JPH06297729A

JPH06297729A - インクジェット記録装置及びインク相変化検出方法

Info

Publication number: JPH06297729A
Application number: JP9134493A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Doi; 健土井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1994-10-25

Abstract

(57)【要約】【目的】常温で固体または半固体であるインクを溶融
させてから吐出させるインクジェット記録装置におい
て、インクが適正な液体状態になっているか否かを検出
すること【構成】インクを吐出するための吐出口１５と、イン
クの吐出のために利用されるエネルギーを発生するエネ
ルギー発生素子１９と、常温で固体又は半固体であるイ
ンクを溶融する加熱体２２が設けられ、前記吐出口１５
に供給するインクを貯留する液室１６、１７とを備える
インクジェット記録装置において、音波発生手段１９と
音波検出手段４０を備え、該音波発生手段によって発生
した音波を前記音波検出手段で検出し、この検出出力に
基づいて前記インクの相変化を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、常温で固化するインク
を加熱して溶融させてから吐出して飛翔液滴を形成し、
これを紙等の被記録媒体に付着させて記録を行なうため
のインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記
録装置及びインク相変化検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、印字品位の
良好さ、記録の早さ、動作時の静粛性などの利点がある
ため、近年多く使われるようになってきた。中でも、イ
ンクの吐出口の近傍におけるインクの液流路中に電気熱
変換素子を備え、その電気熱変換素子が発生する熱エネ
ルギによってインク中に膜沸騰を生じさせ、その膜沸騰
による気泡の成長に伴ってインクを吐出させる方式のイ
ンクジェット記録装置は、電気熱変換素子、電極等のノ
ズルの基本部分が薄膜プロセスにより製造されるため、
ノズルの高密度化、フルマルチ化が容易で、現在インク
ジェット記録装置の主流となりつつある。

【０００３】ところで、インクジェット記録装置におい
て使用されるインクは通常、水、有機溶剤（単独または
混合）からなる液媒体と染料または顔料を必須成分と
し、これに各種の添加剤を加えて常温で液体のインクと
して調合されている。しかし、このような液体インクを
用いた場合には、液体の物性（例えば、粘度、表面張力
等）を調整することにより、液滴の吐出を安定的に行な
うことは容易であるが、普通紙に記録する場合、普通紙
の種類によっては、記録した液滴が紙の繊維内部に浸透
するまでに時間がかかるため、定着時間がやや長くかか
り、場合によっては、プリンタのカバー等で記録画像が
擦れて汚れたり、プリント物を手で触れるとインクが手
につく場合があった。

【０００４】このような問題点に関し、常温で固体また
は半固体のインクを一旦溶融し、液体状態にした後にイ
ンクを吐出させ記録を行なう方法が提案されている。こ
の方法によれば、インクはインク温度が融点以下になる
と直ちに固化するので、インク滴が記録紙に打ち込まれ
た直後にインク滴温度が融点より低くなるようにしてお
くと、打ち込まれたインク滴は直ちに固化し瞬時に定着
が完了することになる。従って、定着時間が大幅に短縮
され、記録紙上に印字されたインクによってプリンタ本
体を汚したり、またそれによって記録画像そのものが乱
れたり、プリント物に触れた手にインクがついたりする
ことがなくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
方法においては、インクを吐出させるためには、固体ま
たは半固体であるインクを一旦溶融させ液体状態にする
必要があるが、記録ヘッドを加熱することによってイン
クを溶融させようとしても、記録ヘッド内に不均一な温
度分布があったり、インク中のインクの各成分が不均一
であったりすることによって、インクは均一には溶融し
ないで固相、液相が混ざり合った状態で溶融してゆく。
そのため、記録ヘッドを所定温度に加熱制御しても、イ
ンクが適正な液体状態となるのに要する時間は通常記録
ヘッド内の各部位で異なる。また、気温、湿度等の環境
条件の違いによって記録ヘッド内に同一部分でもインク
が溶融する時間は異なる。ノズル内部のインクがまだ適
正な液体状態になっていない状態で記録動作を開始する
と、エネルギー発生素子からエネルギーを発生させても
正常なインク吐出が行なわれないので、その部分の画像
品位が低下または欠落し、適正な画像形成が行なわれな
い。また、この状態でノズル内部を加圧または吸引する
ことによりインクを強制的に吐出口外に排出し、新たに
インク収容部からインクを供給することによってインク
をリフレッシュしようとしても、完全に液体状態になっ
ていない部分のインクは抵抗が大きく、吐出口外に潤滑
に排出されない。従って、インクのリフレッシュは正常
に行なわれなくなる。

