JPH03277553A - 記録方法および装置 - 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や熱転写記録装置な
ど、複数の記録素子を有する記録ヘッドを付勢すること
により画像形成をなす記録方法および装置に関するもの
である。

更に詳述すれば、本発明は、好適には、発熱抵抗体と該
発熱抵抗体に接続された電極とを有する発熱素子を記録
素子として用いる記録方法および装置、例えば該発熱素
子を液路内に有し、該液路に連通ずる吐出口が複数配さ
れた形態のインクジェット記録装置などに適用可能な記
録方法および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から知られているとおり、インクジェット記録法は
、記録時における騒音が極めて小さいこと、カラー化が
容易であること、所謂普通紙に記録が行なえるなど多（
の利点を有しており、近年注目の度合いが益々高まって
いる。

なかでも、インクの吐出を行なう微細な吐出口に連通ず
る液路内に設けられた発熱素子に通電を行うことにより
これを発熱させ、発熱素子周辺のインクの加熱によって
発生する発泡時に起こる急激な体積変化を利用して吐８
０よりインクを液滴として吐出させることにより記録を
行うバブルジェット記録装置（すなわち、熱エネルギー
を利用したインクジェット記録装置）は、装置の小型化
が容易であることや、吐出口の高密度配置が可能である
などの理由により特に注目されている。

このような熱エネルギーを利用した形態のインクジェッ
ト記録装置において、吐出口を所定方向に多数集積配置
して記録ヘッドを構成した場合、例えば紙、　ＤＨＰ用
シート、布その他の記録媒体（被記録材）の幅方向にそ
の全幅にわたって吐出口を配置した所謂フルラインタイ
プの記録ヘッドの場合は、通常、全発熱素子に、または
、所定個数の発熱素子のグループ毎に順次所定パルス幅
の電圧が印加されて駆動される。

かかる駆動方式は、熱転写記録装置などの記録ヘッドに
ついても同様に採用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、基板上に積層された発熱素子の抵抗値は
全素子均一ではない。したがって、該発熱素子の抵抗値
ばらつきに伴ない、各発熱素子の発熱量がばらつく。こ
れにより、例えばインクジェット記録装置においては、
発泡時におけるインクの体積変化量が発熱素子毎に異な
り、従って吐ａされるインク量が異なるので記録された
ドツトのドツト径がばらつき、良好な記録画像が得られ
ないというおそれが生じる。

このような問題点は、熱転写記録装置などにもあてはま
ることである。

また、従来のインクジェット記録装置や熱転写記録装置
においては、−ヘッド内の各々の発熱素子に同一のパル
ス幅及び同一の駆動電圧を有するパルスが印加されてお
り、複数ある発熱素子の各々が最適な駆動条件となるよ
う駆動されていなかった。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素子の寿命が短
かくなり、これとは逆に必要十分なエネルギーが印加さ
れていない発熱素子からは安定な吐出が得られない、と
いう問題点が生じていた。

よって本発明の目的は上述の点に鑑み、良好な記録画像
を得ると共に、最適な発熱駆動制御を可能とした記録装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る方法は、複数の記録素子を有する記録ヘッ
ドを駆動することにより被記録材に画像記録を行う記録
方法において、同時に駆動される一部の記録素子毎に駆
動条件を予め記憶しておき、前記記憶した駆動条件に基
づいて、前記一群の記録素子を同時に駆動して被記録材
に画像記録を行うことを特徴とするものである。

本発明に係る装置は、複数の記録素子を有する記録ヘッ
ドを付勢することにより被記録材に画像形成をなす記録
装置において、同時に駆動される一部の記録素子毎に駆
動時間を予め記憶してお（記憶手段と、前記記憶手段か
ら読み出された駆動時間に基づいて、当該一群の記録素
子を同時に付勢する駆動手段とを具備したものである。

〔作　用〕

本発明によれば、１ヘツド内に含まれる複数の記録素子
（例えば発熱素子）のうち、同時駆動に係る一部の記録
素子の特性ばらつき（例えば発熱素子の抵抗値ばらつき
）を補正するために、メモリに予め記憶されている駆動
条件のデータ（例えばパルス幅）に基づいて当該一群の
記録素子のブロック毎に適切な駆動エネルギを供給する
。このことにより、例えばインクジェット記録方式にお
ける安定なインク吐出あるいはサーマル記録方式におけ
る安定な熱転写等を行い、もって良好な画像を得ること
ができる。

