JPH06122198A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要最小限の投入エネルギーで記録ヘッドの
駆動を行い、高速化、高画質の維持、耐久劣化の促進を
低減し、ランニングコストの低下を実現することを目的
とする。 【構成】 キャビテーションを利用して効果的にヒータ
面上の酸化膜を剥離するには、リフィール時のインクの
慣性力を増加する手段と、発泡気泡が気相から液層に状
態変化する際の分子数を増加させておく手段がある。例
えば、予め設定されている印字ドット数（トータル６４
０万ドット）を越えた時点で、発泡効率に優れるマルチ
パルス駆動で、且つインク粘度を低下させる目的で高周
波で全ノズル連続吐出を行い、キャビテーション力を増
大させ、酸化膜を効果的に剥離するよう制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はインクジェット記録装
置、特に高画像品位を長期にわかって維持し、高速かつ
低ランニングコストを実現することが可能なインクジェ
ット記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコンやワープロ等のＯＡ機器
の処理速度に関する技術革新が急ピッチで進んでいる。
該処理速度の急ピッチな技術革新に伴いこれらＯＡ機器
で入力した情報をプリントアウトする記録装置に対して
の要求も、より高品位に、より高速に、且つより低ラン
ニングコストで、という方向に移行してきている。

【０００３】記録装置の記録方式としては、例えばワイ
ヤードッド方式、熱転写方式、インクジェット方式等種
々の記録方式が開発されているが、なかでもインクジェ
ット記録方式は高速、高画質、低ランニングコストを実
現しうる記録技術であり、近年のニーズと合致し急速に
普及してきているのが現状である。

【０００４】前記インクジェット記録装置においての記
録ヘッドの構成としては、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ーを発生せしめ、記
録ヘッドのノズル内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一で対応してノズル中のイ
ンク内に気泡を形成させるものである。この起動信号を
パルス形状とすると、即時適切に気泡の形成・収縮が行
われるので、特に応答性に優れたインクの吐出が達成で
きる。このパルス形状の駆動信号としては米国特許第４
４６３３５９号明細書、同４３４５２６２号明細書に記
載されているようなものが適している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インクジェット記録装置では、初期と比べ耐久枚数が進
んでくると画像品位が劣化してくる場合があった。これ
は記録を繰り返すに従ってインクに熱を供給するヒータ
部に酸化膜等の堆積物が付着し（以下単に酸化膜の堆積
物という）、投入エネルギーの変換効率が低下すること
に起因している。即ち記録ヘッドに投入したエネルギー
のうち吐出に使用されるエネルギーの比率が低下し、十
分な吐出エネルギーがインクに供給されないために発泡
が不安定になり画像の劣化が生じる。この対策として、
耐久後、ヒータ上に酸化膜が堆積しても十分なエネルギ
ーを供給できるように、投入エネルギーを更に多めに設
定しておくことが考えられるが、前記ヒータ上での酸化
膜の堆積の促進を助長し、結果的には画像の劣化速度を
促進させてしまう。

【０００６】また、前記ヒータ上に酸化膜が堆積しイン
クへのエネルギー伝達効率が低下すると、エネルギー印
加時ヒータ表面部の温度が急激に上昇しヒータの断線な
どの故障を誘発する。従って、必要以上に投入エネルギ
ーを増加させることは弊害を招き必ずしも対策とはなら
なかった。

【０００７】また、昨今のプリンターに対する高速化の
要求に応えながら更に高画質化を実現していくためには
インクジェット記録装置特有の蓄熱の問題も解決して行
かねばならず、投入エネルギーは可能な限り最小限に止
め、エネルギー変換効率を高めるよう構成、制御して行
かねばならないという課題があった。

【０００８】この発明は、前記の課題を解決し、インク
の吐出ヒータ上に経時的に堆積してくる酸化膜等の堆積
物に起因するエネルギー変換効率の低下を低減すること
により、必要最小限の投入エネルギーで記録ヘッドの駆
動が行えるようにし、高速化、高画質の維持、更には耐
久劣化の促進を低減しランニングコストの低下を実現す
ることを可能としたインクジェット記録装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の請
求項１においては、インクを収容するインクタンクと、
前記インクタンクより供給されたインクを吐出させるイ
ンクジェット記録ヘッドと、を備えインク液滴を前記記
録ヘッドから記録シートへ吐出させて記録を行うインク
ジェット記録装置において、吐出用ヒータ上に堆積する
酸化膜等の異物を除去する酸化膜除去手段を具備してな
ることを特徴とするインクジェット記録装置により、前
記課題を解決し、前記目的を達成しようとするものであ
る。

【００１０】また、この発明の請求項２においては、酸
化膜除去手段は、吐出ヒータ上でインクが液相から気相
に相転移する相転移分子数を制御する転移分子数制御手
段であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
ット記録装置により、前記課題を解決し、前記目的を達
成しようとするものである。

【００１１】また、この発明の請求項３においては、酸
化膜除去手段は、記録インクの粘度を制御する粘度制御
手段を有することを特徴とする請求項１，２のいずれか
に記載のインクジェット記録装置により、前記課題を解
決し、前記目的を達成しようとするものである。

【００１２】また、この発明の請求項４においては、転
移分子数制御手段は、吐出ヒータをマルチパルスで駆動
するマルチパルス制御手段と、吐出ヒータを駆動する電
圧を印字時の記録ヘッド駆動電圧以下で駆動する駆動電
圧制御手段のうち、少なくとも一方の手段を有すること
を特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置
により、前記課題を解決し、前記目的を達成しようとす
るものである。

【００１３】また、この発明の請求項５においては、前
記記録ヘッドは、インクを吐出する複数の吐出部と、対
応する吐出部毎に設けられ、インクに熱による状態変化
を生起させ該状態変化に基づいてインクを前記吐出部か
ら吐出させて飛翔的液滴を形成する熱エネルギー発生手
段とを有することを特徴とする請求項１ないし４のいず
れかに記載のインクジェット記録装置により、前記課題
を解決し、前記目的を達成しようとするものである。

【００１４】

【作用】この発明の請求項１におけるインクジェット記
録装置は、インクタンクにインクを収容し、インクジェ
ット記録ヘッドで前記インクを記録シートへ吐出させて
記録を行う。そしてまた、酸化膜除去手段により、吐出
用ヒータ上に堆積する酸化膜等の異物を除去する。

【００１５】また、この発明の請求項２におけるインク
ジェット記録装置は、請求項１において、酸化膜除去手
段である転移分子数制御手段により吐出ヒータ上でイン
クが液相から気相に相転移する相転移分子数を制御す
る。

【００１６】また、この発明の請求項３におけるインク
ジェット記録装置は、請求項１，２のいずれかにおい
て、酸化膜除去手段が有する粘度制御手段により、記録
インクの粘度を制御する。

【００１７】また、この発明の請求項４におけるインク
ジェット記録装置は、請求項２において、転移分子数制
御手段が有するマルチパルス制御手段により吐出ヒータ
をマルチパルスで駆動するか、及び／又は駆動電圧制御
手段により吐出ヒータを駆動する電圧を印字時の記録ヘ
ッド駆動電圧以下で駆動する。

【００１８】また、この発明の請求項５におけるインク
ジェット記録装置は、請求項１ないし４のいずれかにお
いて、複数のインク吐出部からインクを吐出し、対応す
るインク吐出部毎に設けられた熱エネルギー発生手段に
よりインクに熱による状態変化を生起させ該状態変化に
基づいてインクを前記吐出部から吐出させて飛翔的液滴
を形成する。

【００１９】

【実施例】以下、この発明のインクジェット記録装置に
係る実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。先ず、
この発明が実施又は適用されるインクジェット記録装置
の各部の構成を図７ないし図１２を用いて説明する。

