JPH02165960A - 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 - 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し、特に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］ 一般に、この種のインクジェット記録ヘッドは、記録用
のインク液滴を吐出して飛′ｆＨ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、これに電力を供給する八で等の配線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３０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。すなわち
、記録ヘッドは上述したようにインク吐出動作にかかる
熱作用の影響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
されてきた。

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。

これら記録ヘッド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、装置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
より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、例衣ば電気熱変換体
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る温度セン
サ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
ルギーを発生する電気熱変換素子と、ダイオードにより
構成され温度を検出するための温度検出素子とを有する
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るとき、
温度検出素子に電流を流し、電流を流したときの温度検
出素子における電圧降下を検出し、検出に基いて記録ヘ
ッドの適否を判別する処理を行う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。

［イ乍　用］ 以上の構成によれば、ダイオードによって構成される温
度検出素子に所定の電流を流し、そのときの電圧降下を
検出することにより温度検出素子としての温度センサの
動作特性が検査され、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５０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５０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
固定されており、これらはシャフト２１に沿って長手方
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、５は吐出
ヒータ（電気熱変換素子）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、後述される機能素子とし
てのダイオードセルと同一のサイズで形成されるダイオ
ードセルよりなる（図中１＋＝４２．）。８は温度セン
サ２と同一サイズセルのダイオード機能素子からなる駆
動用ダイオードセル群であり、これにより画像データに
応じて吐出ヒータ５を選択的に駆動することが可能とな
る。

第４図（Ａ）　はＰＮ接合からなるダイオード２０をヒ
ータボードｚ７に形成し、そのダイオード特性を利用し
て温度センサ２とする構成を示す６図かられかるように
ダイオード２０のＰ領域およびＮ領域からそれぞれ＾１
電極配線２２が引出され、基板表面との間にはＳｉｏ２
の絶縁層３３が形成される。

第４図（Ｂ）は第４図（＾）に示したダイオードの等価
回路を示す。図においてＡからＢ方向に電流が流れると
、ダイオード順方向の電圧降下ｖｒが生ずる。一般に、
順方向電圧降下ＶＦは、温度変化に応じて変化し、この
変化量を利用して温度の検出を行なう。

また、ｖｒの値はダイオード内を流れる電流密度によっ
ても変化する値であり、電流値を一定にすれば、ダイオ
ード２０において検出される順方向電圧降下値は温度の
みの関数となる。すなわち、ｖ２と温度の関係は と表わされ　（１）式において、ｋ、Ｑはそれぞれ波数
、電子の電荷と呼ばれる定数である。また、■。

はＰＮ接合の面積から導かれる一定の電流定数、■。

は順方向電流値、Ｔは絶対温度である。

従って、ダイオードに流す順方向の電流値■２を固定す
れば、順方向電圧■１は、Ｔのみの関数として表わすこ
とができる。

第５図は上側で示した温度センサ２を用いた温度検出回
路を示す。本回路は温度センサ２を除いて装置本体側に
配設され、記録ヘッド装着に伴う電気的結合部の結合に
よって上記回路が構成される。

温度センサ２で検出される順電圧降下Ｖ、は、図中、電
位ｖｌと基準電位ｖ２との差として表われ、この電位差
はアンプ２０３で増幅されてＡ／Ｄ変換器２０２を介し
ディジタルデータとしてＣＰＬ１２０１に入力する。Ｃ
ＰＯ２０１はこのデータを所定の関係に基き温度データ
に変換する。

同図に示すＣＰＵ２０１は、第６図にて後述される処理
手順等、本実施例のインクジェット記録装置の処理にか
かる手順を格納するＲＯＭ　、およびこれら処理におけ
るワークエリアとして用いられるＲＡＭを有する。従っ
てＣＰＯ２０１は記録データに基く吐出ヒータ駆動等、
記録装置全体の制ｒＭＪ処理をも実行する。２０４は温
度検出回路に供給電圧ＶＣＣを供給する電源回路である
。電源回路２０４はＣＰＵ２０１の制御により、通常の
温度検出時には一定の供給電圧、すなわち温度センサ２
に一定の電流を供給するが、第６図にて後述するように
、温度センサの特性を検査するときにはＣＰＯ２０１の
制御によって供給電圧を変化させる。

第６図は本発明の一実施例を示す処理手順のフローチャ
ートであり、本処理は電源ＯＮ時に起動され、温度セン
サが適正なものか否かを検査するための処理である。

ステップ５６０で記録装置の電源ＯＮを検知すると、ス
テップ５６１において供給電圧ＶＣＣを変化させ、第１
の所定電流値、例えば１１＾の電流を温度センサ２に流
し、ステップ５６２でこのときの温度センサ２の順電圧
降下ＶＦを検出してステップＳ６３でこの値をＲＡＭに
記憶する。

次にステップ５６４ではステップＳ６１　と同様、供給
電圧ＶＣＣを変化させて第２の所定電流値、例えば１０
０ｍＡの電流を温度センサ２に流し、ステップＳ６５で
このときの順電圧降下Ｖ「を検出してステップＳ６６で
この値を記憶する。

その後、ステップ５６７において、ステップ５Ｉｉ３お
よび５６Ｂで記憶した検出量が共に装置本体側々に定め
られた各々の所定範囲内に有るか否かを判断する。この
判断において、肯定判断の場合はステップ５６１１へ進
み、記録動作可のフラグをＯＮとし、否定判断の場合は
記録不可フラグをＯＮとして本処理を終了する。

前述したように、温度センサ２を構成するダイオードの
順電圧降下は電流値によっても変化し、ダイオード個有
の特性を示す。従って、上記処理によりセンサ２を構成
するダイオードの特性を知ることができ、ひいてはセン
サ２を具える記録ヘッドの装置本体に相対した適否を判
別することが可能となる。

なお、温度センサに流す電流の値は１種類でもダイオー
ドの特性を特定することは可能であるが、上記処理のよ
うに複数種類の電流を流すことにより、ダイオードの非
線形特性に対応することができ、より確実な検査を行う
ことが可能となる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によればダイオ
ードによって構成される温度検出素子に所定の電流を流
し、そのときの電圧降下を検出することにより温度検出
素子としての温度センサとの動作特性が検査され、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、不適な記録ヘッドが装着
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着されるインフ
ジエラ・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（Ａ）および（Ｂ）は第３図に示した温度センサ
のそれぞれ構成を示す断面図および等価回路図、 第５図は本発明の一実施例を示す温度検出回路の回路ブ
ロック図、 第６図は第５図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。 ２・・・温度センサ、 ５・・・吐出ヒータ（電気熱変換素子）、８・・・駆動
用ダイオードセル群、 ２０１・・・ＣＰＵ、 ２０２・・・＾１０変換器、 ２０４・・・電源回路。 第１図 ５は出ヒータ 第 図 第２図 第４図 第 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
   する電気熱変換素子と、ダイオードにより構成され温度
   を検出するための温度検出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るとき、
   前記温度検出素子に電流を流し、当該電流を流したとき
   の前記温度検出素子における電圧降下を検出し、当該検
   出に基いて前記記録ヘッドの適否を判別する処理を行う
   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）請求項１に記載のインクジェット記録装置を構成す
   る記録ヘッド。