色のインクを使用してい
る。各色の共通液室に１個づつ計４個のセンサが設けら
れている。発光源のＬＥＤは、図１０のように吐出口の
先端側に１個ある。
【００７９】（実施例５）濃度検出 更には、噴射すべきインクの濃度をも検出し、インクの
経時変化等による劣化の不具合や、インクタンク交換式
の記録装置でのインクタンクの誤挿入を検出するもので
ある。
【００８０】例えば、Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、
Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックの４色のインクを使用した記
録ヘッドを１個づつ使用したカラー記録装置では、各色
に対し万一異なるインクタンクを挿入してしまった場
合、正常な記録は行われない。これに対し、センサで検
出した信号に基づいて各インクの濃度を判別することに
よって、誤挿入を検出することが可能となる。
【００８１】図１４は、各色のインクの有無を判断する
ためのＶout のレベルを示したものであり、縦軸はセン
サの出力レベルの絶対値を示す。それぞれの色に対応し
た電圧の範囲内であれば正常、そうでなければ異常と判
断する。判断は、例えばＡ／Ｄ変換部をＡ／Ｄコンバー
タとして電圧比較することによって行われる。
【００８２】Ｋインクのレベルは、ゼロレベルに近く、
次にＣインク、Ｍインク、Ｙインクの順となっている。
インク無しではより大きい出力レベルとなる。斜線部は
各インクの存在するレベル範囲を示す。現実には、多少
のインク濃度のバラツキ、天板部の加工精度のバラツキ
等があるため、このような範囲となる。
【００８３】一般的には、光の透過性はＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ
の順に良いため出力レベルの絶対値はＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの
順に大きくなる。
【００８４】ここで、使用するインクの色材である染料
または顔料の濃度によっては、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各出力
レベルにオーバーラップが生じる場合がある。このよう
な場合には、共通液室の高さや、天板部の厚さや色によ
ってそのオーバーラップがないようにし最適化すること
が望ましい。
【００８５】インク濃度の検出は、例えば、長期保存後
の濃度が高くなりすぎたインクを検出することも可能で
ある。万一このような劣化したインクが記録ヘッドに供
給されると検出し、記録装置は異常を表示する。
【００８６】図１５は、Ｙインクの染料濃度に対するＡ
／Ｄ出力の例を示す。共通液室：１１の高さであるイン
ク厚さは３ｍｍの場合である。出力は８ビットで最大２
５５である。染料はダイレクトイエロー８６で、Ｙイン
クの主成分は水である。ここで、例えば、染料濃度を
２．５％±０．２％以内が正常であるとすれば、出力レ
ベルは１５６〜１６０の範囲の時が正常であると判断さ
れる。
【００８７】（実施例６）複数センサ 実施例１では、記録ヘッドに２個のセンサを有し、共通
液室内のインク切れ或いは異常のための回復の必要性を
検出する構成の記録ヘッドを示した。これに限定される
ものではなく、例えば、２個、３個、或いは図１６で示
すごとく吐出口毎に対応する２５６個のセンサを有して
もよい。特に全吐出口に対応したセンサを有すること
は、各吐出口毎のインク切れを検出可能であり、特定吐
出口だけにゴミがつまってインクが供給されない場合等
のエラーを検出できる。この場合、例えば、つまった吐
出口の両側の吐出口からは通常より大きいインクドロッ
プレットを噴射させるよう制御（駆動パルスの印加時間
の増加または電圧のアップ等）することによって、記録
品位の劣化を最小限にできる。
【００８８】（実施例７）レンズ付センサ 実施例１では、発光素子であるＬＥＤからの光は、平板
状の天板部と共通液室：１１を通過してセンサ：１４に
入射していたが、天板の構造はこの限りではなく、レン
ズの構造を合わせもっていてもよい。この構成はより一
層光学判定の精度を向上することができる。
【００８９】図１７は、天板部がレンズ構造を持った構
成の記録ヘッドの断面図を示す。レンズ：２０は凸レン
ズで、ＬＥＤからの光がセンサ付近に集光する焦点距離
となっている。レンズは凸状ではなく平面状のフレネル
レンズでもよい。
【００９０】（実施例８）サイドシュータヘッド 実施例１では、記録ヘッドの発熱素子が設けられた素子
基板面の実質的に沿う方向にインクを噴射する構成の記
録ヘッドの例を示したが、これに限定されるものではな
い。
【００９１】図１８は、記録ヘッドの素子基板面とイン
ク噴射方向とが実質的に直交する方向である構成の記録
ヘッドの例を示す。インク液滴２１は吐出口１６から図
で上方に噴射する。噴射したインク液滴２１はやがてプ
