JPH1029321A

JPH1029321A - インクジェットプリント装置およびプリント方法

Info

Publication number: JPH1029321A
Application number: JP8187855A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Doi; 健土井; Norio Okuma; 典夫大熊; Hirokazu Komuro; 博和小室
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】リフィル時間が変動しても、適正なインク吐
出状態を維持しつつ、インク流路のリフィル性能を最大
限にまで活かした周波数でのプリントヘッドの駆動を可
能とすることにより、高速で安定したプリントを行う。【解決手段】インクを吐出するための吐出口１５へイ
ンクを供給するインク供給路１６内のインクメニスカス
１１０を検出するメニスカス検出手段１００は、音波発
生素子１６０Ａとこれに対向する位置に配された音波検
出素子１６０Ｂを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを吐出して
飛翔液滴を形成し、これを紙等の被プリント材に付着さ
せて記録を行なうためのインクジェット記録ヘッドおよ
びプリント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリント装置は、印字品
位の良好さ、記録の早さ、動作時の静粛正などの利点が
あるため、近年多く使われるようになってきている。イ
ンクジェットプリント装置にはインクを吐出させるエネ
ルギー発生装置の方式によって主として、コンティニュ
アス方式、ピエゾ方式、バブルジェット方式の３方式が
あるが、中でも、ピエゾ方式とバブルジェット方式はイ
ンク流路のマルチ化が容易でインクジェットプリント装
置の主流となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液室を
介し各インク流路にインク供給を行なうマルチノズルヘ
ッドの場合、インクを吐出させた後に、インクがインク
流路へ再充填（以下、リフィル）し終わるまでの時間
（以下、リフィル時間）が、単一のインク流路がリフィ
ルする場合と、複数のインク流路が同時にリフィルする
場合とで大きく異なる。具体的には、単一インク流路の
リフィルの場合には液室を介しインク流路に十分な量の
インクが供給できても、複数インク流路が同時にリフィ
ルするときには急激に大量のインクの供給が必要となり
一時的にインクの供給が追い付かなくなる。その結果、
後者のリフィル時間は前者のそれより大幅に長くなる。

【０００４】リフィル中に吐出のためのエネルギーをイ
ンクに付与すると、吐出液滴が乱れ適正なドットが形成
されなくなるため、インク吐出のためのエネルギーの発
生はリフィルが完了してから行なわれなければならな
い。従って、単一インク流路のリフィル時間が短くて
も、複数インク流路のリフィル時間が長いと、記録ヘッ
ドの駆動周波数は複数インクのリフィル時間に律速さ
れ、単一インク流路のリフィル性能よりかなり低いレベ
ルで使わざるを得ない。

【０００５】この問題を解消するためには、複数インク
流路リフィル性能を単インク流路リフィル性能に近づけ
ることができればよい。これに対しては幾つかの対策が
ある。

【０００６】まず、液室容積を大きくすることである。
理想的には半無限的に大きくすればよいが、現実的には
ヘッドの適正なサイズ、コスト等を考慮すると液室の大
きさには限界が有る。従って、この方法はあまり理想的
ではない。

【０００７】これに対して、現実的に効果的な方法とし
て、液室内に圧縮性の部材、具体的には気泡、気体を封
入したゴムなどの弾性部材を設けたり、液室の壁そのも
のに弾性部材を使用する方法がある。

【０００８】これは、複数インク流路のリフィルに伴う
液室内の急激なインクの流れに対して、瞬間的に、体積
変化を起こす部材によって、インク流路へ流れ込んだイ
ンクの容積分を一時的に補い、液室を含むインク供給路
の流体抵抗を大きく低下させ、リフィル速度を低下させ
ないようにするものである。しかしながら、この種の部
材としては、気泡以外の部材の効果は非常に小さい。

【０００９】従って、マルチノズルヘッドの場合は、液
室に所定の容積の気泡を意図的に存在させることが、複
数インク流路のリフィル時にもリフィル速度を低下させ
ず、単インク流路リフィル特性に近い駆動周波数でヘッ
ドを駆動できる最も現実的で効果的な方法である。

