JPH09104111A

JPH09104111A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH09104111A
Application number: JP7262894A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Misumi; 義範三隅
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1997-04-22

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェット記録装置において、インク吐
出口間の吐出量ばらつきおよびヘッド温度変化に伴なう
全体的な吐出量変動の双方に起因した濃度ムラを低減す
る。【解決手段】吐出ヒータ１００Ｃを駆動するためのプ
レパルスおよびメインパルスからなるヒートパルスにつ
いて、ヘッドの吐出口毎の吐出量ばらつきをプレパルス
テーブル１０２から得られるプレパルス幅データにより
プレパルスを補正し、一方、ヘッド温度変化によるヘッ
ドの全体的な吐出量変動を、休止時間テーブル１０３か
ら得られるプレパルスとメインパルスとの間の休止時間
の補正データによって補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に関し、特にインクジェットヘッドの吐出口毎に
生じる濃度ムラの補正とインクジェットヘッドの温度変
化による濃度ムラの補正に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置に用いられる吐
出方式は種々知られており、中でもインクに熱エネルギ
ーを与えこれによって発生する気泡の膨張に伴ってイン
クを吐出する方式は、高解像度の記録、装置のコンパク
ト化が可能である等の利点を有しており、近年注目され
ているものである。

【０００３】この方式による記録ヘッドの一般的な構成
は、電気駆動パルスの印加によって熱を発生する発熱抵
抗体およびこれに電力を供給する電気配線等がＩＣ技術
等によって形成された基板と、ヒータに対応した流路を
形成するための溝およびこの流路に供給されるインクを
貯留するための共通液室用の溝等がエッチング等によっ
て形成された天板とを有しており、これら基板と天板と
が互いに接続固定されることにより、共通液室、流路お
よび吐出口が形成される。

【０００４】このような記録ヘッドを用いて被記録媒体
上に画像を安定に形成するためには、主にインク吐出量
の点からインクの粘度を一定に保つことが望ましい。す
なわち、インクが低温のときはインク粘度が高くなって
インクが吐出し難くなり、一方、高温の時はインク吐出
量は多くなるものの蒸発が促進されてしまう。したがっ
て、インクを吐出する際には、吐出に最適な温度を設定
することが望ましい。

【０００５】この温度設定は、ヘッドの温度制御、所謂
温調によって行われる。従来より知られる上記ヘッド温
調の一方法としては、１回の吐出にプレパルスおよびメ
インパルスからなる２つのパルスを用い、プレパルスの
幅またはプレパルスとメインパルスの間の休止時間を可
変とすることにより、ヘッド全体の温度を制御するもの
がある。また、その他の方法として、吐出用ヒータ以外
のサブヒータに与えるエネルギーをオン／オフすること
によって、ヘッド全体の温度を制御するものも知られて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のヘッド温調では、主にヘッドの全吐出口に対して一
括した温調を行い吐出量の補正を行っているため、吐出
口間に吐出量のばらつきがある場合は、その補正を十分
に行うことができない場合があった。

【０００７】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、吐出口間の吐出量のばらつきを補正
し、かつ、ヘッドの温度変化に伴う吐出量の変動を補正
することによって、各吐出口からのインク吐出量の安定
化を図り、高品位な画像を得ることができるインクジェ
ット記録装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、複
数のインク吐出口、および該複数のインク吐出口に対応
して、インクを吐出する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体を備えたインクジェットヘッ
ドを用い、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、１回の吐出に際し、イ
ンクを吐出に至らしめないプレパルスとインクを吐出に
至らしめるメインパルスとを休止時間を介して前記エネ
ルギー発生体に対して供給し、エネルギーを発生させる
駆動手段と、該駆動手段によって前記複数のインク吐出
口のそれぞれに対応して供給されるプレパルスおよび前
記休止時間を、当該インク吐出口の吐出量特性および当
該インクジェットヘッドの温度に応じてそれぞれ補正す
る補正手段と、を具えたことを特徴とする。

【０００９】以上の構成によれば、個々の吐出口の吐出
量特性に応じてプレパルスが補正され、また、ヘッド全
体の温度変化に応じて休止時間が補正されるので、各吐
出口間の吐出量ばらつきおよび全体的な吐出量の変動を
低減することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施形態に係るインクジ
ェット記録装置に用いることができる記録ヘッドの主要
な構成を示す分解斜視図である。

【００１２】図において、記録ヘッド（以下、単にヘッ
ドともいう）は、基板３と天板１０とを接合することに
よってその主要部が形成される。吐出口１は３６０ｄｐ
ｉの密度で１２８個（図にはその一部のみ示す）形成さ
れており、各吐出口１には、これに連通するインク流路
５が形成され、各流路５には発熱抵抗体２が設けられて
いる。発熱抵抗体２は、ヘッド駆動回路により選択的に
駆動されて発熱し、これによりインク液滴が吐出され
る。発熱抵抗体２はガラスまたはシリコンのような比較
的安価で平面度が良い絶縁体または半導体からなる基板
３上に配されており、インクとは直接接触しないように
その上層にＳｉＯ₂ の保護膜が形成されている。発熱抵
抗体２を発熱させるための電力は、ヘッド駆動回路から
リード線と基板３上に形成された配線４を介して発熱抵
抗体２に供給される。また、基板３には温度センサ（不
図示）が設けられており、これにより、記録ヘッドの全
体的な温度を検知することができる。