【００２０】図７ないし図１２は、この発明が実施もし
くは適用される好適なインクジェットユニットＩＪＵ，
インクジェットヘッドＩＪＨ，インクタンクＩＴ，イン
クジェットカートリッジＩＪＣ，インクジェット記録装
置本体ＩＪＲＡ，キャリッジＨＣの夫々及び夫々の関係
を説明するための説明図である。以下これらの図面を用
いて各部構成の説明を行う。

【００２１】先ず、インクジェットユニットＩＪＵの構
成を説明する。インクジェットユニットＩＪＵは、電気
信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるため
の熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を
行う方式のユニットである。

【００２２】図７において、１００はＳｉ基板上に複数
の列状に配設された電気熱変換体（吐出ヒータ）と、こ
れに電力を供給するＡｌ等の電気配線とが成膜技術によ
り形成されて成るヒータボードである。２００はヒータ
ボード１００に対する配線基板であり、ヒータボード１
００の配線に対応する配線（例えばワイヤボンディング
により接続される）と、この配線の端部に位置し本体装
置からの電気信号を受けるパッド２０１とを有してい
る。

【００２３】１３００は複数のインク流路を夫々区分す
るための隔壁や供給液室等を設けた溝付天板で、インク
タンクから供給されるインクを受けて供給液室へ導入す
るインク受け口１５００と、吐出口を複数有するオリフ
ィスプレート４００を一体成型したものである。これら
の一体成型材料としてはポリサルフォンが好ましいが、
他の成型用樹脂材料でも良い。

【００２４】３００は配線基板２００の裏面を平面で支
持する例えば金属製の支持体で、インクジェットユニッ
トの底板となる。５００は押えばねであり、Ｍ字形状で
そのＭ字の中央で共通液室を押圧すると共に前だれ部５
０１で液路の一部を線圧で押圧する。ヒータボード１０
０および天板１３００を押えばねの足部が支持体３００
の穴３１２１を通って支持体３００の裏面側に係合する
ことで、これらを挟み込んだ状態で両者を係合させるこ
とにより、押えばね５００とその前だれ部５０１の付勢
力によってヒータボード１００と天板１３００とを圧着
固定する。又、支持体３００は、インクタンクＩＴの２
つの位置決め凸起１０１２及び位置決め且つ熱融着保持
用凸起１８００，１８０１に係合する位置決め用穴３１
２，１９００，２０００を有する他、装置本体ＩＪＲＡ
のキャリッジＨＣに対する位置決め用の突起２５００，
２６００を裏面側に有している。加えて支持体３００は
インクタンクからのインク供給を可能とするインク供給
管２２００（後述）を貫通可能にする穴３２０をも有し
ている。支持体３００に対する配線基板２００の取付
は、接着剤等で貼着して行われる。

【００２５】尚、支持体３００の凹部２４００は、それ
ぞれ位置決め用突起２５００，２６００の近傍に設けら
れており、組立てられたインクジェットカートリッジＩ
ＪＣ（図８）において、その周囲の３辺を平行溝３００
０，３００１の複数で形成されたヘッド先端域の延長点
にあって、ゴミやインク等の不要物が突起２５００，２
６００に至ることがないように位置しているこの平行溝
３０００が形成されている。蓋部材８００は、図８でわ
かるように、インクジェットカートリッジＩＪＣの外壁
を形成すると共に、インクジェットユニットＩＪＵを収
納する空間部を形成している。

【００２６】又、この平行溝３００１が形成されている
インク供給部材６００（図７）は、前述したインク供給
管２２００に連続するインク導管１６００を供給管２２
００側が固定の片持ちばりとして形成し、インク導管の
固定側とインク供給管２２００との毛管現象を確保する
ための封止ピン６０２が挿入されている。尚、６０１は
インクタンクＩＴと供給管２２００との結合シールを行
うパッキン、７００は供給管のタンク側端部に設けられ
たフィルターである。

【００２７】このインク供給部材６００は、モールド成
型されているので、安価で位置精度が高く形成製造上の
精度低下を無くしているだけでなく、片持ちばりの導管
１６００によって大量生産時においても導管１６００の
上述インク受け口１５００に対する圧接状態が安定化で
きる。本例では、この圧接状態下で封止用接着剤をイン
ク供給部材側から流し込むだけで、完全な連通状態を確
実に得ることができている。

【００２８】尚、インク供給部材６００の支持体３００
に対する固定は、支持体３００の穴１９０１，１９０２
に対するインク供給部材６００の裏面側ピン（不図示）
を支持体３００の穴１９０１，１９０２を介して貫通突
出せしめ、支持体３００の裏面側に突出した部分を熱融
着することで簡単に行われる。尚、この熱融着された裏
面部のわずかな突出領域は、インクタンクＩＴのインク
ジェットユニットＩＪＵ取付面側壁面のくぼみ（不図
示）内に収められるのでユニットＩＪＵの位置決め面は
正確に得られる。

【００２９】次に、インクタンクＩＴの構成を説明す
る。図７において、インクタンクは、カートリッジ本体
１０００と、インク吸収体９００とインク吸収体９００
をカートリッジ本体１０００の上記ユニットＩＪＵ取付
面とは反対側の側面から挿入した後、これを封止する蓋
部材１１００とで構成されている。９００はインクを含
浸させるための吸収体であり、カートリッジ本体１００
０内に配置される。１２００は上記各部１００ないし６
００からなるユニットＩＪＵに対してインクを供給する
ための供給口であると共に、当該ユニットをカートリッ
ジ本体１０００の部分１０１０に配置する前の工程で供
給口１２００よりインクを注入することにより吸収体９
００のインク含浸を行うための注入口でもある。

【００３０】この本例では、インクを供給可能な部分
は、大気連通口とこの供給口とになるが、インク吸収体
からのインク供給性を良好に行うための本体１０００内
リブ２３００と蓋部材１１００の部分リブ２５００，２
４００とによって形成されたタンク内空気存在領域を、
大気連通口１４０１側から連続させてインク供給口１２
００から最も遠い角部位置にわたって形成している構成
をとっているので、相対的に良好かつ均一な吸収体への
インク供給は、この供給口１２００側から行われること
が重要である。この方法は実用上極めて有効である。こ
のリブ１０００は、インクタンクの本体１０００の後方
面において、キャリッジ移動方向に平行なリブを４本有
し、吸収体が後方面に密着することを防止している。ま
た、部分リブ２４００，２５００は、同様にリブ１００
０に対して対応する延長上にある蓋部材１１００の内面
に設けられているが、リブ１０００とは異なり分割され
た状態となっていて空気の存在空間を前者より増加させ
ている。

【００３１】尚、部分リブ２５００，２４００は蓋部材
１０００の全面積の半分以下の面に分散された形となっ
ている。これらのリブによってインク吸収体のタンク供
給口１２００から最も遠い角部の領域のインクをより安
定させつつ確実に供給口１２００側へ毛管力で導くこと
ができた。１４０１はカートリッジ内部を大気に連通す
るために蓋部材に設けた大気連通口である。１４００は
大気連通口１４０１の内方に配置される口液材であり、
これにより大気連通口１４０１からのインク漏洩が防止
される。

【００３２】前述したインクタンクＩＴのインク収容空
間は長方体形状であり、その長辺を側面にもつ場合であ
るので上述したリブの配置構成は特に有効であるが、キ
ャリッジの移動方向に長辺を持つ場合又は立方体の場合
は、蓋部材１１００の全体にリブを設けるようにするこ
とでインク吸収体９００からのインク供給を安定化でき
る。

