JPH0781049A

JPH0781049A - インクジェット記録装置および該装置を備えた情報処理システム

Info

Publication number: JPH0781049A
Application number: JP23031693A
Authority: JP
Inventors: Kiichiro Takahashi; 喜一郎高橋; Shigeyasu Nagoshi; 重泰名越; Osamu Iwasaki; 督岩崎; Hiromitsu Hirabayashi; 弘光平林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1995-03-28

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明にもとづくインクジェット記録装置
は、フルマルチタイプのインクジェット記録ヘッドを構
成する記録ヘッドユニットが個別に交換可能となるよう
にしてキャリッジ上に設けられている。また、少なくと
も一列に配列された複数のインク吐出ノズルの配列方向
が被記録媒体の搬送方向に対して所定の角度でもって傾
斜した方向となるようにして各ユニットがキャリッジに
保持されている。【効果】したがって、不要となった記録ヘッドユニッ
トだけを新規なものと交換することが可能であり、また
記録ヘッドユニットを密集させてキャリッジ上に配置す
ることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、ファクシミリ、
プリンタ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ
等の情報処理システムにおいて、文字、画像等の情報を
被記録媒体上に出力するために用いられ、かつ記録ヘッ
ドからインクを吐出させて記録を行うインクジェット記
録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画像情報に基づいて、紙やプ
ラスチック薄板等の被記録媒体上にドットパターンから
なる画像を記録していくように構成されている記録装置
は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、ワードプロセッ
サ、ワークステーション等の出力端末としてのプリン
タ、あるいはパーソナルコンピュータ、ホストコンピュ
ータ、光ディスク装置、ビデオ装置等に具備されるハン
ディまたはポータブルプリンタとしてこれらの情報処理
システムに利用されている。

【０００３】前記記録装置は、記録方式により、インク
ジェット式、ワイヤドット式、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、微細なノズルから
インクを被記録媒体（紙、布、プラスチックシート等）
に向けて吐出することによって直接的に文字や画像を記
録するものである。

【０００４】近年、数多くの記録装置が使用されるよう
になり、これらの記録装置に対して、高速記録、高解像
度、高画像品質、低騒音などが要求されている。このよ
うな要求に応える記録装置として、前述インクジェット
記録装置を挙げることができる。つぎに、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説明する。

【０００５】（インクジェット記録ヘッドの構成）イン
クジェット記録ヘッドは、インク吐出に利用される熱エ
ネルギーを発生する複数の電気熱変換素子およびこれを
駆動するための駆動回路が形成された基板と、この基板
上に上記複数の電気熱変換素子の各々に対応した吐出口
および液路、さらには各液路に連通する共通液室を形成
するための天板とが積層されることによって成り、さら
には前述駆動回路に記録装置本体から信号を与える為の
電気的接点が設けられている。

【０００６】そして、このようにして構成された記録ヘ
ッドの吐出口を配列した吐出口面が被記録媒体に対向す
るように記録装置に搭載される。

【０００７】上記熱エネルギーを発生するエネルギー発
生手段としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用
いたもの、レーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、
この発熱による作用で液滴を吐出させるもの、あるいは
発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱
させるものなどがある。

【０００８】その中でも熱エネルギーを利用して液体を
吐出させる方式の記録ヘッドは、上記液体吐出口を高密
度に配列することができるために高解像度の記録をする
ことが可能である。さらに、その中でも電気熱変換素子
をエネルギー発生手段として用いた記録ヘッドは、コン
パクト化も容易であり、かつ最近の半導体分野における
技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ
加工技術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化が容
易で、製造コストも安価なことから有利である。

【０００９】このようなインクジェット記録装置では、
記録ヘッドからインクを吐出させて記録を行うため、イ
ンク吐出の安定化、インク吐出量の安定化が要求され
る。そのため、以下のような手段でインク吐出の安定化
が図られている。

【００１０】（インク吐出安定化のための手段）一般に
インク吐出安定化手段として、ヘッド回復装置とワイピ
ング装置とがインクジェット記録装置に具備されてい
る。

【００１１】ヘッド回復装置は、記録ヘッドの移動経路
の一端、例えばホームポジションと対向する位置に配設
される。伝動機構を介したモータの駆動力によって、ヘ
ッド回復装置を動作せしめ、記録ヘッドのキャッピング
を行う。このヘッド回復装置のキャップ部による記録ヘ
ッドへのキャッピングに関連させて、ヘッド回復装置内
に設けた適宜の吸引手段（例えば、吸引ポンプ）による
インク吸収（吸引回復）を行い、これによりインクを吐
出口から強制的に排出させることにより吐出口内の増粘
インクを除去する等の吐出回復処理を行う。また、記録
終了時等にキャッピングを施すことにより記録ヘッドが
保護される。このような吐出回復処理は電源投入時、記
録ヘッド交換時、一定時間以上記録動作が行われない時
等に行われるものである。