ラテン２２に支えられた記録媒体２３に付着して記録さ
れる。発光部１３は、プラテンの横に配置される。記録
ヘッド１は記録装置のキャリッジに支えられて、記録媒
体２３に対し相対移動して記録動作する。
【００９２】吐出口１６は図１８で紙面と直交する方向
に１２８個並べられている。
【００９３】（参考例）紙幅のセンス、ホームポジショ
ン（Ｈ．Ｐ）のセンス これまでの例では、素子基板上に設けられた発光素子や
受光素子を用いて記録ヘッド内のインクの有無や濃度を
検出する例を示した。以下の参考例は、被記録媒体の有
無、或いは更に、記録ヘッドのホームポジション位置を
検出する構成及びシーケンスを説明する。
【００９４】図１９は、記録ヘッド内に発光部１３と受
光部１８を有し、被記録媒体の有無と記録ヘッドを移動
するキャリッジのホームポジション位置とを検出する記
録装置の例を示す。ここでは、被記録媒体の有無の検知
と、ホームポジションの検知の両方を行う場合について
説明するが、装置の構成としては、どちらか一方の機能
を有するものでもよいことは言うまでもない。
【００９５】この記録装置の被記録媒体搬送手段を構成
するプラテンは光を反射しにくい材質または形状であ
り、本参考例では黒色のゴム部材である。被記録媒体は
上述のプラテンに比べ光を反射しやすい白色である。ま
た、ホームポジションマーカーも上述のプラテンに比べ
光を反射しやすい白色である。
【００９６】まず、ホームポジションＨ．Ｐシーケンス
のフローについて説明する。
【００９７】記録ヘッド１は図で左右に移動し記録動作
を行う。ホームポジション位置（図中右側）に移動する
（Ｓ２０１）。この時Ａの位置では発光部からの光は天
板部９で反射され、共通液室１１を通過して、受光素子
１８で検知される。発光部と受光部の位置がＡの位置か
らＢの位置に移動すると、Ｂの位置では、白色のホーム
ポジションマーカー２４で反射した光も加わるため、受
光部の光量はＡより増す。この増加分の有無を判断して
（Ｓ２０２）、ホームポジション位置を検出する。ホー
ムポジション位置では記録動作が終了するとキャッピン
グ手段２５により記録ヘッドの吐出口をキャップする
（Ｓ２０３）。
【００９８】このようなシーケンスを行うことで、記録
ヘッドのホームポジション検知を行うことができる。
【００９９】次に図２１を用いて、被記録媒体の有無検
出のシーケンスフローを説明する。
【０１００】記録ヘッドがホームポジション領域Ｂにあ
る時に受光素子によって受光量を測定し、受光量Ｂとし
て記憶する（Ｓ２１１）。
【０１０１】その後、記録ヘッドが記領域側に移動を行
う（Ｓ２１２）。受光素子が受光量の減少を検出した場
合（Ｓ２１３）、減少した受光量を受光量Ａとして記憶
する（Ｓ２１４）。
【０１０２】その後、タイマーをスタートし（Ｓ２１
５）、所定時間Ｔ１内に受光素子が受光量の増加を検出
（Ｓ２１６）した場合には、被記録媒体有りと判断する
（Ｓ２１７）。
【０１０３】一方、所定時間Ｔ１内に受光素子が受光量
の増加を検出（Ｓ２１６）しなかった場合には、被記録
媒体無しと判断し（Ｓ２１８）、ホームポジションシー
ケンス（Ｓ２１９）を行う。
【０１０４】また、次に図２２を用いて、被記録媒体の
有無検出と被記録媒体幅検出のシーケンスフローを説明
する。
【０１０５】図２２におけるステップＳ２１１までは、
図２１のステップＳ２１６までと同様であるので、ここ
では説明を省略する。
【０１０６】ステップＳ２２１で所定時間Ｔ１内に受光
素子が受光量の増加を検出した場合には、増加した受光
量を受光量Ｃとして記憶し（Ｓ２２２）、被記録媒体有
りと判断すると共に、時間Ｔ２を計測するタイマーをス
タートさせる（Ｓ２２３）。
【０１０７】次に受光量の減少を検出（Ｓ２２４）がな
されれば（Ｓ２２４）、その時の時間Ｔ２を計測し、こ
れから被記録媒体の幅を算出する（Ｓ２２５）。
【０１０８】一方、ステップ（Ｓ２２１）で受光量の増
加が検出できなかった場合には、被記録媒体無しと判断
し（Ｓ２２６）、ホームポジションシーケンス（Ｓ２２
７）を行う。
【０１０９】このようなシーケンスによって、被記録媒
体の有無と被記録媒体幅の検出を行うことができる。
【０１１０】（実施例９）素子基板温度測定 これまでの例では、記録ヘッド内のインクの有無や濃度
を検出する例を示した。本実施例は、受光素子をフォト
ダイオードとし、素子基板の温度をも検出することを可
能とするものである。
【０１１１】図２３は、１つのダイオードが光学センサ
の役割だけでなく、温度検出をもする場合の検出回路部
を示す。フィードバック抵抗Ｒｆの値は最適な値が選択
される。
【０１１２】このタイオード素子は、素子の温度に依存
して、電流電圧特性が変化する特性を有している。ま
た、このダイオード素子が素子に光が当たるか否かで電
流電圧特性をもっている。そこで、この両方の特性を利
用し、両特性を検出可能とした。
