JPH068458A - インクジェット記録ヘッドの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 オートパワーオフあるいはＯＦＦキーによる
オフ後、つまり記録装置の動作を停止したり、表示をオ
フしたりすることによる、みかけ上の電源オフ後、内蔵
の演算制御装置３０１により一定時間を計時し、その一
定時間内にＯＮキーの入力を受けつけた場合と、一定時
間の計時後に受けつけた場合に応じて、ＯＮキー入力後
に実行される予備吐出の量を変えるようにしている。 【効果】 ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０６の駆動を停
止すると共に演算制御装置３０１を低消費電力モードに
するなどして、消費電力の低減を図ることができる。そ
の結果として、乾電池３０５のような小容量の電池でも
駆動可能にし、ＡＣコードを不要にして、電源回路を小
さくでき、装置全体としても小型化が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電池を電源とす
るインクジェット記録装置に好適な、インクジェット記
録ヘッドの駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られているインクジェット記
録装置は、ＡＣ電源により駆動されるものがほとんどで
あり、電池を用いる場合にも、Ｎｉ−Ｃｄ電池のような
容量の大きい２次電池が使用されていた。

【０００３】図６は、従来から知られているインクジェ
ット記録装置に搭載されているインクジェット記録ヘッ
ドの概略構成図である。

【０００４】図６において６０１はヒーターボードであ
り、シリコン基板上に電気熱変換体（吐出ヒータ）６０
２と、これに電力を供給するアルミニウム４等の配線６
０３とが成膜技術により形成されて成る。そして、この
ヒーターボード６０１に対して、記録用液体の液路（ノ
ズル）６０６を限界するための隔壁を設けた天板６０８
を接着することにより、インクジェット記録ヘッドが構
成される。

【０００５】記録用の液体（インク）は、天板６０８に
設けた供給口６０５より共通液室６０４に供給され、こ
こより各ノズル６０６内に導かれる。そして、通電によ
ってヒーター６０２が発熱すると、ノズル６０６内に満
たされたインクに発泡が生じ、吐出口６０７からインク
滴が吐出されるわけである。

【０００６】図６に示したこの記録ヘッドがしばらくの
間駆動されなかった場合には、各ノズル内に供給された
インクの水分が蒸発してゆき粘性が高まり、記録初期に
おけるインクの目詰まりが発生して印字不良が生じる。
そこで、従来のインクジェットヘッド駆動装置において
は、図７に示すように、駆動されなかった時間Ｔに対応
し、その時間に比例した量Ｎの予備吐出を実行してい
た。

【０００７】すなわち予備吐出においては、粘度の高い
インクを吐出口６０７より印字に係わらない所定の位置
のインク吸収体（図示せず）に排出すると共に、粘度の
低いインクを供給口６０５より共通液室６０４を介して
各ノズル内に供給し、これによりインクの粘度を下げ、
初期より正常な印字を得ていた。つまり、駆動されなか
った時間Ｔｉに対応する予備吐出量は、図７に示すとお
り、ｎｉである。

【０００８】また、図７のＴ_max を越えた時間に対して
は、電源オン時と同じ量だけのｎ_max の予備吐出が実行
される。これは、ノズル６０６や共通液室６０４の構造
上、ｎ_max の量の予備吐出によって、ほとんどのインク
の目詰まりが解消されることが実験で実証されているか
らである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インクジェット記録装置はＡＣ駆動されていることから
電源に充分余裕があったため、その駆動されなかった時
間Ｔ（図７参照）を計測するための電気回路における電
力の消費は問題にならなかった。

【００１０】その反面、ＡＣコードが必要であったり、
電源回路が大きいために、（１）携帯性が悪い（２）小
型化が難しい（３）コスト高になる等の欠点を有してい
た。

【００１１】よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、
インクの予備吐出制御のために消費される電力を極力低
減させた、インクジェット記録ヘッドの駆動方法を提供
することにある。

【００１２】

【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、本発明はインクジェット記録装置における記録ヘ
ッドを駆動するに際して、該インクジェット記録装置の
特定電源をオフした後、そのオフ時間を計測し、所定時
間内に再び電源投入キーの入力を受けつけた場合と所定
時間の計測後に該キーの入力を受けつけた場合とで、該
キーの入力後に実行すべき予備吐出の量を変えるもので
ある。

