JPH0473151A - 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、記録ヘッドの吐出口から被記録材へインクを
吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置に関す
る。

〔従来の技術］ プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置（記録手
段を有する装置）は、画像信号に基づいて、紙やプラス
チック薄板等の被記録材上にドツトパターンから成る画
像を記録していくように構成されている。

前記画像記録装置は、記録方式により、インクジェット
式、ワイヤドツト式、サーマル式、レーザービーム式等
に分けることができ、そのうちのインクジェット式（イ
ンクジェット記録装置）は、記録−・ノドの吐出口から
被記録材にインクを吐出させて画像を記録するように構
成されている。

このインクジェット記録装置は、インク液滴を吐出させ
て画像を記録するものであり、ノンインパクト方式であ
るため騒音が少なく、高信鱈性高画質化を図ることがで
き、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが
容易であるなどの利点を有している。

中でも、熱エネルギーを利用してインクを吐出させる膜
沸騰方式のインクジェット記録装置は、記録ヘンドに高
密度で吐出口を配列するマルチヘッド化が容易であり、
−層の高倍転性、高画質化および高速化が容易であると
いう利点を有している。

吐出エネルギーとして熱を利用するインクジェット記録
ヘッドは、通常、各吐出口に通じる各液路内のインクを
加熱することにより、該インク内に象、激な体積増加を
伴なう変位を与えて吐出口からインク滴を吐出させるも
のである。

前記インクの加熱は、各液路ごとに配置された電気熱変
換体（発熱抵抗体など）に、電気パルスを印加すること
により行なわれる。

このような電気熱変換体を存する記録ヘッドでも、特に
１ライン分に対応する多数の吐出口（したがって、多数
の電気熱変換体）が配列されたフルマルチタイプの記録
ヘッドにおいては、各電気熱変換体を駆動するために、
種々の駆動ＩＣ（駆動用集積回路）が搭載されている。

例えば、消費電力の低減を目的とした記録ヘッドでは、
分割駆動が可能となるような駆動ＩＣが搭載さされてお
り、また、各吐出口ごとにパルス幅制御を行なう記録ヘ
ッドでは、各電気熱変換体ごとのパルス幅制御が可能な
複雑な内部制御回路を有する駆動ＩＣが搭載されている
。

特に、電気熱変換体ごとのパルス幅制御が可能な駆動Ｉ
Ｃを数十個搭載したフルラインタイプのインクジェット
記録へノドは、数十個に及ぶ多数の電気熱変換体ごとの
パルス幅を補正できるので、電気熱変換体ごとの抵抗値
にバラツキがあっても、これらを個別に補正して良好な
画像を記録することができる。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕しかし、前記駆
動ＩＣの内部制御回路が複雑化すれば、するほど、外来
ノイズや電源電圧変動等に起因する誤動作が生しやすく
なる。

特に、内部構造の複雑な駆動１ｃを数十個も搭載したフ
ルラインタイプの記録ヘッドにおいては、不良箇所が生
しやすく、前述のような誤動作が問題となる可能性が高
くなる。

前記誤動作の中でも、電気熱変換体に印加されるパルス
幅が規定以上に長くなった場合には、電気熱変換体に過
電流を供給し続けることになり、ついには、電気熱変換
体を破壊してしまうことがあった。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもの
であり、駆動ＩＣの誤動作等により、記録ヘッドの電気
熱変換体に印加される通電パルス幅が規定値以上となっ
た場合でも、過電流を防止して該電気熱変換体を保護し
得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。

〔課題解決のための手段〕

本発明は、記録ヘッドの吐出口から被記録材へインクを
吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置におい
て、前記吐出口の電気熱変換体に記録電流を供給するた
めの共通電極配線の一部に、前記電気熱変換体へ供給さ
れる通電パルス幅が規定値以上に長くなった時に、共通
電極への電源供給をオフにするための記録電流通電時間
検知回路を設ける構成とすることにより、駆動ＩＣの誤
動作等により、記録ヘッドの電気熱変換体に印加される
通電パルス幅が規定値以上となった場合でも、過電流を
防止して該電気熱変換体を保護し得るインクジェット記
録装置を提供するものである。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は、本発明によるインクジェット記録装置の一実
施例の要部構成を示す模式的斜視図である。