【００１０】しかしながら、この効果的な方法にも以下
のような問題がある。すなわち、所定容積の気泡を常時
液室内に維持しておくのが困難であり、時には全く液室
内に気泡が存在しなくなってしまうことがある。例え
ば、ある条件下では液室で気泡が成長し、液室全体を覆
い尽くしてしまうことがある。このときは液室を含めヘ
ッド全体のインクを強制的に入れ換える必要が生じる
が、この操作によって液室内の気泡がほぼ完全に除去さ
れ、液室内には有効な容積を持つ気泡が存在しなくなる
ことがある。このとき、複数インク流路のリフィル速度
は大幅に遅くなり、単一インク流路のリフィル時間に近
い画素周期で記録ヘッドを駆動した場合は、連続吐出を
行なったインク流路の吐出液滴は乱れ記録画像が劣化す
る。

【００１１】また、複数インク流路の同時リフィルに限
らず、以下のような場合は、単一インク流路リフィル時
間自体も長くなる。すなわち、インク温度が低くなった
場合と吐出量が増加した場合である。インク温度が低く
なると粘度が高くなり、インク流路の流抵抗が増加する
ため、リフィル速度が低下する。その結果、リフィル時
間が長くなる。また、インクを吐出させるために発生さ
せるエネルギー変動が大きくなると、吐出インク量が増
加するため、リフィルすべきインク量が増加し、結果と
してリフィル時間が長くなる。

【００１２】このようなときに、リフィル時間が画素周
期以上に長くなると前述と同様の問題が生じる。

【００１３】これらの問題に対しては以下の対策があ
る。

【００１４】まず、インク温度変動によるリフィル時間
変動に対しては、記録ヘッド全体を温度制御することに
よってインク温度を制御し、これによってインク粘度を
所定の値に保ち、リフィル時間を一定に保つことが可能
である。しかしながら、インクを吐出させるために発生
させるエネルギー変動を精密に制御することはほとんど
不可能である。

【００１５】また、記録ヘッドの温度制御自体も、記録
ヘッド温度とインク温度との間に位相のずれなどがあ
り、必ずしも精密に制御できない上、記録ヘッドを加熱
するために消費電力が大きくなり、更に非吐出インク流
路を加熱することになるためインク中の揮発成分が蒸発
しインクが変質し易いなどの欠点が有る。

【００１６】従って、これらの問題に対しては、現実的
には、効果的な対策はなく、これらの現象に起因するリ
フィル時間変動を見込み、記録ヘッドの駆動周波数をか
なり低くしておかなければならない。その結果、実質的
に記録速度を高くできない。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上述の
問題点に鑑み、インク供給路内のインクと大気との界面
であるメニスカスの位置を検出し、メニスカスが所定の
位置に到達してからインク吐出のためのエネルギーを発
生させることによって、リフィル時間が変動しても、適
正なインク吐出状態を維持しつつ、インク流路のリフィ
ル性能を最大限にまで活かした周波数での記録ヘッドの
駆動を可能とし、その結果、良好な画像記録を高速に安
定して維持できるようにすることにある。

【００１８】すなわち本発明のインクジェットプリント
装置は、インクを吐出するための吐出口と、該吐出口へ
インクを供給するインク供給路と、インクの吐出のため
に利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子
を用いて被プリント材にインクの付与を行うインクジェ
ットプリント装置において、前記インク供給路内のイン
クと大気の界面（以下メニスカス）を検出するメニスカ
ス検出手段と該メニスカス検出手段からの出力信号に応
じて前記エネルギー発生素子からのエネルギー発生を制
御するエネルギー発生制御手段を有することを特徴とす
る。

