JPH0427552A

JPH0427552A - 液体噴射記録装置

Info

Publication number: JPH0427552A
Application number: JP13288790A
Authority: JP
Inventors: Hidejiro Kadowaki; 門脇　秀次郎; Yasuhiko Ishida; 泰彦石田; Makoto Takamiya; 誠高宮; Hiroshi Sugiyama; 浩杉山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1992-01-30

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〕本発明は液体噴射記録装置に関し、特に記録ヘッドから
の液体の吐出を正常に維持することのできる液体噴射記
録装置に関する。

（従来の技術）記録ヘッドから紙やプラスチックシート等の被記録材に
対し記録液を吐出してドツトマトリックスにより文字や
画像等の記録を行なう液体噴射記録装置は、他の記録装
置に比して動作時の騒音が小さく、更に基本的に機械的
構造が簡単で廉価であるという利点があり、コンピュー
タ、ワードプロセッサ等の記録出力装置として各方面で
採用されている。

この液体噴射記録装置では一般的に記録液（インク）を
記録ヘッドの吐出口から直接吐出させて記録を行なう。

ここで記録ヘッドから記録液を吐出させて文字や画像等
の情報記録を行なわせるこの種のインクジェット記録装
置として従来から知られているものには、シリアル型記
録装置やフルライン型記録装置がある。

前者のシリアル型記録装置は、被記録材を保持するプラ
テンに沿ってキャリッジを移動させなからキャリッジ搭
載の記録ヘッドにより記録が行なわれるとともに、キャ
リッジの移動方向とは直角な方向にシート送りがなされ
６形態のものであり、後者のフルライン型記録装置は記
録ヘッドに主走査方向の記録幅にわたって配設されたイ
ンク吐出口を具え、このような記録ヘッドを記録材に対
し、副走査方向に相対移動させながら記録を行なう形態
となっている。

又、上記の形態をとりながら、記録ヘッドをシート送り
方向に複数配設することで、単色記録のみならず、カラ
ー記録をも行なえるように構成された装置も提案されて
いる。

〔発明が解決しようとしている問題点〕このような液体
噴射記録装置では記録液（インク）を常に正常吐出可能
な状態に保つ必要がある。即ち不完全な吐出状態では記
録面に欠けや濃度ムラ等の画質劣化を生じる。

更に記録媒体としての記録紙が記録ヘッドに対し相対的
に移動していく場合、記録紙が所定速度で搬送されると
しても、記録液（インク）が所定速度で吐出されないと
、画像の濃度ムラが生じ、カラー画像の場合には色のに
じみが発生する。これを解決するために特開昭５８−５
２６０号公報では２点間を通過する液滴の通過時間より
吐出速度を求め吐出安定化を図ることを開示するが、本
発明は更に改良された液体噴射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〕

本発明は、記録媒体に記録ヘッドから記録液を吐出させ
て記録を行なう液体噴射記録装置において、前記記録ヘ
ッドから吐出される液滴の吐出速度状態をドツプラー信
号を基に検出する速度検出手段と、該速度検出手段の出
力に基づいて液滴の吐出安定化制御を行なう制御手段を
有することを特徴とする。

（作用）本発明は記録ヘッドから吐出された液滴の速度をドツプ
ラー信号を基に検知し、吐出が正常かどうかを判断し、
吐出速度が所定の速度でない場合には、記録ヘッドの吐
出エネルギー制御、パージ動作制御を行なう。

後述する実施例に示される液滴の吐出速度状態を検出す
る速度検出位置は、半導体レーザ光源と、該光源からの
光の波長λの変化に応じて前記液滴への入射角θが変化
しｓｉｎθ／λを略一定として、前記液滴の速度検出位
置に前記光源からの光を入射させる光学系と、前記液滴
の速度状態に応じてドツプラーシフトした前記液滴から
の散乱光を検出する光検出器を備える。

〔実施例）第１図は本発明の一実施例の構成を示す。

ここで、１は記録ヘッド２を搭載したキャリッジ、３は
キャリッジ１を移動自在に保持しているガイドレールで
ある。キャリッジ１にはエンドレスベルト４が接続され
ており、キャリッジ１は駆動モータ５によって駆動され
、記録シート６の記録面に沿って移動する。７は記録シ
ート６をシート送りするローラ、８Ａ及び８Ｂはシート
６を案内する案内ローラ、９はシート送り用のモータで
ある。

一方、記録ヘッド２には記録シート６に向けてインク滴
を吐出させる不図示の吐出口が設けられており、吐出口
にはインクタンク１１から供給チューブ１２を介してイ
ンク１６が供給され、また吐出口に設けられた不図示の
吐出エネルギー発生手段にはフレキシブルケーブル１２
Ａを介してインク吐臼信号が選択的に供給される。

１３は非記録時に記録ヘッド２の記録液の吐出口となる
オリフィス面に冠着されるキャッピング手段であり、非
記録時にはキャリッジ１を矢印Ｂ方向に移動させてその
オリフィス面にキャッピング手段１３を圧接させること
ができる。なおキャッピング手段１３を設ける理由は以
下の通りである。

