JPH06238900A - インクジェット記録ヘッドおよび該ヘッドを用いたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録ヘッドのインク吐出量を
常に一定に保つ。 【構成】 １ブロックを構成する吐出口群に対応した各
吐出ヒータＲ_H1〜Ｒ_H8のコモン電極ｃｏｍ０には抵抗素
子Ｒ_BLが接続される。これにより、ヒータＲ_H1〜Ｒ_H8の
うち駆動される数が大きくなるほど抵抗素子Ｒ_BLに流れ
ようとする電流の値は大きくなるがこれによる抵抗素子
Ｒ_BL自身の抵抗値が増し、実際に流れる電流の値はそれ
ほど大きくならない。その結果、駆動されるヒータＲ_Hi
の発熱量も抑制され、これにより複数同時駆動によるヘ
ッド温度上昇により吐出量が増加しようとしても、その
分が相殺されて、吐出量は一定に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録ヘッ
ドおよび該ヘッドを用いたインクジェット記録装置に関
し、特に、記録ヘッドのインク吐出量を制御する構成に
関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置に用いられる吐
出方式は、従来より種々知られており、中でもインクに
熱エネルギーを与え、これによって発生する気泡の膨脹
にともなってインクを吐出する方式は、高解像度の記録
や記録ヘッドのコンパクト化が可能である等の利点を有
しているために近年注目されている。

【０００３】この方式を利用したインクジェット記録装
置は、熱エネルギーを利用しているため、環境温度の変
化や記録による自己昇温によって吐出されるインク滴の
量が変動し易い。ところが、記録紙等の被記録媒体への
画像の記録を安定に行うためにはどのような状況におい
ても吐出量が一定に保たれることが望ましい。吐出量が
一定に保たれない場合、記録ヘッドが低温のときには、
例えば吐出量が少く濃度低下や白スジの発生を招き、ま
た、記録ヘッドが高温のときは吐出量が多くなって定着
性が損われたりインクのにじみが発生することがある。

【０００４】これらの弊害をなくすために、吐出量を一
定に保つための種々の方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案にあっては、いずれも、センサーなどによって記録ヘ
ッド等の温度や吐出のためのヘッド駆動パルスの数等を
検知し、これを利用して記録ヘッドの温度等をフィード
バック制御（リアルタイム制御・予測制御）するもので
あり、そのためのＣＰＵや複雑なシーケンス制御を必要
とするのでコストが比較的高くなる等の問題があった。
また、検知，制御のための構成の異常が発生することも
あり、装置の信頼性の低下を招いていた。

【０００６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、従来方式のセン
サーや他の検知手段を利用したフィードバック制御を行
わずに、記録ヘッド自身の構成によって常にインク滴の
吐出量を一定に保つことが可能なインクジェット記録ヘ
ッドおよび該ヘッドを用いたインクジェット記録装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
インクを吐出するための記録ヘッドにおいて、吐出のた
めに利用されるエネルギーを発生するためのエネルギー
発生手段と、吐出のために該エネルギー発生手段に投入
されるエネルギーの量に応じて当該状態に変化させる状
態変化手段と、該状態変化手段の変化に応じて吐出する
インクの量を変化させる吐出量変化手段と、を具えたこ
とを特徴とする。

【０００８】また、インクを吐出するための記録ヘッド
を用いて、被記録媒体にインクを吐出することにより記
録を行うインクジェット記録装置において、前記記録ヘ
ッドは、吐出のために利用されるエネルギーを発生する
ためのエネルギー発生手段と、吐出のために該エネルギ
ー発生手段に投入されるエネルギーの量に応じて当該状
態を変化させる状態変化手段と、該状態変化手段の変化
に応じて吐出するインクの量を変化させる吐出量変化手
段と、を特徴とする。

【０００９】

【作用】以上の構成によれば、吐出に利用されるエネル
ギーを発生する吐出ヒータ等のエネルギー発生手段に投
入される電気エネルギー等のエネルギーの量が多い程、
インク温度が上昇して吐出インク量も増大しようとする
が、一方、電気抵抗素子等の状態変化手段の状態（抵抗
値）が増大し、これにより、上記吐出ヒータに投入され
る電気エネルギーが抑制されるため、その発生エネルギ
ーによって吐出されるインク量を減少しようとする。そ
の結果、吐出インク量は常に一定に保たれる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１１】（実施例１）図１は本発明の一実施例にか
かる記録ヘッドの内部構造、すなわち基板上に配された
ヒータおよび電極配線等を示す模式的平面図である。