【００１９】また、本発明は、インクを吐出するための
吐出口と、該吐出口へインクを供給するインク供給路
と、インクの吐出のために利用されるエネルギーを発生
するエネルギー発生素子を備えたインクジェットプリン
ト装置において、前記インク供給路内のインクメニスカ
スを検出するメニスカス検出手段からの出力信号に応じ
て前記エネルギー発生素子からのエネルギー発生を制御
することを特徴とする。

【００２０】本発明においては、メニスカスの位置を検
出し、メニスカスが所定の位置に到達してからインクを
吐出させるためのエネルギーを発生させると、インク流
路のリフィル性能が変動したときも、その時のリフィル
時間にあわせてインクを吐出させられるので、常に、イ
ンク流路のリフィル性能を最大限に活かしながら、良好
な吐出状態が維持できる。その結果、良好な画像の高速
記録を安定して行なうことが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態例を説明する。

【００２２】［実施形態例１］本実施形態例は、吐出エ
ネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジ
ェット方式のインクジェットプリント装置への適用例で
あり、そのプリント装置は、被プリント材に対し所定方
向に記録ヘッドを走査するシリアル記録方式のものであ
る。

【００２３】まず、本発明のプリント装置全体の概略構
成を図１に従って簡単に説明する。

【００２４】図１は本発明のインクジェットプリント装
置の一実施形態例の要部を示す斜視図である。

【００２５】図１において、１Ａはイエローの色インク
（Ｙインク）を吐出する記録ヘッド、１Ｂはマゼンタの
色インク（Ｍインク）を吐出する記録ヘッド、１Ｃはシ
アンの色インク（Ｃインク）を吐出する記録ヘッド、１
Ｄはブラックの色インク（Ｂｋインク）を吐出する記録
ヘッドであり、これらの記録ヘッド１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，
および１Ｄはキャリッジ２上に設置されている。また、
これらの記録ヘッド１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，および１Ｄは、
それぞれのインクの供給源たるインク収容部を一体とな
った着脱自在のタイプとなっている。キャリッジ２はガ
イドシャフト３に沿って矢印Ｘ方向に往復移動し、その
移動位置がエンコーダ４によって検出される。記録用紙
（被プリント材）５は、上下に設置された複数の送りロ
ーラ６によってガイドされつつ送られ、記録ヘッド１
Ａ，１Ｂ，１Ｃ，および１Ｄのインク吐出口形成面（以
下、単に吐出面と呼称する）と対向する位置では、それ
らの吐出面と平行に向い合うように保たれる。

【００２６】次に、記録ヘッド１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，およ
び１Ｄの詳細な構成について、図２および図３に従って
説明する。これらの図においては、記録ヘッドの１つを
符号１を付して代表して示している。

【００２７】図２は記録ヘッドの外観を示す斜視図であ
る。記録ヘッド１は、ヘッドチップ１１とインク収容部
１２とを一体化した構成となっている。ヘッドチップ１
１は、Ｓｉ製の基板１３とガラス製の天板１４とを接合
した構造を有し、それらの接合部における吐出面側に
は、上下方向に並ぶ複数の吐出口１５が形成されてい
る。

【００２８】図３（ａ）〜（ｄ）は天板１４を取り除い
た記録ヘッドの内部を示す平面図である。複数の吐出口
１５はそれらの個々に通じる複数の液路１６によって１
つの共通液室１７に連通されている。複数の液路１６の
相互間の壁部は、例えば紫外線硬化樹脂などによって形
成されている。共通液室１７は、図２に示すように、チ
ューブ１８によってインク収容部１２内に連通されてい
る。

【００２９】基板１３の上面には、各液路１６内に１つ
ずつ位置する複数の吐出エネルギ発生素子としての電気
熱変換素子（吐出ヒータ）１９と、これらの電気熱変換
素子１９に個別に電力を供給するＡｌ等の配線、更にメ
ニスカスを検出するメニスカス検出素子１００が成膜技
術によって形成されている。なおＡｌ配線、及びメニス
カス検出素子の配線は図示されない。１１０はインクと
大気の界面で、いわゆるメニスカスである。このメニス
カス１１０よりも液室側の液路１６にはインクが充填さ
れており、メニスカス１１０よりも吐出口側は大気が入
り込んでいる。

