JPH02165955A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインクジェット記録装置および該装置に装着さ
れる記録ヘッドに関する。

［従来の技術］ この種のインクジェット記録ヘッドのうち吐出エネルギ
ー発生素子として電気熱変換素子を用いた記録ヘッドは
、記録用のインク液滴を吐出して飛翔液滴を形成するた
めのインク吐出口を高密度に配列することができるため
、解像度の高い記録を行なうことが可能であり、また、
記録ヘッドとして全体的なコンパクト化も容易であると
いう利点を有する。また、この種の記録ヘッドは最近の
半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しい
ＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用して
製造できるため、上述したようなマルチノズル化および
高密度実装化が容易で、しかも大量生産時の生産性が良
く製造コストの低廉化が可能となる。

第７図はこの種の記録ヘッドの構成例を示す分解斜視図
である。図において、２７は例えばシリコン基板形態の
ヒータボードであり、ヒータボード２７上には吐出エネ
ルギー発生手段としての電気熱変換体（吐出ヒータ）２
９と、これに電力を供Ｍするへ１等の配線２８とが成膜
技術によって形成される。

３０はヒータボード２７と接着されることによりインク
ジェット記録ヘッドを構成する天板であり、天板３０に
はインク吐出口２６に連通ずる熱作用室としてのインク
液路２５と各々のインク液路２５にインクを安定して供
給するための共通液室２３とを構成するための凹部が形
成される。また、天板３ｏには共通液室２３にインクを
供給するための供給口２４が設けられる。

この構成において、記録信号に応じた通電を行なうと、
ヒータ２９が発熱することによりインク液室２５内のイ
ンク中に気泡が発生し、この気泡の膨張収縮によって吐
出口２６からインク液滴が吐出される。

一方、インクジェット記録ヘッドは、装置において、記
録動作に伴なう劣下が最も著しい部分である。とりわけ
電気熱変換素子を用いた記録ヘッドは上述したようにイ
ンク吐出動作にかかる熱作用の影當を最も受ける部分で
あり、この熱作用によるヘッド構成部材の変質、変形が
進行し、記録ヘッドが本来有する性能を十分に発揮でき
なくなる恐れがある。

従って、インクジェット記録装置において、記録ヘッド
を交換可能な構成とすること、すなわち、いわゆるディ
スポーザブルな記録ヘッドを用いた構成とすることは必
然的な要請であり、また、上述したヘッド製造コストの
低廉化は記録ヘッドのディスポーザブル化を可能とする
ものであり、従来よりこのような記録ヘッドが種々提案
されてぎた。

また、インク供給源としてのインクタンクと記録ヘッド
とを一体化したカートリッジタイプのものをディスポー
ザブル化し、装置本体に容易に着脱できるようにした構
成も種々提案されている。

これら記録ヘットのディスポーザブルな構成により、記
録ヘッドの故障等に容易かつ迅速に対処できるようにな
り、また上記カートリッジタイプのものではインク補給
も簡単に行うことが可能となる。

このようなディスポーザブルの記録ヘッドまたはカート
リッジを装着本体に装着するにあたっては、双方に設け
たコネクタ形態の電気結合部を結合させることにより電
気的接続が得られるようにするのが一般的である。これ
により装置本体側の制御部から記録ヘッドの電気熱変換
体への駆動信号の伝達が可能となるとともに、記録ヘッ
ドあるいはカートリッジから制御部への各種状態信号の
送信が可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、ディスポーザブルな記録ヘッドを用いる装置
にあっては、新たな記録ヘッドを装着した場合、あるい
は−度取りはずした記録ヘッドを再装着した場合に記録
画像の画質が劣下したり、装置に不具合が生じる可能性
がある。これは、装着される記録ヘッド個々の動作特性
が、記録装置本体に対する相対的なばらつきを有するこ
とに起因するものであり、この相対的な動作特性のばら
つきは、製造過程、経時変化、製品管理条件等によるば
らつきが累積されて生じる。

また、仕様の異なる記録ヘッドを誤って装着することに
よって上記不具合が生じる可能性もある。すなわち、仕
様の異なる記録ヘッドが、例えば製造コストを低廉化す
るために同一の外装で製造される場合には、上述のよう
に誤って装着する可能性がある。このような仕様の異な
った記録ヘッドが装着された場合、例えば電気熱変換体
やこれを駆動するための機能素子の特性と本体側制御部
との不適合により、記録画像の画質が劣下するばかりで
なく、記録ヘッドや装置本体そのものに悪影響を与える
場合がある。

