JPH03227640A - インクジェット記録装置およびその記録ヘッドの駆動方法 - 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装置およびインクジェッ
ト記録ヘッドの駆動方法に便する。

〔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
エネルギを与えることで吐出口よりインクの液滴を吐出
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
−基部上に複数配設し、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０壱整列させ
た所謂フルマルチ型の記録ヘッドを構成したものがある
。

第５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６図はその駆動タ
イミングを示したものである。第５図において、２は複
数のインク吐出口（図示せず）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６図に示すよう
に、駆動用■Ｃ３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／Ｆ）
　Ｅ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ＩＣ３の記録データ信号がＯＮの状態の電気熱変換
体２を第７図に示すような１，２．・・・、ｎの順序で
選択的に通電することにより、吐出口からインクの液吐
出が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

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
ことが必要である。

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
あり、隣接した液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、記録画像に濃
淡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ｂ
ｉｔ数が多い程また吐出口からの距離が近い程顕微であ
り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（したり
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と大きいため
に駆動時に要する電流量がぼう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。そのため、複数の
電気熱変換体を１ブロツ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もち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装置およびその記録ヘッドの
駆動方法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、本発明のインクジェット
記録装置は、インクを吐出させるために利用される熱エ
ネルギを発生する複数の電気熱変換体を駆動し、インク
を吐出させて記録を行うインクジェット記録装置におい
て、前記複数の電気熱変換体のうち、所定数置きの電気
熱変換体を順次に選択して同時駆動可能とする手段と、
同時駆動可能な電気熱変換体に送給する記録データ信号
をその駆動に先立って前記記録ヘッドに一括して順次転
送する手段とを具えたことを特徴とするものである。

また、本発明のインクジェット記録ヘッドの駆動方法は
、インクを吐出させるために利用される熱エネルギを発
生する複数の電気熱変換体を有するインクジェット記録
ヘッドの駆動方法において、前記複数の電気熱変換体の
うち、所定数置きの電気熱変換体を順次選択して同時駆
動可能な状態にして、前記同時駆動可能な電気熱変換体
に送給する記録データ信号を順次その駆動に先立ち、記
録ヘッドに一括して転送し、転送された記録データ信号
に基づいて選択された電気熱変換体を駆動することを繰
返して１ライン分の記録を行うことを特徴とするもので
ある。

〔作　用〕

本発明によれば、複数の電気熱変換体のうち、所定数置
きの電気熱変換体を順次に選択してこれらに予め対応す
る記録データ信号を送給しておき、同時駆動可能な状態
として、次々と駆動するもので、これにより吐出時のイ
ンク圧の変動が他の吐出口からのインクの吐出に影響を
及ぼすことがなく、濃度むらのない安定した記録が得ら
れる。

〔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
ドな永すもので、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、インク内に膜沸騰
による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行程をを経て形成
されている。１３Ａ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液路１４を形成するための液
路形成部材、１５は天板である。また、１６は各液路１
４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５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上記録ヘッド１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Ｚ１、タイミング生成回
路２２、記録データ・駆動タイミング生成回路２３およ
び記録データ分割生成回路２４を有している。

このように構成したヘッド駆動回路２０において、タイ
ミング生成回路２２は記録データ・駆動タイミング生成
回路２３からの制御信号（１：１−Ｃ２に応じてパルス
幅設定用信号ＥＮＢおよび入力される記録データをラッ
チするラッチ回路５でのラッチ位置を選択して各ブロッ
クの駆動される電気熱変換体２を選択するための選択信
号５ＥＬＬ〜ＳＥＬｍ、およびそのラッチ信号ＬＡＴ２
とを生成する。また記録データ分割生成回路２４では１
ライン分の記録データＳＩＩから同時駆動される電気熱
変換体２に対応する記録データを抽出再編成して、記録
ヘッド駆動用■Ｃ３にそれぞれ信号ＳＩ２およびクロッ
ク信号ＣＬＫ２として供給する。

第３図は本実施例の駆動タイミングを示すもので、電気
熱変換体２と同一ビット数で構成された１ライン分の記
録データＳｌｌは記録データ分割生成回路２４において
同時駆動される電気熱変換体２に対応する記録データＳ
Ｉ２に分割再編成されたうえ、前記記録ヘッド１に転送
される。そしてラッチ信号ＬＡＴ２の入力により選択信
号ＳＥＬＩ−３ＥＬｍにて選択された駆動ＩＣ３内の各
ラッチ回路５に読み込まれる。かくして、パルス幅設定
信号ＥＮＢの入力に応じて選択された電気熱変換体２に
対する通電が行われ、このようにして上述のデータ転送
と選択信号５ＥＬＬ〜ＳＥＬｍおよび、パルス幅設定用
信号ＥＮＢの入力を各ブロックを構成する素子の数だけ
所定回数繰り返し、１ライン分の記録が行われる。