【００１２】記録ヘッドは、不図示のインク吐出口およ
びそれに連通するインク路を複数有しており、これら複
数（例えば１２８個）のインク路は、８個毎のブロック
に分けられる。図１にはほぼ１ブロック分のみが示さ
れ、各インク路を構成する基板上にはヒータＲ_H1〜Ｒ_H8
が配設される。また、各ヒータＲ_H1〜Ｒ_H8に対してそれ
ぞれセグメント電極ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８およびコモン電
極ｃｏｍ１〜ｃｏｍ８が配設される。また、各コモン電
極ｃｏｍ１〜ｃｏｍ８は１つの電極ｃｏｍ０に接続し、
電極ｃｏｍ０には抵抗素子Ｒ_BLが直列に配設される。従
って、抵抗素子Ｒ_BL（Ｉ₀ ）は各ブロックに１つ設けら
れる。

【００１３】図２は本例で用いることが可能なヒータＲ
_H1〜Ｒ_H2の駆動信号の一形態を示す。図２（ａ）はシン
グルパルスの波形図であり、この図において、Ｖ
_OP（Ｖ）は駆動電圧、Ｒ_w （μＳＥＣ）はパルス幅を示
している。図２（ｂ）はダブルパルスの波形図を示し、
この図で、Ｖ_OP（Ｖ）は同様に駆動電圧、Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３（μＳＥＣ）はそれぞれパルス幅を示す。ここでＰ
１はプレヒートパルスのパルス幅、Ｐ２はインターバル
の幅、Ｐ３はメインヒートパルスのパルス幅である。本
実施例では図２（ａ）および（ｂ）で示すパルスのいず
れも用いることが可能であるが、シングルパルスを用い
た場合について説明する。

【００１４】パルスの駆動電圧Ｖ_OPはヒータＲ_H1〜Ｒ_H8
に熱エネルギーを発生させるために必要な電気的エネル
ギーを構成し、ヒータＲ_H1〜Ｒ_H8等を配設した基板の面
積，抵抗値，膜構造や記録ヘッドのインク路構造等に応
じて定める。

【００１５】また、パルス幅Ｐ_w はヒータボード上のイ
ンクの温度制御やインク滴の吐出を考慮しつつ、駆動電
圧Ｖ_OPを一定としたとき、ヒータボードの面積，抵抗
値，膜構造や記録ヘッドのインク路構造，インク物性等
に応じて定めることができる。

【００１６】本実施例の記録ヘッドは、図１に示すよう
な記録ヘッド構造を有しており、記録ヘッド温度Ｔ_H ＝
２５．０（℃）の条件でＶ_OP＝２０．０（Ｖ）の時にＰ
_W ＝５．６（μｓｅｃ）のパルスを与えると最適な駆動
条件となり、安定したインク吐出状態が得られる。この
時の吐出特性は、インク吐出量Ｖ_D ＝３０．０（ｎｇ／
ｄｏｔ），吐出速度Ｖ＝１２．０（ｍ／ｓｅｃ）であ
る。ちなみに、記録ヘッドの最大駆動周波数はｆｒ＝
６．０（ＫＨｚ）であり、４００ｄｐｉの解像度を有す
る。記録ヘッドの１２８個の吐出口は、１６ブロックで
分割されてブロック毎に順次駆動される。

【００１７】図３（ａ）および（ｂ）は、各ブロック毎
に設けられる抵抗素子Ｒ_BLの特性を示す線図である。図
３（ａ）は、抵抗素子Ｒ_BLの特性を、素子Ｒ_BLが設けら
れるコモン電極ｃｏｍ０（図１参照）を流れる電流に関
する設定電流値Ｉ_inと、実際にコモン電極ｃｏｍ０に流
れる電流（値）Ｉ₀ との関係によって示すものであり、
図３（ｂ）は上記特性をいくつかの記録ヘッド温度毎に
示すものである。

【００１８】設定電流値Ｉ_inは、インク吐出が適切に行
われるために各ヒータＲ_H1〜Ｒ_H8に流れることが必要な
それぞれの電流Ｉ_SEG1〜Ｉ_SEG8に基づいて設定される。
ここで、Ｉ_SEG1＝Ｉ_SEG2＝…＝Ｉ_SEG8であり、従って、
図１に示す電極配線から明らかなように、

