JP3222629B2 - インクジェット録装置およびインクジェット記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、用紙等の被記録媒体に
インクを吐出して記録を行なうインクジェット記録装置
およびインクジェット記録方法に関し、詳しくは記録ヘ
ッドに於けるインク温度制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より知られるインクジェット記録装
置で用いられる記録ヘッドは、複数の吐出口を具え、こ
れら複数の吐出口の開口面積の大きさは一様であるのが
一般的である。一方、このような記録ヘッドのインク温
度を制御する場合、複数の吐出口それぞれに対して個別
的な温度制御を行わず、一様な温度制御を行うことが多
い。

【０００３】ところで、記録ヘッドのインク温度制御が
行われる主な目的は、複数の吐出口毎の吐出量を均一に
して記録される画像等の濃度のばらつきを抑制するため
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、記録画
像の階調性を向上させる等の目的で、１つの記録ヘッド
に吐出口の大きさの異なる複数の吐出口を設けて、積極
的に吐出量を異ならせ濃度の異なる記録を可能としたも
のが提案されている。このような記録ヘッドでは、上述
したような一様な温度制御を行なった場合、濃い記録を
行なう部分、すなわち吐出口面積の大きな部分はインク
の移動量が相対的に多くなる等の理由で、他の部分より
インク温度が低くなる。この結果、所定の吐出量が得ら
れず、特に低濃度部分との関係で所望濃度の記録を行う
ことができないことがある。

【０００５】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたものであり、その目的とするところは、その開口
面積の異なる複数のインク吐出口を備えた記録ヘッドを
用いる場合に、開口面積の異なるそれぞれの吐出口に最
適なインク温度制御を行うことが可能なインクジェット
記録装置およびインクジェット記録方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
第１の開口面積のインク吐出口を有する第１のインク吐
出部と前記第１の開口面積よりも大きな開口面積のイン
ク吐出口を有する第２のインク吐出部とを有する記録ヘ
ッドを用い、該記録ヘッドから被記録媒体にインクを吐
出して記録を行うインクジェット記録装置であって、前
記第１のインク吐出部が有する温度センサであって、前
記第１のインク吐出部から吐出されるインクの温度情報
を出力するための第１の温度センサと、前記第２のイン
ク吐出部が有する温度センサであって、前記第２のイン
ク吐出部から吐出されるインクの温度情報を出力するた
めの第２の温度センサと、前記第１のインク吐出部が有
するヒータであって、前記第１のインク吐出部から吐出
されるインクを加熱するための第１のヒータと、前記第
２のインク吐出部が有するヒータであって、前記第２の
インク吐出部から吐出されるインクを加熱するための第
２のヒータと、前記第１及び第２の温度センサからの温
度情報に基づき、前記第１のヒータによる加熱制御及び
前記第２のヒータによる加熱制御の夫々を行うための制
御手段とを有し、前記制御手段は、前記第１のインク吐
出部からのインク吐出に伴った当該第１のインク吐出部
のインク温度の低下に応じて前記第１のヒータによる加
熱制御を行い、前記第２のインク吐出部からのインク吐
出に伴った当該第２のインク吐出部のインク温度の低下
であって、前記第１のインク吐出部のインク温度の低下
より大きな温度の低下に応じて前記第２のヒータによる
加熱制御を行うことを特徴とする。また、第１の開口面
積のインク吐出口を有する第１のインク吐出部と前記第
１の開口面積よりも大きな開口面積のインク吐出口を有
する第２のインク吐出部とを有する記録ヘッドを用い、
該記録ヘッドから被記録媒体にインクを吐出して記録を
行うインクジェット記録方法であって、前記第１のイン
ク吐出部が有する温度センサであって、前記第１のイン
ク吐出部から吐出されるインクの温度情報を出力するた
めの第１の温度センサと、前記第２のインク吐出部が有
する温度センサであって、前記第２のインク吐出部から
吐出されるインクの温度情報を出力するための第２の温
度センサと、前記第１のインク吐出部が有するヒータで
あって、前記第１のインク吐出部から吐出されるインク
を加熱するための第１のヒータと、前記第２のインク吐
出部が有するヒータであって、前記第２のインク吐出部
から吐出されるインクを加熱するための第２のヒータ
と、を用意する工程と、前記第１及び第２の温度センサ
からの温度情報に基づき、前記第１のヒータによる加熱
制御及び前記第２のヒータによる加熱制御の夫々を行う
ための制御工程とを備え、前記制御工程では、前記第１
のインク吐出部からのインク吐出に伴った当該第１のイ
ンク吐出部のインク温度の低下に応じて前記第１のヒー
タによる加熱制御を行い、前記第２のインク吐出部から
のインク吐出に伴った当該第２のインク吐出部のインク
温度の低下であって、前記第１のインク吐出部のインク
温度の低下より大きな温度の低下に応じて前記第２のヒ
ータによる加熱制御を行うことを特徴とする。

