JPH0433864A - インクジェット装置 - 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、インクを吐出するために利用される熱エネル
ギーを発生する熱エネルギー発生手段として電気熱変換
体を備えた記録ヘッドを有しているインクジェット装置
に関する。

［従来の技術］ 従来、インクジェット装置には、インクを吐出する方式
として、記録ヘッド、すなわちインクジェットヘッドに
発熱素子（電気熱変換体）の発熱部、すなわちヒータを
配設し、そのヒータに通電して発生させた熱エネルギー
を利用することでインクを吐出させているものがある。

したがって、この記録方式のインクジエ・ント装置は、
インクを吐出する時のみ通電させ、記録をしないとき、
つまりインクを吐出させないときにはヒータには基本的
に通電しないといった電気的なオン、オフによって記録
を行なっている。

そして、前記インクジェット装置においては、記録する
内容によって、長時間連続してインクを吐出しなければ
ならない場合、ヒータに連続的に通電を行なっている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来例においては、連続してインクを吐出させ
るために、ヒータに連続的に通電を行なっているので、
記録ヘッドに連続して熱が加えられ、この部分が異常に
高温になり、この中にあるインクの粘性が変化して画像
の質が低下することかあるという問題点があった。

本発明の目的は、記録ヘッドの異常な温度上昇を防ぐこ
とによって画像の質の低下を防止できるインクジェット
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のインクジェット装置は、 インクを吐出するために利用される熱ニネルギーを発生
する熱エネルギー発生手段として電気熱変換体を備えた
記録ヘッドを有しでいるインクジェット装置において、 前記記録ヘッドの温度を検出するヘッド温度検出手段と
、 該ヘッド温度検出手段から検出される検出温度をあらか
じめ定められた良好な記録か行なわれる基準温度と比較
し、前記検出温度が前記基準温度より高いと判定した場
合には、記録動作開始の指示かあっても、待機状態に入
り、前記検出温度か前記基準温度より低くなってから記
録動作を開始する制御手段とを具備することを特徴とす
る。

制御手段は、基準温度を記録ヘッドの外部の温度を検出
する外部ＩＭ度検出手段からの出力とに基づいて定める
ものとすることがてきる。

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。

［作用］ 記録ヘッドの温度が良好な記録が行なわれる基準温度よ
り高いことをヘッド温度検出手段および比較手段がそれ
ぞれ検出および判定すると、記録動作開始の指示があっ
ても、制御手段か待機時間を設けることによって、前記
記録ヘッド内の電気〃−変換体に通電するのを中止して
、前記記録ヘッドの温度を画質の低下をおこさずに行な
える温度まで下げる。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例に係るインクジェット装置の構
成例を示す。

まず、第１図において、１４はへシトカート１ノツシて
あり、第２図およ乙に第３図につき後述するヒータホー
ドを用いて構成した記録へ・ント１０（第１図では不図
示）と、インク供給源たるインクタンクとを一体とした
ものである。このヘッドカートリッジ１４は、押さえ部
材４１によりキャリッジ１５の上に固定されており、こ
れらはシャフト２１に沿って長手方向に往復移動可能と
なっている。前記記録ヘッド１０の複数の吐出口より吐
出されたインクは、各吐出口と微少間隔をおいて配設さ
れるプラテン１９に記録面を規制された記録媒体１８に
到達し、記録媒体１８上に画像を形成する。

記録ヘッド１０に配設した吐出エネルギ発生素子として
の電気熱変換体には、ケーブル１６およびこれに結合す
る端子４（第３図）を介して不図示のデータ供給源より
画像データに応じた吐出信号が供給される。前記ヘッド
カートリッジ１４は、用いるインク色高に応じて、ｌな
いし複数個（菌１図では２個゛、を設けることかできる
。

なお、第１図において、１７はキャリッジ］５をシャフ
ト２１に沿って走査させるためのキャリッジモータ、２
２（ゴモータ１７の駆動力をキャリッジ１５に伝達する
ワイヤである。また、２０はプラテン１９に結合して記
録媒体１８を搬送させるためのフィートモータである。

