JPH07299916A

JPH07299916A - インクジェット記録方法および装置および情報処理システム

Info

Publication number: JPH07299916A
Application number: JP9506394A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Takayanagi; 義章高柳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-05-09
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明にもとづくインクジェット記録装置
は、縦並び（主走査方向に直交する方向に配列）のカラ
ー記録対応の記録ヘッドを使用し、そのブラック用ノズ
ル群と該ノズル群に隣接するノズル群との間の隙間に対
向する発熱体を有する。【効果】これにより被記録媒体上に打ち込まれたばか
りのブラックインクは被記録媒体の搬送に伴い即時定着
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンタ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュ
ータ等の情報処理システムにおいて、文字、画像等の情
報を被記録媒体上に出力するための記録装置および該装
置に適用されるインクの定着方法に関するもので、特に
カラー記録に対応したインクジェット記録ヘッドを搭載
し、かつ特に普通紙を使用するインクジェット記録装置
および該装置に適用され、かつインクの高速定着が可能
なインクジェット記録方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙、布、プラスチックシート、Ｏ
ＨＰ用シート等の被記録媒体（以下単に記録紙ともい
う）に対して記録を行なう記録装置は、種々の記録方
式、例えばワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方
式、インクジェット方式による記録ヘッドを搭載可能な
形態として提案されている。

【０００３】これらの方式のなかで、インクジェット方
式はインクを吐出して記録紙に直接付着させる低騒音な
ノンインパクト方式の一つで、インク滴の形成方法およ
び噴射エネルギの発生方法により、コンテイニアス方式
（電荷粒子制御方式およびスプレー方式が含まれる）と
オンデマンド方式（ピエゾ方式、スパーク方式およびバ
ブルジェット方式が含まれる）とに大きく分類される。

【０００４】コンテイニアス方式は、インクを連続的に
吐出し、必要な液滴だけ電荷を与える。帯電した液滴が
記録紙に付着し、残りは無駄になる。これに対して、オ
ンデマンド方式は、印字に必要な時だけインクを吐出す
るために、インクの無駄がなく装置内部が汚れない。ま
た、オンデマンド方式はインクの吐出を開始したり停止
したりするため、コンテイニアス方式に比べて応答周波
数は低い。このため、ノズル数を増やすことで高速化を
実現している。したがって、現在市販されている記録装
置の多くはオンデマンド方式のものであり、このような
インクジェット方式の記録ヘッドを具備した記録装置
は、高密度かつ高速な記録動作が可能であることから、
情報処理システムの出力手段、例えば複写機、ファクシ
ミリ、電子タイプライタ、ワードプロセッサ、ワークス
テーション等の出力端末としてのプリンタ、あるいはパ
ーソナルコンピュータ、ホストコンピュータ、光ディス
ク装置、ビデオ装置等に具備されるハンディまたはポー
タブルプリンタとして利用され、かつ商品化されてい
る。この場合、インクジェット記録装置は、これら装置
固有の機能、使用形態等に対応した構成をとる。

【０００５】一般にインクジェット記録装置は、記録手
段（記録ヘッド）およびインクタンクと搭載するキャリ
ッジと、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御す
るための制御手段とを具備する。そして、複数の吐出口
からインク滴を吐出させる記録ヘッドを記録紙の搬送方
向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）にシリ
アルスキャンさせ、一方で非記録時に記録紙を記録幅に
等しい量で間欠搬送するものである。この記録方法は、
記録信号に応じてインクを記録用紙上に吐出させて記録
を行うものであり、ランニングコストが安く、静かな記
録方式として広く用いられている。また、インクを吐出
する多数のノズルが副走査方向に直線上に配置された記
録ヘッドを用いることにより、記録ヘッドが記録用紙上
を一回走査することでノズル数に対応した幅の記録がな
される。そのため、記録動作の高速化を達成することが
可能である。

【０００６】さらに、カラー対応のインクジェット記録
装置の場合、複数色の記録ヘッドにより吐出されるイン
ク液滴の重ね合わせることによりカラー画像を形成す
る。一般に、カラー記録を行う場合、イエロー（Ｙ）、
マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）の３原色またはこれ
ら３原色にブラック（Ｂ）を含めた４色に対応する４種
類の記録ヘッドおよびインクカートリッジが必要とされ
る。昨今ではこのような３〜４色の記録ヘッドを搭載
し、フルカラーで画像形成が可能な装置が実用化されて
いる。

