JPH04201354A - 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、複写機、ファクシミリ、コンピュータ、ワー
ドプロセッサあるいはこれらの複合機器等として用いら
れる、複数のノズルを備え、各ノズルからインクを吐出
させる記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、数多くの長所を持ったインクジェット記録装置は
、圧電素子により液滴を吐出させる方式が多かったが、
近年、高速化に有利なバブルジェット方式が盛んに研究
開発されるようになってきた。バブルジェット方式は、
複数のノズルを配列することが容易であることから高速
化に優れている。

しかし、インクジェット記録装置では、インクを記録ヘ
ッドのノズル先端の微細な吐出口から直接吐出させて記
録を行う構成をとるものが多く、安定な画像を得る状態
に保つために各種の構成を付加する場合があった。

加えて、複数のノズルか形成された記録ヘッドを有して
いる場合、各ノズル先端の吐出口からそれぞれ吐出され
るインク滴の大きさが正確に等しくはないことが画像濃
度のむら（以下、「画像むら」という。）の原因となっ
ていた。このため、従来のインクジェット記録装置では
、出荷前の調整時において、所定パターンの画像を一旦
記録媒体に記録し、該記録した記録媒体上の画像濃度を
光学的読取装置で読取って画像むらを検出し、該検出し
た結果に基づいて各ノズル毎に駆動信号に印加パルス巾
を調整して画像濃度が均一になるように駆動制御してい
た。

（発明が解決しようとする課題〕 上記従来の技術では、−旦記録媒体に画像を記録し、該
記録した記録媒体を光学的読取装置で読取るので、自動
化しにくく、人手が必要となり、手間がかかる。加えて
、光学的読取装置を必要とするので、そのための費用が
かかるうえに、出荷後、ノズルやノズル先端の吐出口に
経時変化があった場合、インクジェット記録装置または
光学的読取装置の一方を他方の設置場所に運ばなければ
ならず、対応が困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、手間がかからず、低費用で、かつ経時変化にも容易に
対応して画像濃度を均一に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を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のインクジェット記録装置は、 複数のノズルを備え、各ノズルの吐出口からインクを吐
出させて記録を行う記録ヘッドを備えたインクジェット
記録装置において、 前記記録ヘッドに超音波検出器を配し、前記複数のノズ
ルに対し順次各別に同一の駆動信号を与えてインクを吐
出させた際にそれぞれ出力された前記超音波検出器の出
力信号に応じて各吐出口毎に駆動制御する制御手段を有
することを特徴とする。

記録ヘッドは、記録媒体の記録域の全幅にわたって、複
数の吐出口を備えているフルラインタイプの記録ヘッド
とすることができる。

また、記録ヘッドは、熱エネルギーを利用して吐出口か
らインクを吐出させるもので、熱エネルギーを発生させ
る手段として電気熱変換体を有しているものが好ましい
。

〔作　　　用〕

複数のノズルを備えた記録ヘッドにおいては、各ノズル
の特性が正確に均一でないために、各ノズルの吐出口か
らそれぞれ吐出されるインク滴により形成される画像も
均一にならず、画像むらができる。一方、本発明者らの
実験の結果、画像濃度と、インク滴が吐出される際に発
生する超音波の強さとの間には相関関係があり、しかも
この相関関係は、各ノズルの特性が均一でなくても、各
ノズル間でほとんど相違がないことが判明した。

本発明は、上記の知見に基づき構成されたもので、従来
の技術における光学的読取装置に代えて、超音波の強さ
を検出する超音波検出器により画像むらを検出して駆動
制御するようにしたものである。

