JPH03140251A - インクジェット装置 - 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、記録用インクを吐出するために利用されるエ
ネルギを発生するエネルギ発生手段として電気熱変換体
を用いているインクジェット装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、インクジェット記録装置に使用される記録ヘッド
は５記録媒体としてインクを用いている。そして、イン
クを吐出する方法としては記録ヘッド、すなわちインク
ジェットヘッドに発熱素子の発熱部、すなわちヒータを
配設し、そのヒータに通電して発生させた熱エネルギを
利用することでインクを吐出させている。

従って、この記２ｊ方式は、インクを吐出する時のみ通
電させ、記録をしないとき、つまりインクを吐出させな
いときにはヒータには基本的に通電しないといった電気
的なオン／オフによって記録を行っている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このようなインクジェット記録装置にお
いては、記録する内容によっては、長時間連続してイン
クを吐出しなければならないときがある。このような場
合、上述した従来例においては、連続してインクを吐出
させるために、ヒータに連続的に通電を行っている。こ
のため記録ヘッドに連続して熱が加えられ、この部分が
異常に高温になり、この中にあるインクの粘性が変化し
てしまって画像の質が低下してしまうことがあるという
問題点があった。

本発明の目的は、記録ヘッドの異常な温度の上昇を防止
することによって画像の質が低下しないインクジェット
ｌＶ装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の問題点を解消するために、本発明は、インクを吐
出するために利用される熱エネルギを発生する熱エネル
ギ発生体を有するインクジェットヘッドの温度を検出す
る温度検出手段と、該温度検出手段から出力される検出
温度を第１基準温度および該第１基準温度より低い第２
基準温度と比較する比較手段と、所定量のデータの記録
動作に際し、前記比較の結果前記検出温度が前記第１基
準温度より高いと判定された場合には実行中の記録動作
を中断させ、前記検出温度が前記第１基準温度より低く
前記第２基準温度より高いと判定された場合には当該実
行中の記録動作が完了した後に次回の記録動作に移行す
るまでの待機時間を設定する制御手段とを具備すること
を特徴とするものである。

［作　用コ 本発明によれば、インクジェットヘッドの異常な温度上
昇をインクジェットヘッド内に備えている温度検出手段
が感知すると、実行中の記録動作を中断させ、または、
その記録動作が終了した後に次の記録動作を開始するま
での待機時間を設けることによって、インクジェットヘ
ッド内の発熱素子に電圧を印加するのを中止してインク
ジェットヘッドの温度を適正な温度まで下げ、そしてイ
ンクジェットヘッドが適正な温度まで下がれば、引き続
き記録動作を継続して行なうようにすることによって、
インクジェットヘッドが記録動作中に異常に高い温度ま
で上昇した場合でもヘッドの温度を下げることができ、
異常高温による画質の低下を防ぐことができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明実施例を詳細に説明する
。

第６図は本発明の実施例に係る液体噴射記録装置（イン
クジェット装置）の構成例、第２図はその記録ヘッドの
構成例、第３図（＾）およびＣＢ）は第２図示の記録ヘ
ッドの構成要素として採用可能なヒータボードの構成例
を示す。

まず、第６図において、】４はヘッドカートリッジであ
り、第２図および第３図につき後述するヒータボードを
用いて構成した記録へッドチップと、インク供給源たる
インクタンクとを一体としたものである。このヘッドカ
ートリッジ１４は、押さえ部材４１によりキャリッジ１
５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。記録ヘッドチッ
プの吐出口より吐出されたインクは、吐出口と微少間隔
をおいて配設されるプラテン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。

記録へラドチップに配設した吐出エネルギ発生素子には
、ケーブル１６およびこれに結合する端子４（第３図）
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６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、
２２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２図は本例に係る記録へラドチップの構成例である。

ここで、１はヒータボードであり、シリコン基板上に電
気熱変換体の発熱部（吐出ヒータ）５と、これに電力を
供給するへ１等の配線６とを有する電気熱変換体が成膜
技術により形成されて成る。そして、このヒータボード
１に対して、記録用液体の液路（ノズル）２５を形成す
るための隔壁を設けた天板３０を接着することにより、
記録へラドチップが構成される。

