JPH03227632A - インクジェット記録ヘッドの駆動方法及び記録装置 - 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、インクジェット記録ヘッドの駆動方法及び前
記駆動方法を用いた記録装置に関し、特にフルマルチ型
記録ヘッドの駆動方法及び前記駆動方法を用いた記録装
置に関するものである。

［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、これを記録紙等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、高密度のマルチノズル化が容易に具現化でき
るので、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。

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ｔｉ、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体を有する液滴形成手段と、その
電気熱変換体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、ラインプリンタ用の記録
ヘッド、すなわち被記録材の全幅にわたって吐出口を整
列させた所謂フルマルチ型の記録ヘッドを構成したもの
である。

第７図はかかる形態のインクジェット記録ヘッドの駆動
装置の構成例を示したものであり、第８図および第９図
はその駆動タイミングを示したものである。第７図にお
いて、２は不図示の複数のインク吐出口に対応して設け
られる電気熱変換体であり、電気熱変換体２と同一のビ
ット数である記録データ（ＳＩ；１３−ｂ）が第８図に
示すように、駆動用ＩＣａ内のシフトレジスタ４にデー
タ転送用クロック（ＣＬＫ）に同期して順次転送され、
転送された記録データＳＩは全データ入力後ラッチ信号
（ＬＡＴ）の入力によりラッチ回路５に読み込まれる。

その後分割駆動用信号（ＥＩ）および分割駆動信号転送
りロック（ＥＣＫ）の入力に応じてフリップフロップ（
Ｆ／Ｆｌ　６により駆動用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）のＯＮの間の
みその駆動用ＩＣＥの記録データ信号がＯＮの状態の電
気熱変換体２を第９図に示すような順序で選択的に通電
することにより、その吐出口１３からインクの吐出が行
われる。

［発明が解決しようとする課題Ｊ ところで、この種の装置ではインク中に電気熱変換体２
の通電により気泡を発生させ、その発泡の圧力により記
録ヘッドのインク吐出口から直接インクを吐出させて記
録を行うので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。

すなわち、電気熱変換体２の通電によりインクの吐出が
行なわれると、そのときに発生する圧力の変動が共通液
室を介して隣接する液路内のインクを振動させる場合が
ある。そこで、隣接した波路に配設されている電気熱変
換体を連続して駆動すると、その圧力変動により吐出が
不安定となり、吐出液量が変化することによって、記録
画像に１談むらが生じる原因となる。なお、このような
インク圧力の変動による吐出液量の変動は連続して同時
駆動するｂｉｔ数が多い程、また吐出口からの距離が近
い程顕微であり、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。

そのために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に、共通液室を広くした
り、あるいは隣接する電気熱変換体への駆動間隔を長く
することが必要であり、これらのことが記録ヘッドの小
型化、高速記録への障害となっていた。

このような問題を解決するために全ての電気熱変換体を
同時に駆動することも考えられるが、１つの電気熱変換
体に流れる電流が数１０ｍＡ〜数１００ｍＡと大きい。

そのために、駆動時に要する電流量がぼり大になり駆動
電源および記録ヘッドの小型には不向きであることから
、複数の電気熱変換体を１ブロックとして複数のブロッ
クを構成し時分割に駆動する方法が用いられてきたもの
である。

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手段によりインク圧力変動による記
録画像への影響を排除し、小型かつ高品位で高速記録が
可能なインクジェット記録ヘッドの駆動方法及び前記駆
動方法を用いた記録装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、記録液滴形成
のための熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換体と
、複数ブロックに分割された前記電気熱変換体を前記ブ
ロック単位で順次通電を制御する駆動素子を備え、隣接
する前記電気熱変換体のブロックが連続して駆動されな
い様、複数ブロックおきに順次駆動を行うことを特徴と
したインクジェット記録ヘッドの駆動方法及び記録装置
に関するものである。

［作　用］ 本発明によれば、駆動信号の送給順序を生成する手段に
より隣接する駆動ブロックが連続して駆動されないよう
にその駆動順序が組立てられるために、ブロックごとに
行われるインク吐出動作によるインク圧力の変動が次に
吐出されるブロックの流路に影響せず、濃度むらの発生
を防止することができかつ、装置の小型化・高速記録も
実現できる。

［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図は本発明の適用が可能なインクジェット記録ヘッ
ドを示すもので、特に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。