【０００７】

【作用】以上の構成によれば、相対的に小さな開口面積
の吐出口を備えた第１のインク吐出部および相対的に大
きな開口面積の吐出口を備えた第２のインク吐出部は、
それぞれのインク温度が、それぞれのインク吐出部にお
けるインク吐出に伴ったインク温度の低下に応じたヒー
タの加熱によって制御される。従って、大きな開口面積
の第２のインク吐出部では、インク吐出によって比較的
大きなインク移動を生じて第１のインク吐出部より大き
なインク温度の低下を生じるが、このインク温度低下に
応じたヒータの加熱制御を行うことができ、また、第１
のインク吐出部もそのインク温度低下に応じた加熱制御
を行なうことができる。

【０００８】

【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。

【０００９】図１は、本発明の一実施例にかかるインク
ジェット記録装置における記録ヘッドのインク温度制御
の構成を示すブロック図である。

【００１０】上記インクジェット記録装置は、被記録媒
体にインクを吐出して記録を行う公知のものであり、同
図に於いて、符号１は濃，淡の記録が可能な記録ヘッド
を示す。記録ヘッド１は、濃，淡それぞれの記録を行う
ための吐出部２および５を備える。吐出部２は吐出口面
積の小さな複数の吐出口２１、これに対応して設けられ
る吐出ヒータ２０、上記吐出口２１から吐出されるイン
ク温度制御の加熱に用いられる保温ヒータ３およびイン
ク温度を検出するセンサ４を有する。吐出部５は、同様
に吐出口面積の大きな吐出口５１，吐出ヒータ５０，保
温ヒータ６および温度センサ７を有する。

【００１１】符号８，９は、それぞれ上記吐出部２およ
び５の保温ヒータ３および６に電力供給を行なう回路を
示し、マイクロプロセッサ１０が温度センサ４および７
の温度情報に基づいてこの回路による電力供給を制御す
る。又、マイクロプロセッサ１０は、吐出ヒータ制御回
路１１に指示を与え、記録メモリ１２に格納される吐出
情報に基づいた各吐出ヒータへのパルス印加を制御す
る。

【００１２】図２は、各吐出ヒータに印加するパルスの
概略波形図を示す。このようなパルスが吐出ヒータに印
加される場合において、マイクロプロセッサ１０は、
濃，淡各吐出部２および５のインク温度制御を温度セン
サ４および７からの情報を基に個別に行う。この場合、
記録中の温度変化は、淡い濃度の記録を行う吐出部２で
は、相対的にインク移動量が少ないのでインク温度の変
動の幅が小さくなり、その分ヒータ３のオン／オフを繰
り返すので図３（ａ）に示すようになる。これに対し、
濃い濃度の記録を行う吐出部５では、より多くのインク
が移動するので、ヒータ６のオン時間が長くなり、ま
た、オーバーシュート量も多くなり、インク温度変化は
図３（ｂ）に示すようになる。

【００１３】以上のように、吐出口面積の異なる吐出口
を１つの記録ヘッドに備える場合、面積の異なる吐出口
毎にインク温度制御系を設けるので、上記面積の異なる
各吐出口毎に最適な温度制御を行うことができ、それぞ
れ所望濃度の記録が可能となる。

【００１４】図２に示す電圧印加パルスにおける連続す
る２つのパルスのうち、先行する第１のパルスは、イン
クを吐出する事よりも吐出口内のインクを吐出しない程
度に加熱する事に寄与している。このため、インク温度
が低い場合は、図４（ａ）に示すように第１パルスの幅
を長くし、インク温度が高い場合には図４（ｂ）に示す
ように第１パルスの幅を短くし、保温ヒータの加熱と合
せた温度制御をしてもよい。

【００１５】この制御は図５に示すように、マイクロプ
ロセッサ１０が、それぞれ吐出ヒータ制御部１３および
１４でのパルス設定を各温度センサ７および４からの情
報に応じ逐次、濃，淡吐出部それぞれ個別に行なう事に
より実施することができる。

【００１６】以上の各実施例によれば、前述した効果に
加え、多数の記録ヘッドを製造した場合、個々の記録ヘ
ッド毎に異なる濃記録吐出部と淡記録吐出部の濃度ばら
つきを記録ヘッド毎に温調温度を異ならせて設定する事
で、吸収する事が可能となる。

