JPH03288650A - 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して記録を行う記録ヘッドに対し
て温度制御手段を具えた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、インクジェット方式による記録装置に搭載されて
いる記録ヘッドは、記録ヘッド自体の温度の高低により
吐出されるインクの量に変化が生じ、記録品位を損ねた
り吐出不良が起こり得る為、記録ヘッドに設けられた温
度検出素子、例えばサーミスタやダイオードにより温度
を検出し、記録ヘッドに配設されている発熱素子のオン
オフにより熱出力を制御して記録ヘッドの温度を状態に
応じて一定化し、記録品位の劣化等を防止するようにし
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例では、インク吐出口から吐出
されるインクの量を一定にさせるために記録ヘッドの温
度を所定の温度Ｔに保つようにしており、所定の温度Ｔ
よりヘッド温度が低い場合は発熱素子に電流を供給し、
高い場合は電流の供給を停止するという制御を行ってい
るために、このような制御の仕方では以下に述べるよう
な欠点があった。その欠点を第８Ａ図および第８Ｂ図を
参考して説明する。

第８Ａ図および第８Ｂ図において、Ｔはその所定温度を
示し、第８Ａ図では発熱素子に与えられる電流値が大き
い場合を示す。この場合所定温度Ｔにまで上昇する時間
ＴＩは小さいが急激に電流が与えられるために所定温度
Ｔに達した後も温度の立上りが急激となり結局所定温度
Ｔの近傍で温度が大きい変動幅Ｈ１を保ったまま太き（
なり、その結果吐出口から吐出されるインクの量にばら
つきが認められ記録品位の劣化を招くおそれがある。又
、急激に加熱するので発熱素子を破壊するおそれも考え
られる。

逆に第８Ｂ図の様に発熱素子に与えられる電流値が小さ
い場合は、所定温度Ｔ近傍での変動幅Ｈ２は小さくはな
るが所定温度Ｔに上昇するまでの時間Ｔ２が長くなり記
録のスループットなどに太き（影響する。すなわちこの
場合は特に記録装置の電源投入時から記録可能状態とな
る迄に要する時間が大きくなるのでその意味で大きな欠
点となっていた。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、記録ヘ
ットの温度を記録に備えて常に変動の少ない安定した所
定温度に保つことができ、しかも所定温度に短時間で到
達可能な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、記録ヘッドか
ら被記録材に対してインクを吐出し、記録を行うインク
ジェット記録装置において、前記記録ヘッドの温度を検
出する温度検出手段と、前記記録ヘッドの温度を所定の
温度に保つための発熱素子と、前記温度検出手段からの
検出温度と前記所定の温度との温度差に基づいて前記発
熱素子を駆動する発熱素子駆動手段と、前記発熱素子か
ら所定時間内に発生する熱量が前記温度差に対応して変
化するように前記発熱素子駆動手段を制御する制御手段
とを具えたことを特徴とするものである。

１作　用］ 本発明によれば、温度検出手段からの記録ヘッドの検出
温度と、記録ヘッドを記録に好適な状態に保つために設
定される所定の温度との差が求められると、制御手段で
はその温度差に対応して、発熱素子から所定時間内に発
生させる熱量を変化させるように制御して発熱素子を駆
動するもので、温度差に応じて発熱素子からの発生熱量
を適切に変化させることにより短時間でしかも所定温度
近傍での温度変化を抑制しながら所定温度にまでヘッド
温度を高めることができる。

〔実施例〕

以下に図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体的
に説明する。

第１図は本発明の適用が可能なインクジェット記録装置
の一例を示し、本例は複数の記録ヘッドを具えたカラー
記録用のインクジェット記録装置を示す。ここで、１（
ＩＡ〜ＬＤ）はキャリッジ２に搭載された記録ヘッドで
あり、それぞれのヘッドに吐出エネルギー発生素子とし
て電気熱変換体を有し、電気熱変換体に供給される電気
的エネルギーを熱エネルギーに変換してインク中に気泡
を発生させ、不図示の吐出口からインクを吐出させて記
録を行う。４は個々の記録ヘッドＩＡ〜ＩＤに設けられ
た温度検出手段、例えばサーミスタであり、５は個々の
ヘッド温度を所定温度に保持するための発熱素子である
。

７は記録ヘッドＩＡ〜ＩＤに対して設けられた送風手段
であり、これを駆動することによって記録ヘッドＩＡ〜
ＩＤを冷却する。８はシート送りモータ、９はシート送
りモータ８によって駆動されるローラ対、１０はローラ
対９との間に被記録材である記録シート１１を保持する
ローラ対であり、これらのローラ対９および１０によっ
て保持された記録シート１１の記録面に対してキャリッ
ジ２に搭載された記録ヘッドＬＡ−ＩＤが平行走査し、
記録が行われる。１２はキャリッジ２の案内軸、１３は
キャリッジ２に連結され、キャリッジ２を所定のタイミ
ングで移動させるタイミングベルト、１４はキャリッジ
駆動用のキャリッジモーフである。