【００３３】また、インクタンクＩＴの上記ユニットＩ
ＪＵの取付面の構成は図９によって示されている。オリ
フィスプレート４００の突出口のほぼ中心を通って、タ
ンクＩＴの底面もしくはキャリッジの表面の載置基準面
に平行な直線をＬ１とすると、支持体３００の穴３１２
に係合する２つの位置決め凸起１０１２はこの直線Ｌ１
上にある。この凸起１０１２の高さは支持体３００の厚
みよりわずかに低く、支持体３００の位置決めを行う。

【００３４】この図面上で直線Ｌ１の延長上には、キャ
リッジの位置決め用フック４００（図１０）の９０°角
の係合面４００２が係合する爪２１００が位置してお
り、キャリッジに対する位置決めの作用力がこの直線Ｌ
１を含む上記基準面に平行な面領域で作用するように構
成されている。図９で後述するが、これらの関係は、イ
ンクタンクのみの位置決めの精度がヘッドの吐出口の位
置決め精度と同等となるので有効な構成となる。

【００３５】又、支持体３００（図７）のインクタンク
側面への固定用穴１９００，２０００にそれぞれ対応す
るインクタンクの突起１８００，１８０１は前述の凸起
１０１２よりも長く、支持体３００を貫通して突出した
部分を熱融着して支持体３００をその側面に固定するた
めのものである。

【００３６】上述の線Ｌ１（図９）に垂直でこの突起１
８００を通る直線をＬ３、突起１８０１を通る直線をＬ
２としたとき、直線Ｌ３上には上記供給口１２００のほ
ぼ中心が位置するので、供給部の口１２００と供給管２
２００との結合状態を安定化する作用をし、落下や衝撃
によってもこれらの結合状態への負荷を軽減できるので
好ましい構成である。

【００３７】又、直線Ｌ２，Ｌ３は一致しておらず、ヘ
ッドＩＪＨの吐出口側の凸起１０１２周辺に突起１８０
０，１８０１が存在しているので、さらにヘッドＩＪＨ
のタンクに対する位置決めの補強効果を生んでいる。

【００３８】尚、Ｌ４で示される曲線は、インク供給部
材６００の装着時の外壁位置である。突起１８００，１
８０１はその曲線Ｌ４に沿っているので、ヘッドＩＪＨ
の先端側構成の重量に対しても充分な強度と位置精度を
与えている。尚、２７００はインクタンクＩＴの先端ツ
バで、キャリッジの前板４０００の穴に挿入されて、イ
ンクタンクの変位が極端に悪くなるような異変時に対し
て設けられている。２１０１は、キャリッジＨＣとのさ
らなる位置決め部との係合部である。

【００３９】インクタンクＩＴは、ユニットＩＪＵを装
着された後に蓋８００（図７）で覆うことで、ユニット
ＩＪＵを下方開口を除いて包囲する形状となるが、イン
クジェットカートリッジＩＪＵとしては、キャリッジＨ
Ｃに載置するための下方開口はキャリッジＨＣと近接す
るため、実質的な４方包囲空間を形成してしまう。

【００４０】従って、この包囲空間内にあるヘッドＩＪ
Ｈからの発熱はこの空間内の保温空間として有効となる
ものの長期連続使用としては、わずかな昇温となる。こ
のため本例では、支持体の自然放熱を助けるためにカー
トリッジＩＪＣの上方面に、この空間よりは小さい幅の
スリット１７００（図９）を設けて、昇温を防止しつつ
もユニットＩＪＵ全体の温度分布の均一化を環境に左右
されないようにすることができた。

【００４１】インクジェットカートリッジＩＪＣとして
組立てられると、インクはカートリッジ内部より供給口
１２００（図７）、支持体３００に設けた穴３２０およ
び供給タンク６００の中裏面側に設けた導入口を介して
供給タンク６００内に供給され、その内部を通った後、
導出口より適宜の供給管および天板４００のインク導入
口１５００を介して供給液室内へと流入する。

【００４２】以上におけるインク連通用の接続部には、
例えばシリコンゴムやプチルゴム等のパッキンが配設さ
れ、これによって封止が行われてインク供給路が確保さ
れる。

【００４３】尚、本実施例においては天板１３００は耐
インク性に優れたポリサルフオン、ポリエーテルサルフ
オン、ポリフエニレンオキサイド、ポリプロピレンなど
の樹脂を用い、オリフイスプレート部４００と共に金型
内で一体に同時成型してある。

【００４４】上述のように一体成型部品は、インク供給
部材６００、天板・オリフイスプレート一体、インクタ
ンク本体１０００としたので組立て精度が高水準になる
ばかりでなく、大量生産の品質向上に極めて有効であ
る。又部品点数の個数は従来に比較して減少できている
ので、優れた所望特性を確実に発揮できる。

【００４５】次に、キャリッジＨＣに対するインクジェ
ットカートリッジＩＪＵの取付を説明する。図１０にお
いて、５０００はプラテンローラで、記録媒体Ｐを紙面
下方から上方へ案内する。キャリッジＨＣは、プラテン
ローラ５０００に沿って移動するもので、キャリッジの
前方プラテン側にインクジェットカートリッジＩＪＵの
前面側に位置する前板４０００（厚さ２mm）と、カート
リッジＩＪＵの配線基板２００のパッド２０１に対応す
るパッド２０１１を具備したフレキシブルシート４００
５、及びこれを裏面側から各パッド２０１１に対して押
圧する弾性力を発生するためのゴムパッド４００６を保
持する電気接続部用支持板４００３と、インクジェット
カートリッジＩＪＵを記録位置へ固定するための位置決
め用フック４００１とが設けられている。

【００４６】前板４０００は位置決め用突出面４１０を
カートリッジの支持体３００の前述した位置決め突起２
５００，２６００にそれぞれ対応して２個有し、カート
リッジの装着後はこの突出面４０１０に向う垂直な力を
受ける。このため、補強用のリブが前板のプラテンロー
ラ側に、その垂直な力の方向に向っているリブ（不図
示）を複数有している。このリブは、カートリッジＩＪ
Ｕ装着時の前面位置Ｌ５よりもわずかに（約０．１mm程
度）プラテンローラ側に突出しているヘッド保護用突出
部をも形成している。

【００４７】電気接続部用支持板４００３は、補強用リ
ブ４００４を前記リブの方向ではなく垂直方向に複数有
し、プラテン側からフック４００１側に向って側方への
突出割合が減じられている。これは、カートリッジ装着
時の位置を図のように傾斜させるための機能も果してい
る。

【００４８】又、支持板４００３は電気的接触状態を安
定化するため、プラテン側の位置決め面４００８とフッ
ク側の位置決め面４００７を有し、これらの間にパッド
コンタクト域を形成すると共にパッド２０１１対応のポ
ッチ付ゴムシート４００６の変形量を一義的に規定す
る。

【００４９】これらの位置決め面は、カートリッジＩＪ
Ｃが記録可能な位置に固定されると、配線基板３００の
表面に当接した状態となる。本例では、さらに配線基板
３００のパッド２０１を前述した線Ｌ１に関して対称と
なるように分布されているので、ゴムシート４００６の
各ポーチの変形量を均一化してパッド２０１１，２０１
の当接圧をより安定化している。本例のパッド２０１の
分布は、上方，下方２列、縦２列である。

【００５０】フック４００１は、固定軸４００９に係合
する長穴を有し、この長穴の移動空間を利用して図の位
置から反時計方向に回動した後、プラテンローラ５００
０に沿って左方側へ移動することでキャリッジＨＣに対
するインクジェットカートリッジＩＪＣの位置決めを行
う。このフック４００１の移動はどのようなものでもよ
いが、レバー等で行える構成が好ましい。いずれにして
もこのフック４００１の回動時にカートリッジＩＪＣは
プラテンローラ側へ移動しつつ位置決め突起２５００，
２６００が前板の位置決め面４０１０に当接可能な位置
へ移動し、フック４００１の左方側移動によって９０°
のフック面４００２がカートリッジＩＪＣの爪２１００
の９０°面に密着しつつカートリッジＩＪＣを位置決め
面２５００，４０１０同志の接触域を中心に水平面内で
旋回して最終的にパッド２０１，２０１１同志の接触が
始まる。