【００１２】一方、ワイピング装置はヘッド回復装置の
側面に配設され、シリコンゴムで形成されるワイピング
部材としてのブレードを有する。ブレードはブレード保
持部材にカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置
と同様、モータおよび伝動機構によって動作し、記録ヘ
ッドの吐出面との係合が可能となる。これにより、記録
ヘッドの記録動作における適切なタイミングで、あるい
はヘッド回復装置を用いた吐出回復処理後に、ブレード
を記録ヘッドの移動経路中に突出させ、ヘッドの移動動
作に伴なってヘッドの吐出面における結露、濡れあるい
は塵埃等をふきとる。

【００１３】このように、インクジェット記録装置はヘ
ッド回復装置およびワイピング装置によってインク吐出
安定化を図っている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような対
策にもかかわらず、記録ヘッドの吐出口の形状や電気熱
変換体（吐出ヒータ）のバライキ等の記録ヘッド製作工
程時に生じる僅かな違いが、それぞれ吐出されるインク
の吐出量や吐出方向の向きに影響を及ぼしてしまう。ま
た、上記のようなインク吐出の安定化を図っても、回復
しない場合がある。例えば、吐出ヒータが断線して全く
吐出が行われなくなってしまったり、吐出口に異物が詰
まって充分な吐出が行えず、吸引回復でも異物が取れな
かったりすることがある。そのような場合には記録ヘッ
ドの交換が行われ、新しい記録ヘッドで記録が行われる
ようになるが、使用済みの古い記録ヘッドは捨てられて
しまう。交換を前提に、低コストで製造された記録ヘッ
ドであれば、さほど大きな問題ではないが、半永久的に
使用可能なパーマネントヘッド等は単体のコストも高
く、むやみに交換することはできない。特に被記録媒体
の全領域を複数回の走査を行わずに、一回の走査で一気
に記録を終えてしまうフルマルチ記録ヘッドは、記録ヘ
ッドが記録領域の幅に対応する大きさを有しており、単
体のコストも非常に高い。通常、記録ヘッドは半導体プ
ロセスを経て製造されるため、複数の吐出ヒータを有す
るＳｉチップを何枚か製造工程で貼り合わせて作成され
る。何枚かのＳｉチップを位置制御を確実に行いなが
ら、貼り合わせていく工程も技術的に困難であり、単に
Ｓｉチップが複数になるためだけではなく、製造工程の
面からも高いコストがついてしまう。このような高いコ
ストのフルマルチ記録ヘッドを使いこなしていく上で、
記録ヘッドの一部が回復できないために、その記録ヘッ
ドが使用できなくなることは大きな問題である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題を解決するための手段として、インクを吐出すること
によって画像情報を被記録媒体上の所定の記録領域全て
に一度の操作でもって記録することが可能なフルマルチ
タイプのインクジェット記録ヘッドと、該インクジェッ
ト記録ヘッドを脱着自在にして保持するキャリッジとを
具備し、かつ必要に応じて前記インクジェット記録ヘッ
ドを新規なインクジェット記録ヘッドと交換可能なイン
クジェット記録装置において、インクジェット記録ヘッ
ドは、少なくとも一部分が他の部分から独立して交換可
能であり、好ましくはこの交換可能な部分は、個別に脱
着自在となった記録ヘッドユニットからなるもので、こ
のような記録ヘッドユニットが複数個集合して記録ヘッ
ドが構成されることを特徴とする。また、好ましくは記
録ヘッドもしくは記録ヘッドを構成する記録ヘッドユニ
ットは少なくとも一列に配列された複数のインク吐出ノ
ズルを有し、かつ配列の方向が被記録媒体の搬送方向に
対して所定の角度でもって傾斜した方向となるようにし
て前記キャリッジに脱着自在にして保持される。さらに
好ましくは、記録ヘッドは、インクを吐出するためにイ
ンクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生する電気
熱変換体を有することを特徴とする。

