JPH03227641A - 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に関し、特にインク
吐出口からインクを吐出させて被記録材にインクを付着
させて文字・画像等の記録を行うインクジェット記録装
置に関する。

［従来の技術］ 従来、熱エネルギーによって液体中に気泡を形成し、そ
の時生じる圧力によってインク吐出口からインクを吐出
させて飛翔的インク滴を形成し、このインク滴を被記録
材に付着させて記録を行うインクジェット記録装置が知
られている。

一般に、この種の熱エネルギーを利用したインクジェッ
ト記録装置では、特に基板上に積層された電気熱変換体
にパルス状に通電を行って液体を加熱することにより記
録を行なうバブルジェット記録方式のインクジェット記
録装置においては、各パルスごとにインクが吐出するの
に充分な加熱が行われるようにするとともに、このとき
に余分な熱エネルギー−が与えられないよ−うにするこ
とが、繰返し駆動における安定吐出ならびに省エネルギ
ーの観点から重要である。しかし、従来装置では、同一
基板上に複数個の発熱体（電気熱変換体）及びインク吐
出口を持った記録ヘッドに印加するパルス及び駆動電圧
として、複数個の発熱体の中の代表的な発熱体に最適な
パルスおよび駆動電圧が設定され、−記録ヘッドの中の
すべての発熱体が第７図に示すように同一条件で駆動さ
れていた。

第７図（Ａ）はこの種の従来の一般的なインクジェット
記録ヘッドの電気熱変換体駆動用集積回路の回路構成を
示し、第７図（Ｂ）はこの集積回路を使用した従来の記
録ヘッドの回路構成を示し、第７図（Ｃ）は第７図（Ｂ
）の回路における駆動信号のタイミングを示す。第７図
（Ａ）において、７０１は６４ビツトのラッチ回路、７
０２は６４ビツトのシフトレジスタ、７０３はＤ型フリ
ップフロップ回路（Ｆ／Ｆ）である。また、第７図（Ｂ
）において、７１０はそれぞれ第７図（Ａ）に示すＩ／
Ｃ（集積回路）、７２０はそれぞれ電気熱変換体である
。なお、信号および動作については周知であるので、そ
の説明は省略する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の各発熱体の抵抗値の特性を完全に
均一にすることは製造技術等の理由から実際上困難であ
り、その特性のばらつきが生ずる。だが、上述のように
、従来技術では一記録ヘッド内の各々の発熱体に同一の
パルス幅及び駆動電圧を印加し、すべての発熱体を最適
な駆動条件で駆動していなかった。したがって、ある発
熱体には必要以上のエネルギーが印加されて、発熱体の
寿命が短くなる。逆に、必要十分なエネルギーが印加さ
れていない発熱体では安定なインク吐出が得られず、良
質な記録画像を得られないという不具合が生じていた。

さらにまた、被記録媒体である記録用紙の印字幅方向に
多くのインク吐出口を具えた記録ヘッド、例えば記録用
紙幅全部に吐出口を具えた所謂フルマルチタイプの記録
ヘッドにおいては一層、各発熱体の抵抗値のばらつきが
太き（なり、記録ヘッド内におけるインクの吐出の安定
性が低下する発熱体が数多くなるという解決すべき課題
があった。

本発明の目的は、上記の点に鑑み、装置を大型化するこ
となく、−記録ヘッド内の各電気熱変換体（発熱体）に
それぞれ最適な個別の駆動条件で吐出エネルギーを供給
することを可能にして、安定なインク吐出により良好な
画像を記録することができるインクジェット記録装置を
提供することある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、同一基板上に複数
の吐出エネルギー発生用の電気熱変換体とブロック単位
で該電気熱変換体を通電制御する複数個の電気熱変換体
駆動用駆動回路を具え、該電気熱変換体に通電すること
により被記録媒体に対してインク吐出口からインクを吐
出して記録を行うインクジェット記録装置であって、−
前記基板上に特定ブロックの電気熱変換体に供給すべき
エネルギー指数を表わすパターンをあらかじめ記録した
記録部と、該記録部から前記駆動回路を介して前記エネ
ルギー指数を読み出す読み出し手段とを具備したことを
特徴とするものである。

また、本発明の一態様は前記エネルギー指数は各ブロッ
ク毎の電気熱変換体の平均的抵抗値の測定データに対応
して設定され、前記読み出し手段で読み出された該エネ
ルギー指数に対応した駆動パルス幅で前記電気熱変換体
を印加することを特徴とするものである。

［作　用］ 本発明では、複数個の電気熱変換体（発熱体）を駆動す
る各駆動回路毎に、その電気熱変換体の平均的な抵抗値
に最適な駆動指数（エネルギー指数）をあらかじめ製造
検査工程等において記録ヘッドに記録し、この記録され
た駆動指数を画像の記録動作時に駆動回路を通して読み
出して最適な駆動パルス謔で電気熱変換体を駆動する。