【０００７】このように、電気熱変換素子をエネルギー
発生手段として用いた記録ヘッドは、駆動電気パルス信
号により一対一の対応で液路のインク内に気泡を発生さ
せることができ、また即時かつ適切に気泡の成長・収縮
を行わせることができるので、特に応答性のすぐれたイ
ンク滴吐出が達成できる。また、記録ヘッドのコンパク
ト化も容易であり、かつ最近の半導体分野における技術
の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工
技術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化が容易
で、製造コストも安価なことから有利である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のインク
ジェット記録装置の中でも特にカラーインクジェット記
録装置においては、複数色のインクを順次的に重ね打ち
するために、被記録媒体（通常は紙）に対するインク相
互間のにじみ（ブリーディング）、および多量のインク
の打込みによる被記録媒体のしわ（コックリング）の発
生などの問題が発生した。

【０００９】こうした問題を解決するために、従来のカ
ラー・プリンタではインクの高速定着を達成するため
に、紙の表面をコーティングすることによりインクの吸
収特性を改善した専用のコート紙を使用することを指定
したり、或いは電熱線を利用した定着器を使用すること
により、強制的にインクの定着を促進するなどの方法が
取られてきた。

【００１０】しかしながら、前者の方法即ち専用のコー
ト紙の利用はコート紙のコストが高価である、或いはコ
ート紙と言った特殊紙であるためユーザが限定されてし
まうなどの欠点を有する。また、後者の定着器の利用は
電熱線を利用することにより相当な電力（通常数百ワッ
ト程度）を消費する、および電熱線ヒータ上を被記録媒
体が通過するために火災に対する安全性の保証が困難で
あるなどの欠点が指摘される。

【００１１】また、専用のコート紙や定着器の使用を不
要とするために、インクにアセチレノールなどの非イオ
ン系の界面活性剤を添加し、インクの紙に対する浸透性
を促進させる方法も採用されている。ところが一般に界
面活性剤をインクに添加すると、紙への浸透性は促進さ
れ、カラー画像などの多色インクの重ね打ちによるブリ
ーディングなどは回避される反面、ＯＤ値が低下し、特
にブラックインクに関しては黒文字の品位が低下すると
言った欠点が生じる。従って、カラー・プリンタであ
り、かつ高品位の黒文字を提供することは困難である。

【００１２】したがって、本発明は上述の従来の欠点を
鑑み、低電力によるインクの高速定着を可能とし、かつ
装置の小型化を可能とし、更に火災に対する安全性を同
時に確保するインク高速定着方法および該方法が適用可
能なインクジェット記録装置、さらに該装置を出力手段
とする情報処理システムを提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづくインクジェット記録装置は、主走
査方向と直交する方向に沿って配列した複数のノズル群
を有するカラー記録対応の記録ヘッドを搭載するキャリ
ッジと、副走査方向に沿って被記録媒体を搬送するため
の搬送手段とを有し、上記記録ヘッドによって被記録媒
体上に入力画像情報の記録を行うインクジェット記録装
置において、上記複数のノズル群は、ブラック用ノズル
群と上記ブラック用ノズル群に隣接する他の色に対応し
たノズル群との間に隙間領域を有し、さらに、該隙間領
域に対向し、かつ上記主走査方向に沿って発熱手段と、
上記発熱手段に印加する電力を制御する加熱制御手段と
が設けられたことを特徴とする。

【００１４】好ましくは、上記複数のノズル群は、マゼ
ンタ用ノズル群と、イエロー用ノズル群と、シアン用ノ
ズル群と、上記ブラック用ノズル群とからなる。また、
上記搬送手段は、上記被記録媒体を上記発熱手段に密着
させて搬送することが好ましい構成である。

【００１５】上記発熱手段の構成は、アルミナ基板上に
直線状に形成された抵抗発熱体、硝子基板上に直線状に
形成された抵抗発熱体、あるいはセラミック基板上に直
線状に形成された抵抗発熱体からなることが好ましい。

【００１６】上記加熱制御手段の構成は、上記発熱手段
の構成に対応して、上記被記録媒体の搬送時に上記発熱
手段に電力を印加するもの、上記発熱手段に所定周期パ
ルス状に電圧を印加するもの、あるいは上記発熱手段に
商用周波数の半波サイクル単位で電圧を印加するものか
らなる。

【００１７】好ましくは、上記基板の温度を検知するた
めの基板温度検知手段が設けられ、さらに上記加熱制御
手段は上記基板温度検知手段が検知した温度に応じて上
記印加電圧パルスのパルス幅を可変制御するか、あるい
は上記半波サイクル単位の導通角を可変制御する。