【００１３】ここで、所定時間計測後に前記電源投入キ
ーを受けつけた場合の方が、所定時間内に該キーの入力
を受けつけた場合よりも、予備吐出量を多くした制御方
法を採るのが好適である。

【００１４】

【作用】本発明の上記構成によれば、予備吐出量の決定
法を従来に比べて単純化することにより、所定時間の経
過後は必要最小限の回路にのみ通電して電力消費を抑え
ることができる。

【００１５】

【実施例】以下に詳述する本発明の実施例では、電力の
消費を避けるためのオートパワーオフ機能を有するイン
クジェット記録装置において、そのオートパワーオフあ
るいはＯＦＦキーによるオフ後、つまり記録装置の動作
を停止したり、表示をオフしたりすることによる、みか
け上の電源オフ後、内蔵の演算制御装置により一定時間
を計時し、その一定時間内にＯＮキーの入力を受けつけ
た場合と、一定時間の計時後に受けつけた場合に応じ
て、ＯＮキー入力後に実行される予備吐出の量を変える
ようにしている。その結果、一定時間の計時後、電池か
ら各部に電力を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ回
路の駆動を停止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路での電力
消費を防ぐと共に、再びＯＮキーを受けつけるまで演算
制御装置を低消費電力モードにすることにより、乾電池
のような小容量の電池でも、インクジェット記録ヘッド
を駆動可能とすることができる。

【００１６】以下、図面を参照して本発明の各実施例を
詳細に説明する。

【００１７】実施例１ 図１は、本実施例におけるオートパワーオフ後、あるい
は、ＯＦＦキー入力後からＯＮキーの入力を受けつける
までの時間と、予備吐出の量Ｎとの対応関係を示す線図
である。本図において、破線は、従来から知られている
予備吐出量を示す（図７参照）。

【００１８】図１に示されているとおり、従来は時間Ｔ
に対して、ほぼ直線的な変化をする予備吐出量としてい
たために、計時に対して非常な正確さを必要としてい
た。そのため、計時機能を有する演算制御装置が必要で
あったり、もしくは、計時機能専用のＬＳＩを付加した
りしていた。しかし、その計時機能を動作させるため
に、オフ時においても、電力を消費していた。

【００１９】これに対して本実施例においては、Ｔ_max
を境として、予備吐出の回数をｎ発とｎ_max とに単純化
しているため、正確な計時機能ならびにＴ_max 以上の計
時の必要がなくなる。但し、斜線を施した分だけ余分に
従来より予備吐出のためにインクを消費してしまうこと
になるが、実際の印字時に消費されるインクの量に比べ
ればその量は少なく、１つのインクヘッドで印字可能な
印字寿命に対して大きな影響を与えるものではない。逆
に、目詰まりに対しては、より強い回復力を与え、電池
駆動を可能にしたことによる携帯性の向上，小型化、コ
ストダウンのメリットの方が大きい。

【００２０】図２は、本発明に係るインクジェット記録
装置を搭載したプリンタ付き計算機２０１の斜視図であ
る。本図において、２０２は表示部、２０３はＯＦＦキ
ー、２０４はＯＮキー、２０５は他のキーを一群とした
キーボード、２０６はインクジェット記録ヘッド、２０
７は予備吐出のインクを吸収するためのインク吸収体、
２０８はプリンタユニット、２０９は記録紙を表す。

【００２１】図３は、図２に示したプリンタ付き計算機
の電気ブロック図である。本図において、３０１は演算
制御装置（ＭＰＵ）であり、計算機における演算処理
や、キーボード３０２、プリンタ２０８，表示器３０３
等と信号の授受を行いながら各部の制御を行う。このＭ
ＰＵ３０１は、図５にて詳述される処理手順等を格納す
るＲＯＭ３０１Ｂのほか、各処理におけるワークエリア
やプリント処理のバッファ等に用いられるＲＡＭ３０１
Ａ、および、一定時間をカウントするタイマーＴＭＲ３
０１Ｃを有する。