【００５１】そしてフック４００１が所定位置、すなわ
ち固定位置に保持されると、パッド２０１，２０１１同
志の完全接触状態と、位置決め面２５００，４０１０同
志の完全面接触と、９０度面４００２と爪の９０°面の
２面接触と、配線基板３００と位置決め面４００７，４
００８との面接触とが同時に形成されてキャリッジに対
するカートリッジＩＪＣの保持が完了する。

【００５２】次にヒーターボードの説明をする。図１１
は本実施例で使用しているヘッドのヒーターボード１０
０の模式図を示している。ヘッドの温度を制御するため
の温調用（サブ）ヒーター８ｄ、インクを吐出させるた
めの吐出用（メイン）ヒーター８ｃが配された吐出部列
８ｇ、駆動素子８ｈが同図で示されるような位置関係で
同一基板上に形成されている。このように各素子を同一
基板上に配することでヘッド温度の検出、制御が効率よ
く行え、更にヘッドのコンパクト化、製造工程の簡略化
を計ることができる。また同図には、ヒーターボードが
インクで満たされる領域と、そうでない領域とに分離す
る天板の外周壁断面８ｆの位置関係を示す。この天板の
外周壁断面８ｆの吐出用ヒーター８ｄ側が、共通液室と
して機能する。

【００５３】なお、天板の外周壁断面８ｆの吐出部列８
ｇ上に形成された溝部によって、液路が形成される。

【００５４】次に制御構成の説明をする。上述した装置
構成の各部の記録制御を実行するための制御構成につい
て、図１２に示すブロック図を参照して説明する。制御
回路を示す同図において、１０は記録信号を入力するイ
ンターフェース、１１はＭＰＵ、１２はＭＰＵ１１が実
行する制御プログラムを格納するプログラムＲＯＭ、１
３は各種データ（上記記録信号やヘッドに供給される記
録データ等）を保存しておくダイナミック型のＲＡＭで
ある。

【００５５】１４は記録ヘッド１８に対する記録データ
の供給制御を行うゲートアレイであり、インターフェー
ス１０，ＭＰＵ１１，ＲＡＭ１３間のデータの転送制御
も行う。２０は記録ヘッド１８を搬送するためのキャリ
アモータ、１９は記録用紙搬送のための搬送モータであ
る。１５はヘッドを駆動するヘッドドライバ、１６，１
７はそれぞれ搬送モータ１９，キャリアモータ２０を駆
動するモータドライバである。

【００５６】図１３は、各部の詳細を示す回路図であ
る。ゲートアレイ１４は、データラッチ１４１，セグメ
ント（ＳＥＧ）シフトレジスタ１４２，マルチプレクサ
（ＭＰＸ）１４３，コモン（ＣＯＭ）タイミング発生回
路１４４，デコーダ１４５を有する。記録ヘッド１８
は、ダイオードマトリックス構成を取っており、コモン
信号ＣＯＭとセグメント信号ＳＥＧが一致したところの
吐出用ヒータ（Ｈ１からＨ６４）に駆動電流が流れ、こ
れによりインクが加熱され吐出する。

【００５７】上記デコーダ１４５は、上記コモンタイミ
ング発生回路１４４が発生したタイミングをデコードし
て、コモン信号ＣＯＭ１〜８のいずれか１つを選択す
る。データラッチ１４１はＲＡＭ１３から読み出された
記録データを８ビット単位でラッチし、この記録データ
をマルチプレクサ１４３はセグメントシフトレジスタ１
４２に従い、セグメント信号ＳＥＧ１〜８として出力す
る。マルチプレクサ１４３からの出力は、後述するよう
に１ビット単位、２ビット単位、または８ビット全てな
ど、シフトレジスタ１４２の内容によって種々変更する
ことができる。

【００５８】次に上記制御構成の動作を説明する。図１
２において、インターフェース１０に記録信号が入ると
ゲートアレイ１４とＭＰＵ１１との間で記録信号がプリ
ント用の記録データに変換される。そして、モータドラ
イバ１６，１７が駆動されるとともに、ヘッドドライバ
１５に送られた記録データに従って記録ヘッドが駆動さ
れ、印字が行われる。

【００５９】以上説明したような装置を用いて以下にこ
の発明での実施例を図面に基づいて説明する。先ず、こ
の発明の第１の実施例について説明する。図１は、この
発明に適用されるインクジェット記録装置ＩＪＲＡの斜
視図である。図１において、駆動モータ５０１３の正逆
回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５００９を介
して回転するリードスクリュー５００５の螺旋溝５００
４に対して係合するキャリッジＨＣはピン（不図示）を
有し、矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。このキャリッ
ジＨＣには、インクジェットカートリッジＩＪＣが搭載
されている。

【００６０】５００２は紙押え板であり、キャリッジ移
動方向にわたって紙をプラテン５０００に対して押圧す
る。５００７，５００８はフォトカプラで、キャリッジ
のレバー５００６のこの域での存在を確認して、モータ
５０１３の回転方向切換等を行うためのホームポジショ
ン検知手段である。５０１６は記録ヘッドの前面をキャ
ップするキャップ部材５０２２を支持する部材で、５０
１５はこのキャップ内を吸引する吸引手段でキャップ内
開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。

【００６１】５０１７はクリーニングブレードで、５０
１９はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材で
あり、本体支持板５０１８にこれらは支持されている。
ブレードは、この形態でなく周知のクリーニングブレー
ドが本例に適用できることはいうまでもない。

【００６２】又、５０１２は、吸引回復の吸引を開始す
るためのレバーで、キャリッジと係合するカム５０２０
の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラ
ッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。

【００６３】これらのキャッピング，クリーニング，吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側領域にきた
ときにリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本例には何れも適用できる。

【００６４】本例でのインクジェットカートリッジＩＪ
Ｃは、図７の斜視図でわかるように、インクの収納割合
が大きくなっているもので、インクタンクＩＴの前方面
よりもわずかにインクジェットユニットＩＪＵの先端部
が突出した形状である。このインクジェットカートリッ
ジＩＪＣは、インクジェット記録装置本体ＩＪＲＡに載
置されているキャリッジＨＣの後述する位置決め手段、
及び電気的接点とによって固定支持されると共に、該キ
ャリッジＨＣに対して着脱可能なタイプである。

【００６５】前記装置において、記録ヘッドの駆動を繰
り返していくと、吐出ヒータ上に酸化膜が堆積し前記の
ような不正発泡による画像品位の劣化や、過昇温による
ヒータの断線などの問題が生じるが、第１の実施例では
吐出ヒータ上に吐出を不安定にする程の酸化膜が堆積し
ないよう制御される。

【００６６】経時的な酸化膜の堆積の過程、及び酸化膜
が過剰に堆積しないよう制御する構成を、以下実験結果
を交えながら説明する。

【００６７】実験は解像度３６０ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎ
ｃｈ）、ノズル数６４本、記録速度３０００ドット／秒
・ノズル、８０ｎｇ／ｄｏｔ、のインクジェット記録ヘ
ッドを、２７．６Ｖ、４．８μｓの方形波を印加して駆
動を行った。

