JPH0789071A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録ヘッドをブロック駆動を
行う場合において、各ブロックで隣接ブロックの吐出に
よる影響を受けることなく良好な記録を行う。 【構成】 記録ヘッドの複数吐出口７を所定数毎に分割
したブロック毎に順次吐出駆動を行う場合、上記駆動ブ
ロックに対応した吐出口ブロックａ，ｂ，ａｃ毎に共通
液室５を設ける。すなわち、各ブロック間は隔壁５ａ，
５ｂによって隔てられ、それぞれのブロックの吐出によ
るインク波動の影響は他のブロックには及ばない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被記録媒体に液体を噴
射して記録を行うインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より知られるインクジェット記録ヘ
ッドの一構成例が、図１および図２に示される。すなわ
ち、吐出圧発生素子（図示せず）が設けられる基板１と
吐出口３が設けられる天板２とを接合することで吐出口
３に連通するインク路７が形成されるものである。イン
ク路７は、インク路壁７ａ，７ｂによりその両側部が限
界される。インク路壁７ａ，７ｂは天板２と一体に形成
される。

【０００３】図２は天板２を、基板１との接合面から見
た図であり、これに示されるように、天板２には各イン
ク路７に連通する共通液室５を形成するための溝および
共通液室５にインクを供給するためのインク供給口６も
形成される。

【０００４】これら図に示すように、従来、複数の吐出
口を有するインクジェットヘッドにおいてはインク路を
それぞれ区分するためのインク路壁の長さは同一の長さ
で構成され、また、インク供給口もインクジェットヘッ
ドの全吐出口に対して唯一設けられる場合が多い。すな
わち、共通液室から各インク路へのインク供給は個別的
に行われず、全体的に行われる。

【０００５】ところで、上述のような記録ヘッドの吐出
駆動方式として、いわゆるブロック駆動が従来より知ら
れている。この駆動方式は、記録ヘッドの全吐出口から
同一タイミングで吐出を行うものではなく、所定数の吐
出口からなるブロック毎に順次吐出を行うものであり、
一回の吐出タイミングに必要な電力が少なくて済む等の
利点を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ブ
ロック駆動に代表される駆動タイミングをずらす方式で
は、吐出を行わない吐出口で生ずるインクメニスカスの
振動を、上記ずれを大きくすることによって減衰させる
ようにしていたが、次のような問題点がある。

【０００７】例えば、あるブロックの駆動から次のブロ
ックの駆動までメニスカス振動が安定するのに十分な間
隔をあけなければならず、１）高周波数駆動が困難であ
る、２）多数の吐出口を有する記録ヘッドによる記録は
縦罫線がずれる、といった問題がある。

【０００８】上記問題点をより詳細に説明すると、以下
のようになる。

【０００９】通常、ブロック間ディレイｔ_B は、電気熱
変換素子に与えるパルス幅２〜１０μｓｅｃより数μｓ
ｅｃ大きく設定され、また、各ブロックごとの記録のず
れを押させるために、図７に示すように、前ブロックの
吐出後おおよそ１０〜３０μｓｅｃに設定される。

【００１０】電気熱変換体の駆動によりインクは吐出口
より吐出されるが、その時、吐出していない次のブロッ
クの吐出口では図８に示すごとく、メニスカス振動を発
生されてしまい、吐出口のインクの状態が不安定にな
る。また、その影響は駆動ブロックに近い吐出口が一番
影響を受ける。このような状態で次ブロックを駆動する
と、そのブロックの各吐出口でのメニスカスの状態が異
なるため、それらの吐出口から吐出されるインク滴径が
異なり濃度むらの原因となる。

【００１１】例えば、図７に示すように、約１０μｓｅ
ｃのディレイでブロック間駆動が行われると、次ブロッ
クの各吐出口の電気熱変換素子Ｒ９〜Ｒ１６に駆動パル
スが与えられる時、これら吐出口のメニスカス状態は、
図８（ａ）に示すように、前ブロックに隣接する吐出口
の方が、盛り上りが大きく吐出したドット径は図９
（ｂ）に示すように大きく不安定になる。

【００１２】また、ブロック間ディレイを約３０μｓｅ
ｃに設定すると、次ブロックの各吐出口のメニスカス状
態は、図８（ｂ）に示すように、吐出口より後退した状
態であり、前ブロックに隣接する吐出口の方が後退量が
大きく、吐出したドット径は図９（ｃ）に示すように前
ブロックに隣接する吐出口程小さく記録品位を劣化させ
る。

【００１３】また、ある吐出口からの吐出によって生じ
る休止吐出口のメニスカス振動を、そのインク路後方に
配置した気泡バッファにより吸収してメニスカス信号を
減衰させるようにしていたが、次のような問題点があ
る。

【００１４】すなわち、１）気泡バッファの形状により
メニスカス信号の減衰にばらつきが生じ、吐出が安定し
ない、２）気泡が放置時や吐出回復操作などの間に移動
してインク路端部に泡留りを起し、不吐出が発生する、
３）気泡が放置後の吐出回復操作などにより記録ヘッド
外へ排出されることがあり、メニスカス振動の安定を長
期に維持することができない、などの問題点がある。

【００１５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、ブロック駆動を行
う場合において各ブロックで隣接ブロックの吐出による
影響を受けることなく良好な記録を行うことが可能なイ
ンクジェット記録装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
複数の吐出口を有する記録ヘッドを用い、該記録ヘッド
から被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジ
ェット記録装置において、前記複数の吐出口を所定数の
吐出口からなる複数のブロックに分割しブロック毎に吐
出を行わせる分割駆動手段、を具え、前記記録ヘッド
は、前記分割駆動手段による吐出の各ブロック毎に独立
して吐出に伴なうインク供給がなされるよう構成された
ことを特徴とする。