〔実施例〕

以下に、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明
する。

第１図は、本発明を適用したインクジェット記録装置に
用いられる記録ヘッドの一例を示す模式的斜視図である
。ここで、１０１は吐出エレメントであり、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
ギ発生手段である発熱素子等が並列に配された液路、各
液路前方に開口した吐出口１１０および各液路に供給さ
れるインクを貯留するための共通液室等を有し、吐出口
１１０よりインクを吐出して記録液滴の形成を行う。

１０１Ａおよび１ｏｉｎは、それぞれ、発熱素子、配線
等を形成した基板（ヒータボード）および液路、共通液
室形成用の溝を設けた天板であり、両者を接合すること
によって吐出エレメント１０１が構成される。

１０３は吐出エレメント１０１を接着等により固定する
ためのベースプレート、１０２は吐出エレメント１０１
およびベースプレート１０３の端面にボルト等緊締部材
により固定された前面プレートであり、吐出口１１０を
記録媒体に直接対向させる開口１０２ａを有する。各部
１１５．１２６および１１７はインク供給系の一部を成
す部材であり、１１５は吐出エレメント１０１内の共通
液室にインクを導入するエルボ形状の接続部材、１１７
はインク供給源としてのインクタンク等からのインク供
給経路途中に配置されたフィルタユニット、１１６は接
続部材１１５とフィルタユニット１１７とを接続する供
給管である。

第２図は、上述の記録ヘッドのインク吐出部の部分縦断
面を模式的に示す。

第２図において、吐出エレメント１０１の記録媒体３１
に対向する面には、所定ピッチで複数のインク吐出口１
１０が形成される。各インク吐出口１１０に連通ずるイ
ンク液路内に設けられた電気熱変換体４１をドツト情報
に基いて駆動（通電加熱）してインク内に気泡４１Ａを
発生させ、このときの気泡の変化に伴なう圧力変動によ
り、飛翔インク液滴４２を形成し、記録媒体３１に所定
パターンでインクドツトを付着させながら記録を行なう
。

なお、ヒータボードｌ０ＩＡには、上述のような駆動を
行うための駆動回路（ドライバ）も一体に設けられてい
てもよい。

第３図は、本発明を適用したインクジェット記録装置の
一実施例を示すブロック図である。ここで１は第１図お
よび第２図について述べた記録ヘッドであり、第１図に
示したように吐出口を所定方向に複数配して、例えば記
録媒体の幅方向にその全幅にわたって複数配置して構成
されている。

３は記録ヘッド１の各吐出口に連通した液路に配設され
た発熱素子であり、発熱素子３は所定の個数を単位とす
る駆動ブロックとして形成されている。７−１〜７−Ｎ
はそれぞれのブロックに属する発熱素子３を同時駆動す
るＩＣ回路のヘッド駆動部である。

ヘッド駆動部７−１〜７−Ｎにおいては、第４図に示す
ように、１ライン分のデータ信号ＳＩをブロックに属す
るに個の発熱素子３のそれぞれに対応して格納可能なビ
ットを有するシフトレジスタ３０や、ラッチ信号ＬＡＴ
に応じて上述のビットデータをラッチするラッチ回路３
２等を具えている。また、ストローブ信号ＳＴＢ　、イ
ネーブル入力信号ＥＩ。

イネーブルクロック信号ＥＣＫ等に応じてビットデータ
に基づいて各発熱素子３を駆動するために、フリップフ
ロップ回路ＦＦやスイッチ手段としてのゲート回路等を
有している。更に、第４図において、Ｄｌ〜Ｄｋはブロ
ックを形成している各発熱素子３への接点、ＳＣＫは記
録データ転送用のクロック信号、ＣＬＲはフリップフロ
ップ回路ＦＦのクリア信号であ・る。なお、末尾に“０
″′を付した図中右側部分に示す信号（ＳＤＯ〜ＥＣＫ
Ｏ）は、次段の駆動部に対して出力される信号である。

再び第３図を参照するに、記録ヘッドｌの各発熱素子３
には電源装置５から駆動電圧ｖＨが供給される一方、記
録信号発生部１１からは、中央処理装置ＣＰＵ２０から
の駆動タイミング信号Ｔに応じて、後述するように各種
の信号を発生し、ヘッド駆動部７−１〜？−Ｎにその信
号を送給する。９は画像データの供給源であるホスト装
置Ｈから直接若しくはＣＰＵ７を介して間接に送給され
てくる画像データＩ　ＤＡＴＡを格納する画像メモリ、
２１はＣＰＵ７によって実行される各種のプログラム等
を格納するＲＯＭや、作業用のＲＡＭからなる記憶装置
である。更に、１２はヘッド駆動部７−１〜７−Ｎごと
にその特性に応じて最適な駆動が得られるように予め設
定されたパルス幅がそれぞれ記憶されているＲＯＭ形態
のパルス幅指定メモリである。

