JPH07112528A - 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において、他の吐
出口でのインク吐出により生じるインク圧力変動によっ
て吐出量が変動することを比較的簡易な構成によって抑
制する。 【構成】 記録画像を構成する第ｎ番目のラインを記録
する際記録ヘッド１の吐出口を４ブロックづつ複数ブロ
ックに分けて時分割で順次の駆動を行ない、さらに各ブ
ロックの吐出口を４グループに分けて時分割かつ分散駆
動を行う。ここでは、各ブロック内でグループ毎の分散
駆動を行うためブロックの数を増すことなく適切な分散
駆動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギーを利用し
て吐出口からインク滴を吐出させるインクジェット記録
ヘッドを用いた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】インクジェット記録装置は種々の方式に
よりインクの吐出液滴を形成し、これを記録紙などの被
記録材に付着させて記録を行う記録装置である。なかで
も吐出液滴形成のためのエネルギーとして熱を利用する
インクジェット記録装置は、複数の吐出口を高密度に配
設することが容易であり、また、この高密度化により高
解像度、高画質の画像を高速度に得られるという優れた
特徴を有している。

【０００３】この種のインクジェット記録装置として
は、インクに熱エネルギーを与えることで吐出口よりイ
ンクの液滴を吐出させるための複数の液滴形成手段、す
なわち電流パルスを供給することにより発熱しインクを
加熱することができる電気熱変換素子を有する液滴形成
手段と、その電気熱変換素子を駆動するための集積回路
（駆動用ＩＣ）とを同一基板上に複数配設した記録ヘッ
ドを用いたものがある。

【０００４】図１はかかる形態のインクジェット記録ヘ
ッドおよび駆動装置の一従来例を示す回路ブロック図で
あり、図２はその駆動タイミングを示したものである。

【０００５】図１において、２は不図示の複数のインク
吐出口の各々に対応して設けられる電気熱変換素子であ
る。電気熱変換素子２の数と同一のビット数からなる吐
出データＳＩ（図２参照）が吐出データ生成回路２２か
ら駆動用ＩＣ３内のシフトレジスタ４に、データ転送用
クロックＣＬＫ（図２参照）に同期して順次転送され、
転送された記録データはラッチ信号ＬＡＴ（図２参照）
の入力によりラッチ回路に読み込まれる。その後、フリ
ップフロップ（Ｆ／Ｆ）６に入力する分割駆動用信号Ｅ
Ｉ（図２参照）および分割駆動信号転送クロックＥＣＫ
（図２参照）に応じて個々の分割ブロックに対応した駆
動用ＩＣ３が順次アクティブの状態にされ、パルス幅設
定用信号ＥＮＢ（図２参照）のオンの間のみ、その駆動
用ＩＣ３の吐出データ信号ＳＩがオンである電気熱変換
素子２が通電されて熱エネルギーが発生する。すなわち
分割駆動信号ＥＩによって時分割駆動される各駆動用Ｉ
Ｃ３に対応して記録ヘッドの複数の吐出口の各電気熱変
換素子は、図３に示すような順序で選択的に通電される
ことにより、その吐出口からインクの吐出が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の装
置では電気熱変換素子２の通電によりインク中に気泡を
発生させ、その発泡の圧力により記録ヘッドの吐出口か
ら直接インクを吐出させて記録を行うため、インクを常
に安定して吐出可能な状態に保つことが望まれる。

【０００７】ところが、電気熱変換素子２の通電により
インクの吐出が行われると、その時に発生する圧力変動
が共通液室を介して隣接する吐出口内のインクを振動さ
せる場合がある。この振動の影響があるときに隣接した
吐出口に配設されている電気熱変換素子を駆動すると、
そのインクの圧力変動により吐出が不安定となり、吐出
インク量が変化する。その結果、記録画像に濃淡むら等
生じさせることになる。なお、このようなインク圧力の
変動による吐出インク量の変動は、同時に吐出がなされ
る吐出口の数が多いほど、また駆動された吐出口とその
影響を受ける吐出口との距離が近いほど顕著である。ま
た、上記吐出インク量の変動は、各吐出口に連通してい
る共通液室の形状にも大きく影響される。

