JPH03227633A - インクジェット記録装置 - 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、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機等に用
いられるインクジェット記録装置に関し、特に被記録材
に向ってインクを吐出口から吐出することにより文字・
画像の記録を行うインクジェット記録装置に関する。

［従来の技術］ インクジェット記録装置は、ノンインパクト記録方式の
ものであり、比較的高速、高画質の記録が得られるので
、近年多くの注目を集めている。

中でも熱エネルギを利用したバブルジェット方式のもの
は、記録ヘッドのいわゆるフルマルチ化に適しているの
で研究開発が活発に進められている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、吐出口を多数有するフルマルチヘッドを
用いた従来装置では、その記録画像の画像均一性を得る
のが極めて難しいという点がある。その理由は個々の吐
出口から吐出されるインクの量が微妙にばらつくためで
ある。製造技術的にこのインク吐出量を均一化すること
は、吐出口の寸法的な均一化を計ることのみならず、吐
出口の表面状態や発熱抵抗体の熱的特性等の種々の特性
の均一化を計ることを意味するので、実際上は極めて困
難であり、吐出口の数を増やせば増やす程、そのインク
吐出量の均一化の困難さが増加するというやっかいな解
決すべき課題があった。

そこで、本発明の目的は、上述の課題を解決し、吐出口
等の特性が不均一で、インク吐出量が不均一となるよう
なフルマルチタイプのインクジェット記録ヘッドを用い
ても、記録画像の均一性が得られて常に高速、高画質が
得られるインクジェット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］ 上記目的を達成するため、本発明は、複数の吐出口に対
して各々設けられた複数の発熱抵抗体に記録信号に応じ
て電気エネルギを選択的に印加することにより、インク
を該吐出口から吐出させて被記録材上に記録を行うイン
クジェット記録装置において、前記各吐出口のインク吐
出量特性に応じて、各々対応する前記発熱抵抗体に印加
する前記電気エネルギの波形を該各吐出口のインク吐出
量が均一となるように可変にする電気エネルギ波形制御
手段を具備したことを特徴とする。

また、本発明の一態様は、前記電気エネルギ波形制御手
段は、前記電気エネルギの印加パルス幅を変化させる。

該印加パルス高を変化させる、該印加パルスの電圧・電
流を変化させる。チョッピング波形でデユーティ変化さ
せる。およびサブヒートパルスを変化させる、の少（と
もいずれかにより電気エネルギ波形を可変にすることを
特徴とする。

また、本発明の他の態様は、前記電気エネルギ波形制御
手段は、各前記発熱抵抗体の抵抗値に応じてあらかじめ
固定的に決定された印加波形の信号を個別に発生する信
号発生手段を有することな特徴とする。

また、本発明の他の態様は、前記電気エネ波形制御手段
は、前記記録材上に記録された画像の濃度特性を測定す
る測定手段と、該測定手段により測定された各吐出口毎
の画像濃度特性に応じて対応する各前記発熱抵抗体に印
加する電気エネルギの波形を選択決定する波形選択手段
と、該波形選択手段で選択された波形のデータを各前記
発熱抵抗体に対応して記憶する記憶手段と、記録信号の
入力に応じて該記憶手段から前記波形データを読み出す
読み出し手段とを有することを特徴とする。

［作　用］ 本発明では、各吐出口の出力特性に応じて各々の吐出口
に印加するパルス波形を可変にするようにしたので、各
吐出口からのインク吐出量が均一化し、画質の向上が得
られる。

［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
。

ｌ工叉五皇 第１図は本発明の第１実施例における制御系の概略回路
構成を示す。同図において、■は記録信号（画像信号）
が入力するシフトレジスタ、２゜３．４はそれぞれ入力
側がシフトレジスタ１と接続し、吐出口の特性に応じて
パルス幅を異ならせたパルス信号を発生するパルス発生
器である。

５．６．７はそのパルス信号により０Ｎ１０ＦＦ　（開
閉）するスイッチ、８，９．１０は駆動電圧で、それに
よりインクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発熱す
る各吐出ロＡ、Ｂ、Ｃ内に設けられた発熱抵抗体（通電
発熱抵抗体とも称する）である。