第２図は本実施例に係る記録ヘッド１０の構成例を示す
。ここで、１はヒータホードであり、シリコン基板上に
電気熱変換体の発熱部である吐出ヒータ５と、これに電
力を供給するＡｆｌ等の配線６とを有する電気熱変換体
か成膜技術により形成されて成る。そして、このヒータ
ホード１に対して、インクの液路である複数のノズル２
５を形成するための隔壁を設けた天板３０を接着するこ
とにより、記録ヘッド１０としての記録へットチップが
構成される。

記録用の液体（インク）は、天板３０に設けた供給口２
４より共通液室２３に供給され、ここより各ノズル２５
内に導かれる。そして、通電によって吐出ヒータ５か発
熱すると、各ノズル２５内に満たされたインクに気泡が
生じ、各吐出口２６よりそれぞれインク滴が吐出される
。

第３図（Ａ）および（Ｂ）は第２図示の記録ヘッド１０
の構成要素として適用可能なヒータホード１の構成例を
示す。

第３図（ハ）において、３は吐出ヒータ部である。４は
端子であり、ワイヤボンディング（こより外部と接続さ
れる。２はヘッド温度検知手段たる温度センサてあり、
吐出ヒータ部３等と同じ成膜プロセスにより吐出ヒータ
部３に形成しである。

第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）における温度センサ２を含
む部分Ｂの拡大図であり、８は記録ヘッド１０を加熱す
るための加熱手段たる保、温ヒータである。

温度センサ２は、他の部分と同様に、半導体同様の成膜
プロセスによって形成しであるため極めて高精度であり
、他の部分の構成材料であるアルミニウム、チタン、タ
ンタル、５酸化タンタル、ニオブ等、温度に応して導電
率か変化する材料で作成できる。例えば、これらのうち
、アルミニウムは電極に用いることかできる材料、チタ
ンは電気熱変換素子を構成する発熱抵抗層と電極との接
着性を高めるために両者間に配置可能な材料、タンタル
は発熱抵抗層上の保護層の耐キャビテーション性を高め
るためにその上部に配置可能な材料である。また、プロ
セスのバラツキを小とするために線幅を太くし、配線抵
抗等の影響を少なくするために蛇行形状として高抵抗化
を図っている。

また、同様に保温ヒータ８は、吐出ヒータ５の発熱抵抗
層と同一材料（例えばＨｆＢ２）を用いて形成できるが
、ヒータホードを構成する他の材料、例えばアルミニウ
ム、タンタル、チタン等を用いて形成しても良い。

本実施例に係る第２図示の記録ヘッド１０ては、第３図
に示すようにヒータホード１の両端に温度センサ２を設
けであるため、それらの温度センサ２の出力からノズル
２５の配列方向における基板温度の分布状態を把握でき
る。また各温度センサ２の近傍に保温ヒータ８が設けら
れているために、加熱による温度の変化の検知の応答速
度か高い。これを用いて、基板上の温度分布を一定とす
る制御を応答性および安定性高く行なえることになる。

本実施例においては、そのような温度制御を行なうため
のヒータ、センサ等か適合性のあるヘッドカートリッジ
１４に装着されている。

第４図は本実施例の表示部６０の構成を示し、該表示部
６ｏはコピーキー６ｏの近傍に配設されている。ウェイ
ティングランプ６１は前記記録ヘッド１０の温度Ｔが後
述するしきい（Ｕ　Ｔ　＋より高くなったときに記録ヘ
ッド１０の異常な昇温を示す注意ランプ６２と共に点灯
し、インクジェット装置がウェイティングの状態になっ
たことを使用者に知らせるものである。

第５図は本実施例の温度制御系の一構成例を示す。

ここで、５はインクを吐出させるための吐出ヒータ、８
は記録ヘッド１０を一定の温度に保つための保温ヒータ
、２；ま記録ヘッド１０内の温度を検出するための温度
センサ、５４は記録ヘッド］○か使用される雰囲気の温
度を検出するための外部温度センサである。

