JPH0441251A - インクジェット記録ヘッドおよび記録装置 - 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、インクを吐出して飛翔液滴を形成し、これを
紙等の被記録媒体に付着させて記録を行うためのインク
ジェット記録ヘッドおよび記録装置に関する。

［従来の技術］ インクジェット記録装置は、印字品位の良好さ、記録の
速さ、動作時の静粛性などの利点があるため、近年多（
使われるようになってきている。

この種の記録装置に備わるインクジェット記録ヘッド（
以下、ヘッドという）は、インク（記録液）の保存形態
により２つのタイプに大別できる。

第１のタイプは、ヘッド本体の外部にインクの保存容器
を備え、原則として交換を前提としないタイプ（以下、
パーマネントタイプという）であって、この保存容器内
のインクを供給チューブ等でヘッドに供給している。こ
のタイプのヘッドでは、インクを使い終ったときに、保
存容器にインクを再充填するか、または保存容器毎に交
換することにより、記録が再開できる。第二のタイプは
、ヘッド本体と一体的にインクの保存容器を設けたタイ
プ（以下、ディスポーザブルタイプという）であって、
インクを使い終った時点でヘッド全体を交換する。

ところで、このようなインクジェット記録装置では、イ
ンクの残量が僅少となったり、長時間の放置によりイン
クの液流路内が乾燥した場合に、記録文字などがかすれ
たり記録ができなくなる。

また、次のようなインク吐出に利用されるエネルギとし
て熱エネルギを発生する電気熱変換体などの素子を有し
た記録ヘッドの場合には、いわゆる空だき状態になり、
電気熱変換素子が破損する可能性が高い。かかる方式の
ヘッドを用いた記録装置は、インクの吐出口の近傍にお
けるインクの液流路中に電気熱変換素子を備え、その電
気熱変換素子が発生する熱エネルギーによってインク中
に膜沸騰を生じさせ、その膜沸騰による気泡の成長に伴
なってインクを吐出する方式の記録装置である。

上記のような問題をパーマネントタイプのものにおいて
避けなければならないのは言うまでもないが、ディスポ
ーザブルタイプのものにおいても、突然の記録中止を避
ける上で重要である。

そこで従来より、パーマネントタイプでは、インクの保
存容器内に圧力センサーを設け、インクの圧力の低下量
から、インクの残量が僅少となったことを検出する方法
が提案されている。また、ディスポーザブルタイプでは
、インクの保存容器内における電気伝導度の変化から、
インクの残量が僅少となったことを検出する方法が提案
されている。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、これらの方法によるインクの残量検出に
は、次のような問題がある。

まず第一に、シリアル記録方式の記録装置に採用される
ヘッドの場合には、ヘッドが運動しているため、インク
の圧力や電気伝導度の検出量が変動し、インクの残量検
出の誤動作を起こしやすい。第二に、上述の方法ではイ
ンクが完全に無（なる直前を検出することが難しく、イ
ンクを限度いっばいまで使用するのができず無駄になり
やすい。

そこで、インクを使用限度いっばいまで使えるように、
インクが完全に無（なる直前の時期を確実に検出するた
めの機能を備えたインクジェット記録ヘッドおよび記録
装置の出現が望まれていた。

［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ヘッドは、インクを吐出す
るための吐出口と、インクの吐出のために利用されるエ
ネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記吐出口
に供給されるインクを貯留する液室と、前記液室に備え
られて、発熱制御されたとき、近傍に存在するインクに
放熱をする発熱素子と、前記発熱素子の近傍のインクの
有無に対応する前記発熱素子の温度変化を検出するため
の温度検出素子とを備えたことを特徴とする。

また、本発明のインクジェット記録装置は、インクジェ
ット記録ヘッドのインクの吐出口に供給するインクが貯
留される液室に備えられて、発熱したときに、近傍に存
在するインクに放熱をする発熱素子と、前記インクジェ
ット記録ヘッドの液室に備えられて、前記発熱素子の温
度変化を検出するための温度検出素子と、前記発熱素子
を所定のタイミングで発熱させる制御手段と、前記温度
検出素子によって検出した前記発熱素子の温度変化に基
づいて、前記液室内のインクの有無を検出する検出手段
とを備えてなることを特徴とする。