【０１１３】例えば、図１の構成で、発光部１３をオ
フ、すなわち、受光部に光が入らない時の検出回路部の
出力が素子基板の温度に対応した出力となる。この出力
と予め分かっている温度との関係から素子基板の温度を
検出することが可能となる。検出された温度のデータに
よって、例えば、高い温度ではインク噴射量が増加して
しまうのを防止するよう記録ヘッドの駆動を制御した
り、また、低い温度では、インク噴射量が減少してしま
うのを防止するよう発熱体や他の温度上昇手段によって
記録ヘッドの温度を上昇させる制御をする。
【０１１４】インクの有無や濃度の検出は、発光部を発
光させない時の出力と発光部を発光させた時の出力との
差から判断する。
【０１１５】受光素子をフォトダイオードとしてヘッド
の温度及びヘッド内のインクの有無（及び残量や濃度）
を検出する具体例を以下に示す。
【０１１６】図２４（ａ）は、フォトダイオードを使用
してヘッド温度を検出する回路を示す。
【０１１７】図２４（ｂ）は、フォトダイオードを使用
してインク有無を検出する回路を示す。また、図２５
は、１つのフォトダイオードを使用してヘッド温度検出
とインク有無検出とを切り替えて行う回路構成を示す。
【０１１８】記録ヘッド内にはフォトダイオードが２個
直列に設けられる。ヘッド温度検出回路は、フォトダイ
オードに約２００μＡの一定の電流を流し、その端子電
圧Ｖ１を測定する。この時、発光素子は発光しない。Ｖ
１は２５℃では約１．１５ｖで１℃につき約−４．３ｍ
ｖの温度係数である。Ｖ１の測定で記録ヘッドの温度を
検出できる。
【０１１９】一方、インク有無検出回路は、フォトダイ
オードの起電流を測定する。フォトダイオードで受光さ
れた光量に応じて光電流Ｉｓｈが発生し、フィードバッ
ク抵抗Ｒｆと演算増幅回路により電圧Ｖ２を得る。光量
が多いほどＶ２の絶対値は大きくなる。具体的には、Ｖ
２＝−Ｒｆ×Ｉｓｈである。発光部がＯＮ時のＶ２とＯ
ＦＦ時Ｖ２の差によりインクの有無、残量、濃度を検出
することが可能となる。フォトダイオードが受光する光
量によりＶ２の電圧が次段のＡ／Ｄコンバータ入力の最
適な電圧になるように抵抗Ｒｆの値が選択される。
【０１２０】図２５の切り替え部１と切り替え部２とは
フォトダイオードの測定が、ヘッド温度検出なのかイン
ク有無検出なのかにより、記録ヘッド内のフォトダイオ
ードからの接続を記録装置の回路部のヘッド温度検出部
かインク有無検出部かに切り替えて接続する。また、次
段のＡ／Ｄコンバータに信号を送る。切り替え信号はＣ
ＰＵから送られる。
【０１２１】検出された各電圧Ｖ１・Ｖ２の信号は、Ａ
／ＤコンバータによりＣＰＵへと伝えられ処理される。
【０１２２】この例では、ヘッド温度検出部とインク有
無検出部とが独立の回路とした。これは、ヘッド温度検
出時のフォトダイオードに流す電流は、インク有無検出
時に発生する光電流の１００倍以上であり、ヘッド温度
検出時の検出回路ではインク有無検出を示す出力電圧の
検出が困難なためである。
【０１２３】しかし、センサの改良や、検出回路の改良
により、これらの２つの回路は同一にすることは可能で
ある。例えば、次段のＡ／Ｄコンバータの精度を向上す
ることも１つの方法である。このようにして同一の回路
で、ヘッド温度検出とインク有無検出とを行っても良
い。
【０１２４】（実施例１０）色間のレジ調整 これまでの例では、記録ヘッド内のインクの有無や濃度
を検出する例を示した。これに対し、複数の記録ヘッド
を有したマルチヘッド構成の記録装置では、各色間の着
弾位置補正をも可能となる。
【０１２５】図２６は、３個の記録ヘッドを使用した場
合の例を示す。記録ヘッドは、Ｙ、Ｍ、Ｃの３色の記録
用にそれぞれ１個ずつある。３個のヘッドのメカニカル
な位置調整が完全であれば問題ないが、常に完全を保つ
機構は一般に高価である。このため、各ヘッド間の配置
ズレがあり、結果として記録された文字や画像にレジス
トレーションが発生する。
【０１２６】そこで、３個が一体になった記録ヘッドユ
ニットを一体にしたキャリッジを発光部に対して相対的
に移動させて、その時の各色の受光部の受光量の変化か
ら各ヘッドの相対位置差を検出する、位置検出動作を行
う。この情報をもとに、記録動作時に、インク噴射タイ
ミングを補正して、結果として、着弾位置の正しい、す
なわちレジストレーションのない記録が行われる。
【０１２７】具体的には、例えば主走査と副走査をして
なる記録方法での、主走査方向に一定速度でキャリッジ
を移動させ、記録ヘッドの位置検出動作が行われる。
【０１２８】図２７は、位置検出動作時のキャリッジ位
置に対する各ヘッドの受光部からの出力信号のレベルを
示す。発光部と各色の記録ヘッドとの相対位置の出力レ
ベルのピーク位置をキャリッジを主走査させながら出力
レベルを検出することによって検出する。検出された相
対位置は、記録装置内の記憶部に記憶され、記録動作時
には、このデータに基づいて、各色の記録ヘッドからの