５０は制御手段としての制御部であり、後述する処理手
順を実行するＣＰＵ５１、その処理手順に対応したプロ
グラム等固定データを格納するＲＯＭ５２および作業用
のＲＡ　１ｖ１５３等を有している。この制御部５０は
第１図示のインクジェット装置の主制御部に兼用されて
いる。

次に、本実施例の制御に用いる良好な記録が行なわれる
基準温度としてのしきい値Ｔ１について述へる。

記録ヘッド１０は、保温ヒータ８を用いて通常例えば３
５°Ｃ付近の温度となるように制御されながら記録を行
なうが、インクジェット装置の使用状況によっては、記
録ヘッド１０の温度が著しく高くなる。

しきい値ＴＩは、標準的なドツト密度の印字率で例えば
Ａ４サイズ用紙１枚分の記録を行なった場合に達しない
ような値にある温度マージンを加えた値に選ばれている
。したがって、記録ヘッド１ｏの温度がこのしきい値Ｔ
１以下にあるときは、最低１枚は良好な画質の記録を行
なうことができる。

次に、時間に対する記録ヘッド１０の温度の変化につい
て説明する。

第６図（Ａ）は連続して記録しているときの記録ヘッド
１０の温度と時間の関係を示したグラフである。ここで
、縦軸は記録ヘッド１０の温度、横軸は時間である。

第６図（Ｂ）は、記録ヘッド１０の温度Ｔかしきい値Ｔ
１に達した時点で、時間ｔ１−２だけ吐出ヒータ５への
通電を中止したときの記録ヘッド１０の温度Ｔの変化を
示したグラフである。このグラフから明らかなように、
記録ヘッド１０の温度Ｔかしきい値Ｔ１に達した時点で
、吐出ヒータ５の通電を時間ｔ１−２だけ中止すれば、
記録ヘラ。

ド１０の温度Ｔかしきい値Ｔ１以下なるために、この時
点から記録を始めれば画像の質を低下させずに最低１枚
記録することかできる。

この時間ｔ１−２は、記録ヘッド１０の温度Ｔとインク
ジェット装置の雰囲気温度との温度差Ｔ、ＦＴ、＝［記
録ヘッド１０の温度Ｔ］−［雰囲気温度コ）によって第
７図に示したように変化する。そして、第５図示の制御
部５０は記録ヘッド］０の温度センサ２および外部温度
センサ５４の出力から前記温度差Ｔ、を求め、状況に応
じた時間ｔ１−２を決定して、その時開ｔ１−２だけ吐
出ヒータ５への通電を中止する。

次に、以上のような構成において、制御部５０が処理す
べき制御のプログラムについて、本発明を複写機に用い
た場合を一例として第８図を用いて説明する。

ここで説明の便宜のために記録媒体のサイズをＡ４とし
て説明するが、サイズが８４．Ａ３等になっても本実施
例が適用可能であることはいうまでもない。

まず、ステップＳ１でインクジェット装置をスタンバイ
状態にして、コピーキー６３による動作スタートの入力
を受けつける状態にする。

コピーキー６３が押されると、ステップＳ２に進み記録
ヘッド１０の温度Ｔをしきい値Ｔ１と比較する。そして
、Ｔ　＋　＜　ＴならばステップＳ３で前述した時間ｔ
、−またけ吐出ヒータ５への通電を停止させて、ステッ
プＳ４でその旨を表示部６０に表示させ、記録ヘッド１
０がオーバーヒートしたために停止状態に入っているこ
とをインクジェット装置の使用者に知らせる。そして、
時間ｔ１−２経過後はステップＳ５へ進む。

このようにしてステップＳ３．ステップＳ４からステッ
プＳ５へ進むか、または、ステップＳ２でＴ≦Ｔ１と判
断されてステップＳ５へ進むかすると、給紙動作が行な
われる。次にステップＳ６で記録動作を行なう。記録さ
れる紙サイズが本実施例の場合は△４サイズであるので
全部で３２ライン分の記録か行なわれる。その後ステッ
プＳ７で排紙動作をする。