即ちインクは非記録時においても記録ヘッドの吐出口中
に残留するので、この吐出口内のインクの乾燥ないし、
蒸発による粘度増加などの変質を防止する措置が必要で
あり、このために、非記録時に記録ヘッドのオリフィス
を蓋で覆って、インクの乾燥や、蒸発を防止するいわゆ
るキャッピング手段を設ける。

更に低湿度の環境下、あるいは長期休止時などの場合に
は上述のような乾燥防止手段のみではインクの粘度増加
は避けられないので、上述のキャッピング手段とともに
記録ヘッドを覆うキャップ内の空気を吸引してオリフィ
スから負圧を与え、ヘッドの吐出口内に滞っているイン
クを吸い出したり、あるいはポンプなどを用いて吐出口
内に圧力を与え、オリフィスから変質したインクを排圧
させるという回復機構が用いられる。

即ちキャッピング手段１３をオリフィス面に圧接させて
エアポンプ１５を動作させることにより記録ヘッド２の
吐出口内のインクを吸い出すことが出来る。

ここで上述した回復機構は、電源投入時などに自動的に
駆動され、一般に記録動作中は、よほどの吐出異常がな
いかぎり、駆動されないために、記録動作中に吐臼口の
不使用によるインクの変質が生じるおそれがある。すな
わち、記録ヘッドの吐出口が複数設けられている装置で
は、記録データの統計的性質によフてはほとんど記録に
使用されないオリフィスがあり、このため吐出インター
バルが非常に長くなるというように、吐出口の吐出駆動
にバラツキがある。従って、吐出回数が少ない、または
吐出間隔が長い場合の吐出口内のインクは、湿度や、温
度などの雰囲気の条件によっては乾燥による粘度上昇が
生じ、吐出口のインク吐出が不安定になったり、また、
吐出不能になったりする。

そこで記録動作中に非記録位置に記録ヘットを移動し、
インクの吐出動作を行なわせる。

１４は記録ヘッド２の空吐出時のインク受けである。

さて１０は記録ヘッド２から吐出されたインク滴の速度
を検出する小型ドツプラー速度検出器であり、図示しな
い駆動手段により矢印りの方向に移動し記録ヘッド２の
各ノズルのインク滴の速度を検出する。

第２図、第３図は、第１図に示した記録ヘッド２の構成
を説明する断面図及びそのインク吐出原理説明図であり
、例えばバブルジェット型の記録ヘッドの場合を示しで
ある。

これらの図において、２１はヘッド本体で、記録用イン
ク２２に対して発熱体２３より入力された電気エネルギ
ーに応じて熱を加える。２４は気泡である。

記録用インク２２に対して発熱体２３より人力された電
気エネルギーに応じた熱が与えられると、吐出路２５に
気泡２４が発生し、この気泡２４により吐出口２６より
インク滴Ｑが記録媒体面に吐出される。

所定のインク滴の速度、大きさを得るには適正な熱エネ
ルギー　インク粘度が必要で、例えば熱エネルギーが不
十分だとインク滴の速度が小さくなり又、大きさも小さ
くなり十分な画像が得られない。

又発熱体２３からインク２２への熱の伝わり方によって
発泡つまり気泡２４の出来方が変わり、上記インク滴の
速度と大きさに影響を与える。

′ｔＳ４図は半導体レーザ（レーザダイオード）を用い
た小型レーザドツプラー速度検出器の一例の説明図であ
る。

レーザダイオード３１から射出したレーザ光は、コリメ
ーターレンズ３２により平行光束に変換され、この平行
光束が回折格子３３の受光面に垂直入射する。回折格子
３３は、そこに垂直入射した平行光束を回折し、回折条
件ｓｉｎθ。＝λ／ｄ・・・（１）（ｄは回折格子ピッ
チ）を満たす様に、＋１次透過回折光工、を射出角（回
折角）θ□で、−１次透過回折光■２を射出角（回折角
）θ。て射出せしめる。＋１次回折光Ｉ、は第２回折格
子３４に入射し、第２回折格子３４によりレンズ３７．
３６の光軸とほぼ平行な方向へ回折せしめられて、その
方向へ向けられる。一方、−１次回折光Ｉ２は第２回折
格子３５に入射し、第２回折格子３５によりレンズ３７
．３６の光軸とほぼ平行な方向へ回折せしめられて、そ
の方向へ向けられる。

ここでは、第２回折格子３４．３５により、±１次回折
光Ｉ、、Ｉ、が回折角θゎで回折されている。回折格子
３４からの平行光より成る＋１次回折光■、と回折格子
３５からの平行光より成る回折光Ｉ４は、互いに平行な
光路なたどって、各々レンズ３６の周辺部に入射する。