【００１７】

【作用】以上の構成によれば、複数の吐出口についてブ
ロック駆動により吐出が行われるとき、記録ヘッドの上
記ブロックのそれぞれに対応した吐出口の吐出に伴なう
インク供給は、各ブロック独立に行われる。これによ
り、各ブロックの吐出口における吐出が他のブロックの
吐出の影響を受けることを防止できる。

【００１８】

【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。

【００１９】図３および図４は、本発明の一実施例にか
かるインクジェット記録ヘッドを示す模式的斜視図およ
び平面図である。

【００２０】本例では、これら図に示すように、上記ブ
ロック駆動の駆動ブロック毎に共通液Ｓ櫃５を設ける。
ここで、符号１は電気熱変換素子等が形成される基板
（ヒータボード）、符号２は吐出口３が設けられる天板
をそれぞれ示す。天板２はインク路７を構成するインク
路壁７ａ，７ｂを一体に有する。符号６は、各共通液室
５ごとに設けられるインク供給口を示し、インク供給口
６には、これと不図示のインクタンクとを連結するイン
ク供給管４が接続される。

【００２１】以上のように、駆動ブロック毎に共通液室
を設けることにより、すなわち、各ブロックの吐出口群
を隔壁５ａ，５ｂによってそれぞれ隔絶することによ
り、駆動を行わない、ブロックの各吐出口のメニスカス
が先に駆動されるブロックの駆動の影響を受けることが
なく安定した状態を保つことができ、その駆動をメニス
カスが安定するのを待つことなく行うことが可能とな
る。この結果、高周波駆動を行うことができ、また、気
泡バッファ等の必要性を少なくすることができるととも
に、図９（ａ）に示すような良好な記録を得ることがで
きる。

【００２２】図５は図３，図４に示す記録ヘッドのヒー
タボード上に形成される回路構成の一例を示す回路図で
ある。

【００２３】図に示すようにヒータボード上には、６４
個の吐出口それぞれに対応して、発熱抵抗体を有する電
気熱変換素子Ｒ１〜Ｒ６４が設けられる。これら電気熱
変換素子は連続する８個毎に分割されて、これらのブロ
ック毎に順次駆動されて吐出がなされる。すなわち、電
気熱変換素子Ｒ１〜Ｒ８，…，Ｒ５７〜Ｒ６４は、それ
ぞれコモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭ８に接続し、また、各
ブロックの８個の電気熱変換素子は記録データに応じて
スイッチングされるセグメント電極Ｓｅｇ１〜Ｓｅｇ８
に接続する。

【００２４】図６は上記回路の駆動タイミングを示すタ
イミングチャートである。

【００２５】コモン電極ＣＯＭ１〜ＣＯＭ８を、順次ｔ
_B μｓｅｃ（ブロック間ディレイ）の間隔（ディレイ）
で順次オンとし、コモン電極がＯＮの状態で記録データ
に応じ選択的にセグメント電極Ｓｅｇ１〜Ｓｅｇ８がオ
ンとされ対応する吐出口からインクが吐出される。

【００２６】前述の各駆動ブロックに対応して設けられ
る共通液室は、図４において、天板２に構成するべく説
明を行ったが、これらの共通液室を構成する隔壁をフォ
トリソグラフィ技術を用いて感光性樹脂などでヒータボ
ード１上に構成しても同様な効果が得られる。その際、
隔壁にわずかな隙間が生じても、ほぼ同様な効果が得ら
れる。

【００２７】（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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれば
複数の吐出口についてブロック駆動により吐出が行われ
るとき、記録ヘッドの上記ブロックのそれぞれに対応し
た吐出口の吐出に伴なうインク供給は、各ブロック独立
に行われる。これにより、各ブロックの吐出口における
吐出が他のブロックの吐出の影響を受けることを防止で
きる。

【００３７】この結果、良好な記録を行うことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録ヘッドの一従来例を示す模
式的斜視図である。

【図２】上記従来例にかかる記録ヘッドの天板を基板側
から視た模式的平面図である。

【図３】本発明の一実施例にかかる記録ヘッドの模式的
斜視図である。

【図４】図３に示す記録ヘッドの天板を基板側から視た
模式的平面図である。

【図５】図４に示す記録ヘッドの電気熱変換素子駆動回
路を示す回路図である。

【図６】上記回路の駆動タイミングを示すタイミングチ
ャートである。

【図７】インクジェット記録ヘッドの吐出口近傍におけ
るメニスカス振動を表わす線図である。

【図８】（ａ）および（ｂ）は、ブロック駆動における
各インク路間のクロストークを説明する説明図である。

【図９】（ａ）〜（ｃ）は、記録結果を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板（ヒータボード） ２ 天板 ３ 吐出口 ４ インク供給管 ５ 共通液室 ５ａ，５ｂ 隔壁 ６ 供給口 ７ インク路 ７ａ，７ｂ インク路壁

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/04 １０３ Ｘ (72)発明者 木村 牧子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 刈田 誠一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の吐出口を有する記録ヘッドを用
   い、該記録ヘッドから被記録媒体にインクを吐出して記
   録を行うインクジェット記録装置において、 前記複数の吐出口を所定数の吐出口からなる複数のブロ
   ックに分割しブロック毎に吐出を行わせる分割駆動手
   段、 を具え、前記記録ヘッドは、前記分割駆動手段による吐
   出の各ブロック毎に独立して吐出に伴なうインク供給が
   なされるよう構成されたことを特徴とするインクジェッ
   ト記録装置。
2. 【請求項２】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用
   してインクに気泡を生じさせ該気泡の生成に伴なってイ
   ンクを吐出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。