インク噴射のタイミングを補正する。
【０１２９】以下に、図２８を用いてヘッド間の位置ズ
レを調整しながら記録する１スキャン中のフローを説明
する。なおこのフローは、図２６のヘッド、図２７の検
出データに基づくものである。
【０１３０】理想型では、ヘッド間ピッチ ｐｉｃｈＨ
＝１８０画素であり、 Δ×１＝ｐｉｃｈＨ Δ×２＝ｐｉｃｈＨ である。１画素は７０．５６μｍ角である。
【０１３１】 測定結果が、 Δ×１＝ｐｉｃｈＨ−１ 画素 Δ×２＝ｐｉｃｈＨ＋２ 画素 であった場合を想定する。
【０１３２】また、記録ヘッドは、記録動作領域側から
ホームポジション側にかけて、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に配置さ
れている。
【０１３３】まず、ステップ（Ｓ２８１）でホームポジ
ション（Ｈ．Ｐ）側から記録領域（Ｒ．Ｐ）側に記録ヘ
ッドを移動する。記録開始位置であれば（Ｓ２８２）、
シアン（Ｃ）を記録可能とする（Ｓ２８３）、次に通常
より２画素分遅れた位置からマゼンタ（Ｍ）を記録可能
（Ｓ２８４）とし、次に通常より１画素分先行した位置
からイエロー（Ｙ）を記録可能とする（Ｓ２８５）。１
スキャン分の記録が終了（Ｓ２８６）すれば記録ヘッド
側に復帰（Ｓ２８７）する。このデータに基づいて、各
色の記録ヘッドからのインク噴射のタイミングを補正す
る。
【０１３４】（実施例１１）フルラインヘッド これまでの例では、記録ヘッド内のインクの有無や濃度
を検出する例を示した。また、複数の記録ヘッドを有し
たマルチヘッド構成の記録装置では、各色間の着弾位置
補正も可能である例を示した。
【０１３５】さらには、他色を使用したフルラインヘッ
ドのレジストレーション補正も可能である。
【０１３６】図２９は、記録ヘッドのノズル数が３００
０で、ノズルの配列密度が３００ｄｐｉで１直線状に配
置されたノズルを有した記録ヘッドを４個使用し、記録
媒体のみの搬送でＡ４サイズを記録するフルライン記録
装置の例である。
【０１３７】記録媒体は記録媒体搬送ベルトによって搬
送される。このベルトには、一部に発光部があり、発光
部はベルトと同時に移動する。記録動作時にはベルトで
記録媒体を搬送する。
【０１３８】ヘッド位置検出動作は、各記録ヘッドの位
置関係を検出する。この動作では、記録媒体は搬送しな
い。発光部のみが記録ヘッドの下を予めわかっている速
度で移動する。各記録ヘッドの下部に発光部がきた時、
受光部に光が入射し、その最大値を示した位置が記録ヘ
ッドの位置を示す。このようにして、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ
各色の記録ヘッドの位置を正しく測定し、メモリーに位
置情報を記憶する。
【０１３９】記録動作時には、その位置情報に基づい
て、各色ヘッドの駆動タイミングを合わせる。すなわ
ち、レジストレーションを正しくする。これにより、多
少の記録ヘッド間の位置ズレがあっても、正しく記録さ
れる。
【０１４０】更には、各ヘッドには、両端に２個の受光
素子を有し、また、対応するベルト位置には２個の発光
部を有する。それぞれの受光素子からの検出信号によ
り、記録ヘッドの記録媒体搬送方向に対する傾き角を検
出し、記録動作時に補正された駆動タイミングで記録す
る。これにより、多少の記録ヘッドの傾きがあっても常
に正しく記録される。
【０１４１】図３０は別の例で、複数の記録ヘッドを有
して１つのヘッドユニットを構成した例である。記録ヘ
ッドには、１２個の吐出口と２個の受光部がある。記録
ヘッドは、母材に固定されている。このような記録ヘッ
ドが３００個で１つのヘッドユニットになっている。各
記録ヘッドの有効吐出口は１０であり、残りの２個は、
母材に対し記録ヘッドの位置がずれた場合に使用する吐
出口である。各記録ヘッドの母材への固定位置精度の検
出は、各記録ヘッドにある受光部で行われる。動作は、
図１９の場合と同様である。例えば特定の記録ヘッドが
１吐出口分左にズレた場合には、これを補正するように
使用する吐出口を選択して使用する。
【０１４２】（実施例１２） 近年異なるヘッドを単一の装置に対して交換可能にし
て、異なるヘッドによる記録を行うものや、異なるイン
クを有するヘッドを装置に用いることで、画質の向上や
多値化を行うものが提案されたり、実施されている。
【０１４３】このように、異なる特性を有するヘッドに
対して、そのヘッドの装置への装着を判定したり、残量
インクを判定するにあたって、上記実施例のような発光
素子や受光素子のような素子の特性を異なる特性のヘッ
ド毎に異ならせておき、その判定基準を装置側がもつこ
とによって容易に行うこともできる。
【０１４４】このような装置のブロックを図３１を用い
て説明する。
【０１４５】装置のインクジェット（Ｉ／Ｊ）ホルダー
には、異なる条件を持つヘッド（Ｉ型、ＩＩ型）が交換
可能に搭載される。