〔実　施　例〕

本発明の実施例について図面を参照して説明する。

実施例１ 第１図は本発明のインクジェット記録装置の第１の実施
例を示す。

第１図において、インクジェット記録装置１は、記録ヘ
ッド２およびインクタンク（不図示）が一体止されたイ
ンクジェットヘッドカートリッジ３を搭載したキャリッ
ジ４が、駆動モータ５Ｉの駆動力を伝達する駆動ベルト
５□の一部位に結合されて、互いに平行に配設された２
本のガイドシャフト６１．６２に摺動可能に嵌合されて
おり、前記駆動モータ５Ｉの駆動力により、前記記録ヘ
ッド２が、該記録ヘッド２の吐出面に対向するようにプ
ラテン７上に給送された被記録媒体である記録紙（不図
示）の全幅にわたフて、矢印Ａ方向およびその逆方向に
往復移動して該記録紙への記録を行う構成となっている
。

また、本実施例のインクジェット記録装置１にはヘッド
回復装置１０か設けられており、該ヘッド回復装置１０
のキャップ部１１は、記録ヘッド２の記録動作における
往復移動の範囲外で、後述するヘッド回復動作の際に記
録ヘッド２が移動される位置（図中ガイドシャフト６、
の左端、以下、「回復ポジジョイン」と称す。）におい
て、該記録ヘッド２の吐出面に対向し、伝動機構１４を
介したモータ１５の駆動力によって駆動されて記録ヘッ
ド２の吐出面をキャッピングするものである。このヘッ
ド回復装置１０は、前記キャップ部１１により記録ヘッ
ド２の吐出口面をキャッピングし、適宜の吸引手段によ
るインク吸引もしくは記録ヘッド２へのインク供給経路
に設けた適宜の加圧手段によるインク圧送を行い、イン
クを記録へ、ド２の吐出口より強制的に排出させること
により該吐出口内の増粘インクを除去する等のヘッド回
復動作を行う。

前記ヘッド回復装置１０の図示右側の側面には、シリコ
ンゴム等で形成された弾力性を有する板状体からなるワ
イパ一部材１２が保持部材１３によりカンチレバー形態
で保持されている。この保持部材１３は、ヘッド回復装
置１０と同様に、伝動機構１４を介したモータ１５の駆
動力により駆動されることにより、ワイパ一部材１２の
先端を記録ヘット２の吐出面の移動経路を越えた適宜位
置まで突出させたり後退させたりすることができる構成
となっている。

記録ヘット２は、第２図に示すヘット３０を有しており
、該ヘッド３０は、複数のノズルが形成された樹脂層３
２および該樹脂層３２を覆うガラス製の天板３３がシリ
コン製の基板３１上に積層されている。また、前記複数
のノズル内には、インクを吐出させる熱エネルギーを発
生させるために印加電圧が供給される電気熱変換体３４
がそれぞれ配置されている。そして駆動信号を印加する
ことによって、前記電気熱変換体３４に熱エネルギーを
発生せしめて膜沸騰を生じインク液路内に気泡を形成す
る。そしてこの気泡の成長によって前記複数のノズル先
端の各吐出口３５からそれぞれインク滴を吐出させる。

また、記録ヘッド２には、天板３３に圧電素子を埋込ん
で形成した超音波検出器８（第１図参照）が設けられて
おり、該超音波検出器８は、その出力が後述する駆動制
御をする図示しない制御手段へ伝えられるように、該制
御手段に接続されている。

次に、本実施例による駆動制御について説明する。

第３図は、第１図に示す記録ヘッド２の各ノズルにおけ
る画像濃度と超音波検出器８との関係について、実験に
より調べた結果を示す。ただし、超音波検出器８と各ノ
ズルとの距離によって、超音波検出器８の出力電圧が影
響されるため、あらかじめ各ノズル毎に超音波検出器８
との距離に応じて補正係数を定めてあき、上記距離によ
る影響がないようにした。

各ノズル毎に画像濃度を徐々に変えて、そのときの出力
電圧をそれぞれ計測すると、第３図に示すように、１本
の線グラフで表わされる結果が得られた。これは、画像
濃度と超音波検出器８の出力電圧との関係は、各ノズル
間でほとんど相違がないことを示している。そして超音
波検出器８の出力電圧から画像濃度かわかるため、どの
ノズルがどの程度の画像濃度を得るものであるかがわか
る。