【００６８】図２は、上記条件で駆動を行った場合の吐
出ヒータのインク接触面の模写図である。図において、
８ｃは吐出ヒータ、１０１は該ヒータ上に堆積している
酸化膜である。図２中Ａは初期のヒータ状態であり、Ｂ
は上記駆動条件で１０万パルス印加時、Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ
はそれぞれ５０万パルス、１００万パルス、５００万パ
ルス、１０００万パルス印加時の吐出ヒータのインク接
触面である。酸化膜はヒータの４隅から堆積し始め（図
中Ｂ）、全体を薄く多い（図中Ｃ）、更に堆積層を進行
させていく（図中Ｄ）。酸化膜はある程度の厚みに達す
ると一部が剥がれ落ちながらも（図中Ｅ）更に厚みを増
加させていき、一定以上の厚みに達するとヒータ面が露
出するほどの剥がれを生じることはなくなり堆積層を増
長させていく。この時、酸化膜の堆積層が厚くなるに従
ってヒータ面上からインク液へのエネルギーの伝達効率
は低下し、予め設定されている投入エネルギーが小さい
場合にはインクの発泡が不安定になり画像品位の乱れを
生じ、予め設定されている投入エネルギーが大きい場合
にはエネルギーの伝達効率が悪いことに起因する過剰昇
温を招きヒータの断線を生じる。酸化膜によるブロック
によりエネルギーの印加中のヒータ表面の最高到達温度
は瞬間的には４００℃を越える場合もある。

【００６９】またマクロ的に観た昇温も、図２中Ａの耐
久初期と比べ、１０００万パルス印加時の図中Ｆでは、
約１．３倍の昇温温度に達していた。

【００７０】上記において、投入エネルギーの変換効率
が低下していく過程が、経時的に記録ヘッドの蓄熱が増
加する過程であり且つ画像品位が低下していく過程であ
る。更には、不正発泡もしくは吐出ヒータが断線した時
点が記録ヘッドの寿命となる。

【００７１】近年のホストの急激な処理能力の向上に対
応すべく記録装置を高速化、高画質化、高耐久化してい
くためには、上記酸化膜の堆積を極力低減する必要があ
る。

【００７２】前記実験結果からも明らかなように、吐出
ヒータ上に堆積する酸化膜は通常の吐出による気泡の発
泡・消泡の衝撃で偶発的に剥がれ落ちる場合がある。酸
化膜が剥がれ落ちるメカニズムは、気泡消泡時の衝撃
（以下キャビテーションという）で酸化膜が気泡消泡時
に物理的衝撃力を受けて破壊され剥がれ落ちるものと想
定する。該キャビテーションのメカニズムを以下図面を
用いて説明する。

【００７３】図６はキャビテーションのメカニズム説明
図である。図６において、８ｃは吐出ヒータである。吐
出ヒータ８ｃにエネルギーが印加されると吐出ヒータ面
近傍のインクが昇温し、相転移を起こして液体から気体
に状態変化を起こす。発泡開始点での発泡気体の圧力レ
ベルは１０気圧を越える程に上昇しているが、エネルギ
ーの供給を停止し以後慣性力のみで最大発泡点まで到達
した時点では（図中Ａの状態）、気体内圧力は１／１０
０気圧以下にまで減圧されている。

【００７４】そして気体内異常低圧から収縮力が生まれ
消泡に転じる（図中Ｂ）。気体の収縮に従ってインクの
リフィールを開始するが、一度インクが動き始めるとイ
ンクに慣性力が生じる。消泡の途中までは気泡内圧力が
大気圧に対して負圧状態であり気泡自体も収縮する方向
に収縮力は働くが、ある時点からはインクの慣性力によ
って押しつぶされながらの収縮となり気体内圧力は極め
て高圧状態になる。極限まで気体が圧縮されると（図中
Ｃの状態）、気体は気相では存在できなくなり液相に相
転移し、消泡過程が終了する（図中Ｄ）。

【００７５】上記プロセスは極めて高速に進行し、前記
の記録ヘッドを前記の条件で駆動した場合、最大発泡点
から消泡完了までに要する時間はおよそ５μｓ程度であ
った。ここで、上記プロセスの最終行程である相転移
時、圧力レベルは極めて高圧な状態から瞬間的に常圧
（大気と解放されているインク圧）に変化する。この時
の、吐出ヒータ面上で起こる圧力変化に伴う衝撃力がキ
ャビテーションである。

【００７６】よって、キャビテーションを利用して効果
的にヒータ面上の酸化膜を剥離するには、リフィール時
のインクの慣性力を増加する手段と、発泡気泡が気相か
ら液相に状態変化する際の分子数を増加させておく手段
がある。

【００７７】本実施例では、予め設定されている印字ド
ット数（トータル６４０万ドット）を越えた時点で、発
泡効率に優れるマルチパルス駆動で、且つインク粘度を
低下させる目的で高周波で全ノズル連続吐出を行い、キ
ャビテーション力を増大させ、酸化膜を効果的に剥離す
るよう制御を行う。具体的には装置の電源ｏｎ時、プレ
パルス幅１μｓ，メインパルス３．８μｓ，プレパルス
・メインパルス間オフタイム３μｓ（前記の通り印字時
は４．８μｓのシングル方形波）、周波数３ＫＨｚでそ
れぞれ１０００発の酸化膜除去予備吐出を行う。駆動パ
ルスをマルチパルス化する狙いは、発泡開始までの時間
を極力遅らせてヒータ面上のエネルギーを十分にインク
に伝達することにより液相から気相に状態変化する分子
数を増加させて、前記消泡時のキャビテーション力を増
大するものである。インクジェット記録ヘッドにおい
て、駆動パルスをマルチパルス化することで相転移分子
数を増大し吐出量を増加、変調する手段は公知の技術で
あるので詳細な説明は省略する。（概略の説明は以下で
記す。） 以上のように酸化膜剥離制御を行うことにより、酸化膜
の無節操な増長を防止し、投入エネルギーの経時的な変
換効率の低下を防止し、蓄熱を低減することで高速化を
実現し、画像品位の劣化を防ぎ、吐出ヒータの高寿命化
を実現できる。

【００７８】次に前記構成よりなる記録装置を用いて記
録を行う場合の第１の実施例の動作について図３のフロ
ーチャートを用いて説明する。図３は記録装置に印字命
令が入力された時のサブルーチンである。図３におい
て、印字命令が入力されると、ステップ１００で今まで
に印字が行われたトータルドット数が予め設定されてい
る酸化膜除去制御を行うドット数を越えているかどうか
が判断される。該設定ドット数以下であった場合には該
サブルーチンは終了しメインルーチンに帰還して印字処
理が行われる。設定ドット数以上で有った場合には、前
記のゲートアレイ１４（Ｇ．Ａ．１４）に記録ヘッドを
駆動するパルス幅を設定する。

【００７９】印字時のパルスは４．８μｓであるが、こ
こでの設定値は前述の通り、酸化膜を効果的に剥離する
ためのパルスであるので、相転移分子数を増加させるた
めにプレパルス１μｓ，メインパルス３．８μｓ，プレ
パルス・メインパルス間オフタイム３μｓが設定される
（ステップ１１０）。ゲートアレイ１４にパルス幅が設
定されると予め設定されている周波数（３ＫＨｚ）、発
数（１０００発／ノズル）の酸化膜除去予備吐出が実行
される（ステップ１２０）。予備吐出位置に特定の限定
位置はないが、記録ヘッドのホームポジション周辺の吸
収体、もしくはキャップ内に吐出するのが一般的であ
る。予備吐出に関する動作は公知の技術であるので詳細
な説明は省略する。

【００８０】酸化膜除去予備吐出終了後、印字ドット数
をリセットし（ステップ１３０）、本割り込みルーチン
は終了しメインルーチンに制限は戻され以後の動作が行
われる（ステップ１４０）。