【００１６】

【作用】記録ヘッドを構成する所定の部分（好ましくは
記録ヘッドユニット）が独立して交換可能であるため、
不要となった部分だけ新規なものと交換することが可能
である。また、吐出ノズルの配列方向を被記録媒体搬送
方向に対して所定の角度でもって傾斜させるように記録
ヘッドユニットをキャリッジ上に配置することによって
吐出ノズルまたは記録ヘッドユニットが密集化される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明のインクジェット記録装置に係
わる実施例について、図面を参照して詳細に説明する。

【００１８】（記録ヘッドの構成）本発明にもとづくイ
ンクジェット記録ヘッドの一例を図１１および図１２を
用いて説明する。図１１は記録ヘッドの分解図であり、
図１２は記録ヘッドを構成する天板の斜視図である。

【００１９】記録ヘッドは、インク吐出口（オリフィ
ス）４１を有するオリフィスプレート４００と、各オリ
フィス４１に連通するインク路（ノズル）を形成するた
めの溝（インク路）４１ｂ及び上記インク路４１ｂにイ
ンクを供給するインク溜まりとしての共通液室１３０１
を形成するための溝を有し、かつ複数のインク流路４１
ｂをそれぞれ区分するための隔壁等を設けた溝付天板１
３００と、インク路に設けられインクを吐出するために
利用される熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生素
子としての電気熱変換体（ヒータ）９１を有するヒータ
ーボード１００とを具備している。また、図中の参照符
号１５００はインクタンクから供給されるインクを受け
て共通液室へ導入するインク受け口である。溝付天板１
３００、インク受け口１５００等の一体成型材料として
はポリサルフオンが好ましいが、他の成型用樹脂材料で
も良い。尚、本実施例においては溝付天板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、オリフィスプレート部４００と共に金型
内で一体に同時成型してある。

【００２０】上述のように一体成型部品は、インク供給
部材、天板・オリフィスプレート一体部材、およびイン
クタンク本体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。

【００２１】以上のような記録ヘッドを具備するインク
ジェット装置には、吐出口からインクを吸引して吐出不
良を解消する吸引回復動作を行う際に用いたり、吐出口
からのインクの水分の蒸発を防止してインク増粘を抑制
するために用いるキャッピング手段が設けられている。

【００２２】図１３は記録ヘッド５０１２の詳細を説明
するための模式的断面図であり、支持体５３００の上面
に半導体製造プロセスにより形成されたヒータボード５
１００が設けられている。このヒータボード５１００
は、Ｓｉ基板上に複数の列状に配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アルミ等の電
気配線とが成膜技術により形成されて成るものである。
また、このヒータボード５１００上に同一の半導体製造
プロセスで形成された温調用ヒータ（昇温用ヒータ）５
１１０が設けられている。このヒータ５１１０は、記録
ヘッド５０１２を保温し、温調するためのものである。
参照符号５２００は前述支持体５３００上に配設された
配線基板であって、該配線基板５２００と温調用ヒータ
５１１０及び吐出用（メイン）ヒータ５１１３とがワイ
ヤーボンディング等により配線されていており（配線は
不図示）、また本体装置からの電気信号を受けるパッド
（不図示）と接続している。また、温調用ヒータ５１１
０は、支持体５３００等にヒータボード５１００とは別
のプロセスにより形成されたヒータ部材を貼りつけたも
のでもよい。さらに、参照符号５１１４は吐出用ヒータ
５１１３によって加熱されて発生した泡（バブル）、５
１１５は吐出されたインク液滴、そして５１１２は吐出
用のインクが記録ヘッド内に流入するための共通液室で
ある。

【００２３】図１４は記録ヘッド５０１２のヒータボー
ド１００の構成を模式的に表わしたものである。記録ヘ
ッドの温度を制御するための温調用（サブ）ヒータ８
ｄ、インクを吐出させるための吐出用（メイン）ヒータ
８ｃが配された吐出部列８ｇ、および駆動素子８ｈが同
図で示される様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、さらにヘッドのコ
ンパクト化および製造工程の簡略化を計ることができ
る。またこの図には、ヒータ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８ｄ側が、共通液室として機能する。な
お、天板の外周壁断面８ｆの吐出部列８ｇ上に形成され
た溝部によって、液路が形成される。

【００２４】（記録制御回路の構成）次に、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１５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、参照符号５０は記録信号を入
力するインターフェース、５１はＭＰＵ、５２はＭＰＵ
１１が実行する制御プログラムを格納するプログラムＲ
ＯＭ、５３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であり、印字ドット数や、インク記録ヘッドの交
換回数等も記憶できる。また、参照符号５１は記録ヘッ
ド５８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５０、ＭＰＵ５１およびＲ
ＡＭ５３間のデータの転送制御も行う。さらに、参照符
号６０は記録ヘッド５８を搬送するためのキャリアモー
タ、５９は被記録媒体（以下、記録用紙ともいう）搬送
のための搬送モータであり、また５５はヘッドを駆動す
るヘッドドライバで、５６および５７はそれぞれ搬送モ
ータ５９およびキャリアモータ６０を駆動するモータド
ライバである。