【００１３】図２は、駆動回路の構成を示すブロック図
である。

【００１４】ＲＯＭ１０４には、ヘッドにおける各吐出
口の吐出量データが書き込まれている。すなわち、ＲＯ
Ｍ１０４はヘッド１００の基板上に設けられており、そ
のヘッドに固有の各吐出口に関する吐出量データが書き
込まれ、ヘッド装着時に以下のように装置本体側からそ
の内容が読取られる。図３は、このＲＯＭ１０４の記憶
内容を、各吐出口＃１〜＃１２８の吐出量で示す図であ
り、ヘッド１００の補正前の予め測定した吐出量を示し
ている。図に示す例では、吐出量の平均は７９．７ｎ
ｇ、標準偏差５．９である。測定条件はプレパルス幅
１．０μｓ、駆動休止時間５μｓ、メインパルス幅３μ
ｓ、電圧２４Ｖである。この図からわかるように、例え
ば第１７番目および第８１番目の吐出口の吐出量は、比
較的吐出量が少なく、これにより形成される画素は濃度
が低くなり、濃度ムラとなることがある。

【００１５】このようなＲＯＭ１０４の情報に基づき、
プレパルステーブル１０２は、各吐出口の吐出量が均一
になるようにプレパルス幅のデータを出力する。すなわ
ち、、プレパルステーブル１０２は、各吐出口に対応し
てＲＯＭ１０４に格納された各吐出口毎の吐出量を所定
の吐出量に補正すべく後述される４種類のプレパルス幅
データのいずれかを格納している。

【００１６】一方、休止時間テーブル１０３は、ヘッド
に取り付けられた温度センサからの情報に基づいて、プ
レパルスとメインパルスとの間の休止時間を出力する。
図４は、この休止時間テーブル１０３の内容を説明する
図である。図はプレパルス幅Ｔ₁ と休止時間Ｔ₂ を変化
させて吐出量（１吐出口当たり）測定をした結果を示す
ものであり、電圧は２４Ｖ、メインパルス幅Ｔ₃ を３μ
ｓに固定した場合を示している。

【００１７】この図から明らかなように、休止時間Ｔ₂
はその値が増す程、吐出量が増加し、しかもその値が、
１μｓ≦Ｔ₂ ≦７μｓの範囲で吐出量との間で線形な関
係を有している。

【００１８】従って、テーブル１０３の内容は、上記線
形関係を有する範囲で温度が高くなる程、休止時間Ｔ₂
を短くするようなものとする。

【００１９】ヒートパルス生成回路１０１は、プレパル
ステーブル１０２からのプレパルス幅データＴ₁ と休止
時間テーブル１０３からの休止時間とを合成して４種類
のヒートイネーブル信号をヘッド１００に送る。ヘッド
１００では各吐出口の吐出量が均一になるようＲＯＭ１
０４のデータに基く選択信号ＳＩによって吐出口毎に最
適なヒートイネーブル信号を選択し、この信号をシフト
レジスタおよびラッチ１００Ｂにおいて吐出データと合
成することにより吐出ヒータ１００Ｃに電圧パルスを印
加して吐出を行う。

【００２０】図５（ａ）〜（ｄ）はヒートパルス生成回
路１０１で生成される４種類のヒートイネーブル信号を
示し、温度センサ１００Ｄが検出するヘッド温度が２５
℃の場合を示している。

【００２１】同図に示すように、プレパルス幅Ｔ₁ は、
テーブル１０２より０．４，０．８，１．２，１．６μ
ｓｅｃの４種類が出力され、一方、休止時間テーブル１
０３からはヘッド温度２５℃に対応した休止時間Ｔ₂ ＝
５μｓｅｃが出力されることにより、４種のパルス波形
が生成される。

【００２２】以上のようにして得た４種類のヒートイネ
ーブル信号の中から各吐出口毎に最適なヒートイネーブ
ル信号を選択し、本実施形態のインクジェット記録ヘッ
ドの吐出口毎に吐出を行った結果を図６に示す。補正後
の各吐出口の吐出量はほぼ均一になり、吐出量平均７
９．９ｎｇ、標準偏差２．１となった。これにより、実
際の記録においても、濃度ムラを解消することができ
る。

【００２３】一方、図７は、図６で吐出量を測定したも
のと同一のインクジェット記録ヘッドにおいて、同一の
駆動条件で、ヘッド温度ΔＴ＝１０℃上昇した時の各吐
出口の吐出量を示す。