ここで、１１は通電に応じて発熱し、インク内に気泡を
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を経て形成されている。１
３Ａは発熱抵抗体１１に対応して吐出口１３およびこれ
に連通ずる流路１４を形成するための液路形成部材、１
５は天板である。また、１６は各流路１４に共通に連通
ずる共通液室であり、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。

第２図は第１図のような機械的構成および第７図のよう
にブロック別に複数の電気熱変換素子２を駆動可能な電
気的構成を有するインクジェット配録ヘッドｌに対する
駆動制御系の一例を示す。

２０は本実施例に係るヘッド駆動回路であり、不図示の
ゲート回路、ヘッド駆動用電源２１、タイミング生成回
路２２および記録データ・駆動タイミング生成回路２３
を有している。

そこで、このように構成したヘッド駆動回路２０におい
ては、タイミング生成回路２２が、記録データ・駆動タ
イミング生成回路２３からの制御信号Ｃ１およびＣ２に
応じてパルス幅設定用信号ＥＮＢ、分割駆動用信号ＥＩ
、分割駆動信号転送りロックＥＣＫおよびラッチ信号Ｌ
ＡＴを生成し、記録ヘッドｌの各駆動用ＩＣ３にそれぞ
れ供給する。

第３図は本実施例の駆動タイミングを示したもので、電
気熱変換素子２と同一ビット数で構成された記録データ
Ｓｌが記録データ転送用クロックＣＬＫに同期し入力さ
れた後、ラッチ信号ＬＡＴにより駆動ＩＣ３内のラッチ
回路５に読み込まれた後、分割駆動用信号ＥＩと分割駆
動信号転送りロックＥＣＫとの入力により、通電可能ブ
ロックをシフトし、信号ＥＮＢ入力により、各ブロック
ごとの通電が開始される。なお、この場合、分割駆動用
信号ＥＩと分割駆動信号転送りロックＥＣＫとは後述す
るように複数のブロックおきに通電が行われるようなタ
イミングで入力されるもので第３図のタイミングに従っ
て第４図に示すように２ブロックおきに通電がなされる
。

第４図は本実施例におけるこのような１〜３ｎからなる
各ブロックに対してなされる通電、吐出順序の一例を示
すもので、いま、たとえば記録ドツト密度が１６ドツト
／ｍｍの４７３６ドツトのラインヘッドの場合であると
すると、１つの駆動ＩＣ３に接続される電気熱変換素子
２を６４個、同時駆動される電気熱変換素子を１２８個
とした場合３７のブロックを２ブロックおきに順次、吐
出させて記録を行うことになる。

第５図および第６図は別の実施例によるタイミング及び
各ブロックの通電、吐出順序を示す。本例は１つのブロ
ック内のビット数を少なくしておき、ｎブロック離れた
ブロックを同時駆動するようにして吐出されるインクの
圧力の影響を分散減少させたものである。なお、本実施
例においては、順次通電されるブロック間隔が１ないし
２ブロックおきの場合を示したが、順次通電される最小
のブロック間隔は液室の形状、寸法、および同時駆動ビ
ット数等に応じて適切に設定されるべきものであり、そ
の間隔は特定に限定されるものではない。

以上のような記録ヘッドの駆動方法を用いて、例えば第
１０図に示すようなフルカラー記録が可能なラインプリ
ンタを構成することができる。次にその構成について説
明する。

第１０図において、２０１Ａおよび２０１Ｂは、記録媒
体Ｒを副走査方向Ｖ、に挟持搬送するために設けたロー
ラ対である。２０２８Ｋ　、　２０２Ｙ、　２０２Ｍお
よび２０２Ｃは、それぞれ、記録媒体Ｒの全幅にわたっ
てノズルを配列したブラック、イエロー、マゼンタおよ
びシアンの記録を行うフルマルチタイプの記録ヘッドで
あり、その順に記録媒体搬送方向上流側より配置しであ
る。

２００は回復系であり、吐出回復処理にあたっては記録
媒体Ｒに代って記録ヘッド２０２８に〜２０２Ｃに対向
する。本ラインプリンタにおいては、前述した通りのヘ
ッド駆動方法を用いて、前記ヘッド２０２８に、　　２
０２Ｙ、　２０２Ｍ、　２０２Ｃの駆動制御を行う。

なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
バブルジェット方式の記録ヘッド、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。

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４７４０７９６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。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て液体
（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（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。

記録ヘッドの構成としては、上述の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４
５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００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、記録を確実に効率よ（行いつるから
である。

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
て本発明は特に有効に適用できる。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。加えて、上側のような
シリアルタイプのものでも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。

また、本発明に記録装置の構成として設けられる、記録
ヘッドに対しての回復手段、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による予備加熱手段、記録とは
別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定し
た記録を行なうために有効である。

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。

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
態を採るものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、隣接したブ
ロックが連続的に駆動されることがないので、インク吐
出時に発生する圧力変動が隣接する液路に伝播してその
インク圧の変動により記録画像に濃淡むらが発生するの
を比較的簡単な手段で解消することができ、小型で、高
速かつ高品位な記録の可能なインクジェット記録装置を
提供することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するインクジェット配録ヘッドの
構成を一部破砕して示す斜視図、第２図は本発明による
記録ヘッド駆動系の回路構成を示すブロック図、 第３図は本発明の駆動系回路による各種信号発生のタイ
ミングを示す図、 第４図は第３図に示すタイミングによる駆動ブロックの
駆動順序を示す説明図、 第５図は本発明の駆動系回路による各種信号発生の他の
タイミング例を示す図、 第６図は第５図に示すタイミングによる駆動ブロックの
駆動順序を示す説明図、 第７図は従来のインクジェット記録ヘッドの回路構成を
示すブロック図、 第８図は従来の駆動系による各種信号発生のタイミング
を示す図、 第９図は第８図に示すタイミングによる駆動ブロックの
駆動順序を示す説明図、 第１０図は本発明のヘッド駆動方法を用いたラインプリ
ンタの模式斜視図である。 １・・・記録ヘッド、 ２・・・電気熱変換体（電気熱変換素子）、３・・・駆
動用ＩＣ１ ４・・・シフトレジスタ、 ５・・・ラッチ回路、 １３・・・吐出口、 １４・・・液路、 ２０・・・ヘッド駆動回路、 ２２・・・タイミング生成回路、 ２３・・・記録データ駆動タイミング生成回路、Ｓｌ・
・・記録データ、 ＥＮＢ・・・パルス幅設定用信号、 ２０２Ｙ、　２０２Ｍ、　２０２Ｇ、　２０２８Ｋ・・
・記録ヘッド、ＥＩ・・・分割駆動用信号。 第１ 因 １ １３−ｂ ３−ｂ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録液滴形成のための熱エネルギーを発生する複数
   の電気熱変換体と、複数ブロックに分割された前記電気
   熱変換体を前記ブロック単位で順次通電を制御する駆動
   素子と、を備え、 隣接する前記電気熱変換体のブロックが連続して駆動さ
   れない様、複数ブロックおきに順次駆動を行なうことを
   特徴としたインクジェット記録ヘッドの駆動方法。 ２）同時駆動される電気熱変換体のブロックを隣接しな
   い様に複数に分割し順次駆動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ヘッドの駆動方法。 ３）前記ブロックは、連結する複数ｂｉｔを１ブロック
   とすることを特徴とする請求項１に記載のインクジェッ
   ト記録ヘッドの駆動方法。 ４）配列された吐出口の各々に対応して配設され、イン
   クを吐出させるために利用される熱エネルギを駆動信号
   に応じて発生する複数の電気熱変換体と、該複数の電気
   熱変換体から配列順に編成された同数の電気熱変換体か
   らなる複数の駆動ブロックの個々に設けられ、当該駆動
   ブロックにおける前記電気熱変換体を同時駆動可能に制
   御する駆動制御素子と、 少なくとも隣接する駆動ブロックが連続して駆動されな
   いように前記駆動制御素子を介して供給される前記駆動
   信号の送給順序を生成する手段と、 記録媒体を搬送するための搬送手段と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ５）隣接しない前記駆動ブロックが同時に駆動されるこ
   とを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装
   置。 ６）前記インクジェット記録は、核沸騰を越える急速な
   温度上昇によって、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生
   じさせてインク内に気泡を形成し、この気泡の成長・収
   縮により吐出口よりインク液滴を吐出させるバブルジェ
   ット記録方式である前記各請求項に記載のインクジェッ
   ト記録ヘッドの駆動方法及び記録装置。