【００２５】図１６は、図１５の各部の詳細を示す回路
図である。ゲートアレイ５４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
５８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。

【００２６】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、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。図１６は６４ノズルを有する記録ヘッドについて記
載しているが、本実施例は１２８ノズルの記録ヘッドに
ついても同等の制御回路を用いることができ、その他の
ノズル数の記録ヘッドに対しても適用することができ
る。

【００２７】上記制御構成の動作を説明すると、インタ
ーフェース５０に記録信号が入るとゲートアレイ５４と
ＭＰＵ５１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５６，５７が駆
動されるとともに、ヘッドドライバ５５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。

【００２８】（記録データの流れ）図１７は、記録装置
内部での記録データの流れを説明するための構成図であ
る。ホストコンピュータから送られた記録データはイン
ターフェースを介して記録装置内部の受信バッファに蓄
えられる。受信バッファは数ｋ〜数十ｋバイトの容量を
持っている。受信バッファに蓄えられた記録データに対
してコマンド解析が行われてからテキストバッファへ送
られる。テキストバッファ中では一行分の中間形式とし
て記録データが保持され、各文字の印字位置、修飾の種
類、大きさ、文字（コード）、フォントのアドレス等が
付加される処理が行われる。テキストバッファの容量は
各機種毎により異なり、シリアルプリンタであれば数行
分の容量、ページプリンタであれば１ページ分の容量を
持っている。更にテキストバッファに蓄えられた記録デ
ータを展開してプリントバッファに２値化された状態で
蓄え、記録ヘッドに記録データとして信号を送り、記録
が行われる。本実施例ではプリントバッファに蓄えられ
ている２値化データにランダムマスクをを掛けてから記
録ヘッドに信号を送るようにしている。そのため、プリ
ントバッファに蓄えられている状態のデータを見てから
ランダムマスクを設定することもできる。記録装置の種
類によってはテキストバッファを有することなく、受信
バッファに蓄積した記録データをコマンド解析と同時に
展開してプリントバッファに書き込むものもある。

【００２９】（印字部の構成）図１８は、インクジェッ
ト記録装置の印字部の概略的構成を説明するための図で
ある。記録用紙は給紙ローラにより、装置内に給紙さ
れ、記録ヘッドのある箇所まで送られる。キャリッジ上
にはフルマルチ記録ヘッドが搭載されており、この記録
ヘッド（記録ヘッドユニット）で記録を行い、排紙され
る。フルマルチ記録ヘッドは複数の記録ヘッドで構成さ
れており、また、キャリッジ上に堅固に固定されてい
る。このような装置を用いて記録が行われる。

【００３０】このような装置を用いて以下に本発明での
具体的な実施例を示す。

【００３１】

【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。

【００３２】［実施例１］図１に本発明のフルマルチ記
録ヘッドの構成図を示している。複数のインク吐出口を
有し、装置本体との電気的接続手段を有する記録ヘッド
ユニット１が複数個、キャリッジ３に装着されている。
装着は記録ヘッド支持部材２を介して行われており、記
録ヘッド支持部材２はキャリッジ３に固定されている
が、これは工場出荷時に位置および角度を厳密に調整し
ている。本実施例では記録ヘッド支持部材２のキャリッ
ジに対する角度θは１０〜２０°に設定されているが、
記録ヘッド１ユニット間の距離をより短くする場合は低
角度に、記録ヘッドユニット１の交換性を向上させる場
合は高角度に設定することができる。本実施例のフルマ
ルチ記録ヘッドは複数の記録ヘッドユニット１で構成さ
れており、一つの記録ヘッドユニット１がそれぞれ独自
にキャリッジ３に装着可能であり、また電気的に独立に
接続可能である。さらに、インク供給に於いてもそれぞ
れ独自にインク供給手段を有している。一つの記録ヘッ
ドユニット１の詳細な説明を図２ないし図４を用いて行
う。