【００３０】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ
異なるタイミングで液滴を吐出させた後の液路の様子を
示している。（ａ）は液滴吐出直後、（ｂ）は液滴吐出
後にリフィルが進行し、メニスカスがメニスカス検出手
段１００近くまで来ているところ、（ｃ）はリフィルが
更に進行してメニスカスがメニスカス検出手段１００を
通過したところを示している。（ｄ）はリフィルが完了
しメニスカスが吐出口で静止しているところを示してい
る。

【００３１】次に、図４に従ってメニスカス検出手段１
００について更に詳細に説明する。図４（ａ）（ｂ）は
図３（ａ）〜（ｄ）に示すメニスカス検出手段１００の
部分の拡大詳細図であり、（ａ）は基板１３を天板側か
ら見た平面図、（ｂ）は基板１３に垂直な断面図であ
る。

【００３２】本実施形態例においては、メニスカス検出
手段１００は検出電極１０１Ａ，１０１Ｂ、及びこれら
両電極に接続された電気伝導度検出装置１２０から概略
構成されている。検出電極１０１Ａ，１０１Ｂは図４
（ｂ）に示すように基板１３の液路１６上に並設され、
電気伝導度検出装置１２０によって適宜電圧を印加され
両検出電極間に流れる電流を測定することによって電気
伝導度を測定する。図４（ｂ）に示すＰ１は吐出口から
検出電極１０１Ａの吐出口側の端部までの距離、Ｐ２は
液室側の端部までの距離、Ｐ３は検出電極１０１Ｂの液
室側の端部までの距離を表わす。本実施形態例ではＰ₁
＜Ｐ₂＜Ｐ₃の関係が成立している。

【００３３】図５はメニスカスと吐出口の距離に対する
両検出電極１０１Ａ，１０１Ｂ間で測定される電気伝導
度変化の逆数を定性的に示したグラフである。

【００３４】メニスカス１１０が吐出口から検出電極１
０１Ａまでに位置する場合、すなわち、メニスカスと吐
出口の距離がＰ１以下である場合は検出される電気伝導
度はインクの電気伝導度ｋ＿ａｉｒそのものである。標
準的に使用されるインクについては導電率で１〜３ｍＳ
／ｃｍ程度である。

【００３５】一方、メニスカス１１０が検出電極１０１
Ａの吐出口側の端部と液室側の端部の間に位置する場
合、すなわち、メニスカス１１０と吐出口の距離がＰ１
とＰ２の間である場合は、メニスカス１１０が液室側の
端部に位置するほど検出電極１０１Ａのインクに浸って
いる面積が減少し、大気に露出している面積が増加する
ため、電気伝導度は急激に低下する（従って、その逆数
は急激に増加する）。

【００３６】そして、メニスカス１１０が検出電極１０
１Ａより液室側に位置すると、すなわち、メニスカス１
１０と吐出口の距離がＰ２より大きい場合は、検出電極
１０１Ａが完全に大気中に露出することになるため、検
出電極間の比抵抗は空気の比抵抗とインクの比抵抗の和
になる。しかしながら、空気の比抵抗がインクの比抵抗
より著しく大きいため、両検出電極間の比抵抗はほぼ空
気の比抵抗と見なせる。このとき、電極間にはほとんど
電流は流れなくなるので電気伝導度はほぼ０となる。図
５では空気の空気伝導度をｋ＿ａｉｒとし、その逆数を
グラフ上に示してある。

【００３７】このようにして、メニスカスの位置によっ
て大きく変化する電気伝導度を検出することにより、メ
ニスカスがメニスカス検出手段の位置に到達したか否か
を検知できる。