第２図は、フルカラー記録が可能なライン型のインクジ
ェット記録ヘッドを複数個（図示の例では４個）ｒｉｉ
えたインクジェット記録装置の場合を例示する。

第２図において、３１および３２は、用紙やプラスチッ
ク薄板等の被記録材３３を挟持し、矢印Ｆで示す副走査
方向（搬送方向）に搬送するためのローラ対である。

３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ１３４Ｄは、それぞれ、被記録
材３３の略全幅にわたって吐出口が配列されたフルマル
チタイプのインクジェット記録ヘッド３４である。

なお、前記インクジェット記録ヘッドＩＡ、ＩＢ、ＩＣ
１ＩＤについては、それらのうちの任意の一つまたは全
体を示す場合はインクジェット記録ヘッド３４と呼ぶこ
とにする。

なお、以下の説明からも明らかなごとく、本発明は、イ
ンクジェット記録ヘッド３４の数とは無関係に実施でき
るものである。

フルカラー記録の場合は、上記４個の記録ヘッド３４か
ら吐出されるインク色として、例えば、ブラック、イエ
ロー、マゼンタ、シアンが用いられ、図示の例では、４
個のインクジェット記録へノド３４が被記録材搬送方向
上流側から（下から）この順序で配置されている。

３６は回復系であり、吐出回復処理に当たっては、被記
録材３３に代わって前記各記録ヘッド３４に対面する。

また、前記各インクジェット記録ヘッド３４は、ヘッド
装着部３７に、相互位置関係を規制されて装着されてい
る。

以上により、他の本発明によるインクジェット記録装置
の基本的構成、すなわち、インクジェット記録ヘッド３
４を装着するためのヘッド装着部３７と、前記ヘッド装
着部３７に装着された前記インクジェット記録へノド３
４の記録位置へ前記被記録材３３を搬送するための搬送
手段３１．３２と、を有するインクジェット記録装置の
一実施例が構成されている。

前記インクジェット記録へノド３４は、熱エネルギーを
利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、熱エネ
ルギーを発生するための電気熱変換体を備えたものであ
る。

また、前記インクジェット記録ヘッド３４は、前記電気
熱変換体によって印加される熱エネルギーにより生しる
膜沸騰による気泡の成長によって、吐出口よりインクを
吐出させ、記録を行なうものである。

第３図は、前記インクジェット記録ヘッド３４の要部構
成を示す一部破断斜視図である。

第３図において、記録ヘッド３４の基板２１上には、半
導体と同様の製造工程（薄膜成形法等）によって複数の
電気熱変換体２２およびこれらに対応する配線が形成さ
れている。

前記電気熱変換体２２は、図示のように、後述する各吐
出口および液路に対応する位置に配列されている。

前記基板２１上（該基板２１上の薄膜２３の上）には、
下面に所定間隔で平行に形成された複数の液路壁２４Ａ
を有する液路形成部材２４が接合されている。

さらに、前記液路形成部材２４の上面には、天板２５が
接合されている。

前記各液路壁２４Ａの間に液路２６が形成されるが、前
記液路形成部材２４は、各液路２６の内部の所定位置に
前記各電気熱変換体２２が配置されるような位置関係で
位置決め接合されている。

前記各液路壁２４Ａは所定の長さを有し、各液路２６の
後端は、前記液路形成部材２４と前記基板２１（または
薄膜２３）との間に形成される共通液室２７に連通して
いる。

一方、各１路２６の他端（先端）は、記録ヘッド３４の
吐出口面（フェイス面）２８において、それぞれ吐出口
２９として開口している。

こうして、発熱抵抗体等の電気熱変換体２２に通電（パ
ルス電圧の印加）してこれを発熱させることにより、液
路２６内のインクを膜沸騰させ、その時の加圧変位によ
り吐出口２９からインク滴を吐出させるインクジェット
記録ヘッドが構成されている。