先ず説明を簡単にする為に、記録ヘッドの吐出口が３つ
であると仮定した場合を例にとって本実施例を説明する
。ここで吐出口Ａ、Ｂ、Ｃから吐出するインク滴、の吐
出量特性が第２図に示すものとする。第２図の横軸は各
吐出口Ａ、Ｂ、Ｃに対応する発熱抵抗体８，９．１０に
印加する電流パルスのパルス幅で（μＳｅｃ　）を示し
、その縦軸はインク吐出量（ｐｌ）を示す。例えば、イ
ンク吐出量を２０ｐｌ　（ピコリットル）に揃える場合
にはこの第２図の特性から吐出口Ａ、Ｂ、Ｃの各々の発
熱抵抗体８，９．１０に印加する電流パルス幅は７．２
４Ｓｅｃ、　８．８ｇ５ｅｃ、　８．８４Ｓｅｃとなる
。

次に、第１図の回路の動作を説明する。

記録信号がシフトレジスタ１に転送される。記録信号が
インク吐出を要する信号の場合にはシフトレジスタ１は
パルス発生器２，３．４にトリガ信号を個別に発生する
。このトリガ信号が発生すると、予め吐出口Ａ、Ｂ、Ｃ
の発熱抵抗体８゜９、ｌＯに印加するパルス幅を各吐出
口の吐出量特性に応じて設定したパルス発生器２，３．
４からインク吐出量が２０ｐｌとなる様に設定幅のパル
スが発生し、スイッチ５，６．７をＯＮにする。スイッ
チ５，６．７がＯＮになると、発熱抵抗体８，９゜ｌＯ
に所定電圧で異なる設定幅のパルスがそれぞれ流れる。

このため、Ａ、Ｂ、Ｃのいずれの吐出口からも２０ｐｌ
の一定のインク滴が吐出、飛翔し、紙のような記録材上
に均一な画像を常に得る事ができる。

インク吐出量の可変制御はこのようなパルス幅変調以外
に、パルスの高さ、すなわち、パルスの出力電圧又は出
力電流を変調することでも可能であり、またそのパルス
波形は単一矩形波形である必要はな（、例えばチョッピ
ング波でそのデユーティ比を変えたり、あるいはまた後
に述べるようなサブヒートパルス駆動方式によっても得
られる。

又、各発熱抵抗体８，９．１０に印加するパルス信号の
波形の決定方法としては種々の方法が可能である。即ち
、前述した様に製造時等において各吐出口のインク吐出
特性からそのパルス信号の波形を予め決定し、固定的に
設定する方法の他に、使用者の任意の時刻においてその
吐出特性を測定手段（不図示）により測定してその測定
値に基いて予め設定した。アルゴリズムに従って上記の
バル大信号の波形をＣＰＵ等で決定する方法、あるいは
インク吐出特性に大きく影響する因子だけに着目して、
例えば発熱抵抗体の抵抗値を電気的に測定し、その測定
結果に対してパルス波形を決定する方法等が適用できる
。

１１叉呈ｌ 第３図は本発明の第２実施例における回路構成を示す。

同図において、１１は記録データが入力するＦＩＦＯ（
ファストイン・ファストアウト）レジスタ、１２はクロ
ックに同期してカウントアツプするカウンタ、１３はカ
ウンタ１２のカウント値をアドレス信号としてパルス波
形を選択するためのアドレス信号を出力する波形選択Ｒ
ＯＭ　　（リードオンリメモリ）、１４はＲＯＭ１３か
らのアドレス信号により選択されたパルス波形の信号を
発生する波形ＲＯＭである。１５はレジスタ１１の出力
信号と波形ＲＯＭ１４の出力信号の論理積をとるＡＮＤ
ゲート、１６は記録ヘッドである。記録ヘッド１６にお
いて、１７はＡＮＤゲー１−１５を介して人力するパル
ス信号を格納するシフトレジスタ、１８はＡＮＤゲート
、１９は発熱抵抗体、２０は電源スィッチである。

ここでは、２５６個の吐出口を有する記録ヘッド１６を
用いる場合とする。

以上の構成において、記録データはクロックに同期して
ＦＩＦＯレジスタ１１に転送される。又、このクロック
と同期してカウンタ１２がカウントアツプする。例えば
１ビツト目の発熱抵抗体１８に印加するパルス波形は、
次の様にして決定される。即ち、カウンタ１２から出力
される１ビツト目を示すアドレス信号１により波形選択
ＲＯＭ１３のアドレス１番地に記憶されている波形ナン
バ０００１が指定される。このＲＯＭ１３の波形ナンバ
０００１の出力が波形ＲＯＭ１４のアドレス信号となり
、ＲＯＭ１４のアドレス０００１に記憶されている信号
１１１１００がパラレル７ビツトで出力される。ここで
、もしｌビット目の信号が吐出を要するならば、ＡＮＤ
ゲート１５のＦＩＦＯレジスタ１１からの入力端に“１
”が立ち、これにより波形ＲＯＭ１４からの出力信号が
記録ヘッド１６の７ビツトシフトレジスタ１７に入力さ
れる。他方、もし１ビット目、の信号が吐出を要しない
ならば、ＡＮＤゲート１５の入力端は０となるので、Ａ
ＮＤゲート１５の出力は全てＯとなる。