【００１７】また、片方の吐出部のみで記録を行なう記
録モード時（通常１ページの最初と最後のライン）に、
温度制御に必要な電力が最小限で済む。

【００１８】（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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
相対的に小さな開口面積の吐出口を備えた第１のインク
吐出部および相対的に大きな開口面積の吐出口を備えた
第２のインク吐出部は、それぞれのインク温度が、それ
ぞれのインク吐出部におけるインク吐出に伴ったインク
温度の低下に応じたヒータの加熱によって制御される。
従って、大きな開口面積の第２のインク吐出部では、イ
ンク吐出によって比較的大きなインク移動を生じて第１
のインク吐出部より大きなインク温度の低下を生じる
が、このインク温度低下に応じたヒータの加熱制御を行
うことができ、また、第１のインク吐出部もそのインク
温度低下に応じた加熱制御を行なうことができる。

【００２８】この結果、各吐出口部それぞれに所望の吐
出インク量を得ることができ、適切な濃度の記録を行う
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる記録ヘッドのインク
温度の制御構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す吐出ヒータの電圧印加パルスを示す
波形図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、上記実施例の制御によ
る濃，淡記録の各吐出部のインク温度変化を示す線図で
ある。

【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施例に
よる吐出ヒータの電圧印加パルスを示す波形図である。

【図５】図４に示す他の実施例の制御構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 記録ヘッド ２，５ 濃，淡記録を行う吐出部 ３，６ 保温ヒータ ４，７ 温度センサ ８，９ 保温ヒータへの電力供給回路 １０ マイクロプロセッサ １１，１３，１４ 吐出ヒータ制御回路 ２０，５０ 吐出ヒータ ２１，５１ 吐出口

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の開口面積のインク吐出口を有する
   第１のインク吐出部と前記第１の開口面積よりも大きな
   開口面積のインク吐出口を有する第２のインク吐出部と
   を有する記録ヘッドを用い、該記録ヘッドから被記録媒
   体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装
   置であって、 前記第１のインク吐出部が有する温度センサであって、
   前記第１のインク吐出部から吐出されるインクの温度情
   報を出力するための第１の温度センサと、 前記第２のインク吐出部が有する温度センサであって、
   前記第２のインク吐出部から吐出されるインクの温度情
   報を出力するための第２の温度センサと、 前記第１のインク吐出部が有するヒータであって、前記
   第１のインク吐出部から吐出されるインクを加熱するた
   めの第１のヒータと、 前記第２のインク吐出部が有するヒータであって、前記
   第２のインク吐出部から吐出されるインクを加熱するた
   めの第２のヒータと、 前記第１及び第２の温度センサからの温度情報に基づ
   き、前記第１のヒータによる加熱制御及び前記第２のヒ
   ータによる加熱制御の夫々を行うための制御手段とを有
   し、 前記制御手段は、前記第１のインク吐出部からのインク
   吐出に伴う当該第１のインク吐出部のインク温度の低下
   に応じて前記第１のヒータによる加熱制御を行い、前記
   第２のインク吐出部からのインク吐出に伴う当該第２の
   インク吐出部のインク温度の低下であって、前記第１の
   インク吐出部のインク温度の低下より大きな温度低下に
   応じて前記第２のヒータによる加熱制御を行うことを特
   徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記第１のインク吐出部及び前記第２の
   インク吐出部は、インク吐出に利用される熱エネルギー
   を発生する吐出ヒータを備え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】 第１の開口面積のインク吐出口を有する
   第１のインク吐出部と前記第１の開口面積よりも大きな
   開口面積のインク吐出口を有する第２のインク吐出部と
   を有する記録ヘッドを用い、該記録ヘッドから被記録媒
   体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録方
   法であって、 前記第１のインク吐出部が有する温度センサであって、
   前記第１のインク吐出部から吐出されるインクの温度情
   報を出力するための第１の温度センサと、前記第２のイ
   ンク吐出部が有する温度センサであって、前記第２のイ
   ンク吐出部から吐出されるインクの温度情報を出力する
   ための第２の温度センサと、前記第１のインク吐出部が
   有するヒータであって、前記第１のインク吐出部から吐
   出されるインクを加熱するための第１のヒータと、前記
   第２のインク吐出部が有するヒータであって、前記第２
   のインク吐出部から吐出されるインクを加熱するための
   第２のヒータと、を用意する工程と、 前記第１及び第２の温度センサからの温度情報に基づ
   き、前記第１のヒータによる加熱制御及び前記第２のヒ
   ータによる加熱制御の夫々を行うための制御工程とを備
   え、 前記制御工程では、前記第１のインク吐出部からのイン
   ク吐出に伴う当該第１のインク吐出部のインク温度の低
   下に応じて前記第１のヒータによる加熱制御を行い、前
   記第２のインク吐出部からのインク吐出に伴う当該第２
   のインク吐出部のインク温度の低下であって、前記第１
   のインク吐出部のインク温度の低下より大きな温度低下
   に応じて前記第２のヒータによる加熱制御を行うことを
   特徴とするインクジェット記録方法。
4. 【請求項４】 前記第１のインク吐出部及び前記第２の
   インク吐出部は、インク吐出に利用される熱エネルギー
   を発生する吐出ヒータを備え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方法。