【０００８】以上のような吐出インク量の変動を抑制す
るための方法として、例えばインクの圧力変化が他の吐
出口からのインク吐出動作に影響を与えないよう、共通
液室を広くしたりあるいは隣接する電気熱変換素子への
駆動間隔を長くすること等の方法が採られることが多
い。しかし、これらの方法は、記録ヘッドの小型化ある
いは記録の高速化の障害となるものである。

【０００９】他の方法として、全ての電気熱変換素子を
同時に駆動することも考えられるが、吐出に際して１つ
の電気熱変換素子に流れることが必要な電流は数１０ｍ
Ａ〜数１００ｍＡと比較的大きく、駆動時に流れる電流
量が膨大になり駆動電源および記録ヘッドの小型化には
不向きである。

【００１０】以上のようなことから図１〜図３に示した
ように、所定数の電気熱変換素子を１ブロックとして複
数のブロックを構成し、これらブロックを順次時分割に
駆動する方法がよく用いられてきた。また、同様の方法
として、図４に示すように、所定数個おきの電気熱変換
素子を同一のブロックとし同時駆動される電気熱変換素
子を分散させインクの圧力変動を減少させる方法があ
る。この方法は隣接する電気熱変換素子を同時駆動しな
いため隣接吐出口へのインクの圧力変動がかなり低減さ
れる。

【００１１】しかしながら、後者の方法は、比較的吐出
口数の少ない記録ヘッド、例えば６４個の吐出口を有し
いわゆるシリアルタイプの装置で用いられる記録ヘッド
には容易に適応可能であるが、吐出口数の多い記録ヘッ
ド、例えば被記録材の全幅にわたって吐出口を整列させ
たいわゆるラインプリンタで用いられる記録ヘッドにお
いては、同時駆動の吐出口数をそれ程多くできないとい
う理由から、ブロック数が多くなりブロック毎にブロッ
ク選択信号が必要な本方法では、信号本数が膨大な数と
なり記録ヘッドの大型化、制御回路の複雑化をまねき、
本方法の採用を困難としていた。

【００１２】本発明の目的は、かかる問題点に着目し、
その解決を図るべく比較的簡単な構成により、インクの
圧力変動による吐出インク量変化を低減し、小型かつ高
品位で高速記録を可能とするインクジェット記録装置を
提供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、ラインプリンタに用
いられるような比較的吐出口数の多い記録ヘッドを用い
た場合にも、上記のようなインク圧力変動による吐出イ
ンク量変化を低減できるインクジェット記録装置を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
複数の吐出口を有した記録ヘッドを用い、該記録ヘッド
の各々の吐出口から被記録材にインクを吐出して記録を
行うインクジェット記録装置において、前記複数の吐出
口の各々における吐出のための駆動素子を複数ブロック
に分割し時分割駆動を可能とするブロック分割手段と、
該ブロック分割手段によって分割されたそれぞれのブロ
ックで、当該ブロックの駆動素子を、それぞれ距離的に
分散された複数の駆動素子からなるグループに分割し、
該グループ毎に時分割駆動を可能とするグループ分割手
段と、前記ブロック分割手段および前記グループ分割手
段によって駆動可能となるそれぞれの駆動素子の駆動時
に、当該駆動素子の駆動データを供給するデータ供給手
段と、を具えたことを特徴とする。

【００１５】

【作用】以上の構成によれば、複数の吐出口に対応した
駆動素子は、所定数のブロックに分割され、これらのブ
ロックが時分割で駆動されるとともに、それぞれのブロ
ックの駆動素子が、距離的に分散された駆動素子のグル
ープに分割されて、さらに時分割駆動される。

【００１６】

【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。

【００１７】図５は本発明の適用が可能なインクジェッ
ト記録ヘッドを一部破断して示す模式的斜視図であり、
被記録材の全幅に対応した範囲にわたって吐出口を整列
させた形態の所謂フルマルチ型のものを示す。

【００１８】ここで、１１は通電に応じて発熱し、イン
ク内に膜沸騰による気泡を生じさせてインク吐出を行わ
せるための電気熱変換素子２を構成する発熱抵抗体であ
り、配線とともに基板１２上に半導体と同様の製造工程
により形成されている。１３Ａは、個々の電気熱変換素
子２に対応して吐出口１３およびこれに連通する液路１
４を形成するための液路形成部材、１５は液路形成部材
１４上に積層される天板である。また１６は各液路１４
に共通に連通する共通液室であり、不図示のインク供給
源から供給されたインクを貯留する。