【００１８】好ましくは、上記基板温度検知手段は、上
記基板内に埋めこまれる温度検出素子からなるもので、
各印字走査毎の紙送り累積回数、および記録枚数をパラ
メータとして、上記基板温度を予測するもの、あるいは
印字走査毎の紙送り累積回数、記録枚数、およびブラッ
クインクの打込み量をパラメータとして、上記基板温度
を予測するものであることが望ましい。

【００１９】さらに、上記記録ヘッドは、上記インクを
吐出するためのエネルギーを発生させる手段として、上
記インクに膜沸騰を生じさせる電気熱変換体を有するこ
とが好ましい。

【００２０】本発明にもとづく情報処理システムは、上
記インクジェット記録装置からなる出力手段が設けられ
たことを特徴とする。

【００２１】本発明の情報処理システムは、例えば複写
機、ファクシミリ、電子タイプライタ、ワードプロセッ
サ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、ホ
ストコンピュータ、光ディスク装置、ビデオ装置等であ
るが、もちろんこれらに限定されるものではない。この
場合、インクジェット記録装置は、これらシステム固有
の機能、使用形態等に対応した構成をとる。

【００２２】本発明にもとづくインクジェット記録方法
は、インクジェット記録ヘッドを用いて被記録媒体上に
カラー記録を行うための方法において、上記インクジェ
ット記録ヘッドによって上記被記録媒体上にブラックイ
ンクを吐出し、つづいて他の色のインクを吐出するまで
の間に、上記吐出されたブラックインクを乾燥させる工
程を有することを特徴とする。好ましくは、上記ブラッ
クインクを乾燥させる工程は、上記被記録媒体の搬送時
に実施される。

【００２３】

【作用】本発明にもとづくインクジェット記録装置は、
縦並び（主走査方向に沿った配列）のカラー記録対応記
録ヘッドを使用し、そのブラック用ノズル群と該群に隣
接するノズル群（例えばシアン用ノズル群）との間の隙
間に対向する走査領域に線状の発熱体を配置する。この
発熱体は被記録媒体の搬送時に周期的かつパルス状に電
圧が印加され、それにより発熱体の表面温度は急悛に上
昇し、この発熱体に絶縁層を介して接する被記録媒体の
非記録面側が加熱される。これにより被記録媒体上に打
ち込まれたばかりのブラックインクは被記録媒体の搬送
に伴い即時定着される。

【００２４】電気熱変換体（電気熱変換素子）をエネル
ギー発生手段として用いた記録ヘッドは、駆動電気パル
ス信号により一対一の対応で液路のインク内に気泡を発
生させることができ、また即時かつ適切に気泡の成長・
収縮を行わせる。ことができるので、特に応答性のすぐ
れたインク滴吐出が達成できる。また、記録ヘッドのコ
ンパクト化も容易であり、かつ最近の半導体分野におけ
る技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイク
ロ加工技術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化が
容易で、製造コストも安価なことから有利である。

【００２５】

【実施例】本実施例では、特にブラックインクの定着に
焦点を当てている。この理由は、プリンタでは黒文字の
品位が製品仕様としては絶対的なものであり、濃度薄、
ブリーディングなどの問題が生じないインクを選択する
必要がある。インクの成分としては、尿素、染料、水、
およびグリセリン、チオジエチレングリコール、イソプ
ロピルアルコールなどの有機溶剤が含まれるが、特にＹ
ＭＣのカラーインクでは、紙への浸透性を促進させるた
めにアセチレノールなどの非イオン系の界面活性剤を添
加する。ところが前述のように界面活性剤を添加すると
紙への浸透性は促進され、カラー画像などの多色インク
の重ね打ちによるブリーディングなどは回避される反
面、ＯＤ値が低下すると言った欠点が生じる。従って、
カラー・プリンタであり、かつ黒文字の品位をモノクロ
・プリンタ同様に高く維持するためには、ＹＭＣのカラ
ーインクには界面活性剤を添加可能であるが、ブラック
インクにはこれを添加することはできない。こうしたイ
ンクの組合せにより、図２に示す本発明による構成の記
録ヘッドを使用しカラー画像を印字する場合、最初にブ
ラックに相当する画素が打たれ、続いて紙送りに伴いＣ
→Ｍ→Ｙの順序で画素が打たれる。ここでブラックイン
クが打ち込まれてからこの領域に次にシアンインクが打
ち込まれるまでの時間経過の間に、ブラックインクが完
全に定着していれば問題は生じないが、そうでない場合
には例えばシアンを背景とする領域に黒文字のタイトル
などが存在する場合を考えると、当然ながらブラックと
シアンの両インクの境界部分でブリーディングが発生す
る。実際に、本実施例で使用した界面活性剤が含まれな
いブラックインクが乾燥するまでに、少なくとも数１０
秒を要した。従って、後述するような本発明の定着方法
によりブラックインクを即座に乾燥することが有効とな
る。＜実施例１＞図１は、本発明にもとづくインクジェット
記録装置の一例であるカラープリンタ装置の概略的構成
を示すものである。