なお、第４図は本実施例における各吐出口１３の列にお
ける不図示の電気熱変換体駆動順序を示したものである
。この図に示すように各駆動ＩＣ３においてタイミング
生成回路２２によって選択された位置の電気熱変換体２
が複数同時に駆動されるものであるが、その吐出口１３
の位置が適切に離れているために連続する次のインク吐
出に影響を与えるようなことがない。

なお、上述の例においては記録ヘッド１に転送される記
録データの数を同時駆動ｂｉｔ数と同一とし、選択信号
５ＥＬＬ〜ＳＥＬｍによって駆動される電気熱変換体２
の選択を行ったがデータ転送時間が許される範囲内であ
れば、先に第５図に示した従来の回路構成によってもこ
のような駆動が可能である。この場合は、同時駆動され
る電気熱変換体２に対応する記録データを非通電側に固
定させるようになして、各駆動ＩＣ３に全電気変換体２
の数と同一ビット数のデータ転送を（り返すことにより
同様の駆動が可能である。

さて、第８図は前述したヘッド駆動方法を適用した複数
のフルマルチ型記録ヘッドＩＡ、　ＩＢ、　ＩＧおよび
ＩＤが並列に配置された多色のインクジェット記録装置
の一例である。これらの記録ヘッドＩＡ、　ＩＢ。

ＩＣおよびｌＤからはそれぞれシアン、マゼンタ、イエ
ローおよびブラックのインクが所定のタイミングで各吐
出口１３から被記録材１７に向けて吐出される。そして
、被記録材１７の上述したタイミングに応じた移動に従
って、被記録材１７上に画像記録がなされる。なお、本
例では被記録材１７が折畳みの可能な連続シートの場合
を示し、１８はシート送り用のローラ、１９はシート送
りローラ１８と共に連続シート１７を記録位置に保持す
ると共に不図示の駆動手段によりシート送りローラ１８
に連動してシート１７を矢印方向にシート送りする排出
側のローラである。

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
とじ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
に対してのキヤ・ソビング手段、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、記録色や濃度を真冬こ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、複数の電気
熱変換体のうち、近接する電気熱変換体が同時駆動され
ないように、所定数置きの電気熱変換体を順次に選択し
て同時駆動するもので、同時駆動される電気熱変換体が
分散されるために、インク吐出時に発生するインク圧の
変動が引続きのインク吐出に影響して記録画像に濃度む
らが発生するのを解消することができ、高品位の記録画
像が得られる小型でかつ高速のインクジェット記録装置
およびインクジェット記録ヘッドの駆動方法を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するインクジ三ット記録ヘッドの
構成を一部破砕して示す斜視図、第２図は本発明にかか
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６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７図は第６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８図は本発明の実施例を適用したインクジェット記録
装置の構成の一例を示す斜視図である。 １・・・記録ヘデード、 ２・・・電気熱変換体、 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、２４
・・・記録データ分割生成回路、 Ｓｌｌ、ＳＩ２・・・記録データ信号、ＳＥＬＬ−ＳＥ
Ｌｍ・・・選択信号、 ＥＮＢ・・・パルス幅設定用信号、 ＬＡＴｌ、　ＬＡＴ２・・・ラッチ信号。 第 図 １５図 １ １３−ｂ ３−ｂ 第６図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを吐出させるために利用される熱エネルギを
   発生する複数の電気熱変換体を駆動し、インクを吐出さ
   せて記録を行うインクジェット記録装置において、 前記複数の電気熱変換体のうち、所定数置きの電気熱変
   換体を順次に選択して同時駆動可能とする手段と、 同時駆動可能な電気熱変換体に送給する記録データ信号
   をその駆動に先立って前記記録ヘッドに一括して順次転
   送する手段と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２）インクを吐出させるために利用される熱エネルギを
   発生する複数の電気熱変換体を有するインクジェット記
   録ヘッドの駆動方法において、前記複数の電気熱変換体
   のうち、所定数置きの電気熱変換体を順次選択して同時
   駆動可能な状態にして前記同時駆動可能な電気熱変換体
   に送給する記録データ信号を順次その駆動に先立ち、記
   録ヘッドに一括して転送し、転送された記録データ信号
   に基づいて選択された電気熱変換体を駆動することを繰
   返して１ライン分の記録を行うことを特徴とするインク
   ジェット記録ヘッドの駆動方法。３）前記電気熱変換体
   は、膜沸騰を生じさせる熱エネルギを前記インクに印加
   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。 ４）前記電気熱変換体は、膜沸騰を生じさせる熱エネル
   ギを前記インクに印加することを特徴とする請求項２に
   記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。