JPH03284951A - 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、詳しくは、熱
エネルギーによりインクを加熱して吐出させ記録を行な
うインクジェット記録装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より各種の記録装置が知られており、中でもバブル
ジェット記録、感熱記録、熱転写記録などに代表される
熱を記録エネルギーとして利用される記録装置は、構成
が簡単で、かつカラー化が容易な点などから他の記録装
置に比べてその将来性が有望視されている。このような
熱を記録エネルギーとして利用する記録装置のうちでも
特にカラー記録化、記録の高速化等の目的で複数の記録
ヘッドにより記録を行うようにしたものがある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このように熱エネルギーを記録エネルギーと
して利用する記録ヘッド、例えばバブルジェット方式に
よる記録ヘッドを複数個搭載した記録装置では、制御装
置から各記録ヘッドの熱エネルギー発生源たる電気熱変
換体に送られて（る画像記録信号に応じて各記録ヘッド
により記録が行なわれるが、この場合各記録ヘッド毎に
電気熱変換体の発熱量に差異の生じることがある。しか
してこのような各記録ヘッドにおける電気熱変換体の発
熱量の差異が各記録ヘッド間の温度差としてあられれ、
インクジェット記録の場合はその差異が記録用インクの
温度の差異となり、各ヘッド間でインクの粘度に差異が
生じることになって。

各ヘッド間でインク吐出量にばらつきが生じ、その結果
濃度差としての画像のむらを引き起こす要因となる。

特に異なる色のインク毎に設けた記録ヘッドによりフル
カラー記録を行なう場合、各記録ヘッドにおける温度が
変動してヘッド間の温度差が太きくなると、温度差だけ
でなくカラーバランスに変動が生じ、安定したカラー画
像を得ることが困難になるという問題点があった。

そこで従来はこれに対処すべ（ヘッド温度の上昇に応じ
てヘッドの駆動電圧や、パルス幅を小さくするなどの手
段を構じているが通常用いられてきた１つのパルス波形
では電圧やパルス幅を変化させても濃度変化量が小さく
安定した画像を得ることが難しかった。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、ヘッド
温度の変化にかかわらず、常に安定した濃度の記録が得
られるようにしたインクジェット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］ かかる目的を達成するために、本発明は、インクを吐出
させるために利用される熱エネルギーを発生する電気熱
変換体を有する記録ヘッドと、該記録ヘッドの温度を検
出する温度検出手段と、前記電気熱変換体を駆動するパ
ルスの幅を分割し、分割パルスとして発生することが可
能な駆動パルス発生手段と、前記温度検出手段からの検
出温度に基づいて、前記駆動パルス発生手段から得られ
るパルスの波形幅を変化させるように制御する制御手段
とを具えたことを特徴とするものである。

［作　用］ 本発明によれば、記録動作中、温度検出手段によって検
出される温度に従って、電気熱変換体を駆動するパルス
の幅を駆動パルス発生手段ににより異なる割合に分割し
て分割パルスとして出力させることができるもので、パ
ルス幅の割合を変えることにより記録時の０．０値を変
化させることができるため、ヘッド温度の変化に対応し
て適切に濃度を調整し、濃度むらが生じないようにする
ことができる。

［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

なお、以下では本発明をバブルジェット方式のインクジ
ェット記録装置に適用した場合について述べる。

第１図は本発明の一実施例を示す。ここで、１はキャリ
ッジ２に搭載した記録ヘッドユニットであり、ユニット
ｌは不図示の電気熱変換体に画像記録信号に応じたパル
ス電圧が印加され、電気熱変換体から発生した熱エネル
ギーによりこれと接するインク中に気泡を生ぜしめてイ
ンクを吐出させる複数の記録ヘッド３を有している。

またここで、記録ヘッドユニット１は第２図に示すよう
に、各記録ヘッド３に温度検出手段４およびヒータ５を
具えており、本例では、記録ヘッドユニット１が４個の
記録ヘッド３ａ、　３ｂ。

３ｃ、　３ｄで構成され、これらのヘッドからそれぞれ
例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインク
を吐出させて記録が行われる。なお、温度検出手段４と
しては、温度ＩＣ，サーミスタ、熱電対、バリスタなど
が使用可能である。