【０００６】そのため、インクを溶融させる際には、前
述の記録ヘッド内の温度分布、インク成分の不均一さ、
環境条件の変動等にかかわらず記録ヘッド内の各部位の
インクを十分に溶融させるために、余裕をもって長時間
加熱する必要が生じてくるが、加熱時間を長くすると記
録装置の立ち上げから記録動作開始までの時間が長くな
ってしまう上、加熱を維持するために大量の電力を消費
することになる。また更に、加熱開始後短時間のうちに
液体状態になってしまったインクが長時間の加熱を受け
ることにより、インク成分から溶媒等の成分が蒸発する
ことなどによりインクが変質する等の問題が生じる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、常温で固体ま
たは半固体のインクと、該インクを吐出させるための吐
出口と、液化させた該インクの吐出のために利用される
エネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記吐出
口に供給される前記インクを貯留する液室を備えたイン
クジェット記録装置において、音波発生手段と音波検出
手段を備え、該音波発生手段によって発生した音波を前
記音波検出手段で検出し、そのとき検出された音波に基
づいて、前記インクの相変化を検出することを特徴とす
る。

【０００８】また本発明は、常温で固体または半固体の
インクと、液化させた該インクを吐出させるための吐出
口と、液化させた該インクの吐出のために利用されるエ
ネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記吐出口
に供給される前記インクを貯留する液室を備えたインク
ジェット記録装置において、同一装置を音波発生手段及
び音波検出手段として動作させ、該装置によって発生さ
せた音波を同一の該装置によって検出し、そのとき検出
された音波に基づいて、前記インクの相変化を検出する
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】前記エネルギー発生素子に電気熱変換体を用い
た場合には、エネルギー発生素子からエネルギーを発生
させたときに、インクが液体状態であればインク中に気
泡が生成するのに対し、インクが固体状態または半固体
状態であった場合にはエネルギーを発生させてもインク
が溶融するだけで気泡は生成しない。従って、インクが
液体状態である場合は、エネルギー発生素子からエネル
ギーを発生させると気泡の生成消滅に伴う音波が発生す
るのに対し、インクが固体または半固体である場合はエ
ネルギーを発生させても気泡が生成しないので音波は発
生しない。よって、エネルギー発生素子である電気熱変
換体を音波発生手段として用い、エネルギーを発生させ
たときに音波が検出されるか否かを電気音響変換器等の
音波検出手段によって検出できるようにしておくと、こ
のとき音波が検出されるか否かによってインクが液体状
態であるか否かが検出できる。

【００１０】また、インク中を伝搬する音波の伝搬状態
はインクが固体状態である場合と液体状態である場合で
は異り、固体状態である時のインク中での音波の減衰率
はインクが液体状態であるときの減衰率よりも小さい。
従って、電気音響変換器等の音波発生手段によってイン
ク中に発生させた音波を電気音響変換器等の音波検出手
段によってインクを介し検出するときの検出強度はイン
クが固体状態であるときは強く、液体状態であるときは
弱い。よって、音波発生手段により発生させた音波がイ
ンク中を伝搬した後に音波検出手段によって検出される
ときの強度の違いによってインクが液体状態であるか否
かが検出できる。

【００１１】このようにして、本発明によれば、音波発
生手段によって発生させた音波が音波検出手段によって
検出されるときの音響信号の違いによって、常温で固体
または半固体のインクを溶融させた時にインクが液体状
態となったか否かを確実に検出することが可能となるの
で、インクが液体状態になると同時に記録動作に入るこ
とが可能となる。従って、記録ヘッド内の温度の不均一
分布やインク成分の不均一、環境条件の変動等によるイ
ンクの溶融遅れの可能性を見込んで記録ヘッドを長時間
加熱し続ける必要がなくなり、装置の立ち上げから記録
動作開始までの時間の大幅な短縮と、加熱のための電力
の大幅な節約が実現される。また、更に必要以上の加熱
によるインクの変質も回避できることになる。

【００１２】

【実施例】

実施例１本発明は、インクを吐出させるエネルギー発生素子とし
て電気熱変換体を用いた方式のインクジェット記録装置
への適用例である。

【００１３】まず、本発明の用いられる記録装置全体の
概略構成を図１２に従って簡単に説明する。図１２にお
いて、１は記録ヘッドでキャリッジ２上に設置されてい
る。キャリッジ２はガイドシャフト３に沿って左右に移
動する。５は記録用紙（被記録媒体）でプラテン６に支
持され、図示されない複数の送りローラによってガイド
されつつ搬送される。記録用紙５は記録ヘッド１のイン
ク吐出口形成面（以下、単に吐出面と呼称する）と対向
する位置では、その吐出面と平行に向い合うように保た
れる。