【００２６】このプリンタ装置は、カラーインク・カー
トリッジ１０およびブラックインク・カートリッジ１１
が搭載可能なキャリッジ１を有する。したがって、カー
トリッジ１０および１１をキャリッジ１に搭載すること
によって、これらのカートリッジがキャリッジ１の下端
に取り付けられたインクジェット記録ヘッド２と着脱自
在に結合する。また、キャリッジ１は、キャリッジ・モ
ータ（以降ＣＲモータと称す）（図示せず）の駆動力に
より、ガイド軸４および５に沿って幅方向（主走査方
向）へ移動する。

【００２７】記録用紙６は印字動作の最初に紙送りロー
ラ８および紙押えローラ９により給紙され、その後キャ
リッジ１の動作に連動して、矢印Ｂ方向（副走査方向）
に一定距離ずつ断続的に搬送される。また排紙側には排
紙コロ７が設けられ、紙の搬送経路を安定に維持する。
こうした動作はライン・フィード・モータ（以降ＬＦモ
ータと称す）（図示せず）により達成される。

【００２８】図２は、インクジェット記録ヘッド２のノ
ズル面の構成を示す模式図である。この実施例では、複
数の色に対応したノズル面が副走方向に沿って配列し各
色に対応した用ノズル群を形成している。すなわち、イ
エロー用ノズル群（Ｙ群）、マゼンタ用ノズル群（Ｍ
群）、およびシアン用ノズル群（Ｃ群）がそれぞれ２４
ノズル（図中、Ｎ１）、ブラック用ノズル群（Ｋ群）が
６４ノズル（図中、Ｎ２）で構成される。また、Ｙ群と
Ｍ群の離間距離およびＭ群とＣ群の離間距離Ｌ１は８ノ
ズルに相当する。一方、Ｂ群とＣ群との離間距離は１６
ノズルに相当する。本実施例のノズル・ピッチは４色共
に３６０ＤＩＰ(dot per inch)であり、従って前述の記
録用紙の搬送は、カラー印字の場合には２４ノズル相当
すなわち０．０６７インチ（１．６９ｍｍ）ずつ、また
モノクロ印字の場合には６４ノズル相当すなわち０．１
７８インチ（４．５２ｍｍ）ずつ行われる。

【００２９】図３は、本発明の図２に示す記録ヘッドに
よるカラー画像の印字方法を説明するための模式図であ
る。図中、１パス、２パス、…は図１においてヘッドの
被記録媒体に対する幅方向の走査（主走査）を番号付け
したものであり、毎パスごとに被記録媒体は２４ノズル
分すなわち本実施例では０．０６７インチずつ紙送り
される。なお、図で示されるように本実施例ではＫヘッ
ドは最初の２４ノズルだけを使用し、後半の４０ノズル
は未使用となる。

【００３０】一方、図４はテキスト文書などのブラック
（ＢＫ）インクのみを使用する場合の印字方法を説明す
るための模式図である。この場合は、イエロー（Ｙ）、
マゼンタ（Ｍ）、およびシアン（Ｃ）は未使用となり、
ＢＫのみを使用するため、１パス当たり６４ノズル幅分
ずつ印字し、従って紙送りも６４ノズル分すなわち
０．１７８インチずつ行われる。以上から明らかなよう
に、本実施例ではカラー画像の印字に比較して、モノク
ロ印字の場合の印字速度は２．６７倍（６４／２４）と
なる。

【００３１】更に、本実施例では、モノクロ画像或いは
テキストとカラー画像が混在するような場合において、
図５に示すように次に印字する６４ラスタに対応して、
Ｙ、Ｍ、Ｃ共にデータが存在しない場合（すなわちデー
タが全て０の場合）、ＢＫの６４ノズル全てを使用して
１主走査印字を行い、その後６４ノズル分の紙送りを行
う。すなわち、モノクロ印字の場合と同じ印字動作とな
り、カラーおよびモノクロ混在画像に対する記録スピー
ドの高速化を実現する。

【００３２】以上、本発明を実施するプリンタの概略動
作について説明したが、次に本発明の主旨である定着機
構について図を参照しながら説明する。尚、図中同一参
照番号は同一のユニット或いは要素、もしくは同一の機
能を提供するユニット或いは要素とする。