記録用の液体（インク）は、天板３Ｇに設けた供給口２
４より共通液室２３に供給され、ここより各ノズル２５
内に導かれる。そして、通電によってヒータ５が発熱す
ると、ノズル２５内に満たされたインクに気泡が生じ、
吐出口２６よりインク滴が吐出されるわけである。

第３図（＾）および（Ｂ）は、それぞれ、本実施例に係
るヒータボードの平面図およびその部分拡大図である。

同図（＾）において、３は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は温度検知手段たる温度センサであり、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（＾）におけるセン
サ２を含む部分Ｂの拡大図であり、８はヘッドを加熱す
るための加熱手段たる保温ヒータである。

センサ２は、他の部分と同様に、半導体同様の成膜プロ
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
のバラツギを小とするために線幅を太くし、配線抵抗等
の影蕾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）ＩｆＢ２）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。

次に、本実施例に係る記録ヘッドの温度制御の態様につ
いて説明する。

本例に係る第２図示の記録ヘッドでは、第３図に示すよ
うにヒータボード１の両端に温度センサ２を設けである
ため、それらの温度センサの出力からノズル２５の配列
方向における基板温度の分布状態を把握できる。また温
度センサ２の近傍に保温用ヒータ８が設けられているた
めに、加熱による温度の変化の検知の応答速度が高い。

これを用いて、基板上の温度分布を一定とする制御を応
答性および安定性高く行えることになる。

本例においては、そのような温度制御を行うためのヒー
タ、センサ等が適合性のあるヘッドカートリッレ１４に
装着されている。

第４図はコピーキー６５の近傍に配設された表示部６０
の構成を示す構成で、δ１のクエイティングランプは記
録へラドチップの温度が後述するＴ２より高くなったと
きに６２の記録ヘッド昇温注意ランプと供に点灯し、装
置がクエイティングの状態になったことを使用者に知ら
せる。６３の停止状態ランプは記録ヘッドの温度が後述
するＴ、より高くなフたときに６４の記録ヘッド昇温警
告ランプと供に点灯し、装置が停止状態になったことを
使用者に知らせるものである。

第５図は本例の温度制御系の一構成例を示す。

ここで、５はインクを吐出させるための吐出ヒータ、８
は記録ヘッドを一定の温度に保つための保温ヒータ、２
は記録へラドチップ内の温度を検出するための温度セン
ナ、５４は記録ヘッドが使用される；囲気の温度を検出
するための外部温度センサである。

５０は制御部であり、後述する処理手順を実行するｃｐ
ｕ　、その処理手順に対応したプログラム等固定データ
を格納するＩ’ｌＯＭおよび作業用のＲＡＭ等を有して
いる。この制御部５０は第１図示の装置の主制御部に兼
用されている。

次に、本実施例の制御に用いるしきい値のＴｌ＋Ｔ２の
値について述べる。

記録ヘッドは、保温ヒータを用いて通常例えば３５℃付
近の温度となるように制御されながら記録を行なうが、
装置の使用状況によっては記録ヘッドの温度が著しく高
くなる。そして記録ヘッドが例えば５０℃以上の高温の
状態で記録すると画質が低下する。この画質が低下する
とぎの温度をしきい値ＴＩとする。

しきい値Ｔ、は、しきい値Ｔ１より低温となるようにあ
る温度マージンをとフた値である。そして、記録を開始
する前の記録ヘッドの温度がこのしきい値Ｔ２以下であ
れば、標準的なドツト密度等の印字率で記録を行なえば
、連続記録をしても記録ヘッドの温度がしきい値Ｔ、に
達しないような値にしきい値Ｔ２ば選ばれている。

次に時間に対する記録ヘッドの温度の変化について説明
する。

第７図（＾）は連続して記録しているときの記録ヘッド
の温度と時間の関係を示したグラフである。ここで、縦
軸は記録ヘッドの温度、横軸は時間である。

第７図（Ｂ）は、記録ヘッドの温度がしきい値Ｔ。

に達した時点で、時間ｔ１−７たけ吐出ヒータへの通電
を中止したときの記録ヘッドの温度の変化を示したグラ
フである。このグラフから明らかなように、記録ヘッド
の温度がしきい値Ｔπに達した時点で、吐出ヒータの通
電を時間ｔ、−２だけ中止すれば、記録ヘッドの温度が
しきい値Ｔ２以下なるために、この時点から記録を始め
れば画像の質を低下させずに記録することができる。