記録ヘッド１６に入力される７ビツトの信号は第４図に
示す様な波形に対応する。この様に２つのパルスに分割
して駆動する波形を利用すると、インク吐出量の変調範
囲を大きくする事が可能となる。

本例では、予め同一の駆動パルスの条件で記録ヘッド１
６を駆動して２５６個の吐出口の吐出量を測定し、その
測定結果から予め実験的に得ておいたパルス波形と吐出
量との関係を参照して、各々の発熱抵抗体１９に印加す
べきパルス波形を決定し、その決定したパルス波形を記
憶させた波形ＲＯＭ１４のアドレスを波形選択ＲＯＭ１
３に入力する。

実際に、印加電圧を２０Ｖ、最大パルス幅１２μＳｅｃ
の条件下で、パルス幅９μＳｅｃの均一のパルスで発熱
抵抗体１９を印加した時に印字ドツト径が１１０μｍ±
５０μｍのばらつきがあったものが、本実施例のビット
対応補正処理により印字ドツト径は１１０μｍ±２０μ
ｍのばらつきとなり、実質的に均一な画像が得られるこ
とが確認できた。

匿」」Ｕ１％ 第５図は本発明の第３実施例の回路構成を示し、紙面に
一旦記録した画像を読み取って、その画像の濃度分布に
応じて各発熱抵抗体に印加すべきパルスの波形を決定す
る例を示す。同図において、２１は照明光源（ランプ）
、２２は用紙、２３は用紙上の記録画像からの反射光を
集光するレンズ、２４はレンズ２３を介して結像された
画像を光電変換により電気信号に変換するＣＣＤ　　（
電荷結合素子）である。２５は後述のＯＤ−パルス波形
対応ＲＯＭ　、　２６は後述の波形ＲＡＭ　　（ランダ
ムアクセスメモリ）、２７はクロックでカウントアツプ
するカウンタ、２８は記録データが転送されるシフトレ
ジスタ、２９は波形ＲＡＭの出力とシフトレジスタ２８
の出力との一致をとるＡＮＤゲートである。３０はシフ
トレジスタ３１等を有する記録ヘッドである。

次に本実施例の動作を説明する。

印加電圧２０Ｖ、パルス幅８ｕＳｅｃの均一条件で紙面
２２上に記録した画像をランプ２１で照明し、その反射
光をレンズ２３を介してＣＣＤ　２４で読取る。このと
きの読取り密度は記録密度と等しく　１６ｐｅｌ／ｍｍ
であり、記録の１ビツト目と読取りの１ビツト目を対応
させるものとする。記録されたドツト径が濃度信号に対
応する様にスムージング回路（図示しない）を介して得
たＣＣＤ出力信号を次にＡ／Ｄコンバータ（図示しない
）を介してＯＤ−パルス波形対応ＲＯＭ２５に入力する
。このＲＯＭ２５には、予め実験により得た結果により
、低濃度データに対してはドツト径がより大きくなるパ
ルス波形の波形データが配列され、又逆に高濃度データ
に対してはドツト径がより小さ（なるパルス波形の波形
データが配列されている。読取濃度とパルス波形、波形
データの対応関係の実際値は例えば、この実施例におい
ては第６図に示す通りであるとする。

以上のようにして、ＯＤ−パルス波形対応ＲＯＭ２５に
よって１ビツト目から順次決定された波形データが波形
ＲＡＭ２６に記録される。

本例では４７３６ビツト（１６ｐｌ　−Ａ３）のデータ
を扱うものとする。

次に、クロック（例えば１２ＭＨ工）に同期して記録デ
ータがシフトレジスタ２８に入力する。次に、クロック
に同期してシフトレジスタ２８から記録データが出力す
るのと同期して、カウンタ２７の出力アドレスにより波
形ＲＡＭ２６から５ビツトのデータが出力し、ＡＮＤゲ
ート２９を通じて記録ヘッド３０のシフトレジスタ３１
に入力する。

この記録ヘッド３０は３ビツトと２ビツトのカウンタ３
２．３３を備えており、カウンタ３２．３３のセットア
ツプ値を指定してｐｃ、、　ｐｃ、の各々のカウンタク
ロックによって、印加パルスを出力し、発熱抵抗体３６
を駆動する。

