JPH02162046A - 液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液体噴射記録装置および該記録装置用記録ヘ
ッドに関し、特に記録用液滴の吐出エネルギ発生手段に
電気熱変換体を用いてなる液体噴射記録装置および該記
録装置用記録ヘッドに適用して好適なものである。

７）前記記録ヘッドは前記記録液を貯留する貯留手段を
一体に有し、前記回路要素は前記記録液の残量の有無を
検出するための検知素子と、温度を検出するための温度
検出素子とを含むことを特徴とする請求項３または４記
載の液体噴射記録装置用記録ヘッド。

（以下余白） ［従来の技術］ この種の液体噴射記録ヘッドは、記録用液体（インク）
の液滴な吐出するためのオリフィス等の液体吐出口を高
密度に配列することができるために高解像力の記録をす
ることが可能であること、記録ヘッドとして全体的なコ
ンパクト化も容易であること、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、長尺化および面
状化（２次元化）が容易であること等により、マルチノ
ズル化および高密度実装化が容易で、しかも大量生産時
の生産性が良く製造費用も用価にできるものとして特に
注目されている。

而して、そのような低廉化に件って、記録ヘッド、また
はこれとインク供給源たるインクタンクとを一体化した
形態の記録ヘッド（以下ヘッドカートリッジという）を
ディスポーザブル化し、装置本体に容易に着脱できるよ
うにした構成も種々提案されている。これによると、記
録ヘッドの故障等に容易かつ迅速に対処できるようにな
り、また上記カートリッジタイプのものではインク補給
も簡単に行うことができることになる。ひいては、装置
としてのメンテナンスないしはオーバホールを省略また
は簡略化できることになる。

このようなディスポーザブルの記録ヘッドまたはヘッド
カートリッジを装置本体に装着するにあたっては、双方
に設けたコネクタ形態の電気結合部を結合させ、電気的
接続が得られるようにされているのが一般的である。す
なわち、当該電気的接続によって装置本体側に設けた制
御部から記録ヘッドに設けた電気熱変換体への駆動信号
の伝達が可能となるとともに、記録ヘッドないしヘッド
カートリッジから制御部への各種状態信号の送信が可能
となる。

［発明が解決しようとする課題］ 記録ヘッドないしカートリッジの交換作業の容易化を考
慮すれば、記録ヘッドないしカートリッジ側および装置
本体側に設けられる双方の機械的結合部並びに電気的結
合部の構成を簡略化するのが望ましいが、却ってそのた
めに装置本体側とは仕様の異なる記録ヘッドないしヘッ
ドカートリッジが装着されるおそれがある０例えば、装
置本体側では使用される記録ヘッドに配列されている電
気熱変換体の数（ドツト数）に応じて制御系が構成され
たり、電気熱変換体の物理条件や吐出口径、あるいは用
いるインクの物性等を考慮して駆動信号のエネルギ（駆
動電圧および／またはパルス幅）が設定されているが、
それらの仕様に適合しない記録ヘッドなどが装着される
おそれがある。

そのように装置本体とは仕様の異なる記録ヘツドなどを
用いて記録を行うと、記録画像の品位が低下することが
あり、操作者は記録が開始されてはじめて不適合の記録
ヘッド等を装着した旨を認識できることになる。また、
逆にそのような歴然とした記録品位低下が生じなかった
り、あるいはこれを看過したような場合には、制御系な
いし記録ヘッドに悪影響を及ぼすことも考えられ、特に
吐出エネルギ発生素子に電気熱変換体を用いる形態の液
体噴射記録装置は大電流を扱うものであるために、危険
な事態が生じるおそれも皆無ではない。