［作　用］ この発明によれば、インクジェット記録ヘッドにおける
インクの液室内に発熱素子を備え、インクの存在の有無
に対応するその発熱素子の大幅な温度変化、つまりイン
クが存在しているときはインクへの放熱のために温度が
さほど上がらず、インクが存在しないときはインクへの
放熱がなくなって急激に高温となる大幅な温度変化を利
用し、その大幅な温度変化を温度検出素子によって検出
して、前記液室内におけるインクの存在の有無を確実に
検出する。

そして、このように検出した液室内におけるインクの存
在の有無から、インクが完全に無くなる直前の時期を確
実に検出して、インクを限度いっばいまで無駄な（使用
することを可能とする。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図から第５図は、本発明の第１の実施例を説明する
ための図である。本実施例は、前述したようなディスポ
ーザブルタイプでかつ吐出エネルギ発生素子として電気
熱変換体を用いた方式のイツクジェット記録装置への適
用例であり、その記録装置は、被記録媒体に対し所定方
向に記録ヘッドを走査するシリアル記録方式のものであ
る。

そこで、まずその記録装置全体の概略構成を第５図に基
づいて簡単に説明する。

第５図において、ｌＡはイエローの色インクを吐出する
記録ヘッド、ＩＢはマゼンタの色インクを吐出する記録
ヘッド、ＩＣはシアンの色インクを吐出する記録ヘッド
、ＩＤはブラックの色インクを吐出する記録ヘッドであ
り、これらの記録ヘッドＩＡ。

ｉａ、　ｔｃ、およびＩＤはキャリッジ２上に設置され
ている。また、これらの記録ヘッドＩＡ、　ＩＢ、　Ｉ
Ｃ，およびｌＤは、それぞれのインクの供給源たるイン
ク収容部を一体としたディスポーザブルタイプとなって
いる。キャリッジ２はガイドシャフト３に沿って左右に
移動し、その移動位置がエンコーダ４によって検出され
る。記録用紙（被記録媒体）５は、上下に設置された複
数の送りローラ６によってガイドされつつ送られ、記録
ヘッドＩＡ。

ＩＢ、　ＩＣ，右よび１０のインク吐出口形成面（以下
単に吐出面という）と対向する位置では、それらの吐出
面と平行に向い合うように保たれる。

記録ヘッドＩＡ、　ＩＢ、　ＩＧ、およびＩＤは、共に
第１図および第２図のように構成されている。これらの
図においては、記録ヘッドの１つを符号１を付して代表
して示している。

記録ヘッド１は、ヘッドチップ１１とインク収容部１２
とを一体化した構成となっている。ヘッドチップ１１は
、Ｓｉ製の基板１３とガラス製の天板１４との接合構造
でなり、それらの接合部における吐出面側には、上下方
向に並ぶ複数の吐出口１５が形成されている。それらの
吐出口１５は、それらの個々に通じる複数の液路１６に
よって１つの共通液室（液室）　１７に連通されている
。複数の液路１６の相互間の壁部は、例えば紫外線硬化
樹脂などによって形成されている。共通液室１７は、チ
ューブ１８によってインク収容部１２内に連通されてい
る。

基板１３の上面には、各液路１６内に１つずつ位置する
複数の吐出エネルギ発生素子としての電気熱変換素子（
吐出ヒータ）１９と、これらの電気熱変換素子１９に個
別に電力を供給する１等の配線とが成膜技術によって形
成されている。また基板１３には、共通液室１７内の液
路１６寄りの位置に１つの発熱体２０が設けられている
。

本例の場合、この発熱体２０は、基板１３上に蒸着によ
って成膜された厚さ約５０００人のＡ℃の電気抵抗体で
あって、厚さ１．０μｍのＳｉＯ□膜と、厚さ０．２μ
ｍのＴａ膜によって保護されている。また発熱体２０の
下には、基板１３上の成膜工程上の都合によりＨｔＢ２
層が成膜されている。さらに、そのＨｆＢ。