レンズ３６は、そこに入射した±１次回折光Ｉ、、Ｉ４
を偏向及び集光して、レンズ３６の焦点位置に向ける。

従って、±１次回折光１３．１ａが焦点位置で重畳せし
められて、各々光スポットを形成する。この時、この焦
点位置への±１１次回折光Ｉ３■、の入射角は、各々θ
。であり、これらの回折光Ｉ３、Ｉ４が回折格子３３か
ら射出した時の射出角と等しい。

記録ヘッド２から吐出されたインク滴Ｑは、レンズ３６
から焦点距離ｆだけ離れた位置、即ち、焦点位置を横切
るので、±１１次回折光Ｉ３Ｉ４が形成したスポットが
インク滴軌道上に形成される。±１次回折光１３．１４
で照明されたインク？ＩＱからの反射散乱光は、レンズ
３６に入射して平行光束となり、レンズ３７を介して、
光検臼器３８の受光部３８ａに向けられる。この受光部
３８ａ上には、＋１次回折光Ｉ、による照明で生じた散
乱光と、−１次回折光Ｉ４による照明で生じた散乱光を
含む干渉光が入射する。光検出器３８は、この干渉光を
光電変換して、ドツプラー周波数に応じた信号を出力す
る。

レンズ３７．３６が光検出器３８の受光部３８ａ上に回
折光１３、Ｉ４に照明されたインク滴Ｑの像を投影する
ように速度検出されるインク滴Ｑと受光部３８ａが光学
的に共役に設定されているから、インク滴Ｑで生じた反
射散乱光は効率良く受光部３８ａに入射する。

回折格子３３から±１次回折光Ｉ＋、１２が射出した時
の互いに成す角と、±１１次回折光Ｉ５Ｉ４がインク滴
Ｑに斜入射した時に成す交差角とが等しく設定されてお
り、この交差角は、レーザ光の周波数（波長λ）変化に
応じて、（１）大同様ｓｉｎθ。＝λ／ｄすなわち、ｓ
ｉｎθｎ／λ＝ｙｄ＜一定）・・・（２）を満たす様に
変化する。

即ち光源からの光の波長λの変化に応じてインク滴Ｑへ
の入射角θ。が変化しｓｉｎθｎ／λが一定とされる。

一方、レーザドツプラー周波数Ｆは、２光束の交差角が
２０゜の時、Ｆ＝２Ｖｓ　ｉ　ｎθｎ／λ　　　　・（３’）となり
、前述（２）式より、（３）式は以下の様になる。

Ｆ　＝　２　Ｖ／ｄ　　　　　　　　　　・・・（４）
従って、干渉光のドツプラー周波数Ｆは、レーザ波長λ
の変化の影響を受けない正確な信号が得られる。

次に、光検出器３８で受光したドツプラー信号の信号処
理について第５図を用いて説明する。

第５図（Ａ）において、３９は信号処理器である。光検
出器３８からのドツプラー信号を像幅器４２で増幅し、
バンドパスフィルター（Ｂ、　ＰＦ）４３でノイズを減
らし、第５図（Ｂ）のＩのような波形にして、波形整形
器４４で第５図（Ｂ）のＩＩのようにパルス波として整
形する。そして、カウンター及びタイマー４５では、ド
ツプラー信号が入って来た事を検知すると、パルス数Ｎ
（８とか１０とかの整数）とそれに応じた時間ｔを計測
する。ここで、速度■は（４）弐Ｆ＝２Ｖ／ｄよりＶ＝ｄＦ／２＝ｄＮ／２ｔ　（Ｆ＝Ｎ／ｌ）となる。そ
こで演算器４６ではＮ及びｔの値より速度Ｖを演算し速
度信号Ｓを出力する。

以上、説明した速度検出器１０により、記録ヘッド２か
らのインク滴Ｑの吐出速度を逐次検出し、その速度信号
Ｓが第１図中の制御回路に送られる。速度信号Ｓが所定
範囲外であれば、その程度に応じて、空吐出や吸引回復
等のパージ動作を行なって正常な状態にする。インク滴
Ｑの吐出速度を検出して、所定範囲内に入っていれば画
像記録を開始する。

前述の実施例では、速度検出器１０からの速度信号Ｓが
所定の範囲外の時パージ動作を行なったが、記録ヘッド
２のヒーター２３に供給する電力で、熱エネルギーを制
御することにより、正常な状態にすることも可能である
。熱エネルギーを制御する手段としては、印加パルス時
間、電圧の変化あるいは、予備印加パルスを前もって加
える方法等がある。

又、前述のパージ動作と熱エネルギーの制御とを組み合
わせてもよい。

第６図、第７図は速度信号Ｓがレーザ波長λに依存しな
い小型レーザドツプラー速度検出器１０の他の例を示す
。

第６図は格子ピッチｄなる反射型の回折格子３３′に若
干絞ったレーザ光ｌを格子の配列方向に垂直に入射し、
±１次回折光１１．１２にビームスブリットさせ三光束
ＩＩ、Ｉ２を平行なミラー４７．４８で折り返し、交差
点で三光束共収束する様にしである。Ａ部を拡大すると
第４図と同様となる。レーザ光源としては、半導体レー
ザ３１、及び収れん系としてレンズ３２′を用い、交差
点で二光束共収束する様にレンズ３２′を設定する。こ
の時、格子ピッチｄなる反射型回折格子３３′からの±
１次回折光Ｉ、、Ｉ、の光軸の出射角θ。は、回折条件
（１）よりｓｉｎθ。冨λ／ｄ　　　　　　・・・（５）となる。

