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JP3086132B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置

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JP3086132B2
JP3086132B2 JP06179136A JP17913694A JP3086132B2 JP 3086132 B2 JP3086132 B2 JP 3086132B2 JP 06179136 A JP06179136 A JP 06179136A JP 17913694 A JP17913694 A JP 17913694A JP 3086132 B2 JP3086132 B2 JP 3086132B2
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Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に関し、詳しくは、該装置におけるインクジェットヘ
ッドの駆動のための構成に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、オフィスにおけるパソコンやワー
プロ、ファクシミリ等の普及により、これらの機器の出
力機として様々な方式のプリンタが開発されている。そ
の中でもインクジェット方式のプリンタは、記録騒音が
低く、また多種の記録媒体に高品位の記録が可能であ
り、さらに容易に小型化できる等の利点があるために、
オフィスでの特にパーソナルユースに適したものであ
る。
【0003】このようなインクジェット方式の記録装置
の中でも、インクを貯蔵するインクタンクと、電気信号
を電気熱変換素子により熱に変換し、これによりインク
に膜沸騰を生じさせ、その沸騰により生じる気泡の圧力
を利用してインクを吐出させる記録ヘッドとを一体に形
成し、これを交換可能としたカートリッジタイプのもの
を用いた構成が主流になっている。
【0004】このインクジェットカートリッジは記録ヘ
ッドとインクタンクとの間のインク供給路を短縮するこ
とで、コストが節減できるとともに吸引回復時のインク
消費量を削減することができる等の利点を有している。
また、記録ヘッドが寿命となるまでに使用する量のイン
クをインクタンクに保持するようにすることにより、ユ
ーザーが記録カートリッジを交換することによって、イ
ンク供給および記録ヘッドのメンテナンスを同時に行っ
たことになるなどの利点がある。さらにユーザーの用途
に応じて、カラー記録用とモノクロ記録用とでカートリ
ッジを交換して使用することも可能であり、そのような
記録装置も提案されている。
【0005】上記のような記録ヘッドを用いた記録装置
において、電気熱変換素子に印加する駆動パルスは、一
般に、印加時の電気熱変換素子のインク接触面における
単位面積あたりの発熱量および上記素子の熱による伸縮
ストレスに対する耐久性を重視して設定される。
【0006】一方、インクジェット記録装置において高
画質を実現するための一つの条件として、インク吐出量
を均一化することが重要視されている。その目的のため
の一構成として、記録ヘッドカートリッジの置かれてい
る場所の温度(以後、環境温度と称する。)および、記
録ヘッド自身の温度に応じて印加する駆動パルスを制御
することが知られている。これは、一般に環境温度に応
じて、インクの粘度および表面張力等が変化し、インク
タンクおよびインク供給路等のインク供給系における流
体抵抗が変動すること等、および記録ヘッドの温度すな
わち吐出部のインクの温度が変化することにより、イン
ク吐出量が変動することがあるためであり、このような
場合に駆動パルスが一定のままでは、吐出量が変化し、
その均一化が達成できないからである。
【0007】図2は、駆動パルスの条件を固定した場合
における吐出量の環境温度依存性を示す線図である。
【0008】同図の直線に示すように、環境温度Tenv
の増加に対して吐出量Vd は直線的に増加する。この直
線の傾きを環境温度依存係数と定義すると、環境温度依
存係数Kenv
【0009】
【数1】 Kenv =ΔVd /ΔTenv [p1/℃・drop] となる。この係数Kenv は、記録ヘッドカートリッジの
構成およびインク物性等によって定まる値である。
【0010】図3は、駆動パルス条件を固定した場合に
おける吐出量のヘッド温度(この場合はスタティックな
温度特性なので、ヘッド温度は、吐出部のインク温度と
等しい)依存性を示す線図である。同図の直線に示すよ
うに、ヘッド温度TH の増加に対して吐出量Vd は直線
的に増加する。この直線の傾きをヘッド温度依存係数と
定義すると、ヘッド温度依存係数KH
【0011】
【数2】KH =ΔVd /ΔTH [p1/℃・drop] となる。この係数KH についても、インク物性等によっ
て定まる値である。
【0012】上述したインク温度変動による吐出量の変
動を電気熱変換素子(以下、吐出ヒータともいう)のい
わゆるPWM駆動により吐出量を一定とする制御が本願
人によって提案されている。
【0013】図4はこのPWM駆動に係る分割パルスを
説明するための図である。
【0014】同図において、縦軸は印加される駆動電
圧、また、図中P1 は複数の分割されたヒートパルスの