第４図は前記各ノズルにおける駆動信号の印加パルス巾
の画像濃度との関係について、実験によりそれぞれ調べ
た結果を示す。ここでは、説明を簡単にするために、５
本のノズルＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄ、Ｅについてそれぞれ調べた結果のみを示す。

各ノズルＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ毎に印加パルス巾を徐々に
変えて、そのときの画像濃度をそれぞれ計測すると、第
４図に示すように、５木の線グラフで表わされる結果が
得られた。これは、同一駆動条件、すなわち駆動信号の
印加パルス巾を一定としたときには、ノズルＡでは最も
高い画像濃度が得られ、ノズルＥでは最も低い画像濃度
が得られることを示している。また、同一画像濃度を得
るだめには、ノズルＡには最も短い印加パルス巾の駆動
信号を与える必要かあり、ノズルＥには最も長い印加パ
ルス巾の駆動信号を与える必要かあることを示している
。

第５図は前記各ノズルにより得られる超音波検出器８の
出力電圧とこれら各ノズルに与えるべき駆動信号の印加
パルス巾との関係について、第３図および第４図に示す
結果に基づいて求めた結果を示す。

第５図に示す結果に基づいた本実施例による駆動制御に
ついて説明する。

まず、第５図に示す関係を図示しない制御手段中の不揮
発性記憶手段に第１の記憶データとして記憶しておき、
各ノズル毎に印加パルス巾７μＳｅＣの駆動信号を順次
与え、各ノズル毎に印加すべきパルス巾を第１の記憶デ
ータに基づいて、それぞれ求め、これら求めたパルス巾
のデータを前記不揮発性記憶手段に第２の記憶データ（
以下、「むら補正データ」という。）として記憶する。

その後、前記むら補正データに基づいて各ノズル毎に印
加パルス巾を調整すれば、画像濃度が均一になるように
駆動制御されたことになり、画像むらの少ない高画質の
記録を行うことができる。

さらに、第３の記憶データとして、各ノズルをそれぞれ
駆動した際の超音波検出器８からの出力電圧を前記不揮
発性記憶手段にそれぞれ記憶しておく。一定期間後、再
び各ノズルをそれぞれ駆動した際の超音波検出器８から
の出力電圧と、既に記憶しである第３の記憶データとを
比較し、両者の差があらかじめ定められた値より大きく
なった場合に、前記むら補正データを修正するようにす
れば、ノズルの経時変化に容易に対応でき、常に画像む
らのない画像得ることができる。−例として、面積階調
法で中間調を表現し、与える濃度データを各ノズルの濃
淡に対応して補正する方法によって均一な画像を得た。

また、本実施例では、超音波検出器８の出力信号を記録
ヘッドの故障診断に用いることもできる。すなわち、あ
るノズルが故障してインクが吐出しない場合、超音波検
出器８から出力信号がでないか、または該出力信号が異
常な値を示す。したがって、この現象を利用してあらか
しめ定められた範囲外の出力値の場合は、制御手段は当
該ノズルか故障していると判断し、例えば故障インデイ
ケータを点灯させたり、故障を示すデータをホストコン
ピュータへ送ったりすることにより、故障診断が容易に
なる。

実施例２ 本実施例は、実施例１の印加パルス巾を調整して記録ヘ
ッド駆動制御する代わりに、印加電圧を調整して記録ヘ
ッドを駆動制御した。

本実施例では、超音波検出器の出力電圧の変化と画像濃
度との相関関係は、実施例１のものと同様の結果が得ら
れたが、装置の小型化が容易で安定性に優れるという点
においては実施例１のものが優れていた。

実施例３ 本実施例は、実施例１の電気熱変換体を備えた記録ヘッ
ドの代わりに、圧電素子、すなわち電気機械変換体を備
えた記録ヘッドを駆動制御した。

本実施例では、超音波検出器の出力電圧の変化と画像濃
度との相関関係は、実施例１のものと同様の結果が得ら
れたか、複数のノズルを配列することか容易で、高速化
に優れるという点においては実施例１のものが優れてい
た。

本発明は、特にインクシェツト記録方式の中でもキャノ
ン■が提唱している、バブルシェツ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
。