従って、各連動回路単位で適切な駆動条件での電気エネ
ルギーが電気熱変換体に印加されることになり、インク
吐出が安定して良質な画像が得られる。

［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５図は本発明の一実施例のインクジェット記録装置の
構造を示す。第５図において、３０１Ａおよび３０１Ｂ
は、記録媒体Ｒを矢印の副走査方向Ｖｓに挟持搬送する
ために設けたローラ対である。３０２８Ｋ。

３０２Ｙ、　３０２Ｍおよび３０２Ｃは、それぞれ記録
媒体Ｒの全幅にわたってノズルを配列したブラック、イ
エロー、マゼンタおよびシアンの記録を行うフルマルチ
タイプの記録ヘッドであり、その順に記録媒体搬送方向
の上流側から配置しである。

３００は回復系であり、インク吐出の回復処理（吐出回
復処理と称する）にあたっては記録媒体Ｒに代って記録
ヘッド回路３０２８に〜３０２Ｃに対応する。しかし本
例においては、適切なタイミング予備加熱を行うために
、その吐出回復処理の起動回数を著しく低減できる。

第６図は第５図の記録ヘッド３０２８に〜３０２Ｃの１
つの外観を示す。第６図において３１０はインク吐出口
、３１２はインク供給管、１４０は後述の本発明に係る
電気熱変換素子駆動用の複数のＩＣ回路（駆動回路）で
ある。また、３１６および３１ｇは端子である。

第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の一実施例の記録ヘッド
の駆動回路の構成と動作タイミングを示す。第１図（Ａ
）は各駆動回路（ＩＣ回路）の回路構成を示す。第１図
（Ａ）において、１０７　（ＣＬＲ／ＭＯＤ）はインク
吐出を禁止するクリア信号（ＣＬＲ）とあらかじめ設定
された駆動指数信号（ＭＯＤ）である。１０８〜１１１
　（ＳＤＯ〜５Ｄ３）はインクジェット記録装置本体の
記録ヘッド制御回路（図示しない）から入力するモード
の切換信号である。

１１２は、あらかじめ設定された駆動指数信号１０８〜
Ｉｌｌ　（ＳＤＯ〜５Ｄ３）を入力し、シフトクロック
１０６（ＳＣＫＩ）に同期して駆動指数を転送する４ビ
ツトのパラレル−シリアル変換器（Ｓ／Ｒ）である。

１０３（ＬＡＴＩ）は、パラレル−シリアル変換器１１
２に駆動指数信号１０８〜１１１　（ＳＤＯ〜５Ｄ３）
をロードするロード信号であり、通常駆動時のシリアル
記録データのラッチ信号と共用する。１１３〜１１５は
駆動指数入力時と通常駆動時のシリアルデータの切替え
用のゲート回路である。

第１図（Ｂ）は本発明実施例の記録ヘッドの駆動回路の
全体を示す。第１図（Ｂ）において１４０はそれぞれ第
１図（Ａ）に示す回路構成のＩＣ回路であり、各ＩＣ回
路１４０の下部のパターンが駆動指数設定部１４５であ
る。１５０はそれぞれ各インク吐出口内に設けられた電
気熱変換素子（発熱素子）である。

駆動指数設定部１４５は当該記録ヘッドの製造工程中に
おいて１駆動ＩＣ回路分の発熱素子の抵抗値を測定し、
その抵抗値の平均値に対応する最適駆動指数をあらかじ
めパターンニングされた駆動指数設定部のパターン（第
２図（Ａ）参照）−をレーザビーム等で選択的に切断す
ることによって設定する（第２図（Ｂ）参照）。このと
き設定するパターンは例えば第３図に示すようにして２
進数表示で示され、この駆動指数は基準パルス幅に対し
ての加減を示す。このようにして、−記録ヘッド内の各
駆動ＩＣ回路単位で最適な駆動指数が設定された記録ヘ
ッドが作られる。

第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は、記録ヘッド基板上の駆動
ＩＣ回路の実装パターンを示し、第２図（Ａ）の破線部
が駆動指数設定部１４５である。第２図（Ｂ）は設定部
パターンを設定のために切断した一例を示す。

第４図は本発明実施例の記録ヘッドを制御する本体側制
御系の回路構成を示す。記録ヘッドユニット２０５は駆
動指数読取り及び指定部２０４．および記録ヘッド駆動
制御部２０３を通じて第１図（Ｄ）のタイミングで駆動
指数１０８〜１１１　（ＳＤＯ〜ＳＤ３゜ＩＣｎで表わ
す）を読み取り、各駆動ＩＣ回路にあらかじめ設定され
た駆動指数（第２図、第３図参照）に応じたパルス幅の
駆動信号を記録ヘッド駆動制御部２０３によって発生し
、記録ヘッドの各発熱素子に印加する。なお、第１図（
Ｃ’）は本発明実施例の記録ヘッドの通常の駆動タイミ
ングを示し、第１図（Ｄ）は本発明実施例の記録ヘッド
の駆動指数読取時のタイミングを示す。