【０１４６】それぞれのヘッドには、光学用機能素子の
他に、吐出口の数や駆動電圧等のヘッド条件を持つメモ
リー手段が設けられている。
【０１４７】これらのヘッドが装置のインクジェットホ
ルダに装着された時にＩＤ入力手段を兼ねる光学情報入
力手段によって上述の条件が読み取られ、この条件に基
づいて、光学センサによる読み取り条件の判定基準が判
定手段によって設定される。
【０１４８】（実施例１３） 上述の実施例においては、図３２で示されるように、受
光素子であるフォトセンサーを発熱素子の両端に２ヶ設
けているが、より高い感度を得ようとすると前述のよう
にその分基板占有面積を大きくしなければならず、ヘッ
ドのコストアップになるものであった。ここで、４０１
はセンサーアノード電極、４０２はカソード電極、４０
３はセンサーのディテクター部である。４０４は発熱素
子、４０５は発熱素子を１１０ＶＨと１０２駆動トラン
ジスタとの配線部、４０６は外部とのコンタクトパッ
ド、４０７は１０３と１０４のロジック回路部、４０８
はトランジスタ、４０９はＧＮＤ配線、４１０はＶＨ配
線、４１１はアセンブリ位置合わせマーク、４１２は温
度調整用サブヒーター、４１３は発熱素子への印加パワ
ーを設定するためのランクヒーターである。更に、図３
２のようなセンサー配置では、センサーは発熱素子の両
端であるため、共通液室内の泡の全体をセンシングして
いなかった。４１４は、素子基板上にインクが存在する
範囲、つまり３０１のノズルと３０５の液室下と外部と
の境界である。
【０１４９】一方、半導体フォトセンサーは、図３３の
ように短波長側の感度が高くなく、カラーヘッドの場合
特にイエローインクのセンシングが他の色のインクに比
べて難しい。
【０１５０】本実施例では、ヘッド基体の半導体部であ
るロジック部とトランジスタ部以外の発熱素子と配線周
辺下の基板をＰＮ接合であるフォトセンサーとすること
で、インク液面化のほぼ全域にディテクター部を形成す
ることができた。更にアルミ配線にピンホールとスリッ
トを入れることで配線抵抗を落とさずディイクター面積
をあげることができた。
【０１５１】図３４は、一般的なフォトセンサーの断面
図である。６０１はセンサー検知部であり、６０２はＮ
型コレクタ埋込領域であり、６０３はＮ型エピタキシャ
ル領域であり、６０４は高濃度Ｐ型領域であり、フォト
センサーのアノードとなる。６０５はＮ型コレクタ埋込
領域であり、６０６は高濃度Ｎ型コレクタ埋込領域であ
りフォトセンサーのカソードである。６０７は、層間絶
縁膜であり、６０８はカソードのアルミ電極、６０９は
アノードのアルミ電極である。６１０と６１１は素子分
離のためのＰ型アイソレーション埋込領域、６１２は素
子分離のための高濃度Ｐ型アイソレーション埋込領域で
ある。フォトセンサーの検知部は、６０４周辺の光が到
達する部分であり、アルミ電極下はディテクターとはな
らない。
【０１５２】そこで図３５に、本実施例のフォトセンサ
ーのヘッド素子基板上でのレイアウトを示す。
【０１５３】７０１はフォトセンサーのアノード電極、
７０２はカソード電極でありアルミ電極は共に一層目ア
ルミで構成している。７０１と７０２周辺の下地が、Ｐ
Ｎ接合のフォトセンサーでありディテクター部７０３で
ある。発熱素子４０４と発熱素子に電力を供給する配線
部４０５は二層目アルミで構成されており、フォトセン
サーのアルミ電極とクロスオーバーしている。
【０１５４】従って、ＰＮ接合部は、発熱素子の下部に
も設けられているため発熱素子４０４周辺のアルミ配線
の隙間である図３６の斜線部８０１は、全てセンサーの
ディテクターになっている。
【０１５５】（実施例１４） 本実施例は実施例１２に関する他の実施例である。
【０１５６】図３７は、本実施例のフォトセンサーの素
子基板上でのレイアウトである。９０１はフォトセンサ
ーのアノード、９０２はカソード、９０３はディテクタ
ーである。本実施例は、左右対称に２組、先の実施例と
同様に発熱素子の下部までＰＮ接合が設けられ、ノズル
中心部まで、ディテクターになっている。また、左右に
２組同じものがあるので差動検出が容易であり、液室内
の泡の分布を検知できる。
【０１５７】更に本実施例の場合、ＰＮ接合がＶＨ配線
の下まで設けられており、その配線に９０４のようにピ
ンホールやスリットで穴を開けることで、広範囲に渡っ
てディテクター基体上に構成できる。
【０１５８】図３８に、フォトセンサーの処理回路例を
示す。本処理回路例は、フォトセンサーや発熱素子駆動
トランジスタと同じ製造プロセスで作成できるためヘッ
ド基体内に作り込む事が可能であり、プリンター本体の
コストを下げることができる。
【０１５９】シリコン半導体フォトセンサーは、図５に
示すように、イエローインクの染料が吸収する３００〜
５００ｎｍの短波長側の感度が悪い。従って、本方式の
場合イエローヘッドは、他のヘッドのセンサー情報で、
回復操作が実行される必要がある。