最初のパルス(以下、プレパルスと称す)のパルス幅、
2 はインターバルタイム、P3 は2番目のパルス(以
下、メインパルスと称す)のパルス幅である。T0 ,T
1 ,T2 ,T3 はP1 ,P2 3 を定めるための時間を
示している。
【0015】PWM吐出量制御には、大きく分けて2つ
の方式がある。1つは、例えば特開平5−92565号
公報に開示され、図5に示される駆動法であり、時間T
2 ,T3 を一定にして、時間T1 を変調、すなわちプレ
パルスの幅P1 を変調するプレパルス幅変調駆動法であ
る。第2の方式は、例えば特開平5−169659号公
報に開示され、図6に示される駆動法であり、(T1
0 )、すなわちP1および(T3 −T2 )、すなわち
3 を一定にして(T2 −T1 )、すなわちP2 を変調
するインターバルタイム変調駆動法である。
【0016】前者の駆動法による吐出量の変化を図7に
示す。
【0017】T1 の増加、すなわちP1 の増加に伴って
吐出量は増加し、一定のピークを超えると減少して、幅
1 のパルスによって発泡を起こす領域に入る。この駆
動法の場合T1 の設定領域を最適化することでT1 の変
調に対する吐出量の変化に線形性を持たせることが可能
であり制御が容易となる。
【0018】後者の制御による吐出量の変化を図8に示
す。
【0019】インターバルタイムP2 の増加に伴って吐
出量は増加し、ある地点で発泡しなくなる領域に入る。
この駆動法の場合、プレパルスは発泡しないことが保証
できるパルス幅の最大のものにすることが最適である。
この場合、プレパルス幅変調駆動法におけるP1 の最大
値と同じになる。さらにこの駆動法は、記録ヘッドの昇
温が深刻な問題となり高温域ではシングルパルスでパル
ス幅を小さくし、投入するエネルギーを減少させて昇温
を抑制する制御方法を採る場合に、温度の増加方向に対
して(T2 −T1 )を減少させて、(T2 −T1 )=0
の時点より(T1 −T0 )を小さくすることで前記の制
御を実行できるため、パルス波形の連続性を保ちつつ変
調することが可能となる。図9にP2 =(T2 −T1
=0時のパルス構成を示す。
【0020】上記で示したプレパルス幅変調駆動法とイ
ンターバルタイム変調駆動法のいずれも、パルスの全
長、すなわち(T3 −T0 )の最大幅は、ヘッド駆動の
観点から制限されるために等しくなる。これにより、最
大の吐出量を得るパルスは同形状となり最大吐出量も等
しくなる。
【0021】ところで、パルスを制御するロジック回路
による最小単位を1st=0.181μsec とし、ま
た、駆動パルスの全長すなわちT3 =47stとする。
さらに、プレパルスの最大幅を9st、メインパルスを
21stとする。この条件下で、プレパルス幅変調駆動
法の変調ステップ数はプレパルスの最大幅とロジック回
路による最小単位に依存して9ステップ以内となる。こ
れに対し、インターバルタイム変調駆動法の場合、最大
インターパル時間が17st(47−9−21)となる
ためその変調ステップ数は17ステップとなる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
吐出ヒータに流れる電流は図10に示すように、吐出ヒ
ータドライバの性能等の影響により、駆動パルスに対し
て尾をひいた波形となる。そのため駆動パルスに対する
尾の部分の幅を約4stとすると、インターバルタイム
変調駆動法の場合、インターバルタイムを0stから4
stの範囲で変調する時は、実際に吐出ヒータに流れる
電流パルスは図11が示すように、シングルのパルスと
なり、この間の吐出量の制御は困難となる。すなわち、
変調可能なステップ数は13ステップとなる。
【0023】本発明は、上記従来のインターバルタイム
変調駆動法における、変調ステップ数の減少を改善する
ためになされたものであり、連続的な吐出量変調を行
い、高品位の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を目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明ではインクジェットヘッドを用い、該インク
ジェットヘッドから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、前記インクジェ
ットヘッドの記録素子に複数の電気パルスからなる駆動
信号を供給し当該インクジェットヘッドからインク吐出
を行わせるヘッド駆動手段と、該ヘッド駆動手段が供給
する前記複数の電気パルスそれぞれのパルス幅および該
複数の電気パルスの休止期間を変調する手段であって、
当該変調において前記休止期間として、前記複数の電気
パルスの供給によって記録素子に生じる電流波形と前記
複数の電気パルスの波形とのずれ量に基づいた最小期間
を定めている変調手段と、を具えたことを特徴とする。
【0025】また、他の形態として、インクジェットヘ
ッドを用い、該インクジェットヘッドから記録媒体にイ
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回の吐出に際して、インクを吐出に至らしめな
いプレ駆動パルスと、インクを吐出に至らしめるメイン
駆動パルスとを休止期間を介して前記インクジェットヘ
ッドの電気熱変換素子に供給するヘッド駆動手段と、前
記休止期間および前記プレ駆動パルスの幅を変調するこ