第１図は、本発明によるインクジェット記録装置の記録
ヘッド制御系の構成を示すブロック図である。

第１図において、記録へラド３４はフルライン形のイン
クジェット記録へラドであり、これには、その電気熱変
換体（発熱素子）２２のそれぞれを、個々にパルス幅制
御することができる駆動ＩＣ（駆動用集積回路）２が複
数個または数十個搭載されている。

各駆動ＩＣ２のシリアル配線部には、数ビットのパルス
幅設定データ入出力端子が設けられている。

また、各駆動ＩＣ２のパラレル配線部には、駆動制御用
入出力端子が設けられている。

これらの配線、すなわち、前記パルス幅設定データ入出
力端子および前記駆動制御用入出力端子は、全て、記録
信号発生部３に接続されており、ＣＰＵ４により、任意
に電気熱変換体（記録ヘッド）駆動用信号を各駆動ＩＣ
２へ供給するように構成されている。

画像データ供給源としてのホスト装置６からは、直接ま
たはＣＰＵ４を介して、画像データ（ＤＡＴＡ）が画像
メモリ５へ供給され、該画像メモリに格納される。

各電気熱変換体２２に記録電流を供給するための共通電
極配Ｍｌの一部には、記録電流通電時間検知回路７が設
けられている。

この記録電流通電時間検知回路７の内部には、電流を電
圧レヘルに変換するための抵抗７Ａ、ｌ！：を圧レベル
を補正する増幅器７Ｂが設けられている。

記録電流通電時間検知回路７の出力信号は、電気熱変換
体２２を駆動する時の通電時間を論理レヘルで示した波
形となる。

この波形は、比較部８において、記録信号発生部３から
出力される通電時間規定値を示す基本波形と比較される
。

この比較は、電気熱変換体２２を駆動する期間に行なわ
れる。

前記比較部８内は、基本波形と記録電流通電時間検知回
路７の出力波形とのパルス幅のズレ量を常時モニターし
、このズレ量がある設定値を越えた場合は該出力波形を
通電制御部９へ受は渡す。

その結果、Ｖ８用電源装置１０の出力がオフにされる。

したがって、前記駆動ＩＣ２などの記録ヘッド駆動用制
御回路内での誤動作等によりパルス幅変化が生し、電気
熱変換体２２の駆動パルス幅が過度に増大したような場
合には、該電気熱変換体２２への記録を流供給が停止さ
れ、該電気熱変換体２２が破壊に至ることは確実に防止
される。

以上説明した実施例によれば、記録ヘッド３４の電気熱
変換体（発熱素子等）２２へ記録電流を供給する共通電
極配線１の一部に、記録電流通電時間検知回路７を設け
、かつ、該共通電極配線１の通電時間が過大になった時
に、駆動電−＃（ＶＷｔｆｉ）をオフにするように構成
したので、駆動ＩＣ２等が誤動作を起こして通電パルス
幅が規定値以上となり、過大電流が共通されるようにな
った時には、該電気熱変換体への通電が遮断され、該電
気熱変換体を保護することが可能となった。

なお、以上の実施例では、本発明を、被記録材３３の紙
幅方向記録領域をカバーするライン型の記録ヘンド３４
を用いるライン型のインクジェット記録装置に適用する
場合を例に挙げて説明したが、本発明は、記録ヘッドが
キャリッジに搭載されたシリアルスキャン型のインクジ
ェット記録装置など、他の型式のインクジェット記録装
置に対しても同様に適用でき、同様の作用効果を達成し
得るものである。

また、以上の実施例では、４個の記録ヘッド３４Ａ〜３
４Ｄを使用するカラーインクジェット記録装置の場合を
説明したが、本発明は、１個の記録ヘッドを使用する単
色記録用、あるいは色彩が同じで濃度が異なる複数の記
録ヘッドを使用する諧調記録用のインクジェット記録装
置など、記録ヘッドの個数にも関係無く同様に適用でき
、同様の作用効果を達成し得るものである。