【０１６０】本発明の場合、耐インク保護膜２２１を多
層とし、その一部をＢＰＳＧなどの低温リフローガラス
で構成し、かつ短波長を吸収する着色を施す事により、
インクのある時は、光を感じないが、インク落ちをする
と保護膜を透過する着色より長波長の光を検知するの
で、イエローインクもＳ／Ｎよく検知できるようになっ
た。
【０１６１】（実施例１５） 図３９は、上記実施例にかかるプリントヘッドを装着し
て適用することのできるインクジェットプリンターの一
例を示す概略斜視図である。１１０１は、上記実施例に
係るプリントヘッドである。このヘッド１１０１は、駆
動モータ１１０２の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア
１１０３及び１１０４を介して回転するリードスクリュ
１１０５の螺旋溝１１０６に対して係合するキャリッジ
１１０７上に搭載されており、上記駆動モータ１１０２
の動力によってキャリッジ１１０７とともにガイド１１
０８に沿って矢印ａ及びｂ方向に往復移動される。図示
しないプリント媒体供給装置によってプラテン１１０９
上を搬送されるプリント用紙Ｐの紙押え板１１１０は、
キャリッジ移動方向にわたってプリント用紙Ｐをプラテ
ン１１０９に対して押圧する。
【０１６２】上記リードスクリュウ１１０５の一端の近
傍には、フォトカプラ１１１１及び１１１２が配設され
ている。これらはキャリッジ１１０７のレバー１１１９
のこの域での存在を確認して駆動モータ１１０２の回転
方向切換等を行うためのホームポジション検知手段であ
る。図において１１１３は、上述のプリントヘッド１１
０１の吐出口３０４のある全面を覆うキャップ部材１１
１４を支持する支持部材である。また、１１１５はキャ
ップ部材１１１４の内部にヘッド１１０１から、インク
を吸引する手段である。この吸引手段１１１５によりキ
ャップ内開口部１１１６を介してヘッド１１０１の吸引
回復が行われる。１１１７は、クリーニングブレードで
あり、１１１８はブレード１１１７を前後方向（上記キ
ャリッジ１１０７の移動方向に直交する方向）に移動可
能にする移動部材であり、ブレード１１１７及び１１１
８は本体支持板１１２０に支持されている。上記ヘッド
１１０１に設けられた発熱体１０１に信号を付与した
り、前述した各機構の駆動制御を司るプリント制御部
は、プリンター側に設けられており、ここには図示しな
い。
【０１６３】上述の構成を有するプリンター１１００
は、図示しないプリント媒体供給装置によりプラテン１
２０９上を搬送されるプリント用紙Ｐに対し、ヘッド１
１０１が用紙Ｐの全幅に渡って往復移動しながら記録を
行うものであり、ヘッド１１０１は、高密度プリントが
可能であるため、高精度で高速のプリントが可能であ
る。
【０１６４】
【発明の効果】以上説明したように、記録ヘッドのイン
ク噴射制御基板部に光学素子を有したことにより、コス
トアップすることなく、記録ヘッド内のインクの有無を
検出することが可能となった。
【０１６５】更には、インクタンクにはインクがある
が、インクタンク部と記録ヘッド部との結合や流路部の
リーク等の不具合で、記録ヘッドまでインクが供給され
ない場合のエラー検出も可能となった。
【０１６６】更には、噴射すべきインクの濃度をも検出
し、インクの経時変化等による劣化の不具合や、インク
タンク交換式の記録装置でのインクタンクの誤挿入を検
出することも可能となった。
【０１６７】更には、センサは光学センサであり、この
センサに加えて、発光素子をもインク噴射制御基板に有
し、検出精度を向上させることも可能となった。
【０１６８】更には、同時に記録ヘッドの温度の測定が
可能になった。
【０１６９】更には、ホームポジションセンサや紙セン
サとも共用できるようになった。
【０１７０】更には、複数のヘッドを有した記録ヘッド
のレジストレイション補正が可能となった。
【０１７１】また、実施例１４、１５においては、従来
３６０ｄｐｉの素子密度で６４セグメントのインクジェ
ットプリントヘッド素子基板内には、フォトセンサーの
ディテクター部の面積がせいぜい０．１ｍｍ2 程度の面
積しか設けられなかったが、本実施例によりチップサイ
ズを大きくすることなく、広範囲にディテクター部の面
積を１．０ｍｍ2 以上にする事が可能となった。ディテ
クター部の面積が１０倍以上になったことでセンサーの
Ｓ／Ｎ比が１０倍以上となった。
【０１７２】結果、定期的なインクの自動回復が不要と
なったため、回復操作で消費されるインクが画期的に少
なくなり、ヘッドのランニングコストが下がった。例え
ば、キヤノン製ＢＣ−０１という商品名のインクジェッ
トヘッドを毎日５枚ずつ印字すると数日毎に定期回復を
行って約９０日４５０枚印字できたが、本発明方式によ
り約１００日５００枚印字が可能となり、その印字枚数
アップ分ランニングコストが下がった。
【０１７３】更に、回復操作で吸引するインク量が少な