又、三光束１．　　　！、の交差角は２θ。となり、ド
ツプラー周波数Ｆは、Ｆ＝２Ｖｓ　ｉ　ｎθ０／λ　　　　−（６）となり、
（５）式、（６）式から、（４）弐同様次の式で表わさ
れる。

Ｆ　＝　２　Ｖ／ｄ従って、第６図の構成によっても、ドツプラー周波数Ｆ
はレーザ光の波長変化の影響を受けない信号が得られる
。

ここでミラー４７．４８の間隔を℃とすると、回折格子
と２光束の交差点までの距ａｈは、となる。

つまり、波長が変わると交差位置も若干液わるが、速度
計をコンパクトにし、λを小さくすれば、交差位置はほ
とんどずれることはなく、また、簡便な温度調節系を用
いれば、交差位置はほとんど変化せず、充分実用可能と
なる。

第７図は、第６図のミラー４７．４８に代わって格子ピ
ッチがｄ／２なる透過型回折格子４９．５０を組み込ん
だもので、他の部材は第６図に示しであるものと同じで
あり、第６図と同じ符号を符しである。第７図に於いて
、反射型回折格子３３′からの二つの回折光ＩＩ、１２
は、更に透過型回折格子４９．５０を透過し、交差点で
二光束共収束する様にしである。Ａ部を拡大すると第４
図と同様となる。レーザ光源としては、第６図同様、半
導体レーザ３１、及びレンズ３２′を用い、交差点で二
光束共収束する様にレンズ３２′を設定する。格子ピッ
チｄなる反射型回折格子３３′からの±１次回折光１１
．Ｉ２の光軸の出射角θ。は、（１）式同様、ｓｉｎθ。＝λ／ｄ　　　　　　・・・（７）ここで、
光軸がθ。傾いた状態で格子ピッチがｄ／２なる回折格
子に入射されると、１次回折光の出射角θ′は、ｓｉｎθ′　＝２λ／ｄｓｉｎθ。

＝λ／ｄで、結局、θ′＝θ。どなる。

よフて、透過型回折格子４９．５０から光束１３．１４
の出射角はθ０で、三光束４９．５０の交差角は２θ０
となり、ドツプラー周波数Ｆは、Ｆ＝２Δｆ＝２Ｖｓ　　ｉ　　ｎ　θ。／λ−（８）と
なり、（７）式、（８）式から、（４）式同様次の式で
表わされる。

Ｆ　＝　２　Ｖ／ｄ即ち、第４図、第６図と同様、レーザ光の波長が変化し
ても、ドツプラー信号は正確に得られる。

なお、第７図の実施例では２光束の交差位置は不動であ
る。

次に、第８図（ａ）、（ｂ）は記録液の吐出速度制御と
、記録紙の搬送速度制御を行なう実施例を示す。

’８８　図（ａ　）で５１は記録媒体となるカット紙で
あり、レジストローラ５２により副走査方向の書込みタ
イミングがとられた後、矢印方向に搬送される。

５３は紙押えローラで、搬送ベルト５４にのったカット
紙５１の移動を制限する。５５は駆動ローラで、搬送ベ
ルト５４が一定の張力をもって巻回されている。５６は
帯電器で、搬送ベルト５４上のカット紙５１を搬送ベル
ト５４に静電吸着させる。

５７は排紙トレイで、記録処理が完了したカット紙５１
を積載排紙させる。５８〜６１は記録情報データを記憶
する画像バッファで、カラー画像を再現するためのイエ
ロー　マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する色
データが制御部８２からの書込み制御信号に基づいて記
憶される。なお、制御部８２は、レジストローラ５２が
駆動してから所定間隔で各画像バッファ５８〜６１より
各色の色データを読み出し、フルライン型の記録ヘッド
６３〜６６に出力し、カット紙５１に各色画像を記録す
る。６７〜７０はメモリ制御線で、制御部８２からの書
込み制御信号を各画像バッファ５８〜６１に転送する。

７１．７３．７５．７フはデータ線で、各画像バッファ
５８〜６１から読み比された各色データを各記録ヘッド
６３〜６６へ転送する。７２、フ４．７６．７８は記録
制御線で、制御部８２から記録ヘッド６３〜６６に８力
された記録タイミング信号を転送する。