本発明は上述のような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記録ヘッド個々が
有する特性を顕著に表わす部分の一つであり、吐出エネ
ルギー発生素子を選択的に駆動するために配設される機
能素子の動作特性を予め調べることにより、装着される
記録ヘッドが適正なものか否かを判別することが可能な
インクジェット記録装置および該装置に装着される記録
ヘッド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、インクを吐出するための吐出口
と、吐出口からインクを吐出するために利用されるエネ
ルギーを発生する吐出エネルギー発生素子と、吐出エネ
ルギー発生素子を画像データに応じて駆動するための半
導体機能素子とを有する記録ヘッドと、記録ヘッドを着
脱自在に保持する保持手段と、保持手段によって記録ヘ
ッドが保持されているときに、半導体機能素子に所定の
逆耐電圧を印加し、印加の後、半導体機能素子の導通を
調べ、導通しているか否かに基き記録ヘッドの適否を判
別する記録ヘッド検査処理手段を有する装置本体とを具
えたことを特徴とする。

［作　用］ 以上の構成によれば、半導体機能素子に装置本体に応じ
て定められる所定の逆耐電圧を印加し、この印加による
半導体機能素子の導通が検査され、この結果によって装
着された記録ヘッドの装置本体に相対した適否が判別さ
れる。

［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
。

第１図は本発明の一実施例に係るインクジェット記録ヘ
ッドの外観斜視図を示し、インクタンクを一体としたデ
ィスポーザブルなものである。なお、同図において第７
図に示したのと同様の要素には同一の符号を付してその
説明を省略する。

同図に示すようにインクタンクを一体としたヘッドカー
トリッジは、インク吐出口２６を有しヒータボード２７
と天板３０とを接合して構成される記録ヘッドと、イン
クを貯留するためのインクタンク５０とから構成される
。インクタンク５ｏはその内部にインク吸収体を配設し
て貯留するインクを含浸する。また、５１はインクタン
ク５ｏから供給されるインクを一時貯留し記録ヘッドに
直接インクを供給するための供給タンクである。

第２図は第１図に示したヘッドカートリッジ１４が装着
されるインクジェット記録装置の斜視図である。

同図に示すように、ヘッドカートリッジ１４は、保持手
段としての押さえ部材４１によりキャリッジ１５の上に
固定され、この固定時には不図示のスイッチが動作して
後述のＣＰＵに記録ヘッドの装着を知らせる。これら記
録ヘッドはシャフト２１に沿って長平方向に往復動可能
となっている。記録ヘッドより吐出されたインクは、記
録ヘッドと微少間隔をおいて、プラテン１９に記録面を
規制された記録媒体１８に到達し、記録媒体１８上に画
像を形成する。

記録ヘッドには、ケーブル１６およびこれに結合する結
合部を介して適宜のデータ供給源より画像データに応じ
た吐出信号が供給される。ヘッドカートリッジは、用い
るインク色等に応じて、１ないし複数個（図では２個）
を設けることができる。

なお、第２図において、１７はキャリッジ１５をシャフ
ト２１に沿って走査させるためのキャリッジモータ、２
２はモータ１７の駆動力をキャリッジ１５に伝達するワ
イヤである。また、２０はプラテンローラ１９に結合し
て記録媒体１８を搬送させるためのフィードモータであ
る。

第３図は、第１図、第２図に示したインクジェット記録
ヘッドを構成するヒータボードの平面図であり、具体的
には第７図示の構成に適用可能なものである。

同図において２７は本例に係るヒータボード、３は後述
される電気熱変換素子よりなる吐出ヒータ部である。４
は端子であり、ワイヤボンディングにより外部と接続さ
れる。２は記録ヘッドの温度を検出しヘッド温度を適切
に制御するために設けられた温度センサであり、吐出ヒ
ータ部３等と同じ成膜プロセスにより吐出ヒータ部３に
形成しである。５は吐出エネルギー発生素子としての吐
出ヒータ（電気熱変換素子）である。また、８はセンサ
２と同様ヘッド温度を適切に制御するために設けられた
加熱素子としての保温ヒータである。