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一つの駆動信号を印加すること
によりて、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、
記録ヘットの熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆
動信号に一対一対応し液体（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
も一つの滴を形成する。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４
３１３１２４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なうことができる。

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、電気熱変換体の組み合わせ
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４４５９６０
０号明細書にそれぞれ記載されたものでもよい。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年
第１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収す
る開孔を吐出部に対応せる構成を開示する特開昭５９年
第１３８４６１号公報に基ついた構成としても本発明は
有効である。

さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとして
は、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘ
ットの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一
体的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいず
れでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有効に発
揮することができる。

加えて、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か可能になる
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、本発明の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
圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別
の加熱素子あるい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う予備吐出モードを行うこ
とも安定した記録を行うために有効である。

さらに、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ってでもよいが、異
なる色の複色カラー又は、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
。

以上説明した本発明実施例においては、インクを液体と
して説明しているか、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体となるもの、あるい
は、インクジェットにおいて一般的に行われている温度
調整の温度範囲である３０℃以上７０℃以下の温度範囲
で軟化もしくは液体となるものでもよい。すなわち、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ーによる昇温をインク
の固形状態から液体状態への態度化のエネルギーとして
使用せしめることで防止するか又は、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ーの記録信号に応じた付与
によってインクが液化してインク液状として吐出するも
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、熱エネルギーによって初めて液化する性
質のインク使用も本発明には適用可能である。このよう
な場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるい
は特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、
多孔質シート凹部又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。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、超音波検出器の出力信
号に応じて駆動制御することにより、従来の技術のごと
く一旦記録媒体に画像を記録する等の手間がかからず、
容易に自動化できる。

また、従来の技術で用いるような光学的読取装置が不要
となり、低置用で画像濃度を均一にすることができる、 さらに、経時変化があった場合にもインクジェット記録
装置のみで容易に対応できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
示す斜視図５第２図は本実施例の記録ヘットを構成する
ヘッドを示す斜視図、第３図は各ノズルにおける画像濃
度と超音波検出器の出力電圧との関係を示すグラフ、第
４図は各ノズルにおける印加パルス巾と画像濃度との関
係を示すグラフ、第５図は各ノズルにおける超音波検出
器の出力電圧と与えるへき印加パルス巾の関係を示すグ
ラフである。 １−・インクジェット記録装置、 ２−記録ヘッド、 ３−インクジェットヘッドカートリッジ、４−キャリッ
ジ、　　　　５．・−駆動モータ、５□−駆動ベルト、 ６１．６□−ガイドシャフト、 ７・・・プラテン、　　　　　８−超音波検出器、１０
−・ヘッド回復装置、１１・−キャップ部、１２−ワイ
パ一部材、　　１３−保持部材、１４−伝動機構、　　
　　１５・−モータ、３０−・ヘッド、　　　　３１一
基板、３２−・樹脂層、　　　　３３・−天板、３４−
・電気熱変換体　　３５−吐出口。 ５　６　７　　Ｂ　　’？　　７０（ｐｓｅｃ）印加パ
ル大幅 躬４回 ：ＩＰＪ５圓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のノズルを備え、各ノズルの吐出口からインク
   を吐出させて記録を行う記録ヘッドを備えたインクジェ
   ット記録装置において、 前記記録ヘッドに超音波検出器を配し、前記複数のノズ
   ルに対し順次各別に同一の駆動信号を与えてインクを吐
   出させた際にそれぞれ出力された前記超音波検出器の出
   力信号に応じて各吐出口毎に駆動制御する制御手段を有
   することを特徴とするインクジェット記録装置。 ２、記録ヘッドは、記録媒体の記録域の全幅にわたって
   、複数の吐出口を備えているフルラインタイプの記録ヘ
   ッドである請求項１記載のインクジェット記録装置。 ３、記録ヘッドは、熱エネルギーを利用して吐出口から
   インクを吐出させるもので、熱エネルギーを発生させる
   手段として電気熱変換体を有している請求項１または２
   記載のインクジェット記録装置。