【００２４】ここでは、吐出量平均８５．２ｎｇ、標準
偏差２．０となっている。このように、ヘッド温度の変
化によって全体的にシフトした吐出量を所望の吐出量８
０ｎｇにするために、上述のように休止時間テーブルか
らヘッド温度に応じて休止時間（本実施形態の場合３μ
ｓ）を選択することにより吐出量を補正する。その結
果、各吐出口の吐出量は図８に示すとおりになる。すな
わち吐出量平均７９．７ｎｇ、標準偏差２．４となる。

【００２５】以上で説明したとおり、インクジェット記
録ヘッドの各吐出口の吐出量のばらつきをプレパルス幅
を変化させることにより補正し、かつ、ヘッド温度によ
る全体的な吐出量の変化をプレパルスとメインパルスと
の間の休止時間を変化させることにより補正して、均一
で安定した吐出量を得ることが可能となる。

【００２６】なお、本実施形態で示したプレパルスＴ
₁ 、休止時間Ｔ₂ 、メインパルスＴ_３のパラメータは上
述の値に限るものではなく、それぞれの記録ヘッド毎に
適切なものが用いられることは勿論である。

【００２７】（他の実施形態）本発明の他の実施形態に
ついて説明する。

【００２８】前述の実施形態では、各吐出口毎に最適な
ヒートイネーブル信号を選択して、吐出量補正を行った
が、本実施形態では、第１吐出口より順次８個の吐出口
を１つのブロックとし、第１２８番目の吐出口までを１
６ブロックに分けて、各ブロック毎に前述の実施形態と
同様最適なヒートイネーブル信号を選択して濃度ムラを
解消するための吐出量補正を行うものである。

【００２９】図９は各ブロック毎に吐出量補正を行った
後の吐出量測定結果を示す図である。

【００３０】同図に示す例では、吐出量平均７８．８ｎ
ｇ、標準偏差３．８となった。本実施形態のインクジェ
ット記録ヘッドの補正前の吐出量平均値および標準偏差
は、前述の実施形態で示したとおり、７９．７ｎｇ、
５．９であるから、本実施形態による補正後は補正前に
比べてばらつきが改善されている。また、実際の記録に
おいても、濃度ムラは低減し、目視ではほとんど認識さ
れない程度にまで改善された。

【００３１】なお、ヘッドの温度変化に応じた休止時間
の設定は、前述の実施形態と同様である。

【００３２】（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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
個々の吐出口の吐出量特性に応じてプレパルスが補正さ
れ、また、ヘッド全体の温度変化に応じて休止時間が補
正されるので、各吐出口間の吐出量ばらつきおよび全体
的な吐出量の変動を低減することができる。

【００４２】この結果、安定した吐出を行うことがで
き、常に濃度ムラが解消した高品位な記録画像を得るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態で用いることができるイン
クジェット記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録
装置のヘッド駆動のための構成を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態で用いるインクジェット記
録ヘッドの補正前のインク吐出量を吐出口毎に示す図で
ある。

【図４】プレパルス幅および休止時間と吐出量との関係
を説明する線図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態で生成
される４種類のヒートイネーブル信号の模式的波形図で
ある。

【図６】本発明の一実施形態における各吐出口毎のプレ
パルス補正後の吐出量を示す図である。

【図７】本発明の一実施形態で用いるインクジェット記
録ヘッドのヘッド温度上昇による吐出量変化を示す図で
ある。

【図８】本発明の一実施形態におけるパルス休止時間補
正後の吐出量を示す図である。

【図９】本発明の他の実施形態における吐出口ブロック
毎のプレパルス補正後の吐出量を示す図である。

【符号の説明】

１吐出口２発熱抵抗体３基板４配線５インク流路６共通液室１００ヘッド１００Ａヒートイネーブル信号選択回路１００Ｂシフトレジスタおよびラッチ回路１００Ｃ吐出ヒータ（発熱抵抗体）１００Ｄ温度センサ１０１ヒートパルス生成回路１０２プレパルステーブル１０３休止時間テーブル１０４ＲＯＭ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のインク吐出口、および該複数のイ
ンク吐出口に対応して、インクを吐出するために利用さ
れるエネルギーを発生するエネルギー発生体を備えたイ
ンクジェットヘッドを用い、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、１回の吐出に際し、インクを吐出に至らしめないプレパ
ルスとインクを吐出に至らしめるメインパルスとを休止
時間を介して前記エネルギー発生体に対して供給し、エ
ネルギーを発生させる駆動手段と、該駆動手段によって前記複数のインク吐出口のそれぞれ
に対応して供給されるプレパルスおよび前記休止時間
を、当該インク吐出口の吐出量特性および当該インクジ
ェットヘッドの温度に応じてそれぞれ補正する補正手段
と、を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記プレパルスの補正は、該プレパルス
の幅を変化させるものであ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。
【請求項３】前記プレパルスの補正は、前記複数のイ
ンク吐出口を所定のブロックに分割した各ブロック毎に
行うものであることを特徴とする請求項１または２に記
載のインクジェット記録装置。