【００１９】

【数１】

【００２０】である。

【００２１】インクを吐出して記録を行う場合、記録デ
ータによって、１ブロック内の同時に駆動されるヒータ
の数は最小０個から最大８個となる。従って、設定電流
値Ｉ_inは最小Ｉ_inから最大８Ｉ_inまで変化する。

【００２２】図３（ａ）から明らかなように、抵抗素子
Ｒ_BLは、駆動されるヒータの数が多くなって設定電流値
が大きくなる程、コモン電極ｃｏｍ０に実際に流れる電
流Ｉ₀ の増加率が小さくなるような特性を有している。
すなわち、抵抗素子Ｒ_BLは、それに流れる電流が増す
程、自己発熱が増して抵抗値が大きくなり、その結果、
電流を減少させる。

【００２３】また、抵抗素子Ｒ_BLはヒータＲ_H1〜Ｒ_H8全
てを駆動した時に１つのヒータに流れる電流Ｉ′_SEGiと
１つのヒータのみを駆動したときにそのヒータに流れる
電流Ｉ_SEGiとの関係が、Ｉ′_SEGi≒０．７Ｉ_SEGiとなる
ように設計されている。

【００２４】なお、電流値Ｉ_SEGiが小さすぎると、上記
のように、これに基づいて設定される全駆動時の電流値
Ｉ′_SEGiも小さくなり、低デューティー記録であって、
全てのヒータを駆動するような全吐出パターン（例え
ば、縦罫線等）の記録を行うときに、それ程昇温が伴わ
ないこともあって、吐出量が低下することがある。この
ような理由から、電流値Ｉ_SEGiは、吐出可能最小電流値
Ｉ_min にある程度のマージンをもたせて、Ｉ_SEGi＝Ｋ・
Ｉ_min （Ｋはマージン係数であり、本例ではＫ＝１．
３）のように設定される。

【００２５】このように抵抗素子Ｒ_BLの特性による上述
のような電流制御は、高デューティー記録による急激な
昇温を伴うような場合に、ヒータＲ_H1〜Ｒ_H8に流れる電
流の値を小さくして吐出量の増加を抑制することにその
主な作用がある。

【００２６】図４は、各ヒータＲ_Hiに与える電流Ｉ_SEGi
と吐出量との関係を示す線図である。

【００２７】記録ヘッド温度一定（２５℃）で、図２
（ａ）に示すような駆動パルスを用いた条件において、
図４に示すように、最小電流値Ｉ_min 以下では発泡に必
要なエネルギーが不足するため急激に吐出量が減少し使
用不可能となる。一方、最大電流値Ｉ_max 以上でもエネ
ルギーが多すぎるために気泡の消泡がスムーズに行えな
くなり、連続した発泡を維持できなくなって吐出が不安
定となる。

【００２８】良好に吐出を行い得る電流値域では、電流
値が少なくなるほど吐出量が少なくなることがわかる
（リニアな特性は示さない）。これは、吐出量と電気エ
ネルギーとの関係において、ヒータＲ_H に与える電気エ
ネルギーが大きいほど吐出量が多くなる傾向を示すため
であり、この場合、与えられる電気エネルギーＥがＥ＝
Ｖ_OP・Ｉ_SEGi・Ｐ_W なる関係を有している。このような
ヒータＲ_Hiに与える電流Ｉ_SEGiと吐出量とが有する関係
を利用することによって、上述の抵抗素子Ｒ_BLによる吐
出量制御が可能となる。すなわち、各ブロックで同時に
駆動するヒータＲ_Hiの数が多い場合や記録ヘッド温度が
上昇し、吐出量が増加しようとする場合に、抵抗素子Ｒ
_BLによって、上述のように電流Ｉ_SEGiの値を小さくし、
吐出量を減少させる制御を行い、結果として吐出量を一
定にすることができる。

【００２９】図５は、記録動作、すなわち吐出による記
録ヘッド温度の上昇の様子を示す図であり、１ブロック
の同時に駆動されるヒータＲ_Hiの数と、このヒータＲ_Hi
を駆動して１走査の記録を行ったときの記録ヘッドの昇
温との関係を示す線図である。なお、ここで、同時駆動
ヒータの数の代わりに吐出デューティーに対応して記録
ヘッド昇温を考慮することもできる。