本発明は、かかる問題に鑑みて、不適合の記録ヘッド等
が装着された場合には実際の記録動作に移行する前にこ
れを検知して警告できるようにした液体噴射記録装置お
よび該装置用記録ヘッドを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ そのために、本発明に係る液体噴射記録装置では、記録
液を吐出するための吐出口と吐出口に対応して設けられ
、記録液を吐出するために利用されるエネルギを発生す
るエネルギ発生素子とを有する記録ヘッドが着脱可能な
液体噴射記録装置において、装着された記録ヘッドの適
否を判別する回路を形成するための回路部と、記録ヘッ
ドの装着に伴って形成され得る回路の出力により当該記
録ヘッドの適否を判断し、当該記録ヘッドが不適合と判
断されたときには記録動作への移行を阻止する制御手段
とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の形態では、その液体噴射記録装置用の記
録ヘッドにおいて、装着に伴って液体噴射記録装置に設
けられた回路部と結合して回路を形成する回路要素を具
えたことを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、装置本体に適合する記録ヘッドが装着
された場合にのみ適否をτｌ定するための回路が形成さ
れるので、不適合のものが装着された場合には記録動作
が行われないことになる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の第１の実施例に係る液体噴射記録装置
（インクジェット記録装置）の構成例、第２図はその記
録ヘッドの構成例、第３図（Ａ）および（Ｂ）は第２図
示の記録ヘッドの構成要素として採用可能なヒータボー
ドの構成例を示す。

まず、第１図において、１４はヘッドカートリッジであ
り、第２図および第３図につき後述するヒータボードを
用いて構成した記録ヘッドチップと、インク供給源たる
インクタンクとを一体としたものである。このヘッドカ
ートリッジ１４は、押さえ部材４１によりキャリッジ１
５の上に固定されており、これらはシャフト２１に沿っ
て長手方向に往復動可能となっている。記録ヘッドチッ
プの吐出口より吐出されたインクは、吐出口と微少間隔
をおいて配設されるプラテン１９に記録面を規制された
記録媒体１８に到達し、記録媒体１８上に画像を形成す
る。

記録へラドチップに配設した吐出エネルギ発生素子には
、ケーブル１６およびこれに結合する端子４（第３図）
を介して適宜のデータ供給源より画像データに応じた吐
出信号が供給される。ヘッドカートリッジは、用いるイ
ンク色等に応じて、鷹ないし複数個（図では２個）を設
けることができる。

なお、第１図において、１７はキャリッジ１５をシャフ
ト２１に沿って走査させるためのキャリッジモータ、２
２はモータ１７の駆動力をキャリッジ１５に伝達するワ
イヤである。また、２０はプラテンローラ１９に結合し
て記録媒体１８を搬送させるためのフィードモータであ
る。

第２図は本例に係る記録へラドチップの構成例である。

ここで、ｌはヒータボードであり、シリコン基板上に電
気熱変換体（吐出ヒータ）５と、これに電力を供給する
ＡＬ等の配線６とが成膜技術により形成されて成る。そ
して、このヒータボード１に対して、記録用液体の液路
（ノズル）２５を形成するための隔壁を設けた天板３０
を接着することにより、記録へラドチップが構成される
。

記録用の液体（インク）は、天板３０に設けた供給口２
４より共通液室２３に供給され、ここより各ノズル２５
内に導かれる。そして、通電によっｔヒータ５が発熱す
ると、ノズル２９内に満たされたインクに発泡が生じ、
吐出口２６よりインク滴が吐出されるわけである。

５３図（八）および（Ｂ）は、それぞれ、本実施例に係
るヒータボードの平面図およびその部分拡大図である。

同図（Ａ）において、３は吐出ヒータ部である。

４は端子であり、ワイヤボンディングにより外部と接続
される。２は温度検知手段たる温度センサであり、吐出
ヒータ部３等と同じ成膜プロセスにより吐出ヒータ部３
に形成しである。同図（Ｂ）は同図（＾）におけるセン
サ２を含む部分Ｂの拡大図であり、８はヘッドを加熱す
るための加熱手段たる保温ヒータである。

センサ２は、他の部分と同様に、半導体同様の成膜プロ
セスによフて形成しであるため極めて高精度であり、他
の部分の構成材料であるアルミニウム、チタン、タンタ
ル、５酸化タンタル、ニオブ等、温度に応じて導電率が
変化する材料で作成できる。例えば、これらのうち、ア
ルミニウムは電極に用いることができる材料、チタンは
電気熱変換素子を構成する発熱抵抗層と電極との接着性
を高めるために両者間に配置可能な材料、タンタルは発
熱抵抗層上の保護層の耐キャビテーション性を高めるた
めにその上部に配置可能な材料である。また、プロセス
のバラツキを小とするために線幅を太くし、配線抵抗等
の影響を少なくするために蛇行形状として高低抗化を図
っている。