【００８１】図４は、１０万ドット／ノズル印字毎に上
記制御を行った場合の吐出ヒータのインク接触面の模写
図である。図において８ｃは吐出ヒータ、１０１は該ヒ
ータ上に堆積している酸化膜である。図４中Ａは初期の
ヒータ状態であり、Ｂは上記駆動条件で１０万パルス印
加時、Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは夫々５０万パルス、１００万パ
ルス、５００万パルス、１０００万パルス印加時の吐出
ヒータのインク接触面である。前記図２の酸化膜剥離制
御を行わなかった場合の模写図と比較して、若干の部分
的なムラは存在するものの、酸化膜の堆積層厚みは明ら
かに低減されていることが確認できた。

【００８２】図５は酸化膜剥離制御の有り無しと吐出量
の変化幅の関係を記した図である。図から明らかなよう
に、初期の吐出量は酸化膜剥離制御が盛り込まれている
方も盛り込まれていない方も８０ｎｇ／ドットであった
ものが、１０００万ドット／ノズル耐久後は、酸化膜剥
離制御が盛り込まれていない方の吐出量が６５ｎｇ／ノ
ズルに低下しているのに対し、酸化膜剥離制御が盛り込
まれている方の吐出量は７８ｎｇ／ノズルとほとんど変
化がない結果が得られた。

【００８３】尚、本実施例では酸化膜除去手段は記録ヘ
ッドに付加されているすべてのノズルの吐出ドット数で
判断しているが、ノズル単位で制御を行ってもよい。

【００８４】また、該トータルドット数は前記ＤＲＡＭ
１３に格納されているデータであり、メイン電源がオフ
されるとリセットされてしまうが、ＥＥＰＲＯＭ等不揮
発性メモリーを使用して制御を行ってもよい。

【００８５】本実施例においては酸化膜剥離パルスをダ
ブルパルスとしているが、プレパルスを複数回印加する
マルチパルスを設定する制御であってもよい。

【００８６】また、駆動周波数、駆動発数は記録ヘッド
の特性によって最適値を選択でき、本実施例の条件に拘
束されるものではない。

【００８７】更に、第１の実施例では印字ドット数で酸
化膜剥離制御が行われたが、必ずしもこの限りではな
く、例えばタイマー管理が可能な記録装置であるなら
ば、時間管理で制御を行う方式であってもよく、電源投
入時などある決められた動作後に必ず実行される制御で
あってもよい。

【００８８】前記の如く、耐久が進むにつれて吐出ヒー
タ上に堆積していく酸化膜を除去する酸化膜剥離手段を
設けたことにより、酸化膜の無節操な増長を防止し、投
入エネルギーの経時的な変換効率の低下を防止し、蓄熱
を低減することで高速化を実現し、画像品位の劣化を防
ぎ、吐出ヒータの高寿命化を実現したインクジェット記
録装置を提供できる。

【００８９】次に第１の実施例のＰＷＭ制御について説
明する。図１６を用いて第１の実施例の吐出量制御方法
を詳細に説明する。図１６は本発明の第１の実施例にか
かる分割パルスを説明する図である。図１６において、
ＶＯＰは駆動電圧、Ｐ１は複数の分割されたヒートパル
スの最初のパルス（以下、プレヒートパルスという）の
パルス幅、Ｐ２はインターパルタイム、Ｐ３は２番目の
パルス（以下、メインヒートパルスという）のパルス幅
である。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３はＰ１，Ｐ２，Ｐ３を決める
ための時間を示している。駆動電圧ＶＯＰは、この電圧
を印加される電気熱変換体がヒータボードと天板とによ
って構成されるインク液路内のインクに熱エネルギーを
発生させるために必要な電気エネルギーを示すものの一
つである。

【００９０】その値は電気熱変換体の面積，抵抗値，膜
構造や記録ヘッドの液路構造によって決まる。分割パル
ス幅変調駆動法は、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の幅で順次パルス
を与えるものであり、プレヒートパルスは、主に液路内
のインク温度を制御するためのパルスであり、本発明の
吐出量制御の重要な役割を荷っている。このプレヒート
パルス幅はその印加によって電気熱変換体が発生する熱
エネルギーによってインク中に発泡現象が生じないよう
な値に設定される。

【００９１】インターパルタイムは、プレヒートパルス
とメインヒートパルスが相互干渉しないように一定時間
の間隔を設けるため、およびインク液路内インクの温度
分布を均一化するために設けられる。メインヒートパル
スは液路内のインク中に発泡を生ぜしめ、吐出口よりイ
ンクを吐出させるためのものであり、その幅Ｐ３は電気
熱変換体の面積，抵抗値，膜構造や記録ヘッドのインク
液路の構造によって決まる。

【００９２】例えば、図１４（Ａ）および（Ｂ）に示す
ような構造の記録ヘッドにおけるプレヒートパルスの作
用について説明する。同図（Ａ）および（Ｂ）は、本発
明を適用可能な記録ヘッドの一構成例を示すそれぞれイ
ンク液路に沿った概略縦断面図および概略正面図であ
る。同図において、電気熱変換体（吐出ヒータ）は上記
分割パルスの印加によって熱を発生する。この電気熱変
換体はこれに分割パルスを印加するための電極配線等と
ともにヒータボード上に配設される。ヒータボードはシ
リコンにより形成され、記録ヘッドの基板をなすアルミ
板によって支持される。天板には、インク液路等を構成
するための溝が形成されており、天板とヒータボード
（アルミ板）とが接合することによりインク液路や、こ
れにインクを供給する共通液室が構成される。また、天
板には吐出口が形成され、それぞれの吐出口にはインク
液路が連通している。

【００９３】図１４に示される記録ヘッドにおいて、駆
動電圧ＶＯＰ＝１８．０（Ｖ），メインヒートパルス幅
Ｐ３＝４．１１４〔μｓｅｃ〕とし、プレヒートパルス
幅Ｐ１を０ないし３．０００〔μｓｅｃ〕の範囲で変化
させた場合、図１５に示すような吐出量Ｖｄ〔ｎｇ／ｄ
ｏｔ〕とプレヒートパルス幅Ｐ１〔μｓｅｃ〕との関係
が得られる。

【００９４】図１５は吐出量のプレヒートパルス依存性
を示す線図であり、図において、ＶＯはＰ１＝０〔μｓ
ｅｃ〕のときの吐出量を示し、この値は図１４に示すヘ
ッド構造によって定まる。因に、本実施例でのＶＯは環
境温度ＴＲ＝２５℃の場合でＶＯ＝１８．０〔ｎｇ／ｄ
ｏｔ〕であった。図１５の曲線ａに示されるように、プ
レヒートパルスの幅Ｐ１の増加に応じて、吐出量Ｖｄは
パルス幅Ｐ１が０からＰ１ＬＭＴまで線形性を有して増
加し、パルス幅Ｐ１がＰ１ＬＭＴより大きい範囲ではそ
の変化が線形性を失い、パルス幅Ｐ１ＭＡＸで飽和し最
大となる。

【００９５】このように、パルス幅Ｐ１の変化に対する
吐出量Ｖｄの変化が線形性を示すパルス幅Ｐ１ＬＭＴま
での範囲は、パルス幅Ｐ１を変化させることによる吐出
量の制御を容易に行える範囲として有効である。

【００９６】因に、曲線ａに示す本実施例ではＰ１ＬＭ
Ｔ＝１．８７（μｓ）であり、このときの吐出量はＶＬ
ＭＴ＝２４．０〔ｎｇ／ｄｏｔ〕であった。また、吐出
量Ｖｄが飽和状態となるときのパルス幅Ｐ１ＭＡＸは、
Ｐ１ＭＡＸ＝２．１〔μｓ〕であり、このときの吐出量
ＶＭＡＸ＝２５．５〔ｎｇ／ｄｏｔ〕であった。