【００３０】この図から明らかなように、各ブロック内
で同時に駆動されるヒータＲ_Hiの数が多くなる程、昇温
△Ｔは大きくなる。このように記録ヘッドの温度が上昇
すると、図６に示すように、記録ヘッド温度Ｔ_H が増大
して吐出量Ｖｄが増加する。このような場合、本例で
は、上述した抵抗素子Ｒ_BLの作用によって、各ヒータＲ
_Hiに流れる電流の値を小さくして自己昇温による吐出量
増加を相殺するようにする。これにより、吐出量は一定
の範囲内に維持される。

【００３１】なお、図５，図６を参照した説明では、記
録ヘッドの昇温が、同時駆動ヒータの数に対応した自己
昇温であるとしたが、吐出デューティー（自己昇温）や
他の要因によって記録ヘッドの温度は影響を受けるもの
であり、このような場合にも本例の抵抗素子Ｒ_BLによる
吐出量制御が可能なことは勿論である。

【００３２】すなわち、図１に示したように、抵抗素子
Ｒ_BLは、その回路配線上の位置によって、駆動するヒー
タＲ_Hiの数が増加した場合にその電流を小さくし、ま
た、抵抗素子Ｒ_BLに作用する温度に応じてヒータＲ_Hiの
電流値を小さくするものである。

【００３３】ここで、図４の関係によって定まる吐出量
の電流依存係数をＫ_I とすると、Ｋ_I ＝△Ｖｄ／△Ｉ
（ｎｇ／（ｍＡ・ｄｏｔ））と定義でき、また、図６の
関係によって定まる吐出量のヘッド温度依存係数をＫ_T
とすると、Ｋ_T ＝△Ｖｄ／△Ｔ_H （ｎｇ／（℃・ｄｏ
ｔ））と定義できる。これらの係数は、図１に示す構造
の記録ヘッドの場合、Ｉ_SEGi＝Ｉ_max でＫ_I ≒０．１
（ｎｇ／ｍＡ・ｄｏｔ）），Ｋ_T ＝０．３（ｎｇ／（℃
・ｄｏｔ））である。

【００３４】図７は、上記図１〜図６を参照して説明し
た本例の吐出量制御を、記録ヘッド温度と吐出量との関
係において示す線図である。

【００３５】本例の吐出量制御は、図７に示す記録ヘッ
ド温度Ｔ₀ （１５℃）とＴ_L （４０℃）の間で行われる
ものである。図に示すように、一定に制御する目標吐出
量の範囲をＶ_doＩ△Ｖとするとき、抵抗素子Ｒ_BLを用い
た本例の制御は、図中矢印のように行われる。すなわ
ち、図４に示した吐出量Ｖｄと電流Ｉ_SEGiとの関係を利
用し、例えば図中で示される電流値を有しているとき
に吐出量が増加すると、抵抗素子Ｒ_BLの作用によって図
中で示されるより小さな電流値を採るようになり、吐
出量の増加は相殺される。なお、図には、電流の変化を
ステップ状に示してあるが、これは説明のために模式的
に示したものであって、実際の変化を示すものではな
い。

【００３６】以上のような図７の吐出量制御に示すよう
に、記録による、（１）自己昇温（同時ヒータ駆動）や
（２）環境温度の変化、に応じて抵抗素子Ｒ_B が作用し
ヒータＲ_Hiに流す電流値を変化させる。

【００３７】この吐出量制御構成を用いると、上記の温
度範囲で目標吐出量Ｖ_do＝３０．０（ｎｇ／ｄｏｔ）に
対して±１．５（ｎｇ／ｄｏｔ）の範囲内で低デューテ
ィーから高デューティーまで自己吐出量制御が可能とな
る。吐出量変動がこの範囲内に収まると、例えば記録紙
１枚の記録中に発生する濃度変動は、約±０．０５２程
度に抑えられ、特に、シリアル記録方式に顕著な濃度ム
ラの発生，繋ぎスジは問題とならない。

【００３８】また、高温になればなるほど電流値は小さ
くなるので記録発熱による自己昇温を極力低減する効果
も合わせ持っている。

【００３９】なお、本発明の適用は、図１に示す電極配
線パターンに限られないことは勿論である。すなわち、
１ブロックを構成する複数のヒータが１つのコモン電極
に接続されて駆動されれば良く、これらにヒータが必ず
しも隣接して配設される必要はない。