【００３３】図６は本発明による定着器６１の実施例を
表わし、上図はヒータの上から見た平面図であり、下図
はこのヒータの側面の断面図を示す。図中６２はアルミ
ナ、ガラス、或いはセラミック基板であり、６３はチッ
化タンタル（ＴａＮ）、ハフニューム・ボライド（Ｈｆ
Ｂ２）などの抵抗発熱体、６４はポリテトラフロロエチ
レン（ＰＴＦＥ）などの非吸湿性で表面の滑らかなフッ
素系材料が好適である。表面コートは、感電防止、発熱
体の耐水性の維持、および表面保護などの役割を果た
す。６６は発熱体の両端に位置する電極であり、このヒ
ータへの電圧の印加は電極６６と本体側のスプリング接
点、或いは板バネ接点（両者とも図示せず）との接触に
より実現される。実施例では発熱体の全長はＡ４サイズ
をカバーするだけの長さを有する。

【００３４】図７は本発明の第１の実施例における定着
器と記録紙との位置関係を示し、記録紙上から定着器６
１を透過して見た図である。図中６は記録紙、また、発
熱体はブラックノズルとシアンノズルの間隙に配置され
るが、発熱体の実際の幅はこの間隔に限る必要はなく、
これよりも多少広くても問題はない。

【００３５】図８は図７を側面から見た構成を示し、同
一番号は前述の説明と同一対象を示す。この図ではそれ
以外に印字ヘッド２、紙送りローラ８、紙押さえローラ
９、排紙下ローラ（又はコロ）７１、および排紙上ロー
ラ（又はコロ）７２が示されている。図から明らかなよ
うに、記録紙６は最初にブラックノズルにより印字さ
れ、次に紙送りローラ８により２４ノズル相当分の距離
搬送される。こうしてブラックが前回印字された領域に
は今度はシアンが印字され、後は同様にマゼンタおよび
イエロの順でインクが重ね打ちされる。

【００３６】本発明によれば上述のシーケンスにおい
て、定着性の悪いブラックインクが打たれるや否や、記
録紙の搬送の間にその裏面が熱せられ、インクの乾燥が
促される。このようにして、シアンインクが打たれる時
には既にブラックインクは乾燥しており、両インク間の
ブリーディングの発生が防止される。また、シアン、マ
ゼンタ、イエロ間のブリーディングの懸念については、
これらのインクは前述のように界面活性剤が添加されて
いるために記録紙への浸透性が良好であるため、不要で
ある。

【００３７】図９に発熱体の温度上昇を表わす。前述の
ように本発明では発熱体のヒートは、紙搬送の時に実施
され、印字中は実施されない。紙搬送中に発熱体はヒー
ト周期１０で加熱され、加熱時の最高温度はＴｐは約３
００℃程度まで上昇する。実施例では周期ｔ０は数ミリ
秒から数１０ミリ秒に設定され、具体的な値は紙送り速
度、インクの成分などにより異なり、その都度最適な値
が設定される。例えば、実施例では２４ノズル相当すな
わち１．６９ｍｍの紙送りに１００ミリ秒を要するた
め、ヒート周期を１０ミリ秒に設定すると、１回の紙送
りで１０回のヒートが実行される。すなわち１６９マイ
クロ・メートル当り１回のヒートが実行される。

【００３８】１回のヒートにおける発熱体への電圧の印
加時間は周期の１０〜２０％分の時間となる。例えば、
周期ｔ０が１０ミリ秒の場合、１〜２ミリ秒の間、発熱
体に電力を投入する。実施例では例えば１枚のＡ４サイ
ズの記録紙を印字する間に、１５１回の紙送りが実施さ
れ、その間に図９に示すようにヒータ基板の温度（ベー
ス温度Ｔｂ）が徐々に上昇する。本発明では、発熱体の
温度がパルスの印加と同時に瞬時に高温まで上昇するこ
とが要求され、そのために基板６２は熱を逃がさないよ
うな熱伝導率の低い材料を選択することが必要となる。
実施例では基板６２として、アルミナ、ガラスおよびセ
ラミックを使用した。アルミナは硝子或いはセラミック
よりも熱伝導率は高いが、実際には、記録紙は発熱体６
３部分だけに接する訳ではなく、基板表面全体に接して
搬送されるために、基板そのもののベース温度が定着性
に与える影響についても無視できない。アルミナの場
合、基板温度の上昇は硝子或いはセラミックよりも勾配
が急であり、基板による定着性への寄与の度合いも硝子
或いはセラミックより大きくなる。