【００１４】次に、記録ヘッド１の構成について、図１
および図２に従って説明する。これらの図においては、
記録ヘッドの１つを符号１を付して代表して示してい
る。

【００１５】ヘッドチップ１１は、Ｓｉ製の基板１３と
硝子製の天板１４との接合構造でなり、それらの接合部
における吐出面側には、上下方向に並ぶ複数の吐出口１
５が形成されている。それらの吐出口１５は、それらの
個々に通じる複数の液路１６によって１つの共通液室１
７に連通されている。複数の液路１６の相互間の壁部
は、例えば紫外線硬化樹脂などによって形成されてい
る。共通液室１７は、インク供給口１８によってインク
収容部１２内に連通されている。６２は熱保持体で断熱
材等からなりヘッドチップ１１内の熱が外部へ洩れない
ように保持し、２１は電熱体で熱伝導性良好な金属等の
部材からなり天板１４上の温度分布を均一にする。２２
はインク溶融発熱体で基板１３に接着してあり、図３中
のインク溶融発熱体駆動回路６５によって電力供給を受
け発熱し、これによって液路１６内のインク及び共通液
室１７内のインクが加熱され溶融し液体状態に保たれ
る。２３はインクで、常温では固体又は半固体であり、
インク溶融発熱体２２によって加熱されることにより液
体状態となる。基板１３の上面には、各液路１６内に１
つづつ位置する複数の吐出エネルギー発生素子としての
電気熱変換素子（吐出ヒータ）１９と、これらの電気熱
変換素子１９に個別に電力を供給するアルミニュウム等
の配線とが成膜技術によって形成されている。

【００１６】４０はＰＺＴ、水晶、ロッシェル塩、ポリ
フッ化ビニリデン等の圧電性高分子、等からなる圧電性
の電気音響変換器で、基板１３の下面に接着剤等によっ
て取り付けられており電気熱変換素子１９によって生成
する気泡から発生する音波を基板１３を介して検出す
る。音波は固体中、特に本実施例に用いられるようなシ
リコン中を伝搬する際の減衰が極めて小さいので、本実
施例の様な構成では検出される音響信号の強度を非常に
大きく取ることができるので、音波の検出は極めて容易
になる。

【００１７】図３は本実施例の制御ブロック図で、４１
は増幅器で、電気音響変換器４０に接続され、電気音響
変換器４０からの出力を増幅する。気泡の生成消滅に伴
って発生する音波の周波数帯域は数１００ｋＨｚ〜数Ｍ
Ｈｚ程度の範囲であるが、伝搬してくる音波の周波数帯
域はエネルギー的には数１００ｋＨｚの周波数成分が中
心である。従って、電気音響変換器４０の感度及び、増
幅器４１の周波数帯域は数１００ｋＨｚ程度のオーダー
の範囲にあれば十分な強度で検出できる。

【００１８】４２はコンパレータで、増幅器４１に接続
されており、その出力は通常はアース電位となっている
が、増幅器４１からの出力が所定の基準電圧を越えると
一定電圧を出力する。４３は制御装置で、記録ヘッド駆
動回路４４に接続され、画像信号やコンパレータ４２か
らの信号等に応じて、適宜、記録ヘッドの駆動を制御す
る。

【００１９】さて、各液路１６内の電気熱変換素子１９
は記録データ等に応じて電力が選択的に供給されること
により個別に発熱し、その熱エネルギーによって液路１
６内のインク中に膜沸騰が生じ、その膜沸騰による気泡
の成長に伴ってインクが吐出口１５から吐出する。そし
て、このようにして複数の吐出口１５から選択的にイン
クを吐出させつつ、キャリッジ２を移動させることによ
り、被記録媒体５上にインクの液滴を付着させて、種々
の情報を記録する。

【００２０】以下、本実施例の動作を説明する。

【００２１】インク溶融発熱体駆動回路６５によってイ
ンク溶融発熱体２２が電力供給を受け発熱すると、常温
で固体状態または半固体状態のインク２３は温度が上昇
し溶融し始める。その後、適宜、電気熱変換素子１９に
電力を供給すると、電気熱変換素子１９は発熱するが、
このとき、インク２３が液体状態であると、インク２３
中には気泡が生成し、気泡の生成消滅に伴う音波が発生
する。発生した音波は基板１３中を伝搬し、電気音響変
換器４０によって検出される。電気音響変換器４０は音
波を検出すると、音波の強度変化に応じて変化する電圧
を出力する。電気音響変換器４０から出力された電圧は
増幅器４１によって増幅された後、コンパレータ４２に
出力される。コンパレータ４２では、前述の基準電圧
が、このときの入力電圧より低く設定してあり、このと
き、コンパレータ４２からは一定電圧、例えば電圧Ｖ₀
が制御装置４３に出力される。制御装置４３はコンパレ
ータからの出力電圧がＶ₀ であった場合には、インク２
３が液体状態であると判断する。制御装置４３は複数の
流路１６の電気熱変換素子１９それぞれに時系列的に電
力供給を行ない、それぞれの場合についてコンパレータ
からの出力電圧が全てＶ₀ であった場合に記録ヘッド駆
動回路４４に記録ヘッド駆動開始の信号を出力し、記録
動作は開始される。