７９はスタート信号で、図示しないホストより出力され
る。

次に記録動作について説明する。

このように複数の記録ヘッド６３〜６６を配した記録装
置において、レジストローラ５２により副走査方向の画
像記録タイミングがとられた後、カット紙５１が給紙さ
れると、帯電器５６によりカット紙５１は搬送ベルト５
４に吸着されて搬送される。これに並行して、制御部８
２に対してスタート信号７９により記録動作開始指令が
出力されると、第１の記録ヘッドとなる記録ヘッド６６
に対してはカット紙５１の先頭から記録するタイミング
で画像バッファ６１より画像データ（色データ）を読み
出し、記録ヘッド６６によりカット紙５１に記録を開始
する。

同様に、第２〜第４の記録ヘッドとなる記録ヘッド６５
〜６３に対しては直前のヘッドとの距離分のタイミング
をとり、各色の画像バッファ６０〜５８から読み出した
画像データが各色の記録ヘッド６５〜６３によりカット
紙５１に記録され、その結果としてフルカラー画像が形
成され排紙トレイ５７に排紙される。

さて第８図（ｂ）に示すように非記録時に記録ヘッド６
３．６４．６５．６６は液滴の吐出速度が上述のレーザ
ドツプラー式の速度検出器８３．８４．８５．８６で測
定されるように、例えば上方に変位される。各速度検出
器８３．８４．８５．８６は記録幅方向（紙面に垂直方
向）に複数箇設けられ、各記録ヘッドからの液滴の吐出
速度の測定結果は制御部８２に入力され記憶される。な
お、１１３．１１４．１１５．１１６は液滴受けである
。

記録時には第８図（ａ）に示されるように搬送ベルトに
静電吸着される記録紙の搬送速度状態がレーザドツプラ
ー式の速度検出器８１で検出される。この速度検出器８
１は駆動ローラ５５の上流側であって、搬送ベルト５４
の内周側で搬送ベルト５４の幅方向略中央位置に設けら
れ、その出力信号は制御部８２に入力する。

制御部８２は記録タイミング調整手段を兼ねており、速
度検出器８１が搬送手段となる搬送ベルト５４の搬送速
度を検出すると、その出力から搬送ベルト５４の移動距
離を後述するように算出し、記録ヘッド６３〜６６の画
像書込みタイミングをつくる。そして搬送ベルト５４の
速度ムラによらないで正規の画像書込みができるように
、各色画像のレジストレーションを一致させ、濃度、色
むら、色のにじみの無い画像を形成する。

次に、第９図および第１０図を参照しながら第１図に示
した各記録ヘッド６３〜６６の書込み開始タイミング調
整処理動作について説明する。

第９図は、第２図に示したヘッド本体２１からなるバブ
ルジェット記録ヘッドの駆動回路図であり、８７−１〜
８７−Ｎは発熱体で、３３６０ドツト分個別にあり、−
ｉがヒータ電源ＨＶにそれぞれ接続され、他方がスイッ
チングトランジスタＴＲＩ〜ＴＲＮのコレクタ側に接続
されている。スイッチングトランジスタＴＲＩ〜ＴＲＮ
のベース側はアンドゲートＧ１〜ＧＮの出力が人力され
る。アンドゲートＧ１〜ＧＮは、ビートパルス）（Ｐと
ラッチ回路８９−１〜８９−Ｎのラッチ出力とアンドを
取り、そのアンド出力によりスイッチングトランジスタ
ＴＲＩ〜ＴＲＮをオン／オフ制御する。

８８−１〜８８−Ｎはシフトレジスタで、各画像バッフ
ァ５８〜６１に記憶された１ライン分、すなわち３３６
０ドツト分のデータＤをデータクロックＤＣＬＫに同期
しながら順次転送する。なお、ラッチ回路８９−１〜８
９−Ｎは、ラッチパルスＬＰに同期してシフトレジスタ
８８−１〜８８−Ｎに転送されたデータＤをラッチアッ
プする。

第１０図は、第９図の動作を説明するタイミングチャー
トである。

制御部８２からメモリ制御線７０を介して発生されるス
タート信号７９により、画像バッファ６１からデータが
読み出されると、このデータがデータ線７７を介して記
録ヘッド６６に組み込まれたシフトレジスタ（例えばＬ
Ｓ１６４）８８−１〜８８−Ｎに入力され、順次１走査
分、すなわち３３６０個のドツト分のデータが転送され
る。

そして、１走査分のデータを転送し終えると、制御部８
２より記録制御縁７８を介してラッチパルスＬＰが入力
され、同様に記録ヘッド６６に組み込まれたラッチ回路
（例えばＬＳ３７４）８９−１〜８９−Ｎにラッチされ
る。

そして、制御部８２では、速度検出器８１の出力をカウ
ントしヒートパルスクロックをつくり、そのタイミング
でヒートパルスＨＰを記録制御縁７８を介して記録ヘッ
ド６６に入力する。

これにより、記録ヘッド６６に組み込まれたアンドゲー
トＧ１〜ＧＮが作動して、そのアンド出力で後段のスイ
ッチングトランジスタＴＲＩ〜ＴＲＮをＯＮ１０　Ｆ　
Ｆさせ、印字すべきドツトの発熱体８７−１〜８７−Ｎ
を選択的に通電して画像記録を実行する。