そこで、このように構成した駆動回路においては、先に
も述べたようにＣＰ［Ｉ２０からの駆動タイミング信号
Ｔに応じて記録信号発生部１１が画像メモリ９に展開さ
れた画像データを読出し、データ信号ＳＩと共に各種の
クロック信号およびラッチ信号り訂を発生するが、この
とき、パルス幅指定メモリ１２から次々とヘッド駆動部
７−１〜７−Ｎ別に記憶されている駆動最適パルス幅を
読出して、その最適幅のパルスのストローブ信号ＳＴＢ
をヘッド駆動部別に次々と送給する。

第５図は記録信号発生部６およびパルス幅指定メモリ１
１を含め上述のストローブ信号ＳＴＢ発生にかかわる回
路の構成を、また第６図は各部において発生する信号の
タイミングを示す。

第５図において、４０３は１ラインごとの記録スタート
信号によりリセットされ、ブロッククロックに応じて１
駆動ブロツクごとにカウントアツプするブロックカウン
タである。しかしてブロックカウンタ４０３ではカウン
トアツプするごとにその出力がパルス幅指定メモリ１２
の対応するアドレスに供給され、そのアドレスに格納さ
れているパルス幅のデータが読出されて、ストローブパ
ルス幅のカウンタ４０３のプリセットデータに接続され
る。なおこのプリセットデータはストローブスタート信
号ＳＴＢによりストローブパルス幅カウンタ４０３にプ
リセットされるもので、更に基本クロックによる所定値
のカウントの後、ストローブパルス幅カウンタ４０３か
ら出力されるリップルキャリー信号（ＲＣ）によってス
トローブフリップフロップ（ＦＦ）４０１がリセットさ
れる。また、ストローブフリップフロップ４０１はスト
ローブスタート信号によってセットされるものである。

か（して、ストローブフリップフロップ４０１を介して
次々と出力されるストローブ信号ＳＴＢに応じて、ヘッ
ド駆動部７−１〜７−Ｎ（ブロック１〜ブロツクｎ）を
第６図に示すように適切なパルス幅でそれぞれ駆動する
ことができる。

以上のような記録ヘッドおよびその駆動系を用いて、例
えば第７図に示すようなフルカラー記録が可能なライン
プリンタを構成することができる。

第７図において、２０１Ａおよび２０１Ｂは、ここでは
ファンフォールド紙として示した記録媒体Ｒを副走査方
向Ｖｓに挟持搬送するために設けたローラ対である。　
２０２８に、２０２Ｙ、２０２Ｍおよび２０２Ｃ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
媒体搬送方向上流側より配置しである。

２００は回復系であり、吐出回復処理にあたっては言己
録媒体Ｒに代って記録ヘッド２０２８に〜２０２Ｃに対
向する。

（その他） なお、本発明は、以上説明したインクジェット方式の記
録方法および記録装置のみならず、サーマル方式その他
適宜の形態の記録方法および記録装置にも適用できる。

また、駆動条件として上側ではパルス幅を用いたが、こ
れに代えて電圧値を用いるものでもよ（、あるいは両者
を組合せてもよい。また、パルス波形を変更するもので
もよく、複数パルスを組合せて駆動を行うのであれば、
その組合せ数を変更するものでもよい。

また、以上に述べた実施例ではインク吐出エネルギ発生
素子にインクを膜沸騰させるための熱エネルギを発生す
る電気熱変換体を用いたインクジェット言己録装置につ
いて説明したが、インク吐出に利用されるエネルギを発
生する素子としてはこれに限られるものではな（、例え
ば圧電素子等のように駆動電気信号が供給されることに
より吐出エネルギを発生する素子を具えた記録ヘッドに
より記録が行われる記録方法および装置に広（適用でき
ることはいうまでもない。

しかし、本発明を、特にインクジェットＪ日録方式の中
でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギ
として熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体
やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの
状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、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ので、記録
素子である電気熱変換体数の増加に伴って本発明のよう
な駆動が一層有効となるからである。

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
な与える少なくとも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、電気熱変換体の組合せ構成
（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈
曲する領域に配置され“いる構成を開示する米国特許第
４５５８３３３号明ｊ書、米国特許第４４５９６００号
明細書を用いた構成本発明に含まれるものである。加え
て、複数の１気熱変換体に対して、共通するスリットを
電気ｐ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
ｎ孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開汗５９−
１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明０効果
は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態かどのよう
なものであっても、本発明によればＭ１録を確実に効率
よく行うことができるようになシかうである。