層とＳＬの基板１３との間には厚さ５．０μｍの５Ｌ０
２層の熱酸化膜が成膜されている。また、本例の場合Ａ
℃の発熱体２０は、平面コ字状に形成されて幅が３μｍ
、全長が１２００μｍあり、幅と全長の比が１：１であ
るシート状のへβ抵抗体のシート抵抗値が常温で約０．
０５４Ω、２００℃で約０．ｌＯΩであるから、発熱体
２０の抵抗値は常温で約２２Ω、２００℃で約４０Ωと
なり、この温度範囲内で直線的に変化する。

なおここで、発熱体２０としてｌの抵抗体を用いた第１
の理由は、電気熱変換素子１９に対する配線としてＡ４
２層を形成していることから、そのＡρ層と同時に形成
でき、製造工程を簡略化できるためである。また第２の
理由は、Ａρ自体が温度に対する抵抗値変化が顕著であ
るからである。

発熱体２０は、例えば記録ヘッド１に一体に設けた第３
図の電気抵抗の検出回路に接続されている。この検出回
路には周知のホールドバック型電流制限回路が組み込ま
れている。この電流制限回路は、その電源端子Ｔ１に定
電圧源の直流電圧Ｅｉｎが与えられ、発熱体２０を負荷
抵抗として、その負荷電流を一定の条件下において制限
するものであり、付加接続されたトランジスタＴｒ＋が
”ＯＦＦ”であるときに動作する。第４図は、その電流
制限回路のＶ−Ｉ特性図であり、負荷電流が所定値（ｉ
Ｌ）を越えたときに、それまで定電圧（ＥＬ）としてい
た負荷への印加電圧を急激に低下させる負特性をもつ。

すなわち、負荷電流がＬＬ以下のとき、つまり発熱体２
０の電気抵抗が（ＥＬ／ｉＬ）を越えたときは、第４図
中の直線Ａのような定電圧特性を示し、ツェナーダイオ
ードＤｚのツェナー電圧（基準電圧）と、抵抗Ｒ３およ
びＲ４による出力電圧の分圧とを比較し、それらの差電
流をトランジスタＴｒｚから取り出してトランジスタＴ
ｒｓを駆動する。一方、負荷電流がｉＬを越えたとき、
つまり発熱体２ｏの電気抵抗が（ＥＬ／ｉＬ）よりも小
さいときは、第４図中の直線Ｂのような電流制限特性を
示し、印加電圧検出用の分圧抵抗Ｒ１およびＲ２と電流
検出用の抵抗ＲＳＣに接続されたトランジスタＴｒｎが
動作し、トランジスタＴｒｉのベース−エミッタ間をシ
ョートする。

第４図におけるＥｍ、　ＥＬ、　ｉｓ、　ＬＬは、それ
ぞれ下式によって与えられる。

Ｅｍ＝＝　Ｅｉｎ−Ｖａｔ ＥＬ”　Ｅｍ−ｉＬＲｓｃ ＩＳ＝　Ｖ、、／Ｒ３Ｃ １１＝＝　Ｖｍｇ／Ｒｓｃ＋（Ｒ＋／（Ｒ１＋Ｒ２））
　（Ｅｌｌｌ／Ｒ３Ｃ）ここで、抵抗Ｒ８およびＲ４の
抵抗値は発熱体２ｏの抵抗値よりも充分に大きい。また
、Ｅｌｌ＋は電源端子Ｔ、に印加される定電圧であり、
また■、はトランジスタのペースエミッタ間の電位差で
あって約０．６ボルトである。

結局、発熱体２０の電気抵抗が（ＥＬ／ｉＬ）よりも小
さいときは、発熱体２０への印加電圧が発熱体２０の抵
抗値の増加関数となり、一方、発熱体２０が温度上昇し
て、その電気抵抗が（ＥＬ／ＬＬ）以上となったときは
、印加電圧が一定値（ＥＬ）となる。

発熱体２０への印加電圧は、コンパレータ３０によって
基準電圧と比較され、その印加電圧が一定値（ＥＬ）に
達したときに、コンパレータ３０がインク無しの検出信
号を出力する。