【００９７】パルス幅がＰ１ＭＡＸより大きい場合、吐
出量ＶｄはＶＭＡＸより小さくなる。この現象は上記範
囲のパルス幅を有するプレヒートパルスが印加されると
電気熱変換体上に微小な発泡（膜沸騰の直前状態）を生
じ、この気泡が消泡する前に次のメインヒートパルスが
印加され、上記微小気泡がメインヒートパルスによる発
泡を乱すことによって吐出量が小さくなる。

【００９８】この領域をプレ発泡領域と呼びこの領域で
はプレヒートパルスを媒介にした吐出量制御は困難なも
のとなる。

【００９９】図１５に示すＰ１＝０〜Ｐ１ＬＭＴ〔μ
ｓ〕の範囲の吐出量とパルス幅との関係を示す直線の傾
きをプレヒートパルス依存係数と定義すると、プレヒー
トパルス依存係数：

【０１００】

【数１】

【０１０１】となる。この係数ＫＰは温度によらずヘッ
ド構造・駆動条件・インク物性等によって定まる。すな
わち、図１５中曲線ｂ，ｃはそれぞれ他の記録ヘッドの
場合を示しており、記録ヘッドが異なると、その吐出特
性が変化することがわかる。

【０１０２】このように、記録ヘッドが異なるとプレヒ
ートパルスＰ１の上限値Ｐ１ＬＭＴが異なるため、後述
するように記録ヘッド毎の上限値Ｐ１ＬＭＴを定めて吐
出量制御を行う。

【０１０３】因に本実施例の曲線ａで示される記録ヘッ
ドおよびインクにおいては、ＫＰ＝３．２０９〔ｎｇ／
μｓｅｃ・ｄｏｔ〕であった。

【０１０４】すなわち、インクジェット記録ヘッドの吐
出量を決定する別の要因として、記録ヘッドの温度（イ
ンク温度）がある。

【０１０５】図１７は吐出量の温度依存性を示す線図で
ある。同図の曲線ａに示すように、記録ヘッドの環境温
度ＴＲ（＝ヘッド温度ＴＨ）の増加に対して吐出量Ｖｄ
は直線的に増加する。この直線の傾きを温度依存係数と
定義すると、温度依存係数：

【０１０６】

【数２】

【０１０７】となる。この係数ＫＴは駆動条件にはよら
ず、ヘッドの構造・インク物性等によって定まる。図１
７においても他の記録ヘッドの場合を曲線ｂ，ｃに示
す。因に本実施例の記録ヘッドにおいてはＫＴ＝０．３
〔ｎｇ／℃・ｄｏｔ〕であった。

【０１０８】以上、図１５および図１７に示す関係を用
いることによって本発明にかかる吐出量制御を行うこと
ができる。

【０１０９】上記例ではダブルパルスでのＰＷＭ駆動制
御の説明であったが、トリプルパルス等マルチパルスで
あってもよく、また、シングルパルスでメインパルス幅
を変調するメインパルスＰＷＭ駆動方式であってもよ
い。

【０１１０】次にこの発明の第２の実施例について説明
する。第２の実施例は吐出ヒータ上に堆積する酸化膜等
の異物を、効果的に且つ安価に除去する手段である。前
記第１の実施例では、予め設定されている印字ドット数
を超過する毎に、効果的な酸化膜剥離のためにマルチパ
ルスを印加することで相転移分子数を増加させ、気泡消
泡時のキャビテーション効果を高める制御であったが、
以下に詳細する第２の実施例のように記録ヘッドへの印
加電圧を低下させることでマルチパルスの代用を図って
もよい。

【０１１１】マルチパルス駆動時のパルスのＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御間隔は数μｓ単位であるので、通常はソフトウェ
アー的に制御することは困難であり、ハードロジック的
に処理が行われる。現状では、インクジェット記録装置
においては、全ての製品が該記録ヘッドの制御手段とし
てマルチパルス制御を行っている訳ではない。

【０１１２】よって、マルチパルス駆動手段が標準の印
字制御手段に用いられていない場合には、本発明の酸化
膜除去手段のために新たにロジックを追加しなければな
らない。前記のとおり、マルチパルス駆動制御手段はハ
ードロジック的に制御されるために、例えば前記のゲー
トアレイ１４に追加するためには数線ゲートのロジック
の追加となりコスト的に大きな付加となってしまうこと
がある。

【０１１３】ところで、シングル方形波の印加パルスに
対する発泡長は、印加電圧が低いほど大きな発泡長とな
ることが知られている。すなわち低電圧駆動である程相
転移分子数が多いことを意味する。これは、低電圧であ
るほど吐出ヒータの表面温度が低いのでインク分子が相
転移を始めるまでの時間が長くかかり、結果、広くイン
ク層に投入エネルギーが伝達され相転移分子数が多くな
るものと考えられる。

【０１１４】一方、印字を行うために投入できるエネル
ギー束は、高品位の画像を保証するためにある程度大き
な運動エネルギーをもってドットを吐出させられるエネ
ルギー束が必要であり、相転移分子数のみに着目して印
加電圧を大きく下げることはできない。

【０１１５】しかし、第２の実施例では画像を記録する
ためのエネルギー投入ではなく、キャビテーションを引
き起こすための発泡消泡制御であるので、吐出ドットの
運動エネルギーの大小に束縛されることなく、所望のキ
ャビテーション力を得ることのみに着目した駆動制御が
可能である。

【０１１６】よって、第２の実施例では、通常印加が行
われる駆動電圧の１／２の駆動電圧でシングル方形波を
印加することにより、相転移分子数を増やし、消泡時の
キャビテーション効果を高め、吐出ヒータ上に堆積した
酸化膜を効果的に除去する。印字に最適な印加電圧の１
／２の印加電圧では、パルス幅を制御しても通常吐出を
安定させることは困難であり、印字や予備吐出には妥当
な設定とは言い難いが、酸化膜除去手段としては十分な
効果が得られる。

【０１１７】以上のように制御を行うことにより、ハー
ドロジック的な負荷を低減し、安価で且つ確実に酸化膜
除去手段を提供できる。

【０１１８】吐出ヒータ面上で発泡を起こさせる発泡制
御手段以外の構成および作用は、前記実施例と同様であ
るので説明は省略する。

【０１１９】次にこの発明の第３の実施例について説明
する。第３の実施例は吐出ヒータ上に堆積する酸化膜等
の異物を効果的に除去する実施例である。前記各実施例
では、酸化膜除去効果を最大限に引き出すためには相転
移する分子の量を制御する手段であったが、第３の実施
例はインク粘度を低下させインクの慣性力を増大させる
ことで酸化膜除去効果を引き出す制御である。

【０１２０】前記の通り、酸化膜は酸化膜除去手段によ
る気泡消泡時の衝撃力によって剥離、除去されるが、該
衝撃力は前記の相転移に伴う急激な圧力変化のほかに、
リフィール時のインクの慣性力が消泡点に集中すること
による衝撃力も存在する。該衝撃力はインク粘度が低く
リフィールスピードが速いほど大きな慣性力を持ってお
り、衝撃力も大きい。

【０１２１】よって、前記実施例の相転移圧力変化に伴
う衝撃力に加え、上記インクの慣性力に伴う衝撃力を効
果的に向上させることで、更なる酸化膜除去効果の向上
が望める。

【０１２２】第３の実施例では図１１に示したサブヒー
タ８ｄをインク粘度低減手段に用いる。即ち、酸化膜除
去制御手段において、吐出ヒータ上で発泡を生起する吐
出ヒータの駆動を実行するのに先だって、まずサブヒー
タ８ｄを駆動する。第３の実施例における該サブヒータ
８ｄの駆動電圧は吐出ヒータ駆動電圧同等である。駆動
時間（通電時間）は５秒とする。５秒間サブヒータで暖
められることにより、ヒータボード上のインクは十分に
暖められ粘度も低下する。この状態で酸化膜除去手段が
実行され、気泡消泡時の相転移圧力変化に伴う衝撃力に
加え、粘度低下に伴った十分に高速なインクのリフィー
ルにより、大きな慣性力を持って消泡点にインクが集中
し、大きな衝撃力が発生する。