とが可能な変調手段と、を具え、該変調手段は前記イン
クジェットヘッドの温度に基づき、前記プレ駆動パルス
の幅と前記メイン駆動パルスの幅を固定して前記休止期
間を変調するヘッド温度領域と、前記休止期間を固定し
て前記プレ駆動パルスの幅を変調するヘッド温度領域
と、に分けて当該変調を行い、前記休止期間の変調にお
いて最小休止期間を定めることを特徴とする。
【0026】
【作用】以上の構成によれば、ヘッド駆動手段の特性に
よって、駆動信号の供給により記録素子もしくは電気熱
変換素子に流れる電流が駆動パルスに対して尾を引いた
波形となる場合においても、複数の電気パルスからなる
この駆動信号の休止期間の最小期間を記録素子もしくは
電気熱変換素子に上記電気パルの供給によって生じる電
流波形とその電気パルスの波形とのずれ量、すなわち上
記波形の尾の長さに基づいて定めるので、上記最小期間
をこの尾を引いた期間より大きく設定でき、これにより
有効なパルス幅変調のステップ数を減少させることな
く、スムースな変化量の吐出量制御を行なうことが可能
となる。
【0027】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。
【0028】図12から図17は、本発明が実施もしく
は適用される好適なインクジェットユニットIJU,イ
ンクジェットヘッドIJH,インクタンクIT,インク
ジェットカートリッジIJC,インクジェット記録装置
本体IJRA,キャリッジHCのそれぞれおよびそれぞ
れの関係を説明するための図である。以下これらの図を
参照して各部構成の説明を行う。
【0029】(i)装置本体の概略説明 図12は、本発明に適用されるインクジェット記録装置
IJRAの概観図の一例である。図において、駆動モー
タ5013の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア501
1,5009を介して回転するリードスクリュー500
5の螺旋溝5004に対して係合するキャリッジHCは
ピン(不図示)を有し、矢印a,b方向に往復移動され
る。このキャリッジHCには、インクジェットカートリ
ッジIJCが搭載されている。5002は紙押え板であ
り、キャリッジ移動方向にわたって紙をプラテン500
0に対して押圧する。5007,5008はフォトカプ
ラで、キャリッジのレバー5006のこの域での存在を
確認して、モータ5013の回転方向切換等を行うため
のホームポジション検知手段である。5016は記録ヘ
ッドの前面をキャップするキャップ部材5022を支持
する部材であり、5015はこのキャップ内を吸引する
吸引手段でキャップ内開口5023を介して記録ヘッド
の吸引回復を行う。5017はクリーニングブレード、
5019はこのブレードを前後方向に移動可能にする部
材であり、本体支持板5018にこれらは支持されてい
る。ブレードは、この形態に限らず周知のクリーニング
ブレードが本例に適用できることはいうまでもない。
【0030】また、5012は、吸引回復の吸引を開始
するためのレバーで、キャリッジと係合するカム502
0の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がク
ラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御される。
【0031】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側領域にきた
ときにリードスクリュー5005の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うような構成で
あれば、本例には何れも適用できる。
【0032】本例でのインクジェットカートリッジIJ
Cは、図13の斜視図でわかるように、インクの収納割
合が大きくなっているもので、インクタンクITの前方
面よりもわずかにインクジェットユニットIJUの先端
部が突出した形状である。このインクジェットカートリ
ッジIJCは、インクジェット記録装置本体IJRAに
載置されているキャリッジHC(図12)の後述する位
置決め手段、および電気的接点とによって固定支持され
ると共に、該キャリッジHCに対して着脱可能なタイプ
である。
【0033】(ii) インクジェットユニットIJU構成
説明 インクジェットユニットIJUは、電気信号に応じて膜
沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギー
を生成する電気熱変換体を用いて記録を行う方式のユニ
ットである。
【0034】図13において、100はSi基板上に複
数の列状に配された電気熱変換体(吐出ヒータ)と、こ
れに電力を供給するAl等の電気配線とが成膜技術によ
り形成されて成るヒータボードである。200はヒータ
ボード100に対する配線基板であり、ヒータボード1
00の配線に対応する配線(例えばワイヤボンディング
により接続される)と、この配線の端部に位置し本体装
置からの電気信号を受けるパッド201とを有してい
る。
【0035】1300は複数のインク流路をそれぞれ区
分するための隔壁や共通液室等を設けた溝付天板で、イ
ンクタンクから供給されるインクを受けて共通液室へ導
入するインク受け口1500と、吐出口を複数有するオ
リフィスプレート400を一体成型したものである。こ
れらの一体成型材料としてはポリサルフォンが好ましい