【００１９】図６は図５に示すような機械的構成を有す
るインクジェット記録ヘッド１の駆動回路構成の一例を
示す回路ブロック図である。

【００２０】図６において、記録ヘッド１に搭載される
駆動素子は、電気熱変換素子と同一の数のビット数から
なる吐出データＳＩを入力するシフトレジスタ４と、こ
の吐出データの入力後ラッチ信号ＬＡＴの入力により記
録データを上記ビット数分一括保持するラッチ回路５、
連続する複数の電気熱変換素子を１ブロックとしブロッ
ク選択信号ＥＩおよび分割駆動信号転送クロックＥＣＫ
の入力により各ブロックを駆動可能とするためのフリッ
プフロップ（Ｆ／Ｆ）６、上記ブロックの同一ブロック
内の電気熱変換素子を所定数おきに同一グループとする
複数グループに分割し、グループ選択信号ＧＡ，ＧＢの
入力により各グループを駆動可能とするためのデコーダ
７、およびラッチ回路５の出力、フリップフロップ６の
出力、デコーダ７の出力および通電時間制御信号ＥＮＢ
を入力とし、電気熱変換素子の通電を制御するためのゲ
ート回路８より構成されている。また、図６において、
ヘッド駆動制御回路２０は、ヒータ駆動電源２１、駆動
タイミング生成回路２３、駆動ブロック選択データ生成
回路２４、駆動グループ選択データ生成回路２５、およ
び画像データ生成回路２６を有している。

【００２１】図７は図６に示したヘッド駆動回路におけ
る各信号のタイミングチャートである。

【００２２】記録ヘッド１の１ライン分の吐出データＳ
Ｉは転送クロックＣＬＫに同期して、複数段のシフトレ
ジスタ４に順次入力する。吐出データＳＩの１ライン分
が複数段のシフトレジスタ４に入力すると、これらデー
タＳＩは、ラッチ信号ＬＡＴによりラッチ回路５によっ
て保持される。その後、ブロック選択信号ＥＩ、分割駆
動信号転送クロックＥＣＫの入力に応じて各ブロックが
順次駆動可能となる。

【００２３】この駆動可能なブロックの内、最初にグル
ープ選択信号ＧＡおよびＧＢによって第１のグループの
電気熱変換素子が選択され、これら素子は吐出データに
応じて通電時間制御信号ＥＮＢがオンの間通電され、対
応する吐出口からインクが吐出される。次に、グループ
選択信号を変更し各ブロックの第２のグループの電気熱
変換素子が選択されて通電される。その後、同様の処理
を順次繰り返し所定数のブロック内で第４グループまで
グループ毎にその電気熱変換素子の駆動が行われる。こ
の駆動ブロックは、図８にて後述されるように４ブロッ
クが同時駆動され、さらにそれら駆動ブロックのうち４
つに分割された各グループが順次駆動される。次に、分
割駆動信号転送クロックＥＣＫの入力により選択される
ブロックを移動させ同様の処理を行う。この処理をすべ
てのブロックが終了するまで行い、１ライン分の吐出動
作が終了する。

【００２４】図８は上記図６および図７に示すヘッド駆
動による記録ヘッド１における各吐出口に対応した電気
熱変換素子の駆動順序、すなわちインク滴の吐出順序の
一例を示す模式図である。

【００２５】図に示すように、４ブロックが同時に駆動
され、各ブロック内では４吐出口おきに４グループに分
けられ、グループ毎に順次駆動される。すなわち、記録
ヘッドの最大許容同時駆動吐出口数６４を考慮して、１
ブロックの吐出口数を６４とし、これを４グループに分
けたとき、４ブロック同時駆動することとなる。

【００２６】前述のように、第１のグループの吐出が終
わると、Ｎ個の各ブロック内の次のグループの吐出を行
う。この動作を繰り返しＮブロックの吐出口の吐出動作
が終了すると、次のＮブロックに移動し同様の動作を繰
り返す。このようにして、第Ｍブロックまで順次駆動を
行い、１ライン分の吐出を行う。