【００３９】こうしたベース温度の上昇は基板に使用さ
れる材料にのみ依存するのではなく、実際には記録紙に
打ち込まれるブラックインクの量にも依存する。すなわ
ち、インクの打込量が大きい場合は、インク中の水分の
乾燥に使用される熱量が大きくなるため、基板温度の上
昇がインクの打込量が少ない場合に比較して緩やかとな
る。

【００４０】前述の説明から明らかなように、基板のベ
ース温度は紙の搬送と共に次第に上昇し、それにより図
９のピーク温度も上昇する。すなわち、過剰なエネルギ
が定着のために提供されることになる。そこで本発明で
は、紙の搬送回数およびブラックインクの打込量をパラ
メータとして、発熱体へ電力を供給するパルス幅を制御
する。すなわち、ベース温度の上昇と共に制御パルス幅
を減少させ、発熱体への投入エネルギを抑制する。これ
により図９のピーク温度が常にほぼ一定に維持され、省
エネ化も同時に達成できる。

【００４１】図１０は本発明を達成するための制御回路
の一例を示す。図中９１は商用電源、９２は全派整流用
のダイオード・ブリッジ、９３は整流コンデンサ、６１
は本発明のヒータ、９４はパワー用ＦＥＴ、９５は紙送
り回数および記録枚数のモニタ手段、９６はブラックイ
ンクの打込み量のモニタ手段、９７は９５および９６の
出力を得て、パルス幅を決定するパルス幅演算部、９８
は９７の出力に基づき実際にパルス幅を制御するパルス
幅制御部である。実施例では記録枚数のモニタ手段９
５、ブラックインクの打込み量のモニタ手段９６、およ
びパルス幅演算部９７は本体のシーケンス制御および印
字制御を司るマイクロプロセッサ（図示せず）により実
行される。

【００４２】図１１に基板の温度Ｔｂとパルス幅Ｐの関
係を示す。実施例では基板温度が低温の時には所定温度
Ｔ１まで予備加熱により基板温度を上昇させ、この時点
で印字を許可する。すなわち発熱体６３を所定のパルス
幅により駆動し、スタンバイ温度までヒータ６１の表面
温度を上昇させる。これは基板温度をある程度上昇させ
ることにより定着条件を向上させると共に、過大なパル
ス幅を発熱体６３に印加することによる発熱体の破損を
防止することを目的とする。尚、この実施例の場合のよ
うに基板６２内に温度検出素子を組み込まないケースで
は（本発明の別の実施例では基板内に温度検出素子を組
み込んだ例を紹介）、基板温度の検出のために、周囲温
度検出用の素子を本体内に別途設けるか、或いはしばし
ば実施される記録ヘッドに設けられる温度検出素子（ヘ
ッドの駆動パルス幅制御用）を利用することなどが考え
られる。図から明らかなように、基板温度が上昇するに
つれ、パルス幅即ち図１０のＦＥＴ９４のオン時間が減
少する。これは前述したように基板温度自身が定着に及
ぼす効果、および図９で説明したピーク到達温度を一定
に保つ考慮を加味した結果である。

【００４３】次に、本発明で使用するヒータの安全性に
ついて説明する。前述したように本発明によるヒータは
絶縁性の基板上に形成され、その熱容量は極めて低い。
従って、例えば図１０のスイッチング素子であるＦＥＴ
９４が短絡側に破壊したとしても、一瞬のうちに発熱体
６３は断線する。従って、従来の電熱線を利用した定着
器に比較してその安全性は、特に温度ヒューズ或いはサ
ーモスイッチなどの安全装置を具備しなくても、ヒータ
の有する固有の性質上保証される。

【００４４】＜実施例２＞上記とは別のヒータ基板温度
検出方法として、図１２に示すように基板の一部に凹み
をつけ、そこにサーミスタなどの温度検出素子１０２を
埋め込み、直接基板の温度を検出する方法が考案され
る。図１２において、図６と同一番号は同じ要素を示
す。上図はヒータの上方から温度検出素子であるサーミ
スタ１０２を透過して見た平面図である。１０３はサー
ミスタのリード線である。一方、下図はこのヒータの側
面の断面図を示す。実際にはサーミスタ１０２を凹みに
固定するために、耐熱性の樹脂材料が凹みに充填され
る。

