JPH02165961A - 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
技術の進歩と信顆性の向上が著しい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０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＾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に連通す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
よフ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砥廉化す
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る吐出ヒータ
および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、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、保持手段による装着
時に、電気熱変換素子に所定の加熱を行ない、当該加熱
による温度検出素子の値を検出し、当該検出された値に
基づき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。

［作　用］ 以上の構成によれば、予め電気熱変換素子としての吐出
ヒータと、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。

［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、ｌ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（＾）および（Ｂ）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
面図およびその部分拡大図であり、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。同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけ
るセンサ２を含む部分Ｂの拡大図であり、５および６は
、それぞれ、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）および配線である。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。

センサ２は、他の部分と同様に、半導体と同様の成膜プ
ロセスによって形成しであるため極めて高精度であり、
他の部分の構成材料であるアルミニウム、チタン、タン
タル、５酸化タンタル、ニオブ等、温度に応じて導電率
が変化する材料で作成できる。例えば、これらのうち、
アルミニウムは電極に用いることができる材料、チタン
は電気熱変換素子を構成する発熱抵抗層と電極との接着
性を高めるために両者間に配置可能な材料、タンタルは
発熱抵抗層上の保護層の耐キャビテーション性を高める
ためにその上部に配置可能な材料である。また、プロセ
スのバラツキを小とするために線幅を太くし、配線抵抗
等の影響を少なくするために蛇行形状として高抵抗化を
図っている。

また、同様に保温ヒータ８は、吐出ヒータ５の発熱抵抗
層と同一材料（例えばＨｆＢ２）を用いて形成できるが
、ヒータボードを構成する他の材料、例えばアルミニウ
ム、タンタル、チタン等を用いて形成しても良い。

このような構成を第７図のヒータボード２７上に構成し
、さらにこれを用いて第１図、第２図のようなインクジ
ェット記録装置を構成することができる。

第４図は本発明の一実施例に係る記録ヘッド駆動制御系
および温度検出系を示すブロック図であり、この記録ヘ
ッド駆動の制御系は記録ヘッドの各吐出ヒータを記録デ
ータに応じて駆動制御するために設けられたものである
。

なお、センサ２およびヒータ５に結合した各部は、装置
本体のコントロールボード等に設けておくことができ、
端子４よりケーブル１６を介して接続すればよい。

１１は第５図または第６図につき後述する処理手順を実
行するマイクロコンピュータ形態のＣＰＵであり、その
処理手順に対応したプログラム等固定データを格納した
ＲＯＭ　、および上記処理のワークエリアとして用いら
れるＲＡＭを有する。ＣＰ［１１１は、本例に係る吐出
ヒータと温度センサの動作特性を検査するための処理を
実行し、また、第２図示の装置の主制御部として兼用さ
れる。

２＾は温度センサ２に対して通電を行って検出値を取出
し、ＣＰＩＩＩＩに適合する信号に変換を行う入力部で
ある。また、５＾は記録データに応じ選択的に吐出ヒー
タ５への通電を行うためのヘッドドライバである。

第５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時に起動される予備吐出
動作に係る処理と関連させて行なわれるものであり、吐
出ヒータ５および温度センサ２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Ｓ５０で記録装置の電源ＯＮを検知すると、ス
テップ５５１予備吐出のためにヘッドドライバ５Ａを駆
動し吐出ヒータ５へ通電を行なう。次に、ステップＳ５
２で温度センサ２の検出値を読取り、ステップＳ５３に
おいて、この読取った値をＲＡＭに記憶した所定の温度
範囲と比較し、その範囲内にあるか否かを判断する。

ステップＳ５３で肯定判断であれば、すなわち吐出ヒー
タ５および温度センサ２が適正な動作特性を示すものと
判断するとステップＳ５４へ進み記録動作可能を示すフ
ラグを立てて本処理を終了する。

ステップＳ５３で否定判断であれば、吐出ヒータ５また
は温度センサ２が適正なものではないと判断し、ステッ
プ５５５で記録動作不可を示すフラグを立てて本処理を
終了する。

第６図は本発明の他の実施例を示す処理手順のフローチ
ャートであり、第５図に示した処理と同様吐出ヒータ５
および温度センサ２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で第２図に示す記録装置の電源ＯＮを検
知すると、予備吐出を行なう前にステップ５６１で温度
センサ２の検出値を読取り１回目の温度検出を行ない、
ステップ５６２でこの検出値を第４図に示すＲＡＭの所
定の部位に記憶する。その後、ステップ５６３で予備吐
出のためにヘッドドライバ５Ａを駆動して吐出ヒータ５
に通電し、この通電後ステップＳ６４で温度センサ２に
よる２回目の温度検出を行ない、ステップＳ６５でこの
値を１回目と同様ＲＡＭに記憶する。