この時間ｔ＋−２は、記録ヘッドの温度と装置の雰囲気
温度との差丁、（丁、・［記録ヘッドの温度］−［雰囲
気温度］）によって第８図に示したように変化する。そ
して、第５図示の制御部５０は各センサ２゜５４の出力
からＴ、を求め、状況に応じた時間ｔｌ−２を決定して
、その時間ｔ、−２だけ吐出ヒータ５への通電を中止す
る。

次に、以上のような構成において、制御部５０が処理す
べき制御のプログラムについて、本発明を複写機に用い
た場合のフローチャートを一例として第１図を用いて説
明する。

ここで説明の便宜のために被記録媒体のサイズをＡ４と
して説明するが、サイズが８４．Ａ３等になっても本実
施例が適用可能であることはいうまでもない。

先ず、ステップＳｌで装置をスタンバイ状態にして、コ
ピーキーによる動作スタートの入力を受けつける状態に
する。コピーキーが押されるとステップＳ２に進んで装
置が給紙動作を行なう。なお、手差し給紙もこのとぎに
行なうことができる。

ステップＳ３からステップ５１６までは記録動作である
。

先ず、ステップＳ３で１ライン目の記録を行なう。次に
ステップＳ４で記録ヘッドの温度Ｔをしきい値Ｔ、と比
較する。そして、Ｔ、＜ＴならばステラブＳ５で前述し
た時間ｔ１−２だけ吐出ヒータへの通電を停止させて、
ステップＳ６でその旨を表示部に表示させ、記録ヘッド
がオーバーヒートしたために停止状態に入フていること
装置の使用者に知らせる。そして、時間ｔｌ−２経過後
はステップＳ７へ進む。

このようにしてステップＳ７へ進むか、または、ステッ
プＳ４でｒ＜Ｔ、と判断されてステップＳ７へ進むかす
ると、１ライン分の紙送りがなされ、ステップＳ８で２
ライン目の記録が行なわれる。

以下、同様にして記録が進められる。

記録される紙サイズが本実施例の場合はＡ４サイズであ
るので全部で３２ライン分の記録がこのようにして行な
われる。

その後ステップ５１９で排紙動作をする。

次にステップ５２０で記録ヘッドの温度を調べる。記２
３ヘッドの温度Ｔをしきい値Ｔ２と較べてＴＮ７２なら
ばステップＳ２２へ、Ｔ２＜Ｔならばステップ５２１へ
進み所定の時間ｔ、たけウェイトの状態になり、その後
ステップ５２２へ進む、この時間ｔ２も、第８図に示し
た関係に基づいて時間ｔｌ−２を決定したときと同様の
処理手順に従って制御部５０が決定する。ここでステッ
プ５１９→Ｓ２０→５２１と進んだときの記録ヘッドの
温度の変化を第９図に示す。

そして、ステップ５２２では連続コピーであるか否かを
判断し、連続コピーならばステップＳ２へ、そうでなけ
ればステップ５１へ戻る。

以上説明したように、本実施例においては、このように
して記録媒体であるインクの温度が異常に上昇すること
を防いで、良好な画質の記録を行なうことができる。

なお、本実施例においては、２つのしきい値ＴＩ、Ｔ２
によって温度制御を行っているが、例えば装置の雰囲気
温度が急峻に変化するような場合には、より多くのしき
い値を用いることによって適切に制御を行うことができ
る。

以上詳述した本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもバブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置にお
いて優れた効果をもた′らすものである。かかる方式に
よれば記録の高密度化、高蹟細化が達成できるからであ
る。

その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許
第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細
書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好
ましい。この方式は所謂オンデマンド型、コンティニュ
アス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマ
ンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシ
ートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、
記録情報に対応していて核沸胱を越える急速な温度上昇
を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによ
って、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘ
ッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆
動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形
成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により
吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少な
くとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状
とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、
特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、
より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米
国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２
号明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。