【００３８】以下、本実施形態例の動作を図６に従って
説明する。図６は本実施形態例の動作のシーケンスを概
念的に示したものである。

【００３９】記録動作が開始されると、制御装置１３０
は画像メモリ１４０からの画像信号に従って記録ヘッド
駆動装置１３５を介し記録ヘッドを所定の位置まで移動
して液滴を吐出させる。

【００４０】液滴を吐出した液路においてはその後イン
クのリフィルが始まり、メニスカスが検出電極１０１Ａ
の位置まで到達すると、前述の原理で電気伝導度検出装
置１２０がメニスカスが検出電極１０１Ａの位置まで到
達したことを検知し、メニスカスが所定位置に到達した
という信号を制御装置１３０に送る。

【００４１】制御装置１３０はその信号を受けると所定
時間後に再び画像メモリからの画像信号に従って記録ヘ
ッド駆動装置１３５を介し記録ヘッドから液滴吐出を行
なう。

【００４２】制御装置１３０が電気伝導度検出装置１２
０からメニスカスを検出したという信号を受けとってか
ら所定時間待機するのは検出電極から吐出口までまだ距
離があるからである。待機時間は３６０ｄｐｉの標準的
な記録ヘッドでは、検出電極と吐出口の距離が５０μｍ
程度の場合は約５０μｓである。

【００４３】制御装置１３０は電気伝導度検出装置１２
０からメニスカスを検出したという信号を受けない限
り、画像信号を受けて液滴を吐出させることはしない。

【００４４】従って、何らかの原因でリフィルが遅れて
も、インクがリフィルしている途中で液滴を吐出させる
ためのエネルギーを発生させることが避けられ、どんな
状況下でも、リフィルが完了してから液滴を吐出させる
ことが可能となり、良好な液滴の吐出状態を維持するこ
とが可能となる。

【００４５】また、リアルタイムにリフィル時間に応じ
て吐出タイミングが変えられるので、液路のリフィル性
能の限界まで駆動周波数を上げることが可能となる。そ
の結果、高速記録が可能となる。

【００４６】また、本発明においては、リフィル時間が
極めて長くなってしまった場合は、液滴吐出のためのタ
イミングのみならず、キャリッジ速度も可変する必要が
あることはいうまでもない。

【００４７】［実施形態例２］図７は本発明のインクジ
ェットプリント装置の第２の実施形態例の動作シーケン
スを概念的に示すブロック図である。

【００４８】本実施形態例は、液滴を吐出させるエネル
ギーを発生させてからメニスカスを検出するまでの時間
とメニスカスが検出されてからリフィルが完了するまで
の時間をあらかじめ測定しておき、これをメニスカス検
出タイミングテーブル１５０として残し、制御装置が常
時これを参照しながら、次の液滴吐出までの適正な待機
時間を決めることができる。

【００４９】これによって、先の第１の実施形態例にお
いては、メニスカスが早くリフィルしたものも、所定時
間だけ待機しなければ成らないのに対し、早くリフィル
した場合は、早く次の液滴吐出が可能となるので、より
一層の高速記録が可能となる。

【００５０】また、本発明においては、リフィル時間が
短くなり、駆動周波数を上げる際には、それに応じて、
液滴吐出のためのタイミングのみならず、キャリッジ速
度も可変する必要があることはいうまでもない。

【００５１】［実施形態例３］図８、図９はそれぞれ本
発明のインクジェットプリント装置の第３の実施形態例
の構成図、動作シーケンスを概念的に示すブロック図で
ある。

【００５２】本実施形態例は液路に複数のメニスカス検
出手段を設け、これによってメニスカスを検出した時間
差からメニスカスの移動速度を計算し、その計算結果に
基づいて、次の液滴を吐出させるまでの待機時間を変え
るものである。