このように構成したインクジェット記録装置では、キャ
リッジ２の矢印Ｓ方向の移動中に記録ヘッドＩＡ−１０
から記録シート１１に向けてそれぞれインクが吐出され
、−走査分の記録が終了するたびにシート送りモータ８
によって矢印ｆ方向へのシート送りがなされて次々と記
録が行われる。また、記録ヘッド１の各発熱素子５には
後述するようにして電流が供給されることによりそれぞ
れの記録ヘッド１が所定の温度に保たれ、各ヘッド１か
ら安定した記録が得られるように制御される。

第２図は本発明にかかる記録装置制御用の回路の構成を
示す。図中１００は本発明インクジェット記録装置全体
の制御を行う制御部であり、１０１はマイクロプロセッ
サＭＰＵである。１０２は記録装置の制御および本発明
にかかわる制御の手順ならびにプログラムに必要なデー
タ等を格納しているＲＯＭ　、　１０３は本発明にかか
わり、記録ヘッド１の温度や発熱素子５への出力電流を
一時記録する為などに使用されるＲＡＭである。１０４
はＭＰＵｌ０Ｉからの指示に従い計時を行い、指定時間
が経過するとＭＰＵｌ０Ｉに割り込み信号を出力するタ
イマである。

このタイマ１０４について後述するが、本発明にかかわ
る入力信号のパルス幅を単位時間ごとに変調して出力す
る機能を備えている。２００は記録データを制御部１０
０からのトリガ信号により所定の周波数のクロックレー
トで転送するデータ転送装置、３００は記録動作にかか
わる不図示の各種センサ等からの情報を制御部１００に
送出する情報入力部である。また、ここに示すキャリッ
ジモータ部１４Ａはモータ１４の駆動にかかわるキャリ
ッジモータ用ドライバーを含み、同様にシート送りモー
タ部８Ａはモータ８の駆動にかかわるフィードモータ用
ドライバーを含む。

続いてタイマ≠１０４によるパルス幅の変調機能につい
て第３図を参照して説明する。いま、第２図に示すＭＰ
Ｕｌ０Ｉの発振周波数をｆ（ヘルツ）とすると、ある一
定の単位時間内の周期を（１／ｆ）　ｘ　ｎ（秒）で表
わすことができ、例えばｎを２５５（１６進法でｆｆ）
とすると２５５／ｆ（秒）で表わすことができる。そこ
で、本発明にかかわる電流出力はこの単位時間内での正
論理による電流がオンの状態の割合によって決定しよう
とするもので、タイマ１０４では、ある一定周期毎にｍ
の値を入力することができ、か（して連続的に外部人力
の値（本発明に於ては電流値）を変化させることができ
る。そこで例えば声３図のようにｎが２５５でｍが６で
あるとすると、ｍのｎに対する割合は約２．４％となり
、この単位時間内において本例についていえば発熱素子
５で行われる全仕事量の２．４％がなされることになる
。そこで、このようなりイマ４の機能を使用することに
より第４図に示す手順に従って制御を行うことができる
。

第４図において、制御が開始されると、まずステップＳ
１に於て記録ヘッド１の目的温度なＴに設定する。次に
ステップＳ２で記録ヘッド１が有するサーミスタ４によ
りヘッド温度を検出する。いまその検出された温度をｔ
ｌとすると、ステップｓ３に於て設定温度Ｔと検出温度
ｔ１の比較を行い、設定温度Ｔの方が大きい場合は記録
ヘッドｌの温度が目的温度より低く、加熱する必要があ
るのでステップＳ４に進み、Ｔとｔｌとの差に応じた熱
量を上記タイマ１０４の機能を用いて供給する。なおこ
の場合、第５Ａ図に示す如く温度ｔ１とＴとの温度差に
ΔＴに比例して記録ヘッド１に供給する熱量を変化させ
るものとする。またステップｓ３に於て検出温度ｔ１の
方が大きい場合は記録ヘッド１の温度が目的温度に達し
ているのでヘッドｌに供給する熱量をステップＳ５に於
てＯにする。

なお、以上のステップＳ２がら８５迄の流れは、例えば
ＭＰＵｌ０Ｉに１０ｍ５ｅｃ毎に割り込み信号をタイマ
１０４によって出力させ、一定周期毎に実行されるもの
である。

続いて、その他の実施例について説明する。

上記実施例では記録ヘッド１に与える仕事量（熱量）を
目的温度Ｔと検出温度ｔ１との差に応じて比例させ、出
力させていたが、第２の実施例では第６Ａ図および第６
Ｂ図に示すような条件に従って温度差に応じ仕事量が出
力される。すなわち、例えば電源投入時等においては記
録ヘッドの温度も通常は低いので、目的温度Ｔに早く到
達するようにするため第６Ａ図の条件に従って熱量をヘ
ッドに供給し、短時間で記録ヘッド１を安定温度（目的
温度）Ｔに到達させる。そして−旦安定温度Ｔに達した
後は第６Ｂ図のように緩やかに立上がる曲線で示される
条件に従って熱量をヘッド１に供給し安定温度近傍での
変動幅を小さくさせるように制御する。以上の制御を行
う事によケより早く記録ヘッド１を目的温度Ｔに導きか
つ目的温度近傍での温度の変動幅を少なくさせることが
できて、記録品位の向上と共にスルーブツトの向上を図
るこ１ とが可能となる。