【００２２】一方、電気熱変換素子１９に電力が供給さ
れたときに、インク２３がまだ固体状態または半固体状
態であった場合には、電気熱変換素子１９が熱エネルギ
ーを発生しても、インク２３は溶融するだけで気泡は生
成しない。従って、気泡の生成消滅に伴う音波も発生し
ない。そのため電気音響変換器４０で音波は検出され
ず、電気音響変換器４０からの出力は増幅器４１を経た
後も、コンパレータ４２内に設定された前記基準電位を
越えることはないのでコンパレータ４２の出力はアース
電位のまま変化しない。制御装置４３は電気熱変換素子
１９に電力供給を行なった後、一定時間の後にコンパレ
ータ４２から出力電圧Ｖ₀ が得られないと、インク２３
は固体状態又は半固体状態であると判断し、記録ヘッド
駆動回路４４に記録ヘッド駆動待機の信号を出力し、記
録動作は開始されない。

【００２３】このようにして、本発明によれば、常温で
固体又は半固体のインクを溶融させたときにインクが液
体状態になったことを確実に検出できるので、インクが
実際に液体状態になるのとほぼ同時に記録動作を開始で
きる。従って、記録ヘッド内の温度の不均一分布やイン
ク成分の不均一、環境条件の変動等によりインクの溶融
遅れの可能性を見込んで記録ヘッドを長時間加熱し続け
る必要がなくなり、装置の立ち上げから記録動作開始ま
での時間の大幅な短縮と、加熱のための電力の大幅な節
約が実現される。また、更に必要以上の加熱によるイン
クの変質も回避できることになる。

【００２４】実施例２図４は本発明の第２の実施例の断面図、図５は本実施例
の制御ブロック図である。

【００２５】本実施例は前記音波発生手段として、電気
熱変換素子１９と別に共通液室１７に音波発生手段とし
て専用の発熱体２０を設けたものである。発熱体２０
は、電気熱変換素子１９と同様の膜構成からなり、配線
も電気熱変換素子１９の場合と同様にＡｌ等で成膜技術
によって形成されている。発熱体２０には発熱体駆動回
路４７によって電気熱変換素子１９に印加されるのと同
程度の電力（２〜３Ｗ）が５〜７μｓの時間適宜供給さ
れる。

【００２６】さて、インク溶融発熱体駆動回路６５によ
ってインク溶融発熱体２２が電力供給を受け発熱する
と、常温で固体状態または半固体状態のインク２３は温
度が上昇し溶融し始める。その後、適宜、発熱体駆動回
路４７によって発熱体２０に電力を供給すると、発熱体
２０は発熱するが、このとき、インク２３が液体状態で
あると、共通液室１７内のインク２３中には気泡が生成
し、気泡の生成消滅に伴う音波が発生する。発生した音
波は基板１３中を伝搬し、電気音響変換器４０によって
検出される。電気音響変換器４０は音波を検出すると、
音波の強度変化に応じて変化する電圧を出力する。電気
音響変換器４０から出力された電圧は増幅器４１によっ
て増幅された後、コンパレータ４２に出力される。コン
パレータ４２では、前述の基準電圧が、このときの入力
電圧より低く設定してあり、このとき、コンパレータ４
２からは一定電圧、例えば電圧Ｖ₀ が制御装置４３に出
力される。制御装置４３は発熱体２０に電力供給したと
きにコンパレータから出力された電圧がＶ₀ であった場
合には、共通液室１７内のインク２３が液体状態である
と判断する。そして、更に各電気熱変換素子１９に電力
を供給したときのコンパレータ４２の出力電圧が全てＶ
₀ であったときには、記録ヘッド駆動回路４４に記録ヘ
ッド駆動開始の信号を出力し、記録動作は開始される。

【００２７】一方、発熱体２０に電力が供給されたとき
に、共通液室１７内のインク２３がまだ固体状態または
半固体状態であった場合には、発熱体２０が熱エネルギ
ーを発生しても、共通液室１７内のインク２３は溶融す
るだけで気泡は生成しない。従って、気泡の生成消滅に
伴う音波も発生しない。そのため電気音響変換器４０で
音波は検出されず、電気音響変換器４０からの出力は増
幅器４１を経た後も、コンパレータ４２内に設定された
前記基準電位を越えることはなく、コンパレータ４２の
出力はアース電位のまま変化しない。制御装置４３は電
気熱変換素子１９に電力供給を行なった後、一定時間の
後にコンパレータ４２から出力電圧Ｖ₀が得られないと
共通液室１７内のインク２３は固体状態又は半固体状態
であると判断し、記録ヘッド駆動回路４４に記録ヘッド
駆動待機の信号を出力し、記録動作は開始されない。ま
た更に、インク溶融発熱体２２が電力供給を受け発熱し
始めてから所定時間内に発熱体２０に電力が供給されて
も、コンパレータ４２から出力電圧Ｖ₀ が得られない場
合は制御装置４３は共通液室１７にインクが存在しない
と判断しユーザに対してインク残量僅少の警告を出す。