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）が提唱す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４３４５２６２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へノ
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、インクを液体と
して説明しているが、本発明では、室温で固体状である
インクであっても、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°Ｃ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層変化の工ふルギーとして使用
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、熱エネルギーの記録信号に応した付
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、被記録材に到達する時点で既に固化し始めるも
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、多孔質シートの凹部または貫通孔に液状また
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］ 以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、記録
ヘッドの吐出口から被記録材へインクを吐出させて記録
を行なうインクジェット記録装置において、前記吐出口
の電気熱変換体に記録を流を供給するための共通電極配
線の一部に、前記電気熱変換体へ供給される通電パルス
幅が規定値以上に長くなった時に、共通電極への電源供
給をオフにするための記録電流通電時間検知回路を設け
る構成としたので、駆動ＩＣの誤動作等により、記録ヘ
ッドの電気熱変換体に印加される通電パルス幅が規定値
以上となった場合でも、過電流を防止して該電気熱変換
体を保護し得るインクジェット記録装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインクジェット記録装置の記録ヘ
ッド制御系の構成例を示すブロック図、第２図は本発明
を適用したインクジェット記録装置の要部構成を示す斜
視図、第３図は第２図中の記録ヘッドの構造を示す一部
破断斜視図である。 以下に、図面中の主要な構成部分を表す符号を列挙する
。 ■−−−−共通電掻配線、２−　駆動１ｃ、３記録体号
発生部、４−−　ＣＰＵ、６−ホスト装置、７　　記録
電流通電時間検知回路、８−　比較部、９　　通電制御
部、１０　　　駄動用電源装！、２２−　を気熱変換体
、２６−・液路、２８吐出口面、２９−−一吐出口、３
１．３２被記録材の搬送手段、３３　　被記録材、３４
．３４Ａ〜３４Ｄ−インクジェット記録ヘッド、３７−
　ヘッド装着部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録ヘッドの吐出口から被記録材へインクを吐出
   させて記録を行なうインクジェット記録装置において、
   前記吐出口の電気熱変換体に記録電流を供給するための
   共通電極配線の一部に、前記電気熱変換体へ供給される
   通電パルス幅が規定値以上に長くなった時に、共通電極
   への電源供給をオフにするための記録電流通電時間検知
   回路を設けることを特徴とするインクジェット記録装置
   。
2. （２）前記記録電流通電時間検知回路は、共通電極に流
   れる記録電流通電時間が所定値以上になると、該共通電
   極への通電をオフにす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装置。
3. （３）記録ヘッドの吐出口から被記録材にインクを吐出
   させて記録を行なうインクジェット記録装置において、
   前記吐出口の電気熱変換体に記録電流を供給するための
   共通電極配線の一部に、前記電気熱変換体へ供給される
   通電パルス幅が規定値以上に長くなった時に、共通電極
   への電源供給をオフにするための記録電流通電時間検知
   回路を有する記録ヘッド駆動回路と、該記録ヘッド制御
   回路によって駆動されるインクジェット記録ヘッドを装
   着するためのヘッド装着部と、前記ヘッド装着部に装着
   された前記インクジェット記録ヘッドの記録位置へ前記
   被記録材を搬送するための搬送手段と、を有することを
   特徴とするインクジェット記録装置。
4. （４）前記記録ヘッドが、熱エネルギーを利用してイン
   クを吐出するインクジェット記録ヘッドであって、熱エ
   ネルギーを発生するための電気熱変換体を備えているこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインク
   ジェット記録装置。
5. （５）前記インクジェット記録ヘッドが、前記電気熱変
   換体によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸
   騰による気泡の成長によって、吐出口よりインクを吐出
   させることを特徴とする請求項４に記載のインクジェッ
   ト記録装置。