次に、作用について説明する。

各液路１６内の電気熱変換素子１９は、記録データ等に
応じて電力が選択的に供給されることにより個別に発熱
し、その熱エネルギーによって、液路１６内のインク中
に膜沸騰が生じ、その膜沸騰による気泡の成長に伴って
インクが吐出口１５から吐出する。そして、このように
して複数の吐出口１５から選択的にインクを吐出させつ
つ、キャリッジ２を移動させることにより、被記録媒体
５上にインクの液滴を付着させて、種々の情報を記録す
る。

本実施例の場合は、４つの記録ヘッドＩＡ、　ＩＢＩＣ
，および１０からのイエロー、マゼンタ、シアン、およ
びブラックのインクの液滴の順に被記録媒体５上に付着
させることにより、多色のカラー画像を形成できる。

トランジスタＴｒ、の駆動端子Ｔ２に駆動パルス信号Ｐ
を与えて、そのトランシタＴｒ＋を”ＯＦＦ”とすると
、発熱体２０に電圧が印加され、その発熱体２゜が発熱
する。

発熱体２０が発熱したときに、その発熱体２ｏの上にイ
ンクが存在している場合、つまり共通液室１７にインク
が補給されている場合には、発熱体２ｏがら発生した熱
がインクに放熱され、その発熱体２０自体の温度の上昇
が抑えられることになる。したがって、この場合におけ
る発熱体２ｏは、後述する温度上昇の場合に比して電気
抵抗が小さく、その電気抵抗は（ＥＬ／ｉＬ）よりも小
さくなるように設定されている。そのため、発熱体２０
への印加電圧は、その発熱体２０の増加関数となり、一
定値（ＥＬ）までは達しない。したがって、コンパレー
タ３０はインク無しの検出信号を出力しない。

一方、発熱体２０が発熱したときに、その発熱体２０の
上にインクが存在しない場合、つまり共通液室１７内の
インクが無くなった場合には、発熱体２０自体の温度が
急激に上昇する。それは、インクに代って熱伝導率の低
い空気や水蒸気などに対して放熱することになって、放
熱の程度が小さくなるからである。そのため、発熱体２
０の電気抵抗が急激に大きくなる。そのときの電気抵抗
は、（ＥＬ／ｉＬ）を越えるように設定されている。し
たがって、発熱体２０への印加電圧が一定値（ＥＬ）に
達し、コンパレータ３０がインク無しの検出信号を出力
する。

そして、装置本体側に設けられる制御回路では、コンパ
レータ３０の出力に基づいてインク残量の有無を検知で
きる。インク無しの検出信号が出力された時点では、液
流路１６内にわずかのインクが残っているため、突然の
記録中止は起きない。

したがって、インクが完全に無くなる直前を検出して対
処できることになり、インクを限度いっばいまで使用で
きる。

このような動作は、次のような具体的な実験例により確
認できた。

「実験条件」 発熱体２０： 前述したように、平面コ字状に形成されたＡ２の抵抗体
であって、常温で約２２Ω、２００℃で約４０Ωとなり
、その温度範囲内で抵抗値が直線的に変化する。

Ｅｉｎ　：　　２０Ｖ　（電気熱変換素子１９への印加
電圧と同じ）、 Ｅｍ　　：　　１９．４Ｖ。

ＲＳＣ：４．７Ω、 Ｒ，：　　３３０Ω、 Ｒ＊　　：　　３．３にΩ、 駆動端子Ｔ２に与えるパルス信号のパルス幅ニアμｓｅ
ｃ　。

「実験結果」 ■発熱体２０の上にインクが存在しない場合。

駆動端子Ｔ、に単一の駆動パルス信号Ｐを与え時、瞬時
に、発熱体２０における電位差がＥ、に達４し、コンパ
レータ３０がインク無しの検出信号を出力した。熱伝導
計算によると、駆動パルス信号Ｐの印加後５μｓｅｃで
発熱体２０の温度が約２００℃程度になることが予想さ
れる。