【００２８】このように、本実施例によれば、常温で固
体又は半固体のインクを溶融させたときの流路内のイン
クの溶融状態に加え、共通液室内のインクの溶融状態も
確実に検出できるので、記録動作中の共通液室１７内の
インク溶融不十分によるインクの供給不足が回避でき、
安定した記録動作を維持することが可能となる。また、
同時にインクの残量検出も可能となる。

【００２９】実施例３図６は本発明の第３の実施例の断面図、図７は本実施例
の制御ブロック図である。

【００３０】本実施例は共通液室１７内に設けた音波発
生手段を発熱体ではなく、電気音響変換器としたもので
ある。図６中、４５は該音波発生手段としての電気音響
変換器で、天板１４の下面に接着剤等で取り付けてあ
り、前記音波検出手段は圧電膜４６で、電極を設け電圧
出力を取れるようにした状態で基板１３上に作製してあ
る。もちろん、音波検出手段として基板１３に設けた電
気音響変換器４０を用いてもよい。ただしこの場合は、
音波の検出位置が音波発生位置から遠くなるので音波の
検出感度は劣化する。電気音響変換器４５、及び圧電膜
４６はＰＺＴ、水晶、ロッシェル塩、ポリフッ化ビニリ
デン等の圧電性高分子、等からなる。図７中、６０は電
気音響変換器４５を駆動する駆動回路である。

【００３１】さて、インク溶融発熱体２２が電力供給を
受け発熱すると、常温で固体状態または半固体状態のイ
ンク２３は温度が上昇し溶融し始める。その後、適宜、
制御装置４３からの命令によって、駆動回路６０が電気
音響変換器４５を駆動し始めると電気音響変換器４５か
らは音波が発生し、音波は共通液室１７内に伝搬し始め
るが、音波は固体状態のインク中を伝搬するときに比
べ、液体状態のインク中を伝搬するときの方が減衰が大
きくなるので、圧電膜４６に到達する音波の強度は、共
通液室１７内にインクが固体状態であるときより、液体
状態であるときの方が小さくなる。従って、圧電膜４６
から出力される音響信号は、共通液室１７内のインクが
固体状態であるときは大きく、液体状態であるときは小
さい。

【００３２】従って、コンパレータ４２の基準電圧を、
前述のそれぞれの場合での増幅器４１からの出力電圧の
間の値に設定し、圧電膜４６からの出力電圧が該基準電
圧を越えた場合は電圧値Ｖ₀ を出力し、越えない場合は
コンパレータ４２からの出力はアース電位のままとなる
ように設定しておくと、制御装置４３において、コンパ
レータ４２からの出力電圧がＶ₀ である場合には共通液
室内のインクは固体状態であり、Ｖ₀ でない場合は液体
状態であると判断できる。

【００３３】前述の例においては共通液室１７にインク
が無くなった場合に音波発生手段が損傷する可能性があ
るのに対して、本実施例においては、共通液室１７内の
インクの有無にかかわらず音波発生手段は損傷を受けな
いので信頼性が高くなるという利点がある。

【００３４】また、電気音響変換器４５、及び圧電膜４
６をインク収容部１２内に上述の方法と同様の構成で設
けてもよい。この場合はインク収容部内のインクの溶融
状態の検出が可能となる。

【００３５】また更に、音波が空気中を伝搬するときの
減衰率は液体中を伝搬するときより更に著しく大きいの
で、共通液室内１７またはインク収容部１２内のインク
がなくなった場合や固体状態のインク中に空隙等が存在
した場合は、音波発生手段から発生させた音波が音波検
出手段で検出されるときの検出強度はインクが液体状態
であるときより更に弱くなる。

【００３６】従って、コンパレータの基準電圧を複数個
用意し、上述の第１の基準電圧に加え、インクが液体状
態である場合の音波検出に伴う増幅器４１の出力電圧
と、インクが存在しない場合または固体状態のインク中
に空隙等が存在した場合の音波検出に伴う増幅器４１の
出力電圧との間に第２番目の基準電圧を設定しておけ
ば、音波検出に伴う増幅器４１の出力電圧が上述の第１
の基準電圧を下回った時に、更に第２の基準電圧を下回
るか否かによって、インクが液体状態になっている場合
と共通液室やインク収容部にインクが存在しない場合、
または固体状態のインク中に空隙等が存在する場合とを
分離できるので、インクが適正な液体状態であるか否か
が更に確実に検出できる。