さらに、第７図に示したように、記録装置がｚｉ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本発呼は有効に適用できる
が、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、上述のような
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、シリアルタイプのものにも本発明は有効に適用
できるが、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは
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、あるいは記録ヘッド自体に
一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプ
の記録ヘッ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。すな
わち、例えば記録装置の記録モードとしては黒色等の主
流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体
的に構成するか複数個の組み合わせによるがいずれでも
よいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフル
カラーの少な（とも一つを備えた装置にも本°発明は極
めて有効である。

さらに加えて、以上説明した本発明実施例においては、
インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で
固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化する
もの、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３
０’Ｃ以上７０”Ｃ以下の範囲内で温度調整を行ってイ
ンクの粘性を安定吐ａ範囲にあるように温度制御するも
のが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが
液状をなすものであればよい。加えて、積極的に熱エネ
ルギによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギとして使用せしめることで防止するが
、またはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化
するインクを用いるがして、いずれにしても熱エネルギ
の記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状
インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点で
はすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギによ
って初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発
明は適用可能である。このような場合のインクは、特開
昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２
６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部また
は貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電
気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。

本発明においては、上述した各インクに対して最も有効
なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

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
態を採るもの等であってもよい。

［発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、記録素子（例え
ば発熱素子）の駆動条件を各ブロック毎に適切な値に制
御することができるので、記録素子の有する特性のばら
つきを比較的簡略な回路構成をもって補正して、記録の
ために利用されるエネルギ（例えばインク吐出に利用さ
れる熱エネルギ）を安定して発生できるようになる。こ
れ番こより、例えば均一なインク滴の吐出が得られ、高
品位の画像記録を行うことが可能となるととも番こ、記
録ヘッドの延命にも貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したインクジェット記録装置に用
いられる記録ヘッドの一例を示す模式的斜視図、 第２図はその吐出原理を説明するための模式的断面図、 第３図は本発明を適用したインクジェット記録装置の一
実施例を示すブロック図、 第４図は第３図におけるヘッド駆動部の一例を示す回路
ブロック図、 第５図は第３図に示した記録信号発生部およびパルス幅
指定メモリ部の詳細な回路ブロック図、第６図は第３図
における記録信号発生部の動作及びヘッド駆動信号のタ
イミングを示す図、第７図は本発明を適用したインクジ
ェット記録装置の機械的構成の一例を示す説明図である
。 １・・・記録ヘッド、 ３・・・発熱素子、 ７−１〜７−ｎ・・・ヘラ ９・・・画像メモリ、 １１・・・記録信号発生部、 １２・・・パルス幅指定メモリ、 ２０・・・ＣＰＵ　。 ド駆動部、 １１０・・・吐出口、 １１６・・・供給管、 １１７・・・フィルタユニット。 第１ 図 ２０１Ａ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の記録素子を有する記録ヘッドを駆動すること
   により被記録材に画像記録を行う記録方法において、 同時に駆動される一群の記録素子毎に駆動条件を予め記
   憶しておき、前記記憶した駆動条件に基づいて、前記一
   群の記録素子を同時に駆動して被記録材に画像記録を行
   うことを特徴とする記録方法。 ２）前記記録ヘッドはインクを吐出させて記録を行うイ
   ンクジェットヘッドであり、前記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素子を前記記録素子と
   して有することを特徴とする請求項１に記載の記録方法
   。 ３）前記記録素子はインクに膜沸騰を生じさせてインク
   を吐出させるために利用される熱エネルギを発生する素
   子であることを特徴とする請求項２に記載の記録方法。 ４）複数の記録素子を有する記録ヘッドを駆動すること
   により被記録材に画像記録を行う記録装置において、 同時に駆動される一群の記録素子毎に駆動条件を予め記
   憶しておく記憶手段と、 前記記憶手段から読み出された駆動条件に基づいて、当
   該一群の記録素子を同時に駆動する駆動手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。 ５）前記記録ヘッドはインクを吐出させて記録を行うイ
   ンクジェットヘッドであり、前記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素子を前記記録素子と
   して有することを特徴とする請求項４に記載の記録装置
   。 ６）前記記録素子はインクに膜沸騰を生じさせてインク
   を吐出させるために利用される熱エネルギを発生する素
   子であることを特徴とする請求項５に記載の記録装置。