【００３３】図２は記録ヘッドを上面から見た構成図で
ある。記録ヘッド１ユニットには半導体プロセスを経て
形成されたヒータボードと溝付天板とによってノズル部
７が形成されている。ノズル部７は液室８に蓄積してい
るインクで常時リフィルできるようになっており、イン
ク供給口５から入ったインクはインク流路９を通って、
液室８に供給される。インク流路９の途中にはゴミの侵
入を防ぐためにフィルター等（図示せず）が設けられる
場合が多い。また、本実施例の記録ヘッドユニット１は
ユーザー交換を前提として作成されており、ユーザーが
交換時に持つノブ１１が設けられている。ユーザーはこ
のノブ１１を持って、基準軸６および基準ガイド１０に
沿って記録ヘッド支持部材２に装着する。また、電気的
にはヒータボードがワイヤーボンディングにより配線
（配線は不図示）されることによって、電極へ接続され
るコンタクト部４を形成している。

【００３４】図３は記録ヘッドを正面から見た構成図で
ある。ノブ１１がノズル部７等の他の部材より大きく、
ユーザーの操作性を考慮して作られている。また、図４
は記録ヘッドを側面からみた構成図である。基準ガイド
１０は記録ヘッドユニット１の底面部に設けられてお
り、Ｌ字型の形状をしている。ユーザーが正規の方向に
真っ直ぐ、記録ヘッドを挿入できるように、記録ヘッド
ユニット１の進行方向を規正している。

【００３５】次に記録ヘッドユニット１が記録ヘッド支
持部材２に装着される状態を図５を用いて説明する。記
録ヘッド支持部材２に於いて、基準軸に対して基準軸受
け部材１３が設けられており、記録ヘッドユニット１の
挿入方向を規正している。インク供給はインクタンクか
らインク供給チューブ１２で供給されており、記録ヘッ
ドユニット１のインク供給口にインク供給針を突き刺し
て、インクが漏れないように確実に密着できるようにし
ている。インク供給針１６の根元に設けられたＯ−リン
グ１５により密閉性を向上させている。また、コンタク
ト部４は単なる電気的接続を行うだけでなく、板バネ状
の電極を用いて、電気的に接続しつつ、記録ヘッドユニ
ット１のコンタクト部４を押さえつけるようにしてい
る。また、記録ヘッドの前後方向の角に対応するように
設けられた基準受け材１４が設けられており、最終的な
記録ヘッド１の位置精度を基準受け材１４と記録ヘッド
１の基準面との接点で維持している。記録ヘッドユニッ
ト１の後方部は記録ヘッド圧接部１７のバネ力で前方に
押しつけられており、基準受け材１４及び基準ガイド１
０への押しつけを確実にしている。

【００３６】この記録ヘッドユニット１はユーザーによ
り交換が行われるため、交換時にそれぞれの記録ヘッド
ユニット１の位置がずれないように、記録ヘッド支持部
材の基準受け材や記録ヘッドの基準面及び基準ガイド
が、高精度に成形されて記録ヘッドユニット１の位置精
度を確実なものとしている。また、記録ヘッドユニット
１を記録ヘッド支持部材２に挿入するのはユーザーであ
り、装着が確実に行われたかをチェックするためにコン
タクト部４での電気的接触を見たり、基準軸受け部１３
にチェック用の回路を設け、基準軸６が確実に挿入され
た場合に、基準軸６の導伝性（例えばアルミ製の基準軸
を使用）を利用して、初めて導通するようにして確認す
ることもできる。

【００３７】以上説明したきた構成によりフルマルチ記
録ヘッドの一部の記録ヘッドユニットを部分交換可能に
することができる。

【００３８】本実施例の記録ヘッドの部分交換が行われ
た場合、新しい記録ヘッドユニットはインクが充分に充
填されていないので、そのままでは使用することはでき
ず、吸引回復を行う必要がある。この場合にフルマルチ
記録ヘッド全体を吸引回復してしまうと、インクが無駄
になってしまうので、本実施例では交換された記録ヘッ
ドユニットのみ吸引回復を行っている。吸引回復を行う
ためのキャップは各記録ヘッド数に対応する分設けられ
ており、また、位置もそれぞれの記録ヘッドユニットに
確実にキャッピングできるように設置されている。この
キャップを用いて、交換された記録ヘッドユニットのみ
吸引回復を行い、使用可能な状態にしている。また、こ
のキャップにより、非使用時の記録ヘッドユニット表面
の乾燥を防止している。