くなったのでプリント装置本体のインクタンクを小さく
でき、小型、軽量化できた。
【０１７４】また、センサーとセンサーの処理回路は、
ヘッド基体形成と同じプロセスで基体内の余裕スペース
に設けられるので、ヘッドのコストを上げることなく、
プリンター本体のセンサー処理回路分コストダウンでき
た。
【０１７５】更に、従来半導体センサーでイエローイン
クの検知は難しかったが、保護膜のＰＳＧ層をイエロー
系に着色し、光源を選ぶ事で、実用可能なイエローイン
ク内の泡検知が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットヘッドを説明するため
の図。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの平面図。
【図３】本発明のインクジェットヘッドを搭載した記録
装置の構成図。
【図４】本発明のインクジェットヘッドを搭載した記録
装置のブロック図。
【図５】残検シーケンスのフローを示す図。
【図６】残検シーケンスのフローを示す図。
【図７】検出回路を示す図。
【図８】検出回路の出力電圧を示す図。
【図９】インクの定量を行うためのセンサ出力を示す
図。
【図１０】吐出口面から光を照射した場合を示す図。
【図１１】発光部をＳｉ基板に設けた例を示す図。
【図１２】発光部を素子基板上に設けた例を示す図。
【図１３】多色一体ヘッドの例を示す図。
【図１４】４色のインクに対するＶout の検出レベルを
示す図。
【図１５】染料濃度に対する出力例を示す図。
【図１６】本発明のヘッドの平面図。
【図１７】天板部がレンズ構造である記録ヘッドの断面
図。
【図１８】サイドシュータタイプヘッドを示す図。
【図１９】被記録媒体センサとホームポジションセンサ
を設けた例を示す図。
【図２０】ホームポジションセンシングのシーケンスフ
ローを示す図。
【図２１】被記録媒体の有無検知のシーケンスフローを
示す図。
【図２２】被記録媒体の有無検知と幅検知のシーケンス
フローを示す図。
【図２３】検出回路を示す図。
【図２４】センサ部と検出部の回路構成を示すための
図。
【図２５】センサ部と検出部の回路構成を示すための
図。
【図２６】マルチヘッドの構成を示す図。
【図２７】複数ヘッドでの各ヘッドの発光部との相対位
置での出力レベルを示す図。
【図２８】位置ずれ検出の調整フローを示す図。
【図２９】フルライン記録ヘッドを多数個使用した場合
を示す図。
【図３０】千鳥配置のフルライン記録ヘッドを示す図。
【図３１】ヘッド交換を行う装置における判定ブロック
図。
【図３２】センサのレイアウトを示す図。
【図３３】シリコン半導体フォトセンサの感度波長依存
性を示す図。
【図３４】シリコン半導体フォトセンサの素子基板上レ
イアウトの実施例を示す図。
【図３５】光学センサの素子基板内レイアウトの実施例
を示す図。
【図３６】発熱素子周辺図。
【図３７】光学センサの素子基板内レイアウトの実施例
を示す図。
【図３８】光学センサの処理回路例を示す図。
【図３９】本発明のプリンタを示す図。
【図４０】ヘッドの模式図。
【図４１】素子基板の等価回路図。
【図４２】素子基板の断面図。
【符号の説明】
１ 記録ヘッド ２ アルミ基板 ３ Ｓｉ基板 ４ 発熱体 ５ 保護膜 ６ ＩＣ ７ ボンディングワイヤー ８ 端子 ９ 天板部 １０ インク流入部 １１ 共通液室 １２ 圧力室 １３ 発光部 １４ インク流路 １５ ＰＣＢ １６ 吐出口 １７ 白色板 １８ 受光部 ２０ レンズ ２１ インク液滴 ２２ プラテン ２３ 記録媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田鹿 博司 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 (72)発明者 小板橋 規文 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 (72)発明者 秋山 勇治 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 (72)発明者 須釜 定之 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 (72)発明者 泉田 昌明 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 (72)発明者 今仲 良行 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 