また、１０は吐出ヒータ５を画像データに応じて選択的
に駆動するために設けられたダイオードアレイである。

さらに、９は抵抗線であり、後述の逆耐電圧検査処理に
て用いられる。

第４図は第３図に示したヒータボードの部分的な縦断面
図であり、吐出ヒータ５とこれに対応するダイオードア
レイ１０の１つのダイオードセル１００を共通のＮ型シ
リコン基板上に設けた構成を示す。図において、Ｎ型シ
リコン基板１０１の一部にｐウェル拡散層１０２が形成
される。ｐウェル層１０２の周囲にはダイオードのアノ
ード電極１１０を具えた３０層１０３が形成される。ま
た、シリコン基板１０１にはダイオードのカソード電極
１１１および個々のダイオード間の寄生トランジスタ動
作を規制するためのキャップ電極１０９をそれぞれ具え
たｎ“層１０７および１０５が各々形成される。

これらのダイオード構造の上部は絶縁層１０８で被覆さ
れ、各電極１１０，１１１にはそれぞれ抵抗体配線およ
びアルミ配線１１２および１１３，１１４および１１５
がそれぞれ接続される。このアルミ配線１１５および抵
抗体配線１１４によって発熱抵抗体としての吐出ヒータ
５が構成される。

キャップ電極用ｎ“層１０５の上のアルミ電極１０９は
ｎ“層１０５と同様ダイオードの周囲を囲むように配線
され、図示されていない引出し配線により、外部からキ
ャップ電位が与えられる。ダイオードはアノード電極１
１０とカソード電極１１１との間に形成され、アノード
電極１１０は抵抗体配線１１２およびアルミ配線１１３
により記録ヘッドの外部端子まで引き出され、このアノ
ード電極１１０は駆動方式に応じ、通常複数個のアノー
ド電極を接続するコモン電極に接続する。

第Ｓ図（Ａ）は第３図に示したヒータボードの吐出ヒー
タとダイオードアレイよりなる回路の等価回路、および
本発明の一実施例にかかる逆耐電圧検査制御の構成を示
す回路ブロック図である。

図において、５および１００はそれぞれ前述した吐出ヒ
ータおよびダイオードセルであり、これらダイオードセ
ル１００によってダイオードアレイｌＯが形成される。

３１３はコモン電極配線であり、第４図にて上述したア
ノード電極に接続する。

また、５００はＣＰＵであり、第６図にて後述される処
理手順を格納するＲＯＭ　、およびこの処理においてワ
ークエリアとして用いられるＲＡＭを有し、ダイオード
に逆耐電圧を印加する処理を実行する。なお、ＣＰＵ５
００は記録装置全体の制御をも行うものであり、またｔ
ｌ：ＰＵ５００により吐出ヒータ５を駆動するための駆
動回路および信号線等の構成は同図において省略されて
いる。５０１はＣＰＵ５００の制御に基き、抵抗線９へ
の検査電圧の印加９ダイオードセルＩＯＱへの逆耐電圧
の印加、および印加後のダイオードセル１００の導通を
調べるための電圧印加を行う逆耐電圧検査回路であるに
れらＣＰｔ１５００および逆耐電圧検査回路５０１は装
置本体側に配設される。

第６図は本発明の一実施例にかかる処理手順のフローチ
ャートであり、本処理は記録ヘッドを装置本体に装着し
たときに起動され、電気熱変換素子を駆動するために設
けられたダイオードの特性を検査するための処理である
。

まず、ステップ５６０において、記録ヘッドの装着に伴
うスイッチ動作により、ｃｐｕｓｏｏへ信号が出力され
、記録ヘッド装着を検知するとステップＳ８１へ進み、
抵抗線９に微少電流が流れるよう通電し、ステップＳ６
２で抵抗線９が導通しているか否かを判断する。

否定判断であれば本処理を終了し、肯定判断であればス
テップＳ６３へ進み、ダイオードセル１００に所定の逆
耐電圧を印加する。この逆耐電圧の値は装置本体が正規
に装着すべき記録ヘッドを構成するダイオードによって
定まるもの、であり、実際のダイオードの逆耐電圧より
も小さい電圧値に設定されている。また、逆耐電圧の印
加は必ずしも全てのダイオードセルに行われる必要はな
く、例えば共通のコモン電極配線毎に１個ずつ印加する
ようにしてもよい。次に、ステップ５６４でダイオード
の導通を検査するため逆耐電圧を印加したダイオードセ
ルに所定の順方向電圧を印加し、ステップＳ６５におい
てダイオードセルが導通しているか否かを判断する。