また、同様に保温ヒータ８は、吐出ヒータ５の発熱抵抗
層と同一材料（例えばＨｆＢ２）を用いて形成できるが
、ヒータボードを構成する他の材料、例えばアルミニウ
ム、タンタル、チタン等を用いて形成しても良い。

本例に係る第２図示の記録ヘッドでは、第３図に示すよ
うにヒータボード１０両端に温度センサ２を設けである
ため、それらの温度センサの出力からノズル２５の配列
方向における基板温度の分布状態を把握できる。また温
度センサ２の近傍に保温用ヒータ８が設けられているた
めに、加熱による温度の変化の検知の応答速度が高い。

これを用いて、基板上の温度分布を一定とする制御を応
答性および安定性高く行えることになる。

本例においては、そのような温度制御を行う温度制御系
を、適合性のあるヘッドカートリッジ１４が装着されて
いるか否かの検知を行う回路に兼用する。

第４図はその温度制御系の一構成例を示す。

ここで、５０は制御部であり、第５図につき後述する処
理手順を実行するｃｐｏ　、その処理手順に対応したプ
ログラム等固定データを格納するＲＯＭおよび作業用の
ＲＡＭ等を有している。この制御部５０は第１図示の装
置の主制御部に兼用されていてもよい。

５１は基準電圧Ｖｒを発生する電源、５３は電源５１か
らの電圧Ｖ「を子端子に、温度センサ２を介したフィー
ドバック電圧を一端子に印加される演算増幅器、５５は
演算増幅器５３の出力を増幅して、当該出力ｖ０を制御
部５０に供給する増幅器である。２八および２Ｂはフィ
ードバック経路上の端子であり、第３図（Ａ）および（
Ｂ）について説明したヒータボード１を具備した記録ヘ
ッドチップないしヘッドカートリッジ１４が装着されて
いるときに温度センサ２を含むフィードバック経路が構
成される。５７は警報装置であり、ＬＥＤ等の表示器や
ブザー等の音声発生装置、またはそれらの組み合わせと
することができる。

第５図は以上の制御系による処理手順の一例を示し、本
手順は装置本体の電源投入直後やヘッドカートリッジ１
４の交換が検知されたとき等に起動することができる。

本手順が起動されると、まずステップＳ１にてｖｏの値
を検定する。ここで、ヘッドカートリッジ１４が未装着
であったり、装着状態が完全でなかったり、あるいいは
温度センサ２を有さない（すなわち本例に係る装置には
適合しない）構成であった場合には端子２Ａ、　２８間
は開放されているので、ｖｏは基準電圧Ｖ、に増幅器５
３．５５の増幅率を乗じた値となる。従って、この場合
にはステップＳ３に進み、警報装置５７を駆動して未装
着または不適合である旨を操作者に報知するとともに、
ステップＳ５にて停止信号を発生して記録動作が行われ
ないようにする。

一方、第３図に示したような温度センサ２を設けた記録
へラドチップを有するヘッドカートリッジ１４が正しく
装着されていた場合には、端子２Ａ、２８間に温度セン
サ２を含むフィードバックループが形成されるので、ｖ
ｏに基づいて保温ヒータ８を適切に制御し、記録動作に
備える。

なお、本例において％温度センサ２はサーミスタの形態
とする他、ダイオード、トランジスタその他であっても
よい、また、上述のようにヒータボードｌ上で吐出ヒー
タ５等と同時形成されるものとする他、別に形成される
ものでありてもよい。あるいは必ずしもヒータボード１
上に形成されていないものであってもよく、記録ヘッド
の適る。

また、温度センサ２を有する構成であっても、装置本体
の機種の違い等により必ずしもその機種に適合しない記
録ヘッドないしヘッドカートリッジがある場合には、そ
の機種に応じて温度センサ２に変形を加えておき、すな
わち、サーミスタを用いるときには機種に応じて異なっ
た特性曲線を有するものを採用し、装着される機種に対
して適否を判定するようにすることもできる。この場合
には、例えば装置本体側に環境温度を人力可能とすると
ともに、適合する記録ヘッドであればその温度で得られ
るべきｖｏの値と実際のｖｏとを比較して当該判定を行
うことができる。

さらに、本例では２つの温度センサ２を有しているが、
上記適否の判定はいずれか一方のみに関して行ってもよ
く、あるいは双方に関して行い、双方とも適合の条件を
満たした場合に装着された記録ヘッドないしヘッドカー
トリッジ１４が適性のあるものと判定するようにしもよ
い。