【００３９】次に各交換記録ヘッドユニットを図１に示
すようにして斜めに配列してキャリッジ上に装着した場
合の印字品位について説明する。

【００４０】まず、比較のため、記録ヘッドがキャリッ
ジ軸方向に平行に配列されたフルマルチ記録ヘッドを用
いた場合の印字について説明する。図６に記録ヘッドユ
ニットがキャリッジ３の軸方向に千鳥配列しているフル
マルチ記録ヘッドを示す。記録ヘッド支持部材２を介し
て、記録ヘッドユニットがそれぞれキャリッジ３に装着
されている。キャリッジ３の片側に記録ヘッドユニット
が配列している場合、記録ヘッドユニット１ａと記録ヘ
ッドユニット１ｂに着目すると、記録ヘッドユニット１
ａと記録ヘッドユニット１ｂとの間隔は一つの記録ヘッ
ドユニットの幅以上のスペースが必要であり、記録ヘッ
ドユニット１ａ，１ｂ間を近づけるのは困難である。ま
た、記録ヘッドユニット１ｂを交換する場合、上部にあ
る記録ヘッドユニットが邪魔になって記録ヘッドユニッ
ト交換の操作性も悪い。次にキャリッジ３の両面に記録
ヘッドユニットを千鳥配列している場合、記録ヘッドユ
ニットの交換は容易になるが、各記録ヘッドユニット間
の間隔は広がってしまう。フルマルチ記録ヘッドはキャ
リッジ３の軸方向にはかなり長く、それを支持するキャ
リッジ３は相当堅固なものが必要になってくる。記録ヘ
ッドユニット間の間隔を短くするために単にキャリッジ
３を細くすることはできない。更に、図示はしていない
が、片側に記録ヘッドユニットを配列させた二つのキャ
リッジ３を貼り合わせたようなフルマルチ記録ヘッドを
用いた場合、それぞれの記録ヘッド間の間隔は極力短く
はできるが、フルマルチ記録ヘッドそのものが大きくな
ってしまい、インクジェット記録装置全体が大きくなっ
てしまう。また、コスト的にも高くなってしまう。

【００４１】記録ヘッドユニットをキャリッジの軸方向
に平行に配列させたフルマルチ記録ヘッドの印字につい
て図７を用いて説明する。記録ヘッドユニット間にある
程度の間隔があるために、先に記録が行われる領域と後
で記録が行われる領域とに分かれてしまう。図７に於い
て、印字領域１，３および５は先に記録が行われて、あ
る程度インクが定着しかかっている。そこに隣接してい
る印字領域２および４に記録が行われ、インクが打ち込
まれる。印字領域２の境目に着目すると、境目に着弾し
たインク滴は定着していく過程で、単に記録媒体の重力
方向に侵入していくのではなく、印字領域１および３に
接しているために、インク滴は印字領域１および３側に
引っ張られながら定着していく。印字領域２のインクが
着弾した瞬間、記録媒体上は疎水性が強いが、隣接する
印字領域１および３には既に水分や染料があるために親
水性をおびているため、ほとんど水と同等であるインク
は図中の矢印で示すような力が働き、隣接の印字領域に
引き込まれてしまう。結果として印字は境界部で、局部
的に定着している染料が多くなったことにより、濃度が
濃くなってしまい、つなぎ部が黒スジとして印字品位を
劣化させてしまう。

【００４２】これに対して図１に示すように、記録ヘッ
ドユニットを斜めに配列したフルマルチ記録ヘッドで記
録を行った場合について、図８を用いて説明する。記録
ヘッドユニットが斜めになっているために、一つの印字
領域内でインク滴の着弾が同時に起らず、一定の着弾順
が生じている。ここで、境界部に着目すると、最後に着
弾したインク滴は、隣接する印字領域において、先に打
ち込まれているインク滴に引っ張られてしまう。しかし
ながら、同じ印字領域内にも一つ先に打たれたインク滴
があり、このインク滴も若干は定着し始めている。従っ
て、境界部でのインク滴には同じ印字領域内に引き込ま
れる力も働く。隣接印字領域に引っ張られる力と同じ印
字領域内に引き込まれる力との差はあるものの、境界部
でのインク滴の大きな流れ込みを防ぐことができる。結
果として得られる印字は図７のような黒スジはなく、高
品位な画質を保つことができる。また、より効果的につ
なぎスジを防ぐには、各記録ヘッドユニットを印字され
る境界部での数ドットが重なるように配列させておき、
境界部分は各記録ヘッドユニットで交互または規則的も
しくは非規則的に記録が行われるようにしても良い。こ
れにより、境界部でのインクの流れ込みは方向性がなく
なり、濃度の濃い部分は拡散して、つなぎスジはユーザ
ーに見え難くなる。