なお、駆動端子Ｔ、に駆動パルス信号Ｐを１０’回与え
ても発熱体２０は破断しなかった。

■発熱体２０の上にインクが存在する場合。

駆動端子Ｔ、に駆動パルス信号Ｐを１パルスを与えた時
、発熱体２０の最高温度が８０℃程度となり、発熱体２
０における電位差がＥｍの径程度に止まり、コンパレー
タ３０はインク無しの検出信号を出力しなかった。

ところで、駆動端子Ｔ２に駆動パルス信号Ｐを与えるタ
イミング、つまり発熱体２０を発熱させるタイミングは
、共通液室１７の大きさなどに応じて適宜の間隔に定め
る。例えば、記録ヘッド１が一行分を印字する毎のタイ
ミングとしてもよい。また、回復ポンプなどを用いて、
記録ヘッド１内の気泡を取り除いた場合には、その直後
に駆動パルス信号Ｐを与えることが好ましい。

なお、発熱体２０としては、例えば多結晶シリコン等の
ように温度上昇に応じて抵抗値が小さ（なる材料を用い
ることもできる。この場合には、発熱体２０を例えば第
６図のような電気抵抗の検出回路に接続すればよい。こ
の検出回路には、周知の帰還安定型の定電圧回路が組み
込まれており、前述した第３図の回路構成部分と同様の
機能を果す部分には同一符号を付しである。図において
、Ｒ６およびＲ６は電圧検出用の分圧抵抗であり、これ
らを直列に接続したものが発熱体２０に対して並列に接
続されている。抵抗Ｒ，と抵抗Ｒ，の接続点の電位は、
発熱体２０が温度上昇して低抵抗となるにつれて上昇し
、その電位がコンパレータ３０によって基準電位と比較
される。したがって、前述した実施例の場合と同様に、
コンパレータ３０からインク無しの検出信号を出力する
ことができる。

第７図および第８図は、この発明の第２の実施例を説明
するための図である。

本実施例の場合は、前述した第１の実施例の構成に加え
て、インク収容部１２内のインクの残量を検出する残量
検出手段２１と、駆動パルスＰの制御手段２２とを備え
ている。残量検出手段２１は、インク収容部１２内にて
インクを吸収保存するスポンジ状の吸収体２３に差し込
まれた２本のステンレス針２４および２５を利用し、こ
れらのステンレス針２４および２５の間の電気抵抗値が
上昇したときに、インク収容部１２内のインクの残量が
僅少となったことを検出する。制御手段２２は、残量検
出手段２１の検出結果に基づいて、前述した第１の実施
例における駆動パルス信号Ｐの印加タイミングを制御す
る。

本実施例の動作を第８図のフローチャートにより説明す
る。

まず、記録ヘッド１によって記録用紙１枚分の記録を行
ない（ステップＳ１）、それから残量検出手段２１を作
動させて、インク収容部１２内のインクの残量が僅少で
あるか否かを判定する（ステップＳ２）。残量が充分で
あるときは先のステップＳＬに戻る。したがって、残量
検出手段２１は記録用紙１枚分が記録される毎に作動す
る。

残量検出手段２１がインクの残量が僅少となったことを
検出したときはステラ・ブｓ３に進み、制御手段２２が
前述した第１の実施例における駆動端子Ｔ２に駆動パル
ス信号Ｐを印加して、発熱体２ｏを発熱させる。そして
、前述した第１の実施例におけるコンパレータ３０の出
力から、共通液室１７内におけるインクの残量の有無を
判定する（ステップＳ４）。インクが残っているときは
、記録ヘッドｌによって１行分の印字を行ない（ステッ
プＳ５）、それからステップＳ３に戻る。したがって以
降においては、１行分の印字を行なう毎に、共通液室１
７内におけるインクの残量の有無を検出する。

ステップＳ４の判定にて、インクの残量が無しと判定さ
れたとき、つまり前述した第１の実施例におけるコンパ
レータ３０がインク無しの検出信号を出力したときは、
その旨を表示して印字動作を中止する（ステップＳ６）
。