【００３７】実施例４図８は本発明の第４の実施例の断面図、図９は本実施例
の制御ブロック図である。

【００３８】本実施例は前記音波発生手段と前記音波検
出手段を一体とし、電気音響変換器単体にその両方の機
能を兼用させるものである。図８中、４９は前記音波発
生手段と前記音波検出手段としての機能を兼ね備えた電
気音響変換器であり、ＰＺＴ、水晶、ロッシェル塩、ポ
リフッ化ビニリデン等の圧電性高分子、等からなり、接
着剤等によって天板１４の下面に取り付けてある。

【００３９】さて、インク溶融発熱体２２が電力供給を
受け発熱すると、常温で固体状態または半固体状態のイ
ンク２３は温度が上昇し溶融し始める。その後、制御装
置４３からの命令によって、駆動回路６０が電気音響変
換器４９を駆動し始めると電気音響変換器４９は音波を
発生する。発生した音波は共通液室１７内を進行した
後、基板１３に達し、ここで反射され再び天板１４の方
向に伝搬してくる。このとき、電気音響変換器４９は前
記音波検出手段として動作し、伝搬してきた音波を検出
するが、電気音響変換器４９に到達する音波の強度は前
述した通り共通液室内のインクの溶融状態によって異な
り、インクが固体状態である場合は強く、液体状態であ
る場合は弱くなる。従って、共通液室１７内のインクが
固体状態であるときは電気音響変換器４９で検出される
音響信号は強く、液体状態であるときは弱くなり、これ
によって共通液室１７内のインクが液体状態であるか否
かが検出できる。

【００４０】本実施例においては、第３の実施例の場合
に対し、音波の発生、検出に必要な部品を減らせるので
コストが安くなるという利点がある。

【００４１】実施例５図１０（ａ）は本発明の第５の実施例の断面図、図１０
（ｂ）はその斜視図、図１１は制御ブロック図である。

【００４２】本実施例の用いられる記録ヘッドはインク
を吐出させるエネルギー発生素子としてＰＺＴ等の圧電
素子を用いるものである。

【００４３】５６は感光性硝子からなる流路ブロック
で、エッチング処理等によって共通液室５２、圧力室５
２ａ、５２ｂ、振動板５１ａ、５１ｂが作り込まれてい
る。５５は支持基板で流路ブロック５６に張り合わされ
ている。５４は圧電素子支持基板で圧電素子５３ａ、５
３ｂ及び支柱５７が接着剤等によって装着されている。
圧電素子５３ａ、５３ｂ、及び支柱５７は、圧電素子支
持基板５４と接着されている面の対面で流路ブロック５
６に接着されている。圧電素子駆動回路６１によって、
圧電素子５３ａ、５３ｂに電圧が印加されると、圧電素
子５３ａ、５３ｂは変形し、これに伴ってこれが装着さ
れている振動板５１ａ、５１ｂが変形し、圧力室５２
ａ、５２ｂ内に圧力変化が生じて吐出口５０ａ、５０ｂ
からインクが吐出する。

【００４４】さて、本実施例は上述の記録ヘッドにおい
て、インクを吐出させるためのエネルギー発生素子であ
る圧電素子を前記音波発生手段として用い、更に異なる
圧力室に装着されている圧電素子を前記音波検出手段と
して用いるものである。

【００４５】さて、インク溶融発熱体２２が電力供給を
受け発熱すると、常温で固体状態または半固体状態のイ
ンク２３は温度が上昇し溶融し始める。その後、制御装
置４３からの命令によって、圧電素子５３ａが接続され
ているスイッチｓａが圧電素子駆動回路６１からの端子
６１Ｔ１に接続され、圧電素子５３ａに圧電素子駆動回
路６１からインクが吐出しない程度の交流電圧が印加さ
れる。すると、圧電素子５３ａからは音波が発生し、圧
力室５２ａ及び共通液室５２のインク中を伝搬し圧電素
子５３ｂまで到達する。圧電素子５３ｂにおいては、制
御装置４３によって圧電素子５３ｂに接続されているス
イッチｓｂが増幅器４１の端子４１Ｔ２に接続されてお
り、伝搬してきた音波が検出される。圧電素子５３ａか
ら発生した音波が圧力室５２ａ及び共通液室５２のイン
ク中を伝搬し圧電素子５３ｂまで到達したときの強度
は、インクが固体状態であるときの方が、インクが液体
状態であるときよりも大きい。従って、圧電素子５３ｂ
において検出される音波の強度は、インクが固体状態か
ら液体状態となると小さくなり、前述の例と同様に、検
出される音響信号の強度差によって、インクが液体状態
であるか否かを検出できる。