【００４０】（実施例２）本発明の第２実施例では、バ
イメタルを介してインクの流路抵抗を温度コントロール
するものである。

【００４１】図８（ａ）および（ｂ）は本発明の第２実
施例にかかる記録ヘッドの主要部を示すそれぞれ断面図
および側面図であり、同図（ｂ）は、図１に示したのと
同様にヒータＲ_Hiおよびこれらを駆動するための電極配
線Ｃｏｍｉ，ＳＥＧｉを示すものである。

【００４２】これら図に示すように各ヒータＲ_Hiに対応
して、すなわち吐出口１７に連通するインク路１３には
それぞれ対応してバイメタルＢ_BLが設けられる。バイメ
タルＢ_BLは、セグメント電極ＳＥＧｉの上部に保護膜等
を介してその一端が固定される。環境温度やヒータＲ_Hi
が吐出に際して発生する熱等によってインク１３内のイ
ンクの温度は変化し、このインクが保持する熱エネルギ
ーがバイメタルＢ_BLに作用する。

【００４３】上記記録ヘッドにおいては、記録ヘッド温
度Ｔ_H ＝２５．０（℃）の環境でＶ_OP＝２５．０（Ｖ）
のときに、Ｐ_w ＝７．０（μｓｅｃ）のパルスを与える
と最適な駆動条件となり安定したインク吐出状態が得ら
れる。このときの吐出特性は、インク吐出量Ｖ_D ＝８
０．０（ｎｇ／ｄｏｔ），吐出速度Ｖ＝１２．０（ｍ／
ｓｅｃ）である。ちなみに、記録ヘッドの最大駆動周波
数はｆ_r ＝６．０（ＫＨｚ）であり、３６０ｄｐｉの解
像度をもち、６４個の吐出口を８ブロックに分散して１
ブロック毎順次駆動するものである。従って、１ブロッ
クは８個の吐出口から構成されており、１ブロックのコ
モン電極には、１セグメント電極に流れる電流の最大８
倍まで流れることになる。

【００４４】次に、本例による自己吐出量制御方法（自
己発熱制御タイプ）について詳細に説明する。

【００４５】図８（ａ）および（ｂ）に示した記録ヘッ
ドの各インク路毎に設けたバイメタル素子Ｂ_BLには、図
９に示すような温度特性を持たせてある。すなわち、各
インク路１３のインクが有する熱量Ｑに応じてバイメタ
ル素子温度Ｔが変化すると、その変位量Ｘ_out も素子温
度の変化に応じて一定の割合で変位するように設計して
ある。なお、バイメタル素子Ｂ_BLの温度は、直接にはそ
の周囲のインクが保持する熱量に応じて変化し、この熱
量はヒータＲ_Hiの発熱や環境温度によって変化するもの
であるが、バイメタル素子Ｂ_BLの温度に最も影響を及ぼ
すのはヒータＲ_Hiの発熱量である。従って、吐出のため
にヒータＲ_Hiが発熱する頻度が高いほど、バイメタル素
子温度が上昇し、その変位量は大きくなる。その結果、
インク路１３における流路抵抗が大きくなって、温度上
昇による吐出量増加分に見合った吐出量の低下を生じさ
せ、これによりインク吐出量を一定に保つことができ
る。

【００４６】また、図１０に駆動電圧：Ｖ_OP（一定）、
ヒートパルス幅Ｐ_W （一定）、環境温度（一定）の条件
で、各ヒータＲ_Hiの駆動周波数と吐出可能量Ｖ_P （ｎ
ｇ）との関係を示す。ここで、吐出可能量とは、吐出時
にヒータＲ_Hiと吐出口との間に存在するインクの量であ
る。なお、本例では、室温以下（Ｔ_R ＝２５℃）ではバ
イメタルＢ_BLが変位しないようにインク路等を設計して
ある。また、逆に最高温度設定値Ｔ_max 以上でも同様に
バイメタルＢ_BLが変位しないようにインク路等を設計し
てある。

【００４７】図から明らかなように駆動周波数が大きく
なればなるほど吐出可能量が少なくなっていることがわ
かる（リニアな特性は示さない）。これは、駆動周波数
が大きくなるほど、バイメタルの変位が大きくなって流
路抵抗が増し、リフィルの際にヒータＲ_Hiから吐出口側
へ流入するインク量が少なくなるからである。この結
果、駆動周波数が大きくなってインク温度が増した場合
に、これによって吐出量が増加しようとするのを上記流
入インク量の減少によって相殺し、吐出量を一定に保つ
ことができる。