本例の場合、残量検出手段２１によるインク残量の僅少
の検出時点は、例えば記録ヘッド１内にインクが全く無
くなって電気熱変換素子１９が破断する以前の約１５０
０（１字の印字可能な時点とすることができた。したが
って、その検出時点から、共通液室１７内のインクの残
量の有無を検出しても時間的に充分間に合う。また、残
量検出手段２１がインクの残量の僅少を検出した後に発
熱体２０を発熱させることは、次の点において有利であ
る。すなわち、共通液室１７内にインクが満たされてい
るにも拘らず、偶発的に発熱体２０の近傍に気泡が存在
した場合における誤検出、つまり誤ったインク無しの検
出の可能性を下げることができる。

第９図は、この発明の第３の実施例を説明するための図
である。

本実施例の場合は、上述した第１の実施例における発熱
体２０の２つの機能、つまり通電されることにより発熱
する発熱素子としての機能と、温度に応じて電気抵抗が
変化する温度検出素子とじての機能とを別部材によって
果す構成となっている。すなわち、ヘッドチップ１１（
第１図参照）を構成するＳｉ製の基板１３に、前者の機
能を果すＨ，Ｂ。

層の発熱部３１と、後者の機能を果すＡ４２層の温度検
出部３２が形成されている。発熱部３１は、ｉ層の配線
部３３を介して図示しない通電回路に接続され、また温
度検出部３２は、それ自体を形成する１層の延長部分を
介して図示しない抵抗検出回路に接続される。

発熱部３１は、小幅となるように両側が切り欠がれてお
り、その小幅部分に発熱を集中させて、その小幅部分の
上にインクが存在するときと存在しないときの温度差を
大きくするようになっている。この発熱部３Ｉは、基板
１３上の成膜工程上の都合により成膜されるＨｒＢｘ層
によって形成することもできる。温度検出部３２は可能
な限り発熱部３１に近付けられている。また、前述した
第１の実施例の場合と同様に、基板１３の表面と、その
基板１３上の成膜工程上の都合により成膜されるＨｌＢ
、Ｍとの間には、５ｉＯｚ層の熱酸化膜が成膜されてい
る。ただし、その５ｉｎｓ層は１０μｍと厚くなってお
り、発熱部３１の熱が基板１３に逃げに（くなっている
。

このような構成によれば、発熱部３１に接続された通電
回路によって、その発熱部３１に所定のタイミングで通
電して発熱させ、そして温度検出部３２に接続された抵
抗検出回路によって、その温度検出部３２の温度変化に
対応する抵抗値を検出することにより、前述した第１の
実施例の場合と同様に、発熱部３１の上におけるインク
の存在の有無を検出することができる。このように本実
施例では、ＨｒＢｘのように温度に対する抵抗値変化が
わずかな材料によって形成された発熱部３１と、ｌのよ
うに温度に対する抵抗値変化が大きい材料に形成された
温度検出部３２とが組み合わされている。

なおこの発明は、前述したパーマネントタイプおよびデ
ィスポーザブルタイプのインクジェット記録装置のいず
れに対しても適用が可能である。

（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
キャノン株式会社によって提唱され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。かが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−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。

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、ｇ日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、上述
のようなインクタンク一体型のカートリッジタイプのも
のの他、装置本体に固定された言己録ヘッド、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。

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、８己緑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（、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かいずれでも
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℃以上７０℃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、積極的に熱エネルギ
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５
４−５６８４７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
態を採るもの等であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、インクジェッ
ト記録ヘッドにおけるインクの液室内に発熱素子を備え
、インクの存在の有無に対応するその発熱素子の大幅な
温度変化、つまりインクが存在しているときはインクへ
の放熱のために温度がさほど上がらず、インクが存在し
ないときはインクへの放熱がなくなって急激に高温とな
る大幅な温度変化を利用し、その大幅な温度変化を温度
検出素子によって検出する構成であるから、前記液室内
におけるインクの存在の有無を確実に検出することがで
きる。