【００４６】このように、本実施例によれば、音波発生
手段や音波検出手段として動作する装置を新たに設けな
くても、従来の記録ヘッドの部品をそのまま用いて実現
されるので、低コストでインクの溶融状態を確実に検出
できる。

【００４７】尚、前述スイッチｓａ、ｓｂの切り替えは
時系列信号等によって適宜行なわれ、圧電素子５３ｂを
音波発生手段として用い、圧電素子５３ａを音波検出手
段として用いるときはスイッチｓａは端子４１Ｔ１に、
スイッチｓｂは端子６１Ｔ２に接続される。

【００４８】また、音波発生手段として用いた圧電素子
をそのまま音波検出手段として用いてもよい。この場合
は、圧力室のみのインクの溶融状態の検出が可能とな
る。

【００４９】このようにして、本発明によれば、エネル
ギー発生素子としてＰＺＴ素子等の圧電素子を用いた場
合にも、常温で固体又は半固体のインクを溶融させたと
きにインクが液体状態になったことを確実に検出できる
ので、記録ヘッド内の温度の不均一分布やインク成分の
不均一、環境変動等によるインクの溶融遅れの可能性を
見込んで記録ヘッドを長時間加熱し続ける必要がなくな
り、装置の立ち上げから記録動作開始までの時間の大幅
な短縮と、加熱のための電力の大幅な節約が実現され
る。また、更に必要以上の加熱によるインクの変質も回
避できることになる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明によれば、
常温で固体または半固体のインクと、液化させた該イン
クを吐出させるための吐出口と、液化させた該固体イン
クの吐出のために利用されるエネルギーを発生するエネ
ルギー発生素子と、前記吐出口に供給される前記固体イ
ンクを貯留する液室を備えたインクジェット記録装置に
おいて、音波発生手段と音波検出手段を備え、該音波発
生手段によって発生した音波を前記音波検出手段で検出
し、そのとき検出された音波に基づいて、前記固体イン
クの相変化を検出することによって、常温で固体または
半固体のインクを溶融させた時にインクが液体状態とな
ったか否かを確実に検出することが可能となるので、イ
ンクが液体状態になると同時に記録動作に入ることが可
能となる。従って、記録ヘッド内の温度の不均一分布や
インク成分の不均一、環境変動等によるインクの溶融遅
れの可能性を見込んで記録ヘッドを長時間加熱し続ける
必要がなくなり、装置の立ち上げから記録動作開始まで
の時間の大幅な短縮と、加熱のための電力の大幅な節約
が実現される。また、更に必要以上の加熱によるインク
の変質も回避できることになる。

【００５１】また本発明は、常温で固体または半固体の
インクと、液化させた該固体インクを吐出させるための
吐出口と、液化させた該固体インクの吐出のために利用
されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前
記吐出口に供給される前記固体インクを貯留する液室を
備えたインクジェット記録装置において、同一装置を音
波発生手段及び音波検出手段として動作させ、該装置に
よって発生させた音波を同一の該装置によって検出し、
そのとき検出された音波に基づいて、前記固体インクの
相変化を検出することによって、常温で固体または半固
体のインクを溶融させた時にインクが液体状態となった
か否かを少ない部品で確実に検出することが可能とな
る。従って、低コストで記録装置の立ち上げ記録動作開
始までの時間の大幅な短縮と、加熱のための電力の大幅
な節約が実現される。また、更に必要以上の加熱による
インクの変質も回避できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の断面図