【０１２３】以上のごとく制御を行うことにより、前記
第１，第２それぞれの実施例と比べ、更なる酸化膜除去
効果の向上が図れ、酸化膜の無節操な増長を効果的に防
止でき、投入エネルギーの経時的な変換効率の低下を防
止し、蓄熱を低減することが高速化を実現し、画像品位
の劣化を防ぎ、吐出ヒータの高寿命化を実現したインク
ジェット記録装置を提供できる。

【０１２４】尚、第３の実施例では消泡時のインクの慣
性力を増加させる手段として、サブヒータによる外部加
熱を行ったが、インクの温度を弊害なく上昇できる手段
であればサブヒータに限定されるものではない。一例を
あげれば、吐出ヒータに発泡しない程度の短パルスを
（本実施例でいえば１から２μｓ程度のパルスを）酸化
膜除去手段実施直線に印加し、インクを昇温させ気泡消
泡時の慣性力を増加させる手段であっても良い。

【０１２５】また、インクの温度を上昇させる上昇幅
は、環境温度等の外部環境に応じて最適値に制御する手
段であってもよい。

【０１２６】気泡消泡時の慣性力を制御する慣性力制御
手段以外の構成および作用は前記各実施例と同様である
ので説明は省略する。

【０１２７】本発明は、特にインクジェット記録装置の
中でも、インクの吐出を行わせるために利用されるエネ
ルギーとして熱エネルギーを発生する手段を備え、前記
熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式
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。かか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。

【０１２８】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４７４０
７９６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流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４
３４５２６２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、前述熱作用面の温度上昇率に関する発
明の米国特許第４３１３２４４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。

【０１２９】記録ヘッドの構成としては、前述の各明細
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
ほか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有効
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５９−１２３６７０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５９−１３８４６１号公報に基づいた構成とし
ても本発明は有効である。

【０１３０】更に、実施例ではシリアルタイプのインク
ジェット記録装置を示したが、記録可能な最大幅に対応
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。フルラインタイプの記
録ヘッドとしては、前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よいが、本発明は、前述した効果
を一層有効に発揮することができる。

【０１３１】また、本発明のインクジェット記録装置の
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
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。

【０１３２】また、搭載される記録ヘッド、インクの種
類ないし個数についても、例えば単色のインクおよび１
個の記録ヘッドが設けられたもののほか、記録色や濃度
を異にする複数のインクに対応して複数のヘッドが設け
られるものであってもよく、任意の組み合わせにおいて
も有効である。記録装置の記録モードとしては黒色等の
記録モードだけでなく、異なる色の複色カラー、または
混色によるフルカラーの各記録モードにおいても本発明
は有効である。

【０１３３】以上、説明した本発明の実施例において
は、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以
下で凝固するインクであって、室温で軟化もしくは融解
するものや、あるいは、前述のインクジェットではイン
ク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲で温度調整を行っ
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、熱エネルギ
ーによる昇温を防止するため、積極的にインクの固体状
態から液体状態への相変化のエネルギーとして使用せし
めるか、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。本発明においては、前述した
各インクに対して最も有効なものは、前述した膜沸騰方
式を実行するものである。

【０１３４】また、本発明は電気を力に変換させてイン
クを吐出させるピエゾジェット方式等、記録媒体と非接
触に記録ヘッドを配設させ、インクを噴射させて記録す
る記録方式等のインクジェット方式において有効であ
る。

【０１３５】更に加えて、本発明の記録装置の形態とし
ては、前述のようなワードプロセットやコンピュータ等
の情報処理機器の出力端末として一体あるいは別体に設
けられるもののほかスキャナー等と組み合わせた複写装
置、さらには送信受信機能を有するファクシミリ装置の
形態をとるものであってもよい。

【０１３６】

【発明の効果】この発明は前記のように、ヒータ上に堆
積した酸化膜を除去する酸化膜除去手段を設けたことに
より、吐出ヒータ上に経時的に酸化膜が堆積していくこ
とがなくなり、必要最小限の投入エネルギーで記録ヘッ
ドの駆動が行なえるようになる。その結果、記録ヘッド
の蓄熱が低減されることによる高速化、エネルギー変換
効率の変動が低減することによる高画質の維持、さらに
は耐久劣化の促進を低減することによるランニングコス
トの低下等を可能としたインクジェット記録装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施例であるインクジェッ
ト記録装置の斜視図

【図２】 この実施例における吐出ヒータのインク接触
面の模写図

【図３】 この実施例の印字命令が入力されたときのサ
ブルーチンを示すフローチャート

【図４】 この実施例の１０万ドット／ノズル毎の吐出
ヒータのインク接触面を示す図

【図５】 酸化膜剥離制御の有無と吐出量の変化幅の関
係を示す図

【図６】 この実施例のキャビテーションのメカニズム
を示す図

【図７】 インクジェットカートリッジを分解した状態
を示す分解斜視図

【図８】 図７のインクジェットカートリッジ（ＩＪ
Ｃ）の斜視図

【図９】 図７のインクタンクの取付面の構成を示す斜
視図

【図１０】 図７のキャリッジに対しインクジェットカ
ートリッジの取付の状態を示す側断面図

【図１１】 第１実施例のヘッドのヒータボードを示す
図

【図１２】 本装置各部の記録制御をする制御構成図

【図１３】 図１２の各部の詳細を示す回路図

【図１４】 この実施例を適用可能な記録ヘッドの一構
成を示すインク液路にそった断面図

【図１５】 この実施例の吐出量のプレヒートパルス依
存性を示す線図

【図１６】 第１の実施例における分解パルスを説明す
る図

【図１７】 この実施例の記録ヘッドの吐出量の温度依
存性を示す線図

【符号の説明】

１００ ヒータボード ２００ 配線基板 ３００ 支持体 ４００ オリフィスプレート ６００ インク供給部材 ９００ 吸収体 １０００ カートリッジ本体 ５０００ プラテンローラ ＩＪＵ インクジェットユニット ＩＪＨ インクジェットヘッド ＩＴ インクタンク ＩＪＣ インクジェットカートリッジ ＩＪＲＡ インクジェット記録装置本体 ＨＣ キャリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 喜一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岩崎 督 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 錦織 均 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを収容するインクタンクと、前記
   インクタンクより供給されたインクを吐出させるインク
   ジェット記録ヘッドと、を備えインク液滴を前記記録ヘ
   ッドから記録シートへ吐出させて記録を行うインクジェ
   ット記録装置において、吐出用ヒータ上に堆積する酸化
   膜等の異物を除去する酸化膜除去手段を具備してなるこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 酸化膜除去手段は、吐出ヒータ上でイン
   クが液相から気相に相転移する相転移分子数を制御する
   転移分子数制御手段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装置。
3. 【請求項３】 酸化膜除去手段は、記録インクの粘度を
   制御する粘度制御手段を有することを特徴とする請求項
   １，２のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 転移分子数制御手段は、吐出ヒータをマ
   ルチパルスで駆動するマルチパルス制御手段と、吐出ヒ
   ータを駆動する電圧を印字時の記録ヘッド駆動電圧以下
   で駆動する駆動電圧制御手段のうち、少なくとも一方の
   手段を有することを特徴とする請求項２に記載のインク
   ジェット記録装置。
5. 【請求項５】 前記記録ヘッドは、インクを吐出する複
   数の吐出部と、対応する吐出部毎に設けられ、インクに
   熱による状態変化を生起させ該状態変化に基づいてイン
   クを前記吐出部から吐出させて飛翔的液滴を形成する熱
   エネルギー発生手段とを有することを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録装
   置。