【００４８】上記吐出可能量のバイメタルによる流路抵
抗依存係数Ｋ_T は、Ｋ_T （ｘ）＝△Ｖ_P （Ｄ）／△ｘ
（ｎｇ／μｍ），吐出量のヘッド温度依存係数：Ｋ_TH＝
△Ｖ_DT／△Ｔ_H （ｎｇ／℃・ｄｏｔ）のように決まる。

【００４９】図８に示す記録ヘッド構造のものではＫ_T
（Ｘ）_x=max ≒１．０（ｎｇ／μｍ），Ｋ_TH＝０．９
（ｎｇ／℃・ｄｏｔ）であった。

【００５０】以上のように、吐出可能量の流路抵抗依存
性（駆動周波数依存性）と吐出量の温度依存性を有効に
利用することにより、記録ヘッド温度が環境温度の変動
や記録による自己昇温による変動など様々な要因によっ
て変化しても記録ヘッドのインク吐出量を常に一定に保
つことが可能となる。

【００５１】本例の吐出量制御についても図７に示した
吐出量制御領域のヘッド温度Ｔ_H が２５℃〜４５℃の間
で実施例１と同様に吐出量制御が行われており、記録に
よる自己昇温や環境温度の変化による影響を、バイメタ
ル素子の変位による流路抵抗の変化によって自動的に抑
制する。

【００５２】本例の吐出量制御方法を用いると、上記の
温度範囲で目標吐出量Ｖ_PO＝８０．０（ｎｇ／ｄｏｔ）
に対して±８．０（ｎｇ／ｄｏｔ）の範囲内で低ＤＵＴ
Ｙから高ＤＵＴＹまで自己制御が可能となる。この範囲
内での吐出量変動に収まると記録紙１枚の記録中に発生
する濃度変動は、ベタ記録で約±０．０８程度に抑えら
れ、いわゆるシリアル記録方式に顕著な濃度ムラの発
生，つなぎスジは問題とならない。

【００５３】なお、実施例２の吐出量制御に関与するリ
フィル特性は、インク路の設計等により容易に変更可能
であり、ヒータと吐出口間の距離、吐出口径、インク路
長さ、インク路断面形状、インク供給流路の圧力損失な
ど、様々な要因で変更可能である。また、インクの特性
など他の方法で吐出量を制御しても良い。また、駆動方
法は公知の方式を用いれば良い。

【００５４】図１１は上述した各実施例の記録ヘッドを
用いることが可能なインクジェット記録装置の一例を示
す概略斜視図である。

【００５５】図１１において、記録ヘッド１は、その記
録紙７と対向する面に、記録紙７の搬送方向に例えば１
２８個のインク吐出口（不図示）を具える。また、これ
らの吐出口は、各々連通するインク路（不図示）が設け
られ、それぞれのインク路に対応して、記録ヘッド１を
構成する基板にインク吐出のために利用される熱エネル
ギーを発生する電気熱変換素子が形成されている。電気
熱変換素子は、駆動データに応じてこれに印加される電
気パルスによって熱を発生し、これにより、インクに膜
沸騰を生じさせこの膜沸騰による気泡の生成に伴って上
記吐出口からインクが吐出される。各インク路に連通し
て共通液室が設けられており、これに貯留されるインク
は、各インク路での吐出動作に応じてそのインク路に供
給される。

【００５６】キャリッジ２は、記録ヘッド１を搭載し、
また、記録紙７の記録面と平行に延在する１対のガイド
レール３と摺動可能に係合する。これにより、記録ヘッ
ド１は、ガイドレール３に沿って移動することができ、
この移動に伴って所定のタイミングで上記記録面に向け
てインクを吐出することにより記録を行う。上記移動の
後、記録紙７を、図中矢印方向に所定量搬送し、再び上
記移動を行い記録を行う。このような動作を繰り返すこ
とにより、記録紙７に、順次記録を行っていく。

【００５７】上述した記録紙７の搬送は、その記録面の
上下にそれぞれ配設された各々１対の搬送ローラ４およ
び５が回転することによって行われる。また、記録紙７
の記録面の裏側には、記録面の平面性を保つためのプラ
テン６が配設されている。