【図２】第１実施例の外観図

【図３】第１実施例の制御ブロック図

【図４】第２実施例の断面図

【図５】第２実施例の制御ブロック図

【図６】第３実施例の断面図

【図７】第３実施例の制御ブロック図

【図８】第４実施例の断面図

【図９】第４実施例の制御ブロック図

【図１０】第５実施例の断面図（ａ）、分解斜視図
（ｂ）

【図１１】第５実施例の制御ブロック図

【図１２】記録装置の概略外観図

【符号の説明】

１記録ヘッド２キャリッジ５被記録媒体１２インク収容部１５吐出口１６液路１７共通液室１９電気熱変換素子２０発熱体２２インク溶融発熱体４０、４５電気音響変換器４６圧電膜５０ａ、ｂ吐出口５１ａ、ｂ振動板５２共通液室５２ａ、ｂ圧力室５３ａ、ｂ圧電素子５４圧電素子支持基板５５支持基板５６液路ブロック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出させるための吐出口と、該
インクの吐出のために利用されるエネルギーを発生する
エネルギー発生素子と、常温で固体または半固体のイン
クを溶融する発熱体が設けられ、前記吐出口に供給され
る前記インクを貯留する液室を備えたインクジェット記
録装置において、音波発生手段と音波検出手段を備え、該音波発生手段に
よって発生した音波を前記音波検出手段で検出し、その
とき検出された音波に基づいて、前記インクの相変化を
検出することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記音波発生手段は前記エネルギー発生
素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のインクジェット記録装置。
【請求項３】前記音波検出手段は電気音響変換器であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のインク
ジェット記録装置。
【請求項４】インクを吐出させるための吐出口と、該
インクの吐出のために利用されるエネルギーを発生する
エネルギー発生素子と、常温で固体または半固体のイン
クを溶融する発熱体が設けられ、前記吐出口に供給され
る前記インクを貯留する液室を備えたインクジェット記
録装置において、同一装置を音波発生手段及び音波検出手段として動作さ
せ、該装置によって発生させた音波を同一の該装置によ
って検出し、そのとき検出された音波に基づいて、前記
インクの相変化を検出することを特徴とするインクジェ
ット記録装置。
【請求項５】前記音波発生手段は電気音響変換器であ
り、該電気音響変換器に電気信号を印加することによっ
て音波を発生することを特徴とする特許請求の範囲第１
項又は第４項記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】前記音波発生手段を前記液室近傍に設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第４項記
載のインクジェット記録装置。
【請求項７】前記音波検出手段を前記液室近傍に設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第４項記
載のインクジェット記録装置。
【請求項８】前記音波発生手段を前記液室に供給する
インクを貯留するインク収容部に設けたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第４項記載のインクジェッ
ト記録装置。
【請求項９】前記音波検出手段を前記液室に供給する
インクを貯留するインク収容部に設けたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第４項記載のインクジェッ
ト記録装置。
【請求項１０】前記エネルギー発生素子は、熱エネル
ギーを発生する電気熱変換素子であって、発生する熱エ
ネルギーによってインク中に膜沸騰を生じさせ該膜沸騰
による気泡の成長に伴ってインクを吐出させるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第４項記
載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】前記エネルギー発生素子は、圧電素子
であって、電圧を印加されることによって変形し、該変
形によって発生する圧力によってインクを吐出させるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
４項記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】インクを吐出させるための吐出口と、
該インクの吐出のために利用されるエネルギーを発生す
るエネルギー発生素子と、常温で固体または半固体のイ
ンクを溶融する発熱体が設けられ、前記吐出口に供給さ
れる前記インクを貯留する液室を備えたインクジェット
記録装置において、音波発生手段と音波検出手段を備え、該音波発生手段に
よって発生した音波を前記音波検出手段で検出し、その
とき検出された音波に基づいて、前記インクの相変化を
検出することを特徴とするインク相変化検出方法。
【請求項１３】前記音波発生手段は前記エネルギー発
生素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１２項
記載のインク相変化検出方法。
【請求項１４】前記音波検出手段は電気音響変換器で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載のイ
ンク相変化検出方法。
【請求項１５】インクを吐出させるための吐出口と、
該インクの吐出のために利用されるエネルギーを発生す
るエネルギー発生素子と、常温で固体または半固体のイ
ンクを溶融する発熱体が設けられ、前記吐出口に供給さ
れる前記インクを貯留する液室を備えたインクジェット
記録装置において、同一装置を音波発生手段及び音波検出手段として動作さ
せ、該装置によって発生させた音波を同一の該装置によ
って検出し、そのとき検出された音波に基づいて、前記
インクの相変化を検出することを特徴とするインク相変
化検出方法。
【請求項１６】前記音波発生手段は電気音響変換器で
あり、該電気音響変換器に電気信号を印加することによ
って音波を発生することを特徴とする特許請求の範囲第
１２項又は第１５項記載のインク相変化検出方法。
【請求項１７】前記音波発生手段を前記液室近傍に設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第１２項又は第１
５項記載のインク相変化検出方法。
【請求項１８】前記音波検出手段を前記液室近傍に設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第１２項又は第１
５項記載のインク相変化検出方法。
【請求項１９】前記音波発生手段を前記液室に供給す
るインクを貯留するインク収容部に設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１２項又は第１５項記載のインク
相変化検出方法。
【請求項２０】前記音波検出手段を前記液室に供給す
るインクを貯留するインク収容部に設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１２項又は第１５項記載のインク
相変化検出方法。
【請求項２１】前記エネルギー発生素子は、熱エネル
ギーを発生する電気熱変換素子であって、発生する熱エ
ネルギーによってインク中に膜沸騰を生じさせ該膜沸騰
による気泡の成長に伴ってインクを吐出させるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項又は第１５
項記載のインク相変化検出方法。
【請求項２２】前記エネルギー発生素子は、圧電素子
であって、電圧を印加されることによって変形し、該変
形によって発生する圧力によってインクを吐出させるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１２項又は
第１５項記載のインク相変化検出方法。