ついで、第７図のフローチャートに基づいて第３の実施
例について説明する。

制御が開始されるとまず、ステップＳｌｌで記録中か否
かを判断する。記録中との判断であればステップＳ１２
で目的温度をＴに設定し、記録中でなかったらステップ
Ｓ１３に分岐して温度を後述する理由で待機中の温度Ｔ
′に設定する。その後ステップＳ１４で記録ヘッド１の
温度ｔ１を検出し、ステップＳ１５において目的温度Ｔ
と検出温度ｔｌまたは待機や設定温度Ｔ′と検出温度ｔ
ｌとを記録やまたは待機中のいずれかに応じて比較し、
Ｔ≦ｔｌまたはＴ′≦ｔ１の場合はステップＳ１７でヘ
ッド１に供給する熱量をＯとする。またＴ　＞　ｔｌま
たはＴ′＞ｔｌの場合は第５Ａ図あるいは第６Ａ図およ
び第６Ｂ図に示すような条件に基づいて熱量を記録ヘッ
ド１に供給し、制御を終了する。

なお記録中と待機状態とで目的温度を区別するのは、次
の様な理由による。すなわち本発明にかかわるインクジ
ェット記録装置では最適記録温度　２ をＴとしたが、待機状態から記録を再開する場合に吐出
口から吐出されるインクの状態が最適な温度は記録時の
目的温度Ｔより低い温度Ｔ′であるので、非記録状態で
は記録ヘッドｌの温度Ｔ′に下げてお（必要がある。従
って、上述のような制御を行うことにより常に最良の記
録品位をより確実に保つことができる。

（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（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
９１２３６７０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、本発明によれば記録を確実に効率よ
く行うことができるようになるからである。

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　５ 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。

６ 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
ラーの少なく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７Ｑ’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出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、積極的に熱工
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
か、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かして、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６０−７１
２６０号公報に２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］ 以上の説明から明らかな如く、本発明によれば、記録ヘ
ッドの検出温度と記録ヘッドに対して設定される所定温
度との差に対応して発熱素子から発生させる熱量を変化
させるように制御手段により制御しながら発熱素子を駆
動可能とするもので所定温度近傍での温度変動を抑制す
ることにより記録時における記録品位の向上をもたらす
ことができる。又、短時間で記録ヘッドを所定温度にま
で上昇させることが可能なので記録時間の向上が得られ
る。更にまた、電源投入時から記録可能状態に達するま
での時間も短縮され全体の印字スルーブツトの向上に貢
献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用が可能なインクジェット　９ 記録装置の一例を示す斜視図、 第２図は本発明にかかる制御用の回路構成を示すブロッ
ク図、 第３図は本発明にかかわり、発生素子からの発生熱量を
変化させるためのパルス幅変調機能を示す説明図、 第４図は本発明による制御動作の手順で示すフローチャ
ート、 第５Ａ図は本発明に適用される温度制御のためのグラフ
、 第５Ｂ図は本発明の温度制御による温度変化の−　０ １、ＩＡ〜ＩＤ・・・記録ヘッド、 ２・・・キャリッジ、 ４・・・サーミスタ、 ５・・・発熱素子、 １１・・・記録シート（被記録材）、 １００・・・制御部、 １０１・・・ＭＰＵ　。 １０２・・・ＲＯＭ　。 １０３・・・ＲＡＭ　。 １０４・・・タイマ。 される温度制御のためのそれぞれグラフ、第７図は本発
明の他の実施例による制御動作の同温度変化の２状態を
示すグラフである。 オイ＾別１１ｎ川Ｓンあ温度キ１斥叩ψＦ【めのグラフ
刊明１ｚ涌用ごン万満ル部１ｊり甲内丁てののグラフ第
６Ａ図 隣間□ ４１を６月の漬υ！制オ缶ＴＪＩｚＪろ活に隻夷イしの
一仔１１を１丁、４グラフ国クラ１ぢ′υ月１て＠用Ｓ
ン（ろ是り乃しト°１；も）１ノの丁てぬのグ°ラフ第
６Ｂ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録ヘッドから被記録材に対してインクを吐出し、
   記録を行うインクジェット記録装置において、 前記記録ヘッドの温度を検出する温度検出手段と、 前記記録ヘッドの温度を所定の温度に保つための発熱素
   子と、 前記温度検出手段からの検出温度と前記所定の温度との
   温度差に基づいて前記発熱素子を駆動する発熱素子駆動
   手段と、 前記発熱素子から所定時間内に発生する熱量が前記温度
   差に対応して変化するように前記発熱素子駆動手段を制
   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）前記記録ヘッドは前記インクを吐出するためのエネ
   ルギーとして熱エネルギーを利用して記録を行うことを
   特徴とするインクジェット記録装置。