本実施例において、記録画像の均一性をより向上させる
には、複数回上述の動作を繰返すとよい。すなわち、記
録画像を読取り、パルス波形を決定し、決定したこのパ
ルス波形で記録した画像を再度読取り、パルス波形を再
度決定するように行なうことにより、より効果的に記録
画像の均一性を得ることができることが確認できた。

（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
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。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だ液体（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。

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、複数の電慨然変換体に対して、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５
９−１２３６７０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（行いうるか
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。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、リーグ等と組合せた虜写装
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でもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、各吐出口からの
インク吐出量を各々の吐出口の出力特性に応じて各々の
発熱抵抗体に印加するパルス波形を可変にするようにし
たので、吐出特性不均一の記録ヘッドでも各吐出口から
のインク吐出量が均一化する。これにより、本発明によ
れば、非常に多くの吐出口を有するフルマルチ記録ヘッ
ドを用いた高速記録に於いても高画質を得ることが可能
となる。

また、実用に耐え得る程度の均一性を得るために、記録
ヘッドの製造過程に於ける収率（歩留）が従来では極め
て低く、製造コスト上昇の原因となっていたが、本発明
によれば使用可能な記録ヘッドの均一性に対して従来よ
りもゆるい規準を設定できる様になり、製造コストの低
下を図れる効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の回路構成を示すブロック
図、 第２図は第１図の実施例において発熱抵抗体に印加する
パルスのパルス幅とインク吐出量の関係の一例を示すグ
ラフ、 第３図は本発明の第２実施例の回路構成を示すブロック
図、 第４図は第３図の波形ＲＯＭに格納されているパルス信
号の波形例を示す波形図、 第５図は本発明の第３実施例の回路構成を示すブロック
図、 第６図は第５図の実施例において画像読取濃度と出力パ
ルス波形と波形データの相対関係の一例を示す説明図で
ある。 １・・・シフトレジスタ、 ２、３．４・・・パルス発生器、 ８、９．１０・・・発熱抵抗体、 １１・・・ＦＩＦＯレジスタ、 １２・・・カウンタ、 １３・・・波形選択ＲＯＭ、 １４・・・波形ＲＯＭ、 １５・・・ＡＮＤゲート、 １６・・・記録ヘッド、 １９・・・発熱抵抗体、 ２４・・・ＣＣＤ　。 ２５・・・ＯＤ−パルス波形対応ＲＯＭｚ６・・・波形
ＲＡＭ　。 ３０・・・記録ヘッド。 第 図 （ｐｉ） 第２図 ○ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の吐出口に対して各々設けられた複数の発熱抵
   抗体に記録信号に応じて電気エネルギを選択的に印加す
   ることにより、インクを該吐出口から吐出させて被記録
   材上に記録を行うインクジェット記録装置において、 前記各吐出口のインク吐出量特性に応じて、各々対応す
   る前記発熱抵抗体に印加する前記電気エネルギの波形を
   該各吐出口のインク吐出量が均一となるように可変にす
   る電気エネルギ波形制御手段を具備したことを特徴とす
   るインクジェット記録装置。 ２）前記電気エネルギ波形制御手段は、前記電気エネル
   ギの印加パルス幅を変化させる、該印加パルス高を変化
   させる、該印加パルスの電圧・電流を変化させる、チョ
   ッピング波形でデューティ変化させる、およびサブヒー
   トパルスを変化させる、の少くともいずれかにより電気
   エネルギ波形を可変に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装置。 ３）前記電気エネルギ波形制御手段は、各前記発熱抵抗
   体の抵抗値に応じてあらかじめ固定的に決定された印加
   波形の信号を個別に発生する信号発生手段を有すること
   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
   記録装置。 ４）前記電気エネルギ波形制御手段は、 前記記録材上に記録された画像の濃度特性を測定する測
   定手段と、 該測定手段により測定された各吐出口毎の画像濃度特性
   に応じて対応する各前記発熱抵抗体に印加する電気エネ
   ルギの波形を選択決定する波形選択手段と、 該波形選択手段で選択された波形のデータを各前記発熱
   抵抗体に対応して記憶する記憶手段と、 記録信号の入力に応じて該記憶手段から前記波形データ
   を読み出す読み出し手段と を有することを特徴とする請求項１または２に記載のイ
   ンクジェット記録装置。 ５）前記発熱抵抗体に印加する電気エネルギーは、記録
   ヘッドのインクに膜沸騰を生じさせてインクを吐出する
   パルス信号であることを特徴とする請求項１ないし４の
   いずれかに記載のインクジェット記録装置。