【００５３】１００Ａ，１００Ｂはメニスカス検出手段
で前述の電気伝導度を検出することによってメニスカス
を検出するものである。それぞれには独立に電気伝導度
検出装置１２０Ａ，１２０Ｂが接続され電気伝導度を検
出し、メニスカスを検出すると、メニスカスを検出した
という信号を制御装置１３０に送る。制御装置１３０は
２個の電気伝導度検出装置から送られた信号の時間差に
よってメニスカスの移動速度を計算し、計算された移動
速度に基づいて、リフィルが完了するまでの時間を計算
する。そして、計算された時間だけ次に液滴を吐出させ
るのを待機し、その後、画像信号に応じて液滴を吐出さ
せる。

【００５４】先の第２の実施形態例では液滴を吐出させ
るエネルギーを発生させてからメニスカスを検出するま
での時間とメニスカスが検出されてからリフィルが完了
するまでの時間をあらかじめ測定することの負荷が大き
い上、そもそも、測定されたデータ自体に実際の変動を
有る程度見込んでおく必要があるのに対し、本実施形態
例では、リアルタイムにそれぞれの液路のリフィル速度
がわかるため、リフィル時間の見積りの精度が良く、先
の第２の実施形態例以上に実際のリフィル性能の限界ま
で駆動周波数を上げることが可能となる。

【００５５】また、リフィル速度は、１個のメニスカス
検出手段で行なってもよい。メニスカスを検出するのに
電気伝導度を検出する場合は、検出される電気伝導度の
時間変化率からリフィル速度が求められる。この場合は
複数のメニスカス検出手段を用いる場合に較べコストが
易くなるが、測定精度は低下する。

【００５６】さらに、複数のインク流路におけるメニス
カス検出結果に応じて、次のインク吐出のタイミングを
変えるべく、エネルギー発生のタイミングを変えるよう
にしてもよい。この場合には、インク液路間のストロー
クによるリフィル遅れがあっても、リフィル途中で吐出
動作に入ることを回避できる。

【００５７】［実施形態例４］図１０、図１１はそれぞ
れ本発明のインクジェットプリント装置の第４の実施形
態例の構成図、動作シーケンスを概念的に示すブロック
図である。

【００５８】本実施例はメニスカス検出手段として音波
発生手段と音波検出手段を用いるものである。

【００５９】図１０で１６０Ａは音波発生素子で音波発
生装置１６５Ａによって電力を供給され液路中に音波を
発生する。また、１６０Ｂは音波検出素子でその出力信
号は音波検出装置１６５Ｂによって増幅される。

【００６０】液滴を吐出させた後、制御装置１３０は音
波発生装置１６５Ａによって液路中に音波を発生させ、
更に音波検出装置１６５Ｂによってその音波を検出す
る。このとき、音波発生素子１６０Ａと音波検出素子１
６０Ｂの間にインクが存在する場合は発生させた音波の
減衰は小さいため非常に強い音響信号が検出されるのに
対し、インクが存在しない場合は音波の空気中での減衰
が大きいため弱い音響信号しか検出されない。この検出
される検出信号の変化によってメニスカスが通過したこ
とが検出される。

【００６１】また、音波発生素子を各液路に、音波検出
素子は１個だけ液室に設けてもよい。この場合は素子の
数が減らせコストダウンになる。もちろん、音波検出素
子を各液路に音波発生素子を液室に設けてもよい。

【００６２】また、音波発生素子と音波発生素子は同一
の素子であってもよい。この場合は、同一の素子で音波
を発生した後、同一の素子で音波を検出するように機能
を切り替えて用いる。この方式では更にコストが低減で
きる。

【００６３】（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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、メニスカスの位置を検出し、メニスカスが所定の位
置に到達してからインク吐出のためのエネルギーを発生
させることによって、リフィル時間が変動しても、適正
なインク吐出状態を維持しながら、インク流路のリフィ
ル性能を最大限にまで活かした周波数で記録ヘッドの駆
動することが可能となり、その結果、良好な画像記録を
高速に安定して維持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットプリント装置の一実施
形態例の要部を示す斜視図である。

【図２】図１に示したプリントヘッドの外観を示す斜視
図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は図１に示したプリントヘッド
の内部を示す平面図である。