【００５８】なお、上述したキャリッジ２の移動は、こ
れに取付けられる不図示の例えばベルトがモータによっ
て駆動されることによって可能となり、また、搬送ロー
ラ４および５の回転も同様にモータの回転がこれらに伝
達されることによって可能となる。

【００５９】（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、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギ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。

【００６０】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一で対応した液体（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
４３４５２６２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。

【００６１】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４４
５９６００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５９−１２３６７０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、記録ヘッドの
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。

【００６２】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。

【００６３】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、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、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが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。

【００６４】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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を用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００６５】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、記録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各記録モード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。

【００６６】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
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を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を用いてもよ
い。加えて、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
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。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、熱エネルギの付与
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５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０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。

【００６７】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、リーダ等と組
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。

【００６８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、吐出に利用されるエネルギーを発生する吐出
ヒータ等のエネルギー発生手段に投入される電気エネル
ギー等のエネルギーの量が多い程、インク温度が上昇し
て吐出インク量も増大しようとするが、一方、電気抵抗
素子等の状態変化手段の状態（抵抗値）が増大し、これ
により、上記吐出ヒータに投入される電気エネルギーが
抑制されるため、その発生エネルギーによって吐出され
るインク量を減少しようとする。その結果、吐出インク
量は常に一定に保たれる。

【００６９】これにより、記録ヘッド自身で吐出量を制
御でき、記録装置における制御手段の簡略化や、低コス
ト化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる記録ヘッドの主要
部の構成を示す模式的上面図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は上記第１実施例で用いる
ことが可能な記録ヘッドの駆動パルスを示す波形図であ
る。

【図３】（ａ）および（ｂ）は上記第１実施例の記録ヘ
ッドに用いられる吐出ヒータのそれぞれ電流特性および
温度特性を示す線図である。

【図４】上記吐出ヒータの電流と吐出量の関係を示す線
図である。

【図５】上記第１実施例における吐出ヒータの１ブロッ
ク中のセグメント数と記録昇温との関係を示す線図であ
る。

【図６】上記第１実施例における環境温度と吐出量の関
係を示す線図である。

【図７】上記第１実施例にかかる吐出量制御の状態を示
す線図である。

【図８】（ａ）および（ｂ）は本発明の第２実施例にか
かる記録ヘッドの主要部を示すそれぞれ断面図および模
式的平面図である。

【図９】上記第２実施例に用いられるバイメタル素子の
変位量の温度特性を示す線図である。

【図１０】上記実施例におけるヒータ駆動周波数と吐出
量との関係を示す線図である。

【図１１】本発明の第１，第２実施例にかかる記録ヘッ
ドを用いて記録を行うインクジェット記録装置の概略斜
視図である。

【符号の説明】

１ 記録ヘッド １３ インク路 １７ 吐出口 Ｂ_BL バイメタル素子 ｃｏｍ０〜ｃｏｍ８ コモン電極 Ｒ_H1〜Ｒ_H8，Ｒ_Hi ヒータ Ｒ_BL 抵抗 ＳＥＧ１〜ＳＥＧ８ セグメント電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出するための記録ヘッドにお
   いて、 吐出のために利用されるエネルギーを発生するためのエ
   ネルギー発生手段と、 吐出のために該エネルギー発生手段に投入されるエネル
   ギーの量に応じて当該状態を変化させる状態変化手段
   と、 該状態変化手段の変化に応じて吐出するインクの量を変
   化させる吐出量変化手段と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記エネルギー発生手段は熱エネルギー
   を発生し、前記記録ヘッドは、該熱エネルギーによって
   インクに気泡を生じさせ、該気泡の生成に基づいてイン
   クを吐出することを特徴とする請求項１に記載のインク
   ジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 インクを吐出するための記録ヘッドを用
   いて、被記録媒体にインクを吐出することにより記録を
   行うインクジェット記録装置において、 前記記録ヘッドは、吐出のために利用されるエネルギー
   を発生するためのエネルギー発生手段と、 吐出のために該エネルギー発生手段に投入されるエネル
   ギーの量に応じて当該状態を変化させる状態変化手段
   と、 該状態変化手段の変化に応じて吐出するインクの量を変
   化させる吐出量変化手段と、 を特徴とするインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記エネルギー発生手段は熱エネルギー
   を発生し、前記記録ヘッドは、該熱エネルギーによって
   インクに気泡を生じさせ、該気泡の生成に基づいてイン
   クを吐出することを特徴とする請求項３に記載のインク
   ジェット記録装置。