【００２２】３０７はプリンタユニットに含まれるステ
ッピングモータを駆動するためのドライバＩＣ、３０８
はインクジェット記録ヘッドを駆動するための駆動ＩＣ
である。３０５は電池（４本）を表す。３０６は、電池
４本３０５の出力電圧を入力して各部に必要な電圧に変
換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ回路を示す。このＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ回路３０６は、ＭＰＵ３０１からの
ＰＣＮＴ信号により、その駆動が制御される。

【００２３】ＰＣＮＴ信号によりその駆動が制止されな
い時には、ＭＰＵ電源となるＶ_CC，ステッピングモータ
電源となるＶ_M ，インクジェット記録ヘッド電源となる
Ｖ_Hの消費が無い場合にも、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路
３０６自体が電力を自己消費する。

【００２４】３１０はダイオードであり、ＰＣＮＴ信号
に応答してＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０６が停止し、
ＭＰＵ３０１が低消費電力モードになった時に、電池３
０５から直接的に電力をＭＰＵ３０１に供給するための
ものである。なお、このＭＰＵ３０１は低消費電力モー
ドになった時、その電源電圧範囲は広がり、電池の直接
駆動も可能になる。３０９は、バックアップのためのコ
ンデンサである。

【００２５】図４は、インクジェット記録ヘッドの駆動
電気回路を詳細に説明したものである。本図において、
ＭＰＵ３０１からの信号を入力端Ｉ_n に受けた記録ヘッ
ド駆動ＩＣ３０８では、その内部のトランジスタＴ_r が
オンする。すると、電源Ｖ_Hから記録ヘッドのヒータｒ₀
および出力ポートＯ₀ を介してトランジスタＴ_r に電
流Ｉ_H が流れ込み、ヒータｒ₀ が発熱してインクに発泡
が生じ、吐出口よりインク滴が吐出する。

【００２６】図５は、ＲＯＭ３０１Ｂに内蔵されている
ＯＦＦ処理（ａ）と、ＯＮキー処理（ｂ）を示すフロー
チャートである。

【００２７】図５の（ａ）に示したＯＦＦ処理のスター
トは、オートパワーオフによる場合と、ＯＦＦキー
の押下による場合がある。まず、ステップＳ５０１で
は、プリンタオフ処理，表示オフ処理，メモリフラグの
オフ処理等の全般的なオフ処理を行う。

【００２８】ステップＳ５０２では、オフ後の一定時間
を計時するためのタイマーＴＭＲ３０１Ｃをスタートす
る。

【００２９】ステップＳ５０３では、ＯＮキーの入力を
チェックし、ある場合にはステップＳ５０８でＮ_max フ
ラグをオフし、ＯＮキー処理へジャンプする。

【００３０】ステップＳ５０３でＯＮキーの入力がない
時、タイマーが一定時間（Ｔ_max ）に達したか否かを判
断し、達しない場合にはステップＳ５０３に戻り、ルー
プする。他方、タイマーがＴ_max に達した時は、ステッ
プＳ５０５でＮ_max フラグをオンし、さらにステップＳ
５０６にてＰＣＮＴ信号をオンして、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ回路３０６の駆動を停止する。

【００３１】ステップＳ５０７では、ＭＰＵ３０１の低
消費電力モードであるスリープモード状態になる処理を
実行する。なお、スリップモードになったＭＰＵ３０１
は、ＯＮキーの入力により通常のモードに復帰し、ＯＮ
キー処理を実行する。

【００３２】図５のＯＮキー処理において、ステップＳ
５０９ではメモリフラグの初期化，表示の初期化，プリ
ンタの初期化などＯＮキー後の初期化処理全般であるＯ
Ｎ処理を実行する。

【００３３】ステップＳ５１０では、Ｎ_max フラグのオ
ン／オフを判断し、オンならば、ステップＳ５１１にお
いてＮ_max 発の予備吐出を、オフならばステップＳ５１
２においてｎ発の予備吐出をそれぞれ実行し、次なる処
理を待つため、キー入力待ち処理へジャンプする。

【００３４】実施例２ これまで説明してきた実施例においては、一定時間の計
時をＭＰＵ３０１に内蔵するタイマー３０１Ｃにより計
測していたが、図８の（ａ）に示すように、ＭＰＵに内
蔵するＡ／Ｄコンバータ３８０を利用することも可能で
ある。