【００２７】なおインク吐出時におけるインクの圧力変
動は共通液室の大きさ、インクの吐出量などに影響さ
れ、安定吐出するための同時駆動吐出口数やグループの
駆動順序などは記録ヘッドにより異なる場合がある。し
たがって同時駆動ブロック数、各グループの駆動順序な
どは上記実施例に限定されるものではない。

【００２８】また、上記実施例においてはグループの選
択を４吐出口おきとしたが、例えばグループ選択信号の
本数を増し、８吐出口おき、１６吐出口おきなどにする
ことも可能であり、インクの圧力変動の減少により効果
のある吐出数を選択できることは言うまでもない。

【００２９】図９は前述したヘッド駆動方法を適用した
複数のフルラインタイプ記録ヘッド１Ａ，１Ｂ，１Ｃお
よび１Ｄが並列に配置された多色のインクジェット記録
装置の一例を示す斜視図である。

【００３０】これらの記録ヘッド１Ａ，１Ｂ，１Ｃおよ
び１Ｄからはそれぞれシアン，マゼンタ，イエローおよ
びブラックのインクが所定のタイミングで各吐出口１３
から被記録材１７に向けて吐出される。そして、被記録
材１７の上述したタイミングに応じた移動に従って、被
記録材１７上に画像記録がなされる。なお、本例では被
記録材１７の折畳みの可能な連続シートの場合を示し、
１８はシート送り用のローラ、１９はシート送りローラ
１８と共に連続シート１７を記録位置に保持すると共に
不図示の駆動手段によりシート送りローラ１８に連動し
てシート１７を矢印方向にシート送りする排出側のロー
ラである。

【００３１】（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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の吐出口に対応した駆動素子は、所定数のブロックに
分割され、これらのブロックが時分割で駆動されるとと
もに、それぞれのブロックの駆動素子が、距離的に分散
された駆動素子のグループに分割されて、さらに時分割
駆動される。

【００４１】この結果、効果的な分散駆動を実現でき、
インク吐出時に発生する圧力変動が他の吐出口での吐出
に及ぼす影響を低減でき、これにより、インクの圧力変
動が引き起こす記録画像の濃度むらなどの発生を解消す
ることができるとともに、高品位かつ小型、高速のイン
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】従来のインクジェット記録ヘッドの駆動回路構
成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す記録ヘッド駆動回路における各信号
のタイミングチャートである。

【図３】上記駆動回路による記録ヘッドの駆動方法を説
明するための模式図である。

【図４】他の従来例に係るインクジェット記録ヘッドの
駆動回路構成を示すブロック図である。

【図５】本発明のインクジェット記録装置に用いられる
記録ヘッドの構成を一部破断で示す斜視図である。

【図６】本発明の一実施例に係る記録ヘッドの駆動回路
構成を示すブロック図である。

【図７】図６に示す駆動回路における各信号のタイミン
グチャートである。

【図８】図６，図７に示す駆動方法を説明するための模
式図である。

【図９】本発明を適用するインクジェット記録装置の構
成の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 記録ヘッド ２ 電気熱変換素子 ３ 駆動用ＩＣ ４ シフトレジスタ ５ ラッチ回路 ６ フリップフロップ ７ デコーダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の吐出口を有した記録ヘッドを用
   い、該記録ヘッドの各々の吐出口から被記録材にインク
   を吐出して記録を行うインクジェット記録装置におい
   て、 前記複数の吐出口の各々における吐出のための駆動素子
   を複数ブロックに分割し時分割駆動を可能とするブロッ
   ク分割手段と、 該ブロック分割手段によって分割されたそれぞれのブロ
   ックで、当該ブロックの駆動素子を、それぞれ距離的に
   分散された複数の駆動素子からなるグループに分割し、
   該グループ毎に時分割駆動を可能とするグループ分割手
   段と、 前記ブロック分割手段および前記グループ分割手段によ
   って駆動可能となるそれぞれの駆動素子の駆動時に、当
   該駆動素子の駆動データを供給するデータ供給手段と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記グループ分割手段は、各ブロックに
   おいて当該グループの数に応じた数の信号線を有して、
   当該グループの分割を行う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】 前記駆動素子は熱エネルギーを発生し、
   該熱エネルギーの作用によってインクに気泡を生じ該気
   泡の生成に伴なってインク吐出が行われることを特徴と
   する請求項１または２に記載のインクジェット記録装
   置。