次にステップ５６Ｂにおいて、上記１回目と２回目との
温度検出値から、この間の温度変化を演算し、ステップ
Ｓ６７でこの温度変化の値が所定範囲内にあるか否かを
判断する。

以下、第５図に示した処理と同様、ステップＳ６７にお
ける判断に応じて、ステップ５６８またはステップＳ６
９において記録動作を可とするかあるい不可とする処理
を行ない本処理を終了する。

なお、記録動作を不可とした場合、この処理に伴なって
その旨を操作者に告知するようにしてもよい。

上記第６図に示した処理は、２つの時点の温度変化によ
って吐出ヒータおよび温度センサの適否を判断するため
、第５図に示した処理よりも、より正確かつ柔軟に判断
を行なうことが可能となる。

以上説明したように、第５図または第６図に示す処理に
よって吐出ヒータおよび温度センサが装置本体側にとっ
て適正なものか否かが判断される。すなわち、インクジ
ェット記録ヘッドの電気熱変換素子や温度センサは記録
ヘッドの特性を顕著に表わす要素であり、この動作特性
を調べることにより、個々の記録ヘッドの装置本体に相
対した適否を判断することが可能となる。

なお、上記処理における予備吐出のためのヘッドドライ
バ駆動時間や、検出される温度または温度変化を判断す
るための所定範囲は、ヘッドの仕様、例えば電気熱変換
素子の数や密度によフて変化させるのは勿論であり、ま
た、第２図に示すようにヘッドカートリッジが２つ装着
される場合は全てのヘッドカートリッジについて上記処
理を行なう。

なお、上記実施例では温度センサとして薄膜抵抗体を用
いたが５これに限るものではなく、ダイオード、トラン
ジスタ等の機能素子をヒータボード上に例えば造り込み
、この機能素子の温度特性を利用して温度検出してもよ
い。

第８図、第９図にこの実施例を示す。

第８図は本発明の他の実施例に係る温度検出部の断面図
であり、この温度検出部はダイオードを５個直列に結合
して構成される。図において、１０１はへ１電極配線で
あり、ダイオード１０３ａ〜１０３ｅのＰ領域およびＮ
領域に接続し、各ダイオード間の直列結合および人出力
に供される。１０２はＳ１０．で形成され、ヘッド基板
１２３の上面に配される絶縁層であり各電極間の絶縁を
行なう。５個のダイオード１０３ａ、１０３ｂ、１０３
ｃ、１０３ｄ、１０３ｅは、　Ａ１配線１０１によって
直列結合をなす。

第９図は第８図に示した構成の等価回路を示す。当面に
示されるように、ダイオード１０３ａ。

！０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ａにおける順電
圧降下をそれぞれｓ　％ａ＋ｖＦｌｌ＋ＶＦｃ＋ＶＦｄ
＋ＶＰｌとすると、全体の順電圧降下■、は、ｖ、＝ｖ
、−ｖ、＝　ｖ、、＋　ｖ、ｂ＋ｖ、ｄ　＋ｖ７となる
。

このとき、この回路に流れる電流値を一定にすれば順電
圧降下は温度のみの関数となり、電圧降下を測定するこ
とによって温度を検出することができる。

なお、上記温度センサを構成するダイオードの数は５個
に限定されるものではなく、適切に温度を検出できる構
成であれば何個であってもよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば予め電
気熱変換素子としての吐出ヒータと、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
判断される。

この結果、新たな記録ヘッドを装着したり、同一の記録
ヘッドを再装着した後、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が判断
されるため、不適な記録へラドが装着されたことによる
画質の劣下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ク
ジェット記録装置の斜視図、 第３図（Ａ）および（Ｂ）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
の平面図およびその部分拡大図、第４図は本発明の一実
施例に係る記録ヘッド駆動制ａａ系を示すブロック図、 第５図および第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、 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、 第８図は本発明の他の実施例にかかる温度検出部の構成
を示すダイオードアレイの断面図、第９図は第８図に示
す構成の等価回路図である。 ２・・・温度センサ、 ２Ａ・・・人力部、 ５・・・電気熱変換素子、 ５＾・・・ヘッドドライバ、 ８・・・保温ヒータ、 １１・・・ＧＰυ、 １４・・・ヘッドカートリッジ、 ２７・・・ヒータボード。 第１図 ２Ｉ 第２図 第４図 第５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
   する電気熱変換素子と、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、 該保持手段による装着時に、前記電気熱変換素子に所定
   の加熱を行ない、当該加熱による前記温度検出素子の値
   を検出し、当該検出された値に基づき前記記録ヘッドの
   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）前記記録ヘッド検査処理手段は前記温度検出素子お
   よび前記電気熱変換素子を用い、前記記録ヘッドを駆動
   する駆動制御手段および前記記録ヘッドの温度を制御す
   るための温度検出手段を兼ね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）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。