（その他） なお、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、高精細化が達成で
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騰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
（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７＋　ハ）ｔロ
　ム　具も瞼　ヒ←　　ｌ　１Ｗ　φ白　は　−セ　こ
ケ　ロ々　−←　−一　Ｉ↓　１琴Ａ　ご辷　エ路）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５９−１２３６７０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（行いつるからである。

さらに、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ノブ／７′１ａ！ｉ　／
７’ｌ　−Ｆ　ｔｔ貼看大仕りご誌薔六灼ス７ンで装置
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、ある
いは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッジ
タイプの記録ベツドを用いた場合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、リーグ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、複数個の電気熱
変換素子（発熱体）を駆動する駆動回路毎に最適な駆動
指数を記録ヘッド内に設定し、記録動作時にこの設定値
を読み出して電気熱変換素子に印加するパルス幅を制御
するようにしたので、各電気熱変換素子の抵抗値に適応
したエネルギー印加が行えて良好な記録画像を得ること
ができる。

また、本発明によれば、通常の駆動回路に駆動指数設定
のための簡単な記録回路を付加して、駆動回路を通じて
駆動指数の設定値を読み出すことができるので、記録ヘ
ッドの形状が著しく大きくなるということもない。また
、駆動指数の設定値をパラレルシリアル変換することに
より通常の駆動信号ラインを共用できるので、配線数が
増化せずにコンパクトに実現できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の一実施例の電気熱変換素子駆動
用駆動回路（ＩＣ）の回路構成を示す回路図、第１図（
Ｂ）は第１図（Ａ）の駆動回路を複数個用いた本発明実
施例の記録ヘッドの回路構成を示す回路図、 第１図（Ｃ）は第１図（Ｂ）の記録ヘッドの通常の駆動
タイミングを示すタイミングチャート、第１図（Ｄ）は
第１図（Ｂ）の記録ヘッドの駆動指数読取時のタイミン
グを示すタイミングチャート、 第２図（Ａ）は第１図（Ｂ）に示す駆動回路の記録ヘッ
ド基板上の実装パターンを示す平面図、第２図（Ｂ）は
第２図（Ａ）の破線開部分の駆動指数設定部を駆動指数
設定のために切断した場合の一例を示す平面図、 第３図は第２図（Ｂ）で示すように設定された駆動指数
の２進数と印加パルス幅の関係の一例を示す説明図、 第４図は本発明実施例の記録ヘッドユニットの駆動制御
系の回路構成例を示すブロック図、第５図は本発明実施
例のインクジェット記録装置の構造の一例を示す斜視図
、 第６図は第５図のインクジェット記録ヘッドの外観を示
す斜視図、 第７図（Ａ）は従来例の電気熱変換素子駆動用回路の回
路構成を示す回路図、 第７図（Ｂ）は第７図（Ａ）の駆動回路を複数個用いた
記録ヘッドの回路構成を示す回路図、第７図（Ｃ）は第
７図（Ｂ）の回路のタイミングを示すタイミングチャー
トである。 １０３・・・ロード信号、 １０６・・・シフト・クロック信号、 １０７・・・クリア信号／駆動指数信号、１０８〜１１
１・・・モード切替え信号（駆動指数信号）、 １１２・・・パラレル−シリアル変換器、１１３．１１
４．１１５・・・シリアルデータ切替用ゲート回路、 １１６・・・ラッチ回路、 １１７・・・シフトレジスタ、 １１８・・・フリップフロップ回路、 １４０・・・電気熱変換素子駆動用駆動回路（ＩＣ回路
）、 １５０・・・電気熱変換素子（発熱素子）、１４５・・
・駆動指数設定部、 ２０３・・・ヘッド駆動制御部、 ２０４・・・駆動指数読取及び指定部、３０２８に〜３
０２Ｃ・・・記録ヘッド、３００・・・回復系、 ３１０・・・インク吐出口、 ３１２・・・インク供給管。 ４５ 第２図（Ａ） 第２図（Ｂ） 〇−−−−籾軒 Ｘ−−−−を刀前しない 第３ 図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）同一基板上に複数の吐出エネルギー発生用の電気熱
   変換体とブロック単位で該電気熱変換体を通電制御する
   複数個の電気熱変換体駆動用駆動回路を具え、該電気熱
   変換体に通電することにより被記録媒体に対してインク
   吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェット
   記録装置であって、 前記基板上に特定ブロックの電気熱変換体に供給すべき
   エネルギー指数を表わすパターンをあらかじめ記録した
   記録部と、 該記録部から前記駆動回路を介して前記エネルギー指数
   を読み出す読み出し手段と を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２）前記エネルギー指数は各ブロック毎の電気熱変換体
   の平均的抵抗値の測定データに対応して設定され、前記
   読み出し手段で読み出された該エネルギー指数に対応し
   た駆動パルス幅で前記電気熱変換体を印加することを特
   徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。