記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示され
ているような吐出口、液路、電気熱変換体の組合せ構成
（直線状液流路または直角液温路）の他に熱作用部が屈
曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第
４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号
明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加
えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリット
を電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５
９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収す
る開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９
−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効
果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのよ
うなものであっても、記録を確実に効率よく行いつるか
らである。

ざらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対し
ても本発明は有効に適用できる。

そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合
せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成され
た１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい、加
えて、上側のようなシリアルタイプのものでも装置本体
に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置
本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップ
タイプの記録ヘッドにも本発明は有効である。

また、本発明に記録装置の構成として設けられる、記録
ヘッドに対しての回復９手段、予備的な補助手段等を付
加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ま
しいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッ
ドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加
圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素
子或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録と
は別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定
した記録を行なうために有効である。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数について
も、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられ
たものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対
応して複数個数設けられるものであってもよい。

さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態と
しては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末
として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装
置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形
態を採るものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば装置の環境が高温
であったり、印字率の高い記録を連続して行なう場合で
も、記録ヘッドのヒータ部分がオーバーヒートするのを
防ぐことができ、記録ヘッドのオーバーヒートによって
インクの温度が異常に上昇して画質が低下することを未
然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御部が行うべきプログラムの一例を示すフロ
ーチャート、 第２図は第６図示のインクジェット装置の記録ヘッドの
構成例を示す斜視図、 第３図（＾）および（Ｂ）は第２図示の記録ヘッドに適
用可能なヒータボードの一構成例を示す平面図およびそ
の部分拡大図、 第４図は表示部の構成を示す構成図、 第５図は温度制御系の一構成例を示すブロック図、 第６図は本発明の実施例に係るインクジェット装置の構
成例を示す斜視図、 第７図および第９図は記録ヘッドの温度の変化を説明す
るための説明図、 第８図は雰囲気温度と記録ヘッドの温度との差Ｔ、と、
吐出ヒータへの通電停止時間との関係を示す関係図であ
る。 １・・・ヒータボード、 ２・・・温度センサ、 ３・・・吐出ヒータ部、 ４・・・端子、 ５・・・吐出ヒータ、 ６・・・配線、 ８・・・保温ヒータ、 １４・・・ヘッドカートリッジ、 １５・・・キャリッジ、 １６・・・ケーブル、 １７・・・キャリッジモータ、 １８・・・記録媒体、 １９・・・プラテン、 ２０・・・フィードモータ、 ２１・・・シャフト、 ２２・・・ワイヤー ２３・・・液室、 ２４・・・供給口、 ２５・・・液路、 ２６・・・吐出口、 ３０・・・天板、 ５０・・・制御部、 ５４・・・外部温度センサ、 ６０・・・表示部、 ６１・・・クエイティングランプ、 ６２・・・記録ヘッド昇温注意ランプ、６３・・・停止
状態ランプ、 ６４・・・記録ヘッド昇温警告ランプ、６５・・・コピ
ーキー 第２図 第４図 じＣ］ 第８図 ｔε 〔０Ｃ〕 ↑ （Ａ） （Ｂ） 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを吐出するために利用される熱エネルギを発
   生する熱エネルギ発生体を有するインクジェットヘッド
   の温度を検出する温度検出手段と、 該温度検出手段から出力される検出温度を第１基準温度
   および該第１基準温度より低い第２基準温度と比較する
   比較手段と、 所定量のデータの記録動作に際し、前記比較の結果前記
   検出温度が前記第１基準温度より高いと判定された場合
   には実行中の記録動作を中断させ、前記検出温度が前記
   第１基準温度より低く前記第２基準温度より高いと判定
   された場合には当該実行中の記録動作が完了した後に次
   回の記録動作に移行するまでの待機時間を設定する制御
   手段と を具備することを特徴とするインクジェット装置。 ２）前記制御手段は、前記記録動作を中断させる時間お
   よび前記待機時間を前記検出温度と、前記インクジェッ
   トヘッドの外部の温度を検出する外部温度検出手段から
   の出力とに基づいて定めることを特徴とする請求項１に
   記載のインクジェット装置。