第１１図は、第１０図に示したヒートパルスＨＰの出力
タイミングを説明するブロック図であり、第８図と同一
のものには同一の符号を付しである。

図において、９１はタイミングカウンタで、速度検出器
８１から移動距離を検出するために速度Ｖに比例した周
波数ｆとして出力されるパルス数Ｎをカウントする。

９２は固定値出力部で、１ライン当たりのパルス数ＰＡ
（固定値）をコンパレータ９３の入力ボートＡに出力す
る。コンパレータ９３は人力ボートＡに入力されるパル
ス数ＰＡとタイミングカウンタ９１からカウントアツプ
されるカウント値ＰＢとが一致する場合にビートパルス
クロツタを出力する。このヒートパルスクロックで第１
０図のヒートパルスＨＰをつくる。ヒートパルスクロッ
クによりインバータ９４が作動してタイミングカウンタ
９１の内容をクリアする。これにより搬送ベルト５４に
速度変動があっても搬送ベルト５４が１ライン分の移動
ごとに正確にヒートパルス）（Ｐを出力することが可能
になる。

第１２図は本発明に係わる液体噴射記録装置に使用され
る光学的非接触の速度検出器８１の一実施例で半導体レ
ーザ１０１を用いた小型レーザドツプラー速度検出器の
説明図である。

半導体レーザ１０１より発振されたレーザ光はコリメー
ターレンズ１０２により平行光１０４となり回折格子１
０５に垂直に入射し、±１次回折光１０６．１０６′に
分離され、回折格子１０５に垂直なミラー１０７、及び
１０７′によって各々反射され、搬送ベルト５４の内側
表面上に−交差照射される。この時搬送ベルト５４０人
射角は各々、回折格子１０５による回折角θに等しくｓ
ｉｎθ＝±λ／ｄとなる。但しｄは回折格子１０５の格
子ピッチ（定数）であり、λはレーザ光の波長である。

ここで上記式より明らかなように光源からの光の波長λ
の変化に応じて搬送ベルトへの入射角θが変化しｓｉｎ
θ／λが一定とされる。搬送ベルト５４の二交差照射さ
れた部分からの散乱光は集光レンズ１０８により受光器
１０９に集光される。受光器１０９の８力にはいわゆる
ドツプラー周波数なる搬送ベルト５４の速度Ｖに比例し
た周波数成分子りが含まわ、ていて、ｆＨ＝２Ｖｓ　ｉ
　ｎθ／λ で表わすことが出来るが、上記回折の条件式により、ｆ、＝２Ｖ／ｄとなり、レーザの波長λに依存せず、搬送ベルト５４の
速度■に比例する周波数を検出するレーザドツプラー速
度検出器となる。

第１２図（ｂ）は第１２図（ａ）の変形例でミラーＭを
介し半導体レーザ１０１を第１２図（ａ）の紙面垂直方
向に配置したものである。

第１２図（Ｃ）はミラー１０７．１０７′の代りに回折
格子１０５の％の格子ピッチを有する回折格子１１０．
１１０′を回折格子１６５に平行に配置し、光学系の中
心方向の１次回折光を使用するもので回折格子１１０及
び１１０′の入射角と回折角が等しくなり第１２図（ａ
）と同様ｆＤ−２Ｖ／ｄが得られる。回折格子１１０．１１０′としては回折光
エネルギーの大部分が特定（この場合、光学系の中心方
向の１次回折）の次数に集中するような例えばブレーズ
ド回折格子が望ましい。

第１２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）の如く、回折格子で三
光束にビームスブリットし、回折角と同じ角度で搬送ベ
ルトに入射するように構成したレーザドツプラー速度検
出器は半導体レーザを用いることができ、又、回折格子
と簡単な光学系で構成出来るので小型化でき、又、搬送
ベルトの速度を正確に周波数として出力することが出来
る。

これにより、記録媒体の搬送に影響を与えず、又、記録
液等による搬送手段表面の汚れに影響されずに安定に、
しかも正確に画像記録することが出来、濃度ムラのない
画像記録、特にレジストレーションのズレ、色ムラ、色
のにじみのないカラー画像記録が可能である。

第１３図（ａ）は記録前（非記録時）に液滴の吐出速度
を検出しておき、記録時には搬送速度状態を検出して液
滴吐出のタイミングＴを調整すると共に、記録前に記憶
された液滴の吐出速度データを基に記録時の液滴吐出の
速度を所定の値となる制御を行なうことの説明図である
。

検出される液滴吐出速度が所定の速度でない場合には、
記録前にパージ動作の制御や、記録時に液滴吐出速度が
所定の速度となるよう液滴吐出エネルギー制御を行なう
。

液滴吐出エネルギー制御としては第１３図（ｂ）に示す
ように印加パルス時間Ｗ、電圧Ｈを変化させる、或は予
備印加パルスを前もって加える等の方法がある。

本実施例によれば記録紙の記録したい位置が記録ヘッド
の真下位置になるときに、丁度該記録したい位置に記録
ヘッドからの液滴が付着するようにできる。

〔変形例〕

さて、以上の実施例においては、速度検出器８１が搬送
手段裏面側に設けられており、搬送手段表面の記録液等
による汚れに影響を受けずに速度検出でき、又カット紙
５１の先端や後端のエツジ段差部で検出ミスを生ずるよ
うなことが無い。