再び第１図に戻り、７は記録ヘッド３ａ〜３ｄに対して
設けた例えばファン形態の送風手段であり、これを駆動
することにより記録ヘッドユニット１を冷却することが
できる。８はシート送りモータであり、このシート送り
モータ８の駆動に応じて用紙等の被記録材Ｐをモータ８
と同軸のローラ９により、図中ｆ方向に搬送する。ロー
ラｌＯはローラ９と協動して被記録材Ｐを平坦に保持し
、記録ヘッドユニット１に対して記録面を形成するため
のものである。

１１はキャリッジ２に連結されたキャリッジ駆動用のベ
ルト、１２はベルト１１を図中Ｓ方向に駆動するモータ
、１３はキャリッジ２のガイドレールであり、キャリッ
ジ２はモータ１２の駆動によりガイドレール１３に沿っ
て矢印Ｓ方向に移動し、被記録材Ｐの記録面に対して記
録を行なう。

第３図は本発明にかかる記録ヘッドの温度および駆動の
制御系回路の構成を示す。各記録ヘッド３（３８〜３ｄ
）の温度検出手段４からの出力信号はアンプ２１および
Ａ／Ｄ変換器２２を介してそれぞれデジタルデータとし
てシーケンスコントローラ２３に取り込まれ、シーケン
スコントローラ２３からはそれぞれの記録ヘッド３ａ〜
３ｄの温度に対応したパルス波形が後述するようにして
その電気熱変換体２０に印加されるもので、２４はその
ときのパルス波形を発生するパルス幅制御回路である。

また、２５はＤ／Ａ変換器、２６はヘッド３の温度を制
御するための電源であり、シーケンスコントローラ２３
ではＤ／Ａ変換器２５を介して電源２６を付勢し、記録
ヘッド３８〜３ｄの温度を制御する。

ついで、第４図によりパルス幅制御回路２４を介して出
力されるパルス波形について説明する。第４図の（Ａ）
は通常に使用されるパルス波形を示し、ここでは電圧が
２５Ｖ、パルス幅ｌＯμｓｅｃの単波形パルスが示され
ている。また、（Ｂ）は本発明に適用する波形の一例と
して電圧が２５Ｖでパルス幅が３μｓｅｃのサブパルス
と７μｓｅｃのメインパルスとからなる分割型パルスが
示されている。しかして本例では、（Ａ）に示すような
単波形のパルスと、（Ｂ）に示すような分割型パルスと
じてｌＯμｓｅｃのパルス幅を２つに分割しサブパルス
と（メインパルス）との幅がそれぞれｌ、（９）　。

２、　（８）および３．　（７）の組合せとなるものを
使用する。

すなわち、本発明は分割型パルスにより電気熱変換体２
０を付勢すると同じ温度条件の元でも記録される記録濃
度（０，０）が第５図に示すように単波形パルスの場合
より高くなることを利用しようとするものである。ちな
みに、記録ヘッド３では温度が高くなると、インクの粘
性係数が小さくなることにより吐出インク滴の関係から
０．Ｄが高くなる傾向がある。

そこで、記録ヘッド３の温度変化の範囲が仮に１０℃か
ら４０℃までであるとすると、例えばヘッド温度が１０
℃のときは分割型パルス３．　（７）で記録ヘッド３を
駆動するが、４０℃となったときは通常の単波形パルス
Ｏ，（１０）に戻して記録ヘッド３を駆動するといった
ように供給パルスの波形を変化させることにより、濃度
変化の増大を抑制することができる。

なお、熱エネルギーを利用して記録が行われるインクジ
ェット記録装置では記録ヘッド３における昇温が著しい
ので送風手段７によって冷却を行う必要がある。また、
本例のようにカラー記録の場合は色によってインクの使
用率が異なるためにヘッド間での温度差が生じ易（、こ
れが記録画像むらの原因となるので、大きい温度差が生
じないようにヘッド温度を制御する必要がある。

そこで、本実施例においては、記録時の昇温を最小限に
すべく、各記録ヘッド３ａ〜３ｄについて予め設定温度
Ｔをそれぞれ定めておくようにする。

なおこの設定温度Ｔについては、記録ヘッドごとにその
インクの特性に応じて異なっていても差支えない。

第７図に従って記録ヘッド３の温度および駆動を制御す
る手順について説明する。

まずステップＳｌで電源が投入されたならば、ステップ
Ｓ２において、記録ヘッド３ａ〜３ｄごとに設定温度Ｔ
に達しているか否かを判断し、達していなければステッ
プＳ３で温調ヒータ５を付勢して設定温度Ｔとなるのを
待つ。かくして設定温度Ｔに達したとの判断であればス
テップＳ４に進み記録を開始する。そして、ステップＳ
５で温度検出手段５により各ヘッドごとに温度を検出し
、ステップＳ６においてその検出温度に基づいて、第６
図に示すようにその温度に対応したパルスをパルス幅制
御回路２４で発生し、ステップＳ７でその発生したパル
スを電気熱変換素子２０に供給する。