（実施例２） 第６図は本発明の第２の実施例を示す。ここで、１１１
は第２図に示した記録ヘッドチップ、１１２は記録ヘッ
ドチップ１１１に例えばワイヤボンディング等を介して
液体噴射記録装置本体側と電気的接続を得るための板状
導体を配列させてなる配線部材　（以下でリードフレー
ムという）、１１３Ａおよび１１３Ｂはこのリードフレ
ーム１１２に組込まれ、後述するようにしてインク残量
を検知する残量検知電極、１１４は記録ヘッドチップ１
１１にインクタンク１０２からのインクを供給するため
のインク供給路、１１６はインクタンク１０２とインク
供給路１１４との間を仕切っている仕切壁である。

第７図は本例に係る検知電極部の構成例を示し、ここで
、リードフレーム１１２はインクタンク１０２と記録へ
ラドチップ１１１とが一体化されたヘッドカートリッジ
の例えば樹脂製の筺体１１７に埋設されている。そして
、そのうち、インク残量検知電極１１３Ａおよび１１３
Ｂのみを導通部１１８を介してインク供給路１１４に露
出させてあり、その電極間に抵抗Ｒを介して電源が供給
される。

また、第８図に示すように、インク供給路１１４はイン
クタンク１０２゛との仕切壁１１６にインク供給口１１
９を有すると共に、上下から交互にリブ１２０＾、１２
０Ｂおよび１２０Ｇが設けである。

そこで、インクタンク１０２からインク供給口１１９を
介して供給路１１４に導かれたインクは不図示の毛管に
より第１のリブ１２０＾を越えて次の区画に導かれ、こ
こから矢印の経路を経て記録へラドチップ１１１内に供
給され、吐出口２６から記録時等にインクの吐出が行わ
れる。そして、インクタンク１０２中のインクが無くな
り、ためにインク供給路１１４にインクが導かれなくな
ると、その液面は第８図に示す状態となり、インク残量
検知部１１３Ａが液面上に露出して検知部１１３Ａ、　
１１３８間の電気的導通が断たれる。

よって、その間の電流が流れなくなったことによりイン
ク残量が限界値に達したことを検知することができる。

なお、電流は僅かながらでも導電性のインク皮膜が検知
電極間に残留する限り流れるので、一定の電流が流れる
ように検知回路を構成した場合、電圧Ｖとインク残量１
との間に第９図に示す関係が得られることから、インク
残量ｌの多少を検知するように構成することも可能であ
る。

本例においては、そのようなインク残量検知を行う制御
系を、適合性のあるヘッドカートリッジ１４の装着の有
無の検知を行う回路に兼用する。

当該回路は第４図とほぼ同様の構成とすることができ、
第５図と同様の処理手順を採用して上記検知を行うこと
ができる。

すなわち、ヘッドカートリッジ１４が未装着であったり
、装着状態が完全でなかったり、あるいは残量検知に係
る電極１１３Ａ、１１３Ｂおよびリードフレーム１１２
が設けられていない構成であフた場合には、インク残量
無しの場合と同じ電圧が現われるので、その場合には警
報の廃生および停止信号の発生を行えばよい。また、適
合性のあるヘッドカートリッジが装着されていることが
検知された場合には、適宜のタイミングで公知の残量検
知を行えばよい。

なお、ヘッドカートリッジ側に設けられる残量検知用の
センサは、必ずしも上記構成でなくてもよく、その形態
や配設部位を適切に定めることができるのは勿論である
。また、本例においても、（実施例１）と同様の変形を
加えうるのは言うまでもない。

（他の実施例） 以上の（実施例１）および（実施例２）では、適合性の
ある記録ヘッドないしヘッドカートリッジが装着されて
いることを検知するための回路を、それぞれ、温度制御
系および残量検知系が兼ねるものとしたが、これを特別
に設けてもよい。

この場合、例えば装置本体側に設けた検知用電源と制御
部とを結ぶラインを閉成する単なる配線パターン等とし
てもよく、あるいは抵抗素子等を介在させてもよい。後
者の場合には、その抵抗値を異ならせることによって種
々の仕様に対応させることもできる。