【図４】（ａ）および（ｂ）は図１に示したプリントヘ
ッドのメニスカス検出手段の構成を示す図であって、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ線に沿う断面図
である。

【図５】メニスカス−吐出口間距離と電気伝導度との関
係を示すグラフである。

【図６】図に示したインクジェットプリント装置の動作
シーケンスを示すブロック図である。

【図７】本発明のインクジェットプリント装置の第２の
実施形態例の動作シーケンスを示すブロック図である。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は本発明のインクジェットプリ
ント装置の第３の実施形態例におけるプリントヘッドの
内部を示す平面図である。

【図９】図８に示したプリントヘッドを用いるインクジ
ェットプリント装置の動作シーケンスを示すブロック図
である。

【図１０】（ａ）および（ｂ）は本発明のインクジェッ
トプリント装置の第４の実施形態例におけるプリントヘ
ッドのメニスカス検出手段の構成を示す図であって、
（ａ）は（ｂ）のＡＡ線で破断して一部を断面視した平
面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線に沿う断面図であ
る。

【図１１】図１０に示したプリントヘッドを用いるイン
クジェットプリント装置の動作シーケンスを示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｄプリントヘッド２キャリッジ３ガイドシャフト４エンコーダ５被プリント材６送りローラ１１ヘッドチップ１２インク収容部１３基板１４天板１５吐出口１６流路１７共通液室１８チューブ１９電気熱変換素子１００メニスカス検出手段１０１Ａ，１０１Ｂ検出電極１１０メニスカス１２０電気伝導度検出装置１３０制御装置１３５プリントヘッド駆動装置１４０画像メモリ１５０メニスカス検出タイミングテーブル１６５Ａ音波発生装置１６５Ｂ音波検出装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出するための吐出口と、該吐
出口へインクを供給するインク供給路と、インクの吐出
のために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発
生素子を用いて被プリント材にインクの付与を行うイン
クジェットプリント装置において、前記インク供給路内のインクと大気の界面であるメニス
カスを検出するメニスカス検出手段と該メニスカス検出
手段からの出力信号に応じて前記エネルギー発生素子か
らのエネルギー発生を制御するエネルギー発生制御手段
を有することを特徴とするインクジェットプリント装
置。
【請求項２】メニスカス検出手段の少なくとも一部を
前記インク流路内部のうち前記吐出口と前記エネルギ発
生素子との間に設けることを特徴とする請求項１記載の
インクジェットプリント装置。
【請求項３】メニスカス検出手段は複数の電極からな
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
ェットプリント装置。
【請求項４】メニスカス検出手段は音波発生手段と音
波検出手段からなることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかの項に記載のインクジェットプリント装置。
【請求項５】音波発生手段をインク流路に、音波検出
手段を液室に設けることを特徴とする請求項４記載のイ
ンクジェットプリント装置。
【請求項６】音波発生手段を液室に設け、かつ、音波
検出手段を液室に設けることを特徴とする請求項４記載
のインクジェットプリント装置。
【請求項７】音波発生手段は電気機械変換素子からな
ることを特徴とする請求項４〜６のいずれかの項に記載
のインクジェットプリント装置。
【請求項８】音波発生手段は電気熱変換素子からなる
ことを特徴とする請求項４〜６のいずれかの項に記載の
インクジェットプリント装置。
【請求項９】音波検出手段は電気機械変換素子からな
ることを特徴とする請求項４〜６のいずれかの項に記載
のインクジェットプリント装置。
【請求項１０】音波発生手段と音波検出手段は同一の
電気機械変換素子からなることを特徴とする請求項４〜