【００４５】図１３は、図１０に示す定着器６１への通
電制御回路に代わる別の実施例を示す。ヒータへの通電
制御はトライアック１３１の位相制御により実施され、
前述のケース同様に、位相角演算部１３２が紙送り回数
および記録枚数のモニタ部分９５、およびインク打込み
量のモニタ部分９６からの出力を得て、ヒータ６１への
通電角を算出し、算出された位相角に基づき位相角制御
部１３３がゼロクロス検出回路１３４からのトリガ信号
１３５を受けて、位相角制御用のタイマを起動し、タイ
マアップ時にトライアック１３１をオンする。トライア
ック１３１はその性質上、商用電源９１のゼロクロスポ
イント付近で自動的にオフし、次のオン・タイミングが
来るまでオフ状態を維持する。この例では、図１４に示
すように、基板の温度が上昇するに連れ、制御位相角Ｄ
を深くすることによりトライアック１３１の通電時間を
短くし、投入エネルギを低減させる。しかしながら、こ
の例の場合にも、図１１の例の場合と同様の理由によ
り、最小位相制御角（図中Ｄａで示す）を設定し、ヒー
タへの過剰なエネルギの投入による事故を防止する。

【００４６】なお、上記実施例では、電気熱変換体（電
気熱変換素子）をエネルギー発生手段として用いた記録
ヘッドを用いる。したがって、駆動電気パルス信号によ
り一対一の対応で液路のインク内に気泡を発生させるこ
とができ、また即時かつ適切に気泡の成長・収縮を行わ
せることができるので、特に応答性のすぐれたインク滴
吐出が達成できる。また、記録ヘッドのコンパクト化も
容易であり、かつ最近の半導体分野における技術の進歩
と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の
長所を十二分に活用でき、高密度実装化が容易で、製造
コストも安価なことから有利である。

【００４７】（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、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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】そして、上記分野に限定されることなく、
本発明のインクジェット記録装置は、綿、絹、レーヨ
ン、アセテート、ナイロン、ポリエステル繊維等からな
る布帛およびこれらの混紡布帛を捺染するための装置と
して用いられる形態を採るものであってもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カラーインクの各色に対応するノズル群が直線上に配列
されるカラー記録対応のインクジェット記録ヘッドを使
用する記録装置において、普通紙に対して、高品位なブ
ラック印字と、カラー画像とを重畳可能とするインクジ
ェット記録方法および装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづくインクジェット記録装置の斜
視図である。

【図２】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドの
ノズル配列を説明するための模式図である。

【図３】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドに
よるカラー印字方法の一例を説明するための図である。

【図４】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドに
よるブラック専用文書の記録方法の一例を説明するため
の図である。

【図５】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドに
よるブラック部分のみとカラー画像部分が混在する文書
を印字する方法の一例を説明するための図である。

【図６】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドに
適用される定着用ヒータの一例を説明するための正面図
である。

【図７】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドに
適用される定着用ヒータと、被記録媒体との位置関係を
説明するための模式図である。

【図８】本発明にもとづくインクジェット記録装置にお
ける記録動作を説明するための側面図である。

【図９】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッドに
適用される発熱体の温度変化の様子を表わす図である。

【図１０】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
に適用される定着用ヒータの駆動制御回路の一例を説明
するためのブロック図である。

【図１１】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
に適用される定着用ヒータの駆動制御回路により制御さ
れる基板温度とパルス幅との関係を示す図である。

【図１２】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
に適用される定着用ヒータの第２の実施例を示す正面図
である。

【図１３】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
に適用される定着用ヒータの駆動制御回路の他の例を説
明するためのブロック図である。