さらに、上記（実施例１）と（実施例２）とを組合わせ
た形態とすることもできる。この場合には、双方の出力
が共に適合性あることを示すものであったときにのみ記
録動作に移行できるようにすれば良く、これによると適
否の判定が一層確実となる。

また、本発明は、ディスポーザブルタイプの記録ヘッド
ないしヘッドカートリッジを用いるものであれば、必ず
しも上記したようなシリアル記録方式によるものでなく
てもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、不適合の記録ヘ
ッドが本体に装着された場合には、記録動作に移行する
前にこれを検知して記録を行わないようにしたので、不
適合の記録ヘッドが装着されて記録が行われた場合に生
じる不都合を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るインクジェット記
録装置の構成例を示す斜視図、第２図はその記録ヘッド
の構成例を示す斜視図、 第３図（Ａ）および（Ｂ）は第２図示の記録ヘッドに適
用可能なヒータボードの一構成例を示す平面図およびそ
の部分拡大図、 第４図は木実施例に係る記録ヘッドの適否判別および温
度制御を行う制御系の一構成例を示すブロック図、 第５図はその制御手順の一例を示すフローチャート、 第６図は本発明の第２の実施例に係る記録ヘッドの構成
の一例を示す斜視図、 第７図は本例にかかるインク残量検知部の構成を第６図
のＡ−Ａ線断面で示す断面図、第８図は本例にかかるイ
ンク供給路の構成を模式的に示す説明図、 第９図は検知用電極２点間に流れる電流を一定に保った
ときの電圧とインク残量との関係を示す特性曲線図であ
る。 １・・・ヒータボード、 ２・・・温度センサ、 ３・・・吐出ヒータ部、 ５・・・吐出ヒータ、 ８・・・保温ヒータ、 １４・・・ヘッドカートリッジ、 ５０・・・制御部、 ５３．５５・・・増幅器、 ５７・・・警報装置、 １０２・・・インクタンク、 １１１・・・記録へラドチップ、 １１２・・・リードフレーム、 １１３八、１１３Ｂ・・・インク残量検知電極、１１４
・・・インク供給路。 １図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録液を吐出するための吐出口と該吐出口に対応し
   て設けられ、前記記録液を吐出するために利用されるエ
   ネルギを発生するエネルギ発生素子とを有する記録ヘッ
   ドが着脱可能な液体噴射記録装置において、 装着された記録ヘッドの適否を判別する回路を形成する
   ための回路部と、前記記録ヘッドの装着に伴って形成さ
   れ得る前記回路の出力により当該記録ヘッドの適否を判
   断し、当該記録ヘッドが不適合と判断されたときには記
   録動作への移行を阻止する制御手段と を備えたことを特徴とする液体噴射記録装置。 ２）前記回路部は前記記録ヘッドの温度を検出するため
   の回路の部分、および／または前記記録ヘッドに一体に
   設けられた前記記録液の貯留手段の前記記録液の有無を
   検出するための回路の部分をなすことを特徴とする請求
   項１記載の液体噴射記録装置。 ３）請求項１記載の液体噴射記録装置に装着可能な記録
   ヘッドにおいて、 前記装着に伴って前記液体噴射記録装置に設けられた前
   記回路部と結合して前記回路を形成する回路要素を具え
   たことを特徴とする液体噴射記録装置用記録ヘッド。 ４）前記記録ヘッドは記録液を吐出するために利用され
   る熱エネルギを発生する発熱素子を吐出エネルギ発生素
   子として有することを特徴とする請求項３記載の液体噴
   射記録装置用記録ヘッド。 ５）前記回路要素は温度を検出するための温度検出素子
   を有することを特徴とする請求項３または４記載の液体
   噴射記録装置用記録ヘッド。 ６）前記記録ヘッドは前記記録液を貯留する貯留手段を
   一体に有し、前記回路要素は前記記録液の残量の有無を
   検出するための検知素子を有することを特徴とする請求
   項３または４記載の液体噴射記録装置用記録ヘッド。 ７）前記記録ヘッドは前記記録液を貯留する貯留手段を
   一体に有し、前記回路要素は前記記録液の残量の有無を
   検出するための検知素子と、温度を検出するための温度
   検出素子とを含むことを特徴とする請求項３または４記
   載の液体噴射記録装置用記録ヘッド。