ここで、導通していればステップＳ８６へ進み、記録装
置による記録動作を許可するフラグをＯＮとし、ステッ
プＳ６７で抵抗線９に許容量以上の電流を流し、熱溶断
して本処理を終了する。このステップＳ６７の処理およ
びステップ５６２の判断によって、逆耐電圧の印加は装
着時の１回のみ行われ、例えば同一の記録ヘッドを再装
着した場合などは逆耐電圧の印加は行われない、これに
より、いたずらにダイオードに逆耐電圧を印加してダイ
オードを劣化させることを防止することが可能となる。

ステップ５５５で否定判断の場合、すなわち逆耐電圧の
印加によりダイオードセルもしくは、吐出ヒータが破損
し導通しなくなった場合は装着された記録ヘッドが装置
本体に相対して不適なものであると判断し、記録動作を
不許可にするフラグをＯＮとして本処理を終了する。な
お、このフラグをＯＮとする処理と同時にその旨を音声
１表示等で告知するようにしてもよい。

なお、上記実施例では記録ヘッド駆動のための機能素子
としてダイオードが通用される場合を示したが、記録ヘ
ッドとしてトランジスタが用いられる構成も可能である
。この実施例の等価回路図を第５図（Ｂ）に示す。この
回路において、トランジスタ４０２〜４０４は駆動すべ
き吐出ヒータ５を選択するスイッチング素子として機能
する。この実施例においてもトランジスタに逆耐電圧を
印加する処理を行い本発明の目的を達成することは可能
である。

また、吐出エネルギー発生素子としては吐出ヒータ（電
気熱変換素子）に限定されるものではなく、ピエゾ素子
等の圧力により吐出エネルギーを発生させる素子でもよ
い。

なお、本実施例では、記録ヘッドを最初に装着したと籾
に所定の逆耐電圧をダイオード虹逆方向に印加する構成
であったが、これに限るものではない。例えば電源投入
毎に行うよう構成してもよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば半導体
機能素子に装置本体に応じて定められる所定の逆耐電圧
を印加し、この印加による半導体機能素子の導通が検査
され、この結果によって装着された記録ヘッドの装置本
体に相対した適否が判別される。

この結果、記録ヘッドを装着した後、記録動作を開始す
る前に装着された記録ヘッドが装置本体にとって適切な
ものか否かが判断されるため、不適な２龜ヘッドが装着
されたことによる画質の劣化や装置への悪影響を未然に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るインクジェット記録ヘ
ッドの外観斜視図、 第２図は第１図に示した記録ヘッドが装置されるインク
ジェット記録装置の斜視図、 第３図は第１図および第２図に示したインクジェット記
録ヘッドを構成するヒータボードの平面図、 第４図は第３図に示したヒータボードの詳細な縦断面図
、 第５図（Ａ）は本発明の一実施例を示す回路ブロック図
、 第５図（Ｂ）は本発明の他の実施例に係る回路ブロック
図、 第６図は第５図（Ａ）に示す構成による処理手順のフロ
ーチャート、 第７図はインクジェット記録ヘッドの一般的な主要部構
成を示す分解斜視図である。 ５・・・吐出ヒータ（電気熱変換素子）９・・・抵抗線
、 １０・・・ダイオードアレイ、 １００・・・ダイオードセル、 ３１３．４０１・・・コモン電極配線、４０２〜４０４
・・・トランジスタ、 ５００・・・ｃｐｕ　。 ５０１・・・逆耐電圧検査回路。 第１図 第２図 第３図 図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを吐出するための吐出口と、該吐出口から前
   記インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生
   する吐出エネルギー発生素子と、該吐出エネルギー発生
   素子を画像データに応じて駆動するための半導体機能素
   子とを有する記録ヘッドと、 該記録ヘッドを着脱自在に保持する保持手段と、 該保持手段によって前記記録ヘッドが保持されていると
   きに、前記半導体機能素子に所定の逆耐電圧を印加し、
   当該印加の後、前記半導体機能素子の導通を調べ、当該
   導通しているか否かに基き前記記録ヘッドの適否を判別
   する記録ヘッド検査処理手段を有する装置本体と を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２）前記半導体機能素子はダイオード機能素子であるこ
   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。 ３）前記半導体機能素子はトランジスタ機能素子である
   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。 ４）請求項１ないし３のいずれかの項に記載のインクジ
   ェット記録装置を構成するインクジェット記録ヘッド。