【００４３】更に図１に示したように記録ヘッドユニッ
トを斜めに配列したフルマルチ記録ヘッドでは、構成上
から基本的には一つの記録ヘッドユニット１内でのノズ
ル順次駆動になる。これは記録ヘッドユニット１内での
インクの流れを考えた場合、非常に有効な駆動方法であ
ると言える。ヒータ上で発泡、消泡してインクを吐出す
るが、発泡は吐出方向にインクを飛ばそうとすると共に
逆方向にも同等の力でインクを押しだそうとする。これ
が圧力振動としてノズルから共通液室に伝達する。複数
のノズルが同時に吐出を行うと、この圧力振動は大きな
ものになってしまい、インクタンク内へ影響を及ぼし、
更にはインクのリフィルに影響を及ぼし、インク供給が
充分に行われずに、吐出が行われて吐出不良となってし
まう場合がある。本実施例はノズル順次駆動になるた
め、吐出による圧力振動の位相がノズル毎にずれてい
き、それぞれがお互いを打ち消すことで、全体的な圧力
振動は小さくなる。

【００４４】以上説明してきたようにフルマルチ記録ヘ
ッドを交換可能な記録ヘッドユニットで構成すること
で、部分交換可能な低コストのフルマルチ記録ヘッドを
作成することができ、各記録ヘッドユニットを斜めに配
列することで、記録ヘッド交換の操作性の向上、装置の
小型化、更には各記録ヘッドで形成される印字領域間の
つなぎスジの発生を軽減することができる。

【００４５】［実施例２］次により記録ヘッドユニット
間の密着性を向上させたフルマルチ記録ヘッドを用いた
場合について説明する。

【００４６】図９に本実施例で用いる記録ヘッドを示
す。図９は記録ヘッドユニット１の基準軸やノブ１１が
取り付けられている基板材の両面にノズル部７を設けて
スペース効率を上げている記録ヘッドである。単にノズ
ル数を増やしているのではなく、同じノズル数のものを
基板材の両面に取り付けているので技術的には容易であ
り、大きなコストにはならない。この記録ヘッドもユー
ザーによる交換を前提として作成されており、ユーザー
の操作性が良くなるように交換時にユーザーが持つノブ
１１が設けられている。この記録ヘッドユニット１をキ
ャリッジ３に装着してフルマルチ記録ヘッドを構成して
いる状態を図１０に示す。記録ヘッドユニット１は記録
ヘッド支持部材２を介してキャリッジ３に斜めに配列し
て装着されている。複数の記録ヘッド１からフルマルチ
記録ヘッドが構成されているが、それぞれ一つの記録ヘ
ッドユニット１は独立して交換可能である。

【００４７】更に本実施例は一つの記録ヘッドユニット
が比較的大きくなっているので、交換時の操作性が非常
に良い。また、装着角度の選択範囲も広く、低角度側へ
の許容範囲が大きく取れる。これにより、記録ヘッドユ
ニット間の間隔を短くでき、印字領域の境界での着弾時
間の差を極力抑えることができる。

【００４８】交換ユニットである一つの記録ヘッドユニ
ット以外の構成及び作用は前記実施例と同様である。

【００４９】（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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】さらに、記録装置が記録できる被記録媒体
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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、インク
を吐出することによって画像情報を被記録媒体上の所定
の記録領域全てに一度の操作でもって記録することが可
能なフルマルチタイプのインクジェット記録ヘッドと、
該インクジェット記録ヘッドを脱着自在にして保持する
キャリッジとを具備し、かつ必要に応じてインクジェッ
ト記録ヘッドを新規なインクジェット記録ヘッドと交換
可能なインクジェット記録装置において、インクジェッ
ト記録ヘッドは、少なくとも一部分が他の部分から独立
して交換可能であり、好ましくはこの交換可能な部分
は、個別に脱着自在となった記録ヘッドユニットからな
るもので、このような記録ヘッドユニットが複数個集合
して記録ヘッドが構成されることを特徴とし、また好ま
しくは記録ヘッドもしくは記録ヘッドを構成する記録ヘ
ッドユニットは少なくとも一列に配列された複数のイン
ク吐出ノズルを有し、かつ複数のインク吐出ノズルの配
列の方向が被記録媒体の搬送方向に対して所定の角度で
もって傾斜した方向となるようにして記録ヘッドユニッ
トがキャリッジに脱着自在にして保持されているので、
不要となった部分だけを新規なものと交換することが可
能であり、記録ヘッドの密集性を向上させ、フルマルチ
記録ヘッドの小型化を図ることができたばかりか、各記
録ヘッドに対応する印字領域の境界部でのつなぎスジを
防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづくインクジェット記録装置に具
備される部分交換型フルマルチ記録ヘッドを斜め配列と
なるようにして、キャリッジ上に取り付けた際の概略的
構成を説明するための図である。