なお、ステップ８２以下のステップは各記録ヘッドごと
にシーケンス的に繰返して行われるもので、各記録ヘッ
ドごとに設定温度を適切に設定しておくことにより、記
録時の昇温による温度変化を抑制しつつ、温度変化には
それぞれに対応して通常パルスまたは分割パルスを供給
することにより、記録ヘッド間の温度差に起因する濃度
むらを抑制することができる。

（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。

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、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、配録
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配録装置の形態と
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］ 以上説明してきたように、本発明によれば、電気熱変換
体を有する記録ヘッドに対しその温度を検出する温度検
出手段と、電気熱変換体を駆動するパルスのパルス幅を
分割して分割パルスとすることが可能な駆動パルス発生
手段と、温度検出手段からの検出温度に基づいて駆動パ
ルス発生手段から得られるパルスの波形幅を変化させる
ように制御する制御手段とを設けたことによって、記録
ヘッドの温度に応じて適切な０．０値が得られるような
波形幅を有するパルスの発生が可能となり、それによっ
て濃度むらの発生を抑制することが可能となった。

また、複数の記録ヘッドにより記録がなされる記録ヘッ
ドの場合、温度調整手段によりそれぞれの記録ヘッドが
固有の設定手段に保たれるようになして、更に上述の手
段を設けることにより、その相乗効果でヘッド間の温度
差から生じるカラーバランスの変動を抑制することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明インクジェット記録装置の構成の一例を
示す斜視図、 第２図は本発明にかかる記録ヘッドユニットの構成の一
例を示す斜視図、 第３図は本発明による記録ヘッドの温度および駆動制御
用回路の構成図、 第４図は本発明による分割パルス形成の一例を示す説明
図、 第５図は分割パルスと０．０値との関係を示す特性曲線
図、 第６図は本発明にかかる記録ヘッド温度と駆動用分割パ
ルスとの関係を示す特性曲線図、第７図は本発明による
記録ヘッド駆動の制御手順を示すフローチャートである
。 １・・・記録ヘッドユニット、 ３．３ａ〜３ｄ・・・記録ヘッド、 ４・・・温度検出手段、 ５・・・ヒータ、 ７・・・送風手段、 ２０・・・電気熱変換体、 ２３・・・シーケンスコントローラ、 ２４・・・パルス幅制御回路。 本、ダ６ｉ＋月１＝−０’力・るｔ０線へ・ソドユーッ
トの素子７見囚第２図 １ 奉４？：ＴＪＢのｌｈＮの一イタ■不す赤子ネ見囚第１
図 止ネパルス 分割パルス 第 図 ０（ｔｏ）　１（９）　２Ｂ）　３（７）丁プパルス（
メインパルスｌ　　ｐｓｅｔ第 図 １０　　２０　　３０ ヘット３ＪＬｔＬ（’Ｃ） 第 図 ０ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを吐出させるために利用される熱エネルギー
   を発生する電気熱変換体を有する記録ヘッドと、 該記録ヘッドの温度を検出する温度検出手段と、 前記電気熱変換体を駆動するパルスの幅を分割し、分割
   パルスとして発生することが可能な駆動パルス発生手段
   と、 前記温度検出手段からの検出温度に基づいて、前記駆動
   パルス発生手段から得られるパルスの波形幅を変化させ
   るように制御する制御手段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）前記記録ヘッドは温度調整手段によって温度が制御
   可能であ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）前記記録ヘッドは複数であり、個々の記録ヘッドは
   前記温度調整手段によりそれぞれ固有の設定温度に保た
   れるように制御されることを特徴とする請求項１または
   ２に記載のインクジェット記録装置。 ４）前記分割パルスはサブパルスとこれに続くメインパ
   ルスとからなり、前記記録ヘッドの温度と前記メインパ
   ルスの幅に対する前記サブパルスの幅の比とが逆比例す
   るように前記制御手段によって制御されることを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれかの項に記載のインクジ
   ェット記録装置。