この結果、インクが完全に無くなる直前の時期を確実に
検出して、インクを限度いっばいまで無駄なく使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１の実施例に備わる記録ヘッド
の断面図、 第２図は、第１図に示した記録ヘッドの斜視図、 第３図は、第１図示の記録ヘッドに備わる発熱体に接続
した電気回路の回路構成図、 第４図は、第３図示の電気回路中に組み込まれたホール
ドバック型電流制限回路のＶ−Ｉ特性図、 第５図は、この発明の第１の実施例のインクジェット記
録装置の要部の構成を示す斜視図、第６図は、第３図示
の記録ヘッドに備わる発熱体を異なる特性のものに変更
した場合に、その発熱体に接続する電気回路の回路構成
図、第７図は、この発明の第２の実施例に備わる記録ヘ
ッドを一部切り欠いて示す斜視図、第８図は、この発明
の第２の実施例の動作を説明するためのフローチャート
、 第９図は、この発明の第３の実施例に備わるヘッドチッ
プの基板の一部分の平面図である。 １・・・言己録ヘッド、 ２・・・キャリッジ、 ３・・・ガイドシャフト、 ４・・・エンコーダ、 ５・・・記録用紙（被記録媒体）、 ６・・・送りローラ、 １１・・・ヘッドチップ、 １２・・・インク収納部、 １３・・・基板、 １４・・・天板、 １５・・・吐出口、 １６・・・液路、 １７・・・共通液室（液室）、 １８・・・チューブ、 １９・・・電気熱変換素子（吐出ヒータ）２０・・・発
熱体（電気抵抗体）、 ３０・・・コンパレータ、 ２１・・・残量検出手段、 ２２・・・振動パルスＰの制御手段、 ２３・・・吸収体、 ２４、２５・・・ステンレス針、 ３１・・・発熱部、 ３２・・・温度検出部、 ３３・・・配線部。 第 図 第３図 第４図 第６図 第５図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを吐出するための吐出口と、 インクの吐出のために利用されるエネルギーを発生する
   エネルギー発生素子と、 前記吐出口に供給されるインクを貯留する液室と、 前記液室に備えられて、発熱制御されたとき、近傍に存
   在するインクに放熱をする発熱素子と、 前記発熱素子の近傍のインクの有無に対応する前記発熱
   素子の温度変化を検出するための温度検出素子と を備えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 ２）前記発熱素子と前記温度検出素子とは、通電される
   ことにより発熱しかつ温度によって電気抵抗が変化する
   一体の電気抵抗体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ヘッド。 ３）前記エネルギー発生素子は、熱エネルギーを発生す
   る電気熱変換素子であって、発生する熱エネルギーによ
   ってインク中に膜沸騰を生じさせ該膜沸騰による気泡の
   成長に伴なってインクを吐出させるものである請求項１
   または２に記載のインクジェット記録ヘッド。 ４）インクジェット記録ヘッドのインクの吐出口に供給
   するインクが貯留される液室に備えられて、発熱したと
   きに、近傍に存在するインクに放熱をする発熱素子と、 前記インクジェット記録ヘッドの液室に備えられて、前
   記発熱素子の温度変化を検出するための温度検出素子と
   、 前記発熱素子を所定のタイミングで発熱させる制御手段
   と、 前記濃度検出素子によって検出した前記発熱素子の濃度
   変化に基づいて、前記液室内のインクの有無を検出する
   検出手段と を備えてなることを特徴とするインクジェット記録装置
   。 ５）前記発熱素子と前記濃度検出素子とは、通電される
   ことによって発熱しかつ温度によって電気抵抗が変化す
   る一体の電気抵抗体であり、 前記検出手段は、前記電気抵抗体の電気抵抗の変化に基
   づいて前記液室内のインクの有無を検出するものである
   請求項４に記載のインクジェット記録装置。 ６）前記インクジェット記録ヘッドのインクの吐出口か
   らインクを吐出するためのエネルギーを発生するエネル
   ギー発生素子として、熱エネルギーを発生する電気熱変
   換素子を備え、この電気熱変換素子は、発生する熱エネ
   ルギーによってインク中に膜沸騰を生じさせ該膜沸騰に
   よる気泡の成長に伴なってインクを吐出させるものであ
   る請求項４および５に記載のインクジェット記録装置。