【図２】第１の実施例に使用されている記録ヘッドを上
面からみた構成図である。

【図３】第１の実施例に使用されている記録ヘッドを正
面からみた構成図である。

【図４】第１の実施例に使用されている記録ヘッドを側
面からみた構成図である。

【図５】第１の実施例で行われる記録ヘッドの装着状態
を説明するための図、（ａ）は取り付け前、（ｂ）は装
着時を示す。

【図６】キャリッジに対して各記録ヘッドを平行に配列
しているフルマルチ記録ヘッドの構成を説明するための
図で、（ａ）はキャリッジ片側のみに記録ヘッドを配置
した図、（ｂ）は両側のみに記録ヘッドを配置した図で
ある。

【図７】図６のフルマルチ記録ヘッドで形成される画像
および境界部のつなぎスジを説明するための図である。

【図８】第１の実施例にもとづくフルマルチ記録ヘッド
で形成される画像および境界部のつなぎスジを説明する
ための図である。

【図９】第２実施例において用いられる記録ヘッドの概
略的構成を説明するための図である。

【図１０】第２実施例で用いられるフルマルチ記録ヘッ
ドの概略的構成を説明するための図である。

【図１１】記録ヘッドの構造を説明するための分解図で
ある。

【図１２】記録ヘッドの共通液室形状を示す斜視図であ
る。

【図１３】記録ヘッドの内部構造を説明するための断面
図である。

【図１４】記録ヘッドに用いられるヒータボードを説明
するための正面図である。

【図１５】本発明にもとづくインクジェット記録装置に
具備される記録ヘッドの制御回路を説明するためのブロ
ック図である。

【図１６】本発明にもとづくインクジェット記録装置に
具備される記録ヘッドの制御構成の詳細を説明するため
のブロック図である。

【図１７】印字データの流れを説明するための図であ
る。

【図１８】本発明が適用されるインクジェット記録装置
の概略的構成を説明するための図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ記録ヘッドユニット（インクジェット
記録ヘッド）２記録ヘッド支持部材３キャリッジ４コンタクト部５インク供給口６基準軸７ノズル部８液室９インク流路１０基準ガイド１１ノブ１２インク供給チューブ１３基準軸受け部１４基準受け材１５Ｏ−リング１６インク供給針

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 25/28 Ｚ (72)発明者平林弘光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

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出することによって画像情報
を被記録媒体上の所定の記録領域全てに一度の操作でも
って記録することが可能なフルマルチタイプのインクジ
ェット記録ヘッドと、該インクジェット記録ヘッドを脱
着自在にして保持するキャリッジとを具備し、かつ必要
に応じて前記インクジェット記録ヘッドを新規なインク
ジェット記録ヘッドと交換可能なインクジェット記録装
置において、前記インクジェット記録ヘッドは、少なくとも一部分が
他の部分から独立して交換可能であることを特徴とする
インクジェット記録装置。
【請求項２】請求項１記載のインクジェット記録装置
において、前記独立して交換可能な部分は、個別に脱着
自在となった記録ヘッドユニットからなり、該記録ヘッ
ドユニットが複数個集合して前記記録ヘッドが構成され
ることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】請求項１記載のインクジェット記録装置
において、前記インクジェット記録ヘッドは、少なくと
も一列に配列された複数のインク吐出ノズルを有し、か
つ前記配列の方向が前記被記録媒体の搬送方向に対して
所定の角度でもって傾斜した方向となるようにして前記
キャリッジに脱着自在にして保持されることを特徴とす
るインクジェット記録装置。
【請求項４】請求項２記載のインクジェット記録装置
において、前記インクジェット記録ヘッドを構成する各記録ヘッド
ユニットは、少なくとも一列に配列された複数のインク
吐出ノズルを有し、かつ前記配列の方向が前記被記録媒
体の搬送方向に対して所定の角度でもって傾斜した方向
となるようにして前記キャリッジに脱着自在にして保持
されることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか一項記載の
インクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドは、前記インクを吐出す
るために前記インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギー
を発生する電気熱変換体を有することを特徴とするイン
クジェット記録装置。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか一項記載の
インクジェット記録装置を出力手段として設けたことを
特徴とする情報処理システム。