【図１４】本発明にもとづくインクジェット記録ヘッド
に適用される定着用ヒータの駆動制御回路の他の例によ
り制御される基板温度と位相制御角との関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１キャリッジ２インクジェット記録ヘッド３カートリッジガイド４ガイド軸５ガイド軸６記録用紙７排紙コロ８紙送りローラ９紙押さえローラ１０カラーインクカートリッジ１１ブラックカートリッジ６１発熱器６２基板６３抵抗発熱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 2/12 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３Ｂ１０４Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主走査方向と直交する方向に沿って配列
した複数のノズル群を有するカラー記録対応の記録ヘッ
ドを搭載するキャリッジと、副走査方向に沿って被記録
媒体を搬送するための搬送手段とを有し、前記記録ヘッ
ドによって被記録媒体上に入力画像情報の記録を行うイ
ンクジェット記録装置において、前記複数のノズル群は、ブラック用ノズル群と前記ブラ
ック用ノズル群に隣接する他の色に対応したノズル群と
の間に隙間領域を有し、さらに、該隙間領域に対向し、かつ前記主走査方向に沿って発熱
手段と、前記発熱手段に印加する電力を制御する加熱制御手段と
が設けられたことを特徴とするインクジェット記録装
置。
【請求項２】請求項１記載の記録装置において、前記複数のノズル群は、マゼンタ用ノズル群と、イエロ
ー用ノズル群と、シアン用ノズル群と、前記ブラック用
ノズル群とからなることを特徴とするインクジェット記
録装置。
【請求項３】請求項１または２記載の記録装置におい
て、前記搬送手段は、前記被記録媒体を前記発熱手段に密着
させて搬送することを特徴とするインクジェット記録装
置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか一項記載の
記録装置において、前記発熱手段はアルミナ基板上に直線状に形成された抵
抗発熱体からなることを特徴とするインクジェット記録
装置。
【請求項５】請求項１ないし３のいずれか一項記載の
記録装置において、前記発熱手段は硝子基板上に直線状に形成された抵抗発
熱体からなることを特徴とするインクジェット記録装
置。
【請求項６】請求項１ないし３のいずれか一項記載の
記録装置において、前記発熱手段はセラミック基板上に直線状に形成された
抵抗発熱体からなることを特徴とするインクジェット記
録装置。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか一項記載の
記録装置において、前記加熱制御手段は前記被記録媒体の搬送時に前記発熱
手段に電力を印加することを特徴とするインクジェット
記録装置。
【請求項８】請求項１ないし６のいずれか一項記載の
記録装置において、前記加熱制御手段は前記発熱手段に所定周期パルス状に
電圧を印加することを特徴とするインクジェット記録装
置。
【請求項９】請求項１ないし６のいずれか一項記載の
記録装置において、前記加熱制御手段は前記発熱手段に商用周波数の半波サ
イクル単位で電圧を印加することを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
【請求項１０】請求項８記載の記録装置において、前記基板の温度を検知するための基板温度検知手段が設
けられ、さらに、前記加熱制御手段は前記基板温度検知手段が検知した温
度に応じて前記印加電圧パルスのパルス幅を可変制御す
ることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１１】請求項９記載の記録装置において、前記基板の温度を検知するための基板温度検知手段が設
けられ、さらに、前記加熱制御手段は前記基板温度検知手段が検知した温
度に応じて検知温度に応答して、前記半波サイクル単位
の導通角を可変制御することを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。
【請求項１２】請求項１０または１１記載の記録装置
において、前記基板温度検知手段は、前記基板内に埋めこまれる温
度検出素子であることを特徴とするインクジェット記録
装置。
【請求項１３】請求項１０または１１記載の記録装置
において、前記基板温度検知手段は、各印字走査毎の紙送り累積回
数、および記録枚数をパラメータとして、前記基板温度
を予測することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１４】請求項１０または１１記載の記録装置
において、前記基板温度検知手段は、各印字走査毎の紙送り累積回
数、記録枚数、およびブラックインクの打込み量をパラ
メータとして、前記基板温度を予測することを特徴とす
るインクジェット記録装置。
【請求項１５】請求項１ないし１４のいずれか一項記
載の記録装置において、前記記録ヘッドは、前記インクを吐出するためのエネル
ギーを発生させる手段として、前記インクに膜沸騰を生
じさせる電気熱変換体を有すること特徴とするインクジ
ェット記録装置。
【請求項１６】請求項１ないし１５のいずれか一項記
載のインクジェット記録装置からなる出力手段が設けら
れたことを特徴とする情報処理システム。
【請求項１７】インクジェット記録ヘッド用いて被記
録媒体上にカラー記録を行うための方法において、前記インクジェット記録ヘッドによって前記被記録媒体
上にブラックインクを吐出し、つづいて他の色のインク
を吐出するまでの間に、前記吐出されたブラックインク
を乾燥させる工程を有することを特徴とするインクジェ
ット記録方法。
【請求項１８】請求項１７記載の方法において、前記ブラックインクを乾燥させる工程は、前記被記録媒
体の搬送時に実施されることを特徴とするインクジェッ
ト記録方法。
【請求項１９】請求項１７または１８記載の方法にお
いて、前記インクジェット記録ヘッドは、主走査方向と直交す
る方向に沿って配列した複数のノズル群を有するカラー
記録対応の記録ヘッドであって、前記複数のノズル群は、ブラック用ノズル群と前記ブラ
ック用ノズル群に隣接する他の色に対応したノズル群と
の間に隙間領域を有し、さらに、該隙間領域に対向し、かつ前記主走査方向に沿って発熱
手段と、前記発熱手段に印加する電力を制御する加熱制御手段と
が設けられたことを特徴とするインクジェット記録方
法。