しかしながら速度検出器８１、更には８３．８４．８５
．８６の位置は上述した実施例における位置に限定され
るものではない。

又、速度検出器８１．８３．８４．８５．８６は回折格
子を測定物の移動方向に移動させて搬送速度が低くなっ
たときのいわゆるドロップアウト（無信号化）を防止さ
せるようにしても良い。

又、速度検出器８１は記録幅方向に複数開設ける或は記
録幅方向に移動させても良く、更には記録媒体の搬送方
向に複数開設けても良い。

又、速度検出器８１．８３．８４．８５．８６は検査面
に垂直方向に変位可能とし検査面への照射状況を変化さ
せる様にしても良い。

さて上述した実施例では、回折格子は±１次回折光を出
射するようにしであるが１１次光（ｎは自然数）を用い
てもよく、又、次数の異なる例えば０次光とｎ次光の２
光束を用いてもよい。また、２光束のうちの１光束な液
滴に照射し、液滴に照射されないもう一つの光束と、液
滴からの散乱光とを干渉させてドツプラー信号を得る参
照光法を用いてもよい。

更には、前述したレーザドツプラー速度針から成る流速
計を直交させて配置すると２次元速度検出が可能となり
、インク滴Ｑの吐出速度だけでなく、吐出方向垂直性が
検出でき、より適切な吐出状態を検出することができる
。

又、第８図、第１１図実施例において速度検出器８１の
出力を基にタイミングカウンタ９１は速度に比例した周
波数として圧力されるパルス数Ｎをカウントして移動距
離を算出し、コンパレータ９３の入力ポートＡに入力さ
れるパルス数ＰＡと一致する場合にヒートパルスＨＰを
出力して記録タイミングを調整することを述べたが、記
録密度が２種類以上あってこれを選択可能な場合、高い
記録密度を選択するときには記録タイミングを調整する
上記移動距離を短くするように上記入力パルス数ＰＡを
小さな値に設定する。

さて、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、記録装置に於いて、
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
′ｔ％４７２３１２９号明細書、同′５４７４０７９６
号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行なう
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
ことによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せし
め、記録ヘッド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
成出来るので有効である。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なわれるので
、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４３４５２６
２号明細書に記載されているようなものが適している。

尚、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、更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（直線状液流路又は直角液流路）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
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させる構成を開示する特開
昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた構成としても
本発明は有効である。

更に、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
ド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
でも良いが、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。

又、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。

更に、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、液体インクを用
いて説明しているが、本発明では室温で固体状であるイ
ンクであフても、室温で軟化状態となるインクであって
も用いることができる。上述のインクジェット装置では
インク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整
を行な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良い。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良
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、本発明によれば記録液の吐出の絶対速度を単一の
検査位置で正確に検出でき、この検出結果に基づいて記
録ヘッドへの印加エネルギーを制御或は記録ヘッドへの
パージ動作制御を行なうことで、常に正常な状態で文字
、図形等の情報記録が可能となり、画像欠けや濃度むら
の無い良好な両賞を得ることができる。

又、発熱体を備えた記録装置にあっては光学的な速度検
出を正確に行なうために光源の波長変動を抑えるべく記
録装置内部の温度コントロールを行なうことが一般に必
要であるが、ｓｉｎθ／λ（θは液滴への入射角、λは
光源の波長）を一定とする光学系を用いる場合には、前
記温度コントロール（温調）が実貿的に不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の概略図、第２図、第３
図は記録ヘッドの説明図、第４図は液滴の吐出速度を検
出する速度検出器の具体例を示す図、 ′ｓ５図（ａ）、（ｂ）は速度検出器の信号処理の説明
図、第６図、第７図は液滴の吐出速度を検出する速度検出器
の異なる具体例を示す図、 ′ｓ８図（ａ）、（ｂ）は液滴の吐出速度と、記録紙の
搬送速度を制御する本発明の異なる実施例の概略図、第９図は第２図に示したヘッド本体からなるバブルジェ
ット記録ヘッドの駆動回路図、第１０図は第９図の動作
を説明するタイミングチャートの図、第１１図は第１０図に示したヒートパルスの出力タイミ
ングを説明するブロック図、第１２図（ａ）、（ｂ）、（ｅ）は、搬送速度検出に用
いられる速度検出器の具体例を示す図、３４１３図（ａ
）、（ｂ）は、液滴吐出タイミング制御、及び液滴吐出
エネルギー制御の説明図である。１・・・キャリッジ２・・・記録ヘッド３・・・ガイドレール４・・・エンドレスベルト５・・・駆動モータ６・・・記録シート７・・・シート送りローラ１０・・・液滴吐出速度を検出する速度検出器１１・・
・インクタンク１２・・・供給チューブ１３・・・キャッピング手段１４・・・インク受け１５・・・エアポンプ２１・・・ヘッド本体２２・・・記録用インク２３・・・発熱体２４・・・気泡２６・・・吐出口３１・・・レーザダイオード（半導体レーザ）３２．３
６．３７・・・レンズ３３．３３’　　３４．３５・・・回折格子３８・・・
光検出器３９・・・信号処理器５１・・・カット紙５２・・・レジストローラ５４・・・搬送ベルト５５・・・駆動ローラ５８〜６１・・・各画像バッファ６３〜６６・・・記録ヘッド８１・・・搬送速度を検出する速度検出器８２・・・制
御部８３．８４．８５．８６・・・液滴吐出速度を検出する
速度検出器１０１・・・半導体レーザ１０５・・・回折格子１０７．１０７′・・・ミラー１０９・・・フオトセンサ？３第１３父（０）？？妊