昭58−118267（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−2011（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−135779（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−102061（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−147650（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−235155（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−119159（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−96835（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−246563（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−8383（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−218943（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−285351（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−289354（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−233388（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−198847（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/175 B41J 2/05

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクを吐出する吐出口と、該吐出口に
    連通したインク流路とを有するインクジェットヘッドに
    おいて、 前記吐出口からインクを吐出するための吐出エネルギー
    発生素子と、発光素子もしくは受光素子のいずれか一方
    で構成される光学素子とが同一基板上に設けられた素子
    基板を有し、 前記インク流路の内壁の一部は前記素子基板の前記光学
    素子が設けられた部位で構成されており、 前記インク流路内のインクは、前記素子基板に設けられ
    た光学素子と前記記録ヘッドの外部に設けられた他方の
    光学素子との間の前記インク流路を横断する光によって
    検出される ことを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項２】 前記素子基板に設けられた光学素子は受
    光素子で構成されている請求項１に記載のインクジェッ
    トヘッド。
  3. 【請求項３】 前記素子基板に設けられた光学素子は発
    光素子で構成されている請求項１に記載のインクジェッ
    トヘッド。
  4. 【請求項４】 前記光学素子は温度検出素子を兼ねてい
    る請求項２に記載のインクジェットヘッド。
  5. 【請求項５】 前記素子基板の前記光学素子が設けられ
    た部位は前記インク流路を構成する共通液室の内壁の一
    部を構成している請求項１に記載のインクジェットヘッ
    ド。
  6. 【請求項６】 前記素子基板の前記光学素子が設けられ
    た部位は前記インク流路を構成するインク細流路の内壁
    の一部を構成している請求項１に記載のインクジェット
    ヘッド。
  7. 【請求項７】 ヘッドに関する条件を保持するメモリ手
    段が設けられている請求項１に記載のインクジェットヘ
    ッド。
  8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれかに記載のイン
    クジェットヘッドと、 光学素子からの出力を基に、インクの残量検出、インク
    の濃度検出の少なくとも一つを行う制御手段とを有する
    インクジェット装置。
  9. 【請求項９】 インクジェットヘッドがインクの色に対
    応して複数配されている請求項８に記載のインクジェッ
    ト装置。
  10. 【請求項１０】 請求項７に記載のインクジェットヘッ
    ドの前記メモリから、ヘッドに関する条件を入力する入
    力手段と、 該条件に基づいて前記各検出における判定基準を設定す
    る判定手段と、 を有する請求項８に記載のインクジェット装置。
  11. 【請求項１１】 前記素子基板の前記吐出エネルギー発
    生素子に接続した配線電極の周辺下部に設けられたＰＮ
    接合によって前記光学素子が形成されている請求項１に
    記載のインクジェットヘッド。
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