【００３５】すなわち、図８（ａ）において、オフキー
の押下時またはオートパワーオフ時に、ポートＰ１を介
してスイッチＳＷ１を閉じる。このとき、ポートＰ３の
作用により、スイッチＳＷ２は開いている。そして、ス
イッチＳＷ１が閉じたことにより、抵抗値の大きいＲを
通して、コンデンサＣには微小電流ｉ_R が充電される。
この充電時間Ｔとともに変化するコンデンサＣの充電電
圧Ｖ_C を同図（ｂ）に示す。

【００３６】そして、ＯＮキーの押下を受けつけた時に
スイッチＳＷ１を開き、コンデンサＣの充電電圧Ｖ_C を
ポートＰ２を介してＡ／Ｄコンバータ３８０で読み取
る。このＡ／Ｄ変換されたデータが一定時間Ｔ_max に対
応するＶ_cm以上であるか否かにより、フラグＮ_max をオ
ン／オフする。

【００３７】コンデンサＣの充電電圧Ｖ_C を読み取った
後、ポートＰ３を介してスイッチＳＷ２を閉じ、小さな
抵抗値を有する抵抗ｒを通してコンデンサＣを放電す
る。

【００３８】上述した方法では一定時間Ｔ_max の計測を
行う際、電池電圧やＣやＲの値のバラツキにより正確さ
を欠くことになるが、一定時間の計時中も、ＭＰＵを低
消費電力モード（スリープモード）にできるというメリ
ットを有する。

【００３９】（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、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
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。

【００４０】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４７４０
７９６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た液体（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。

【００４１】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４４
５９６００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、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００４２】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。

【００４３】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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
体的にインクタンクが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。

【００４４】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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を用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００４５】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。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００４６】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。

【００４７】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等であってもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、オ
ートパワーオフあるいはＯＦＦキーによるオフの後、所
定の時間内にＯＮキーの入力を受けつけた場合と、所定
の時間経過後にＯＮキーの入力を受けつけた場合とによ
って、ＯＮキーの入力後に実行すべき予備吐出の量を変
えるという単純な予備吐出制御を行う構成としてあるの
で、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ回路の駆動を停止する
と共に演算制御装置を低消費電力モードにするなどし
て、消費電力の低減を図ることができる。その結果とし
て、乾電池のような小容量の電池でも駆動可能にし、Ａ
Ｃコードを不要にして、電源回路を小さくでき、装置全
体としても小型化が可能になり、携帯性を向上させ、製
造コストも大幅に低減できるという格別の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例において、ＯＮキーの入力を
受けつけるまでの時間と予備吐出量との対応関係を示す
線図である。

【図２】本発明に係るプリンタ付き計算機の外観図であ
る。

【図３】図２に示したプリンタ付き計算機の電気ブロッ
ク図である。

【図４】インクジェット記録ヘッドの駆動電気回路を示
す詳細な説明図である。

【図５】本実施例の制御手順を示すフローチャートであ
る。

【図６】インクジェット記録ヘッドの構造の説明図であ
る。

【図７】従来例において、ヘッドの駆動されなかった時
間と予備吐出量との対応関係を示す線図である。

【図８】本発明の他の実施例の説明図である。

【符号の説明】

２０９ プリンタ ３０１ ＭＰＵ ３０２ キーボード ３０３ 表示器 ３０５ 電池 ３０６ ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット記録装置における記録ヘ
   ッドを駆動するに際して、 該インクジェット記録装置の特定電源をオフした後、そ
   のオフ時間を計測し、 所定時間内に再び電源投入キーの入力を受けつけた場合
   と所定時間の計測後に該キーの入力を受けつけた場合と
   で、該キーの入力後に実行すべき予備吐出の量を変える
   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。
2. 【請求項２】 請求項１において、所定時間計測後に前
   記電源投入キーを受けつけた場合の方が、所定時間内に
   該キーの入力を受けつけた場合よりも、予備吐出量を多
   くした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. 【請求項３】 請求項１において、インクジェット記録
   ヘッドは、気泡の成長・収縮によりインク液滴を吐出し
   て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。
4. 【請求項４】 請求項１において、インクジエット記録
   装置は電池を動作電源とする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。