Claims

【特許請求の範囲】

（１）記録媒体に記録ヘッドから記録液を吐出させて記
録を行なう液体噴射記録装置において、前記記録ヘッド
から吐出される液滴の吐出速度状態をドップラー信号を
基に検出する速度検出手段と、該速度検出手段の出力に基づいて液滴の吐出安定化制御
を行なう制御手段を有することを特徴とする液体噴射記
録装置。
（２）搬送手段により搬送される記録媒体に記録ヘッド
から記録液を吐出させて記録を行なう液体噴射記録装置
において、前記記録ヘッドから吐出される液滴の吐出速度状態をド
ップラー信号を基に検出する第１の速度検出手段と、前記搬送手段の搬送速度状態を検出する第２の速度検出
手段と、前記第１、第２の速度検出手段の出力に基づいて液滴の
吐出安定化制御を行なう制御手段を有する液体噴射記録
装置。
（３）前記液滴の吐出速度状態を検出する速度検出手段
は、光源と、該光源からの光の波長λの変化に応じて前
記液滴への入射角θが変化しｓｉｎθ／λを略一定とし
て、前記液滴の速度検出位置に前記光源からの光を入射
させる光学系と、前記液滴の速度状態に応じてドップラ
ーシフトした前記液滴からの散乱光を検出する光検出器
を備える請求項（１）又は（２）記載の液体噴射記録装
置。
（４）前記第１、第２の速度検出手段は、光源と、該光
源からの光の波長λの変化に応じて前記液滴への入射角
θが変化しｓｉｎθ／λを略一定として、前記液滴の速
度検出位置に前記光源からの光を入射させる光学系と、
前記液滴の速度状態に応じてドップラーシフトした前記
液滴からの散乱光を検出する光検出器を備える請求項（
２）記載の液体噴射記録装置。
（５）前記光源は、半導体レーザである請求項（３）乃
至（４）記載の液体噴射記録装置。
（６）前記光学系は前記液滴の速度検出位置に前記光源
からの光を集光させ、且つ前記光検出器の受光位置を前
記液滴の速度検出位置と光学的に略共役とした請求項（
３）乃至（５）記載の液体噴射記録装置。
（７）前記光学系は前記光源からの光を回折させる回折
格子と、該回折格子からの回折角と略同一の入射角で前
記液滴の速度検出位置に入射させる光伝達手段を備える
請求項（３）乃至（６）記載の液体噴射記録装置。
（８）前記光伝達手段は、前記回折格子から回折される
±ｎ次光（ｎは自然数）を前記回折角と各々同一の入射
角で前記液滴の速度検出位置に入射させる請求項（７）
記載の液体噴射記録装置。
（９）前記制御手段は記録液を吐出するための熱エネル
ギーを制御する請求項（１）乃至（８）記載の液体噴射
記録装置。
（１０）前記制御手段は記録液を吐出する記録ヘッドの
パージ動作制御を行なう請求項（１）乃至（９）記載の
液体噴射記録装置。
（１１）前記制御手段は記録液の吐出タイミング及び記
録液を吐出するための熱エネルギーを制御する請求項（
１）乃至（１０）記載の液体噴射記録装置。
（１２）前記制御手段は記録液の吐出タイミング及び記
録液を吐出する記録ヘッドのパージ動作制御を行なう請
求項（１）乃至（１１）記載の液体噴射記録装置。
（１３）前記速度検出手段は２次元的な速度検出を行な
う請求項（１）乃至（１２）記載の液体噴射記録装置。
（１４）前記制御手段は前記第２の速度検出手段の出力
を基に速度に比例した周波数として出力されるパルス数
をカウントして移動距離を算出し、予め定められたパル
ス数と一致するときに記録タイミングを調整する請求項
（２）乃至（１３）記載の液体噴射記録装置。
（１５）複数の記録密度を選択可能であり、高い記録密
度を選択するとき記録タイミングを調整する前記移動距
離を短くするように前記予め定められたパルス数を小さ
な値に設定するようにした請求項（１４）記載の液体噴
射記録装置。