６のいずれかの項に記載のインクジェットプリント装
置。
【請求項１１】電気機械変換素子はＰＺＴであること
を特徴とする請求項７，９または１０のいずれかの項に
記載のインクジェットプリント装置。
【請求項１２】インクを吐出するための吐出口と、該
吐出口へインクを供給するインク供給路と、インクの吐
出のために利用されるエネルギーを発生するエネルギー
発生素子を用いて被プリント材にインクの付与を行うイ
ンクジェットプリント方法において、前記インク供給路内のインクと大気の界面であるメニス
カスを検出するメニスカス検出手段からの出力信号に応
じて前記エネルギー発生素子からのエネルギー発生を制
御することを特徴とするインクジェットプリント方法。
【請求項１３】メニスカスの検出から所定時間後に次
のインク吐出のためのエネルギーを発生させることを特
徴とする請求項１２記載のインクジェットプリント方
法。
【請求項１４】前回のインク吐出のエネルギー発生時
からメニスカスを検出するまでの時間に応じて、次のイ
ンク吐出のエネルギー発生タイミングを変えることを特
徴とする請求項１２または１３に記載のインクジェット
プリント方法。
【請求項１５】メニスカスを複数の位置で検出するこ
とによってメニスカスの移動速度を計算し、その結果に
基づいてエネルギー発生タイミングを変えることを特徴
とする請求項１２〜１４のいずれかの項に記載のインク
ジェットプリント方法。
【請求項１６】複数のインク流路におけるメニスカス
検出結果に応じて、エネルギー発生タイミングを変える
ことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかの項に記
載のインクジェットプリント方法。
【請求項１７】メニスカス検出手段の少なくとも一部
をインク流路内部に設けることを特徴とする請求項１２
〜１６のいずれかの項に記載のインクジェットプリント
方法。
【請求項１８】メニスカス検出手段は複数の電極から
なることを特徴とする請求項１７記載のインクジェット
プリント方法。
【請求項１９】電極間の電気伝導度変化を検出するこ
とによってメニスカスを検出することを特徴とする請求
項１８記載のインクジェットプリント方法。
【請求項２０】電極間の電気伝導度変化率を検出する
ことによってメニスカスの移動速度を計算し、その結果
に基づいてエネルギー発生タイミングを変えることを特
徴とする請求項１８記載のインクジェットプリント方
法。
【請求項２１】メニスカス検出手段は音波発生手段と
音波検出手段からなることを特徴とする請求項１２記載
のインクジェットプリント方法。
【請求項２２】音波発生手段から発生させた音響信号
を音波検出手段で検出し、検出された音響信号の変化を
検出することによってメニスカスを検出することを特徴
とする請求項２１記載のインクジェットプリント方法。
【請求項２３】音波発生手段から発生させた音響信号
を音波検出手段に検出したときの音響信号の変化率を検
出することによってメニスカスの移動速度を計算し、そ
の結果に基づいてエネルギー発生タイミングを変えるこ
とを特徴とする請求項２１まは２２に記載のインクジェ
ットプリント方法。
【請求項２４】音波発生手段をインク流路に、音波検
出手段を液室に設けることを特徴とする請求項２１〜２
３のいずれかの項記載のインクジェットプリント方法。
【請求項２５】音波発生手段を液室に、音波検出手段
を液室に設けることを特徴とする請求項２１〜２３のい
ずれかの項記載のインクジェットプリント方法。
【請求項２６】音波発生手段は電気機械変換素子から
なることを特徴とする請求項２１〜２５のいずれかの項
記載のインクジェットプリント方法。
【請求項２７】音波発生手段は電気熱変換素子からな
ることを特徴とする請求項２１〜２５のいずれかの項記
載のインクジェットプリント方法。
【請求項２８】音波検出手段は電気機械変換素子から
なることを特徴とする請求項２１〜２５のいずれかの項
記載のインクジェットプリント方法。
【請求項２９】音波発生手段と音波検出手段は同一の
電気機械変換素子からなることを特徴とする請求項２１
〜２５のいずれかの項記載のインクジェットプリント方
法。
【請求項３０】電気機械変換素子はＰＺＴであること
を特徴とする請求項２６，２８または２９のいずれかの
項に記載のインクジェットプリント方法。