そして、ステップＳ８では連続コピーであるか否かを判
断し、連続コピーならばステップＳ２へ、そうてなけれ
ばステップＳ１へ戻る。

以上説明したように、本実施例においては、このように
して記録ヘッド１０のインクの温度が異常に上昇するこ
とを防いて、なおかつ、最低１枚は良好な画質の記録を
行なうことができる。

本実施例では、１つのしきい値Ｔ１によって温度制御を
行なっているか、例えばインクジェット装置の雰囲気温
度が急峻に変化するような場合には、より多くのしきい
値を用いることによって適切に制御を行なうことができ
る。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもキャノ
ン（株）が提唱している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。

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
マント型の場合には、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４３４５２６２号明細
書に記載されているようなものか適している。尚、上記
熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許筒４３１
３１２４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かできる。

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
開孔な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ノ＼ットとしての構成のいず
れても良いが、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、キャビング手段、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、記録とは別に
吐出を行なう予備吐出モートを行なうことも安定して記
録を行なうために有効である。

更に、記録装置の記録モートとしては黒色等の主流色の
みの記録モートたけではなく、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〕ツクを液体
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体となるもの、或い
は、インクジェットにおいてｇ的に行われている温度調
整の温度範囲である３０’Ｃ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
使用せしめることて防止するか又は、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〕

以上説明したように、本発明によれば、記録ヘッドの検
出温度が良好な記録が行なわれる基準温度より低くなる
まで記録を待機し、記録ヘッドの異常な温度上昇を防ぐ
ことによって、画像の質の低下を防止でき、常に良質の
画像を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るインクジェット装置の構
成例を示す斜視図、第２図は第１図示のインクジェット
装置の記録ヘッドの構成例を示す斜視図、第３図は第２
図示の記録ヘッドに適用可能なヒータホードの一構成例
を示し、（Ａ）は平面図（Ｂ）はその部分拡大図、第４
図は表示部の構成を示す構成図、第５図は温度制御系の
一構成例を示すブロック図、第６図は記録ヘッドの温度
の変化を説明するためのグラフ、第７図は雰囲気温度と
記録ヘッドの温度との差と、吐出ヒータへの通電停止時
間との関係を示すグラフ、第８図は制御部が行うべきプ
ログラムの一例を示すフローチャートである。 １・・・ヒータホード、 ２・・・温度センサ、 ３・・・吐出ヒータ部、 ４・・・端子、 ５・・・吐出ヒータ、 ６・・・配線、 ８・・・保温ヒータ、 １０・・・記録ヘッド、 １４・・・ヘッドカートリッジ、 １５・・・キャリッジ、 −１６・・・ケーブル、 １７・・・キャリッジモータ、 １８・・・記録媒体、 １９・・・プラテン、 ２０・・・フィートモータ、 ２１・・・シャフト、 ２２・・・ワイヤ、 ２３・・・液室、 ２４・・・供給口、 ２５・・・ノズル、 ２６・・・吐出口、 ３０・・・天板、 ５０・・・制御部、 ５４・・・外部温度センサ、 特シ１出願人　　キャノン株式会社 代　理　人　　弁理士　若林　忠 第２図 ６１　ワエイテインク“ラン７ 免４図 第５図 （Ａ） （Ｂ） ！ＰｌＧ図 〔°Ｃ〕 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを
   発生する熱エネルギー発生手段として電気熱変換体を備
   えた記録ヘッドを有しているインクジェット装置におい
   て、 前記記録ヘッドの温度を検出するヘッド温度検出手段と
   、 該ヘッド温度検出手段から検出される検出温度をあらか
   じめ定められた良好な記録が行なわれる基準温度と比較
   し、前記検出温度が前記基準温度より高いと判定した場
   合には、記録動作開始の指示があっても、待機状態に入
   り、前記検出温度が前記基準温度より低くなってから記
   録動作を開始する制御手段とを具備することを特徴とす
   るインクジェット装置。 ２、制御手段は、基準温度を記録ヘッドの外部の温度を
   検出する外部温度検出手段からの出力とに基づいて定め
   るものである請求項１記載のインクジェット装置。 ３、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または２記載のインクジェット装置
   。