が、他の成型用樹脂材料でも良い。
【0036】300は配線基板200の裏面を平面で支
持する例えば金属製の支持体で、インクジェットユニッ
トの底板となる。500は押えばねであり、M字形状で
そのM字の中央で共通液室を押圧すると共に前だれ部5
01で液路の一部を線圧で押圧する。ヒータボード10
0および天板1300を押えばねの足部が支持体300
の穴3121を通って支持体300の裏面側に係合する
ことで、これらを挟み込んだ状態で両者を係合させるこ
とにより、押えばね500とその前だれ部501の付勢
力によってヒータボード100と天板1300とを圧着
固定する。また、支持体300は、インクタンクITの
2つの位置決め凸起1012および位置決め且つ熱融着
保持用凸起1800,1801に係合する位置決め用穴
312,1900,2000を有する他、装置本体IJ
RAのキャリッジHCに対する位置決め用の突起250
0,2600を裏面側に有している。加えて支持体30
0はインクタンクからのインク供給を可能とするインク
供給管2200(後述)を貫通可能にする穴320をも
有している。支持体300に対する配線基板200の取
付は、接着剤等で粘着して行われる。尚、支持体300
の凹部2400,2400は、それぞれ位置決め用突起
2500,2600の近傍に設けられており、組立てら
れたインクジェットカートリッジIJC(図14)にお
いて、その周囲の3辺を平行溝3000,3001の複
数で形成されたヘッド先端域の延長点にあって、ゴミや
インク等の不要物が突起2500,2600に至ること
がないように位置している。この平行溝3000が形成
されている。蓋部材800は、図13でわかるように、
インクジェットカートリッジIJCの外壁を形成すると
共に、インクジェットカートリッジIJUを収納する空
間部を形成している。また、この平行溝3001が形成
されているインク供給部材600は、前述したインク供
給管2200に連続するインク導管1600を供給管2
200側が固定の片持ちばりとして形成し、インク導管
の固定側とインク供給管2200との毛管現象を確保す
るための封止ピン602が挿入されている。なお、60
1はインクタンクITと供給管2200との結合シール
を行うパッキン、700は供給管のタンク側端部に設け
られたフィルターである。
【0037】このインク供給部材600は、モールド成
型されているので、安価で位置精度が高く形成製造上の
精度低下を無くしているだけでなく、片持ちばりの導管
1600によって大量生産時においても導管1600の
上述インク受け口1500に対する圧接状態が安定化で
きる。本例では、この圧接状態下で封止用接着剤をイン
ク供給部材側から流し込むだけで、完全な連通状態を確
実に得ることができている。なお、インク供給部材60
0の支持体300に対する固定は、支持体300の穴1
901,1902に対するインク供給部材600の裏面
側ピン(不図示)を支持体300の穴1901,190
2を介して貫通突出せしめ、支持体300の裏面側に突
出した部分を熱融着することで簡単に行われる。なお、
この熱融着された裏面部のわずかな突出領域は、インク
タンクITのインクジェットユニットIJU取付面側壁
面のくぼみ(不図示)内に収められるのでユニットIJ
Uの位置決めは正確に得られる。
【0038】(iii) インクタンクIT構成説明 インクタンクは、カートリッジ本体1000と、インク
吸収体900とインク吸収体900をカートリッジ本体
1000の上記ユニットIJU取付面とは反対側の側面
から挿入した後、これを封止する蓋部材1100とで構
成されている。900はインクを含浸させるための吸収
体であり、カートリッジ本体1000内に配置される。
1200は上記各部100〜600からなるユニットI
JUに対してインクを供給するための供給口であると共
に、当該ユニットをカートリッジ本体1000の部分1
010に配置する前の工程で供給口1200よりインク
を注入することにより吸収体900のインク含浸を行う
ための注入口でもある。
【0039】この本例では、インクを供給可能な部分
は、大気連通口とこの供給口とになるが、インク吸収体
からのインク供給性を良好に行うための本体1000内
リブ2300と蓋部材1100の部分リブ2500,2
400とによって形成されたタンク内空気存在領域を、
大気連通口1401側から連続させてインク供給口12
00から最も遠い角部域にわたって形成している構成を
とっているので、相対的に良好かつ均一な吸収体へのイ
ンク供給は、この供給口1200側から行われることが
重要である。この方法は実用上極めて有効である。この
リブ1000は、インクタンクの本体1000の後方面
において、キャリッジ移動方向に平行なリブを4本有
し、吸収体が後方面に密着することを防止している。ま
た、部分リブ2400,2500は、同様にリブ100
0に対して対応する延長上にある蓋部材1100の内面
に設けられているが、リブ1000とは異なる分割され
た状態となっていて空気の存在空間を前者より増加させ
ている。なお、部分リブ2500,2400は蓋部材1
000の全面積の半分以下の面に分散された形となって
いる。これらのリブによってインク吸収体のタンク供給
口1200から最も遠い角部の領域のインクをより安定
させつつも確実に供給口1200側へ毛管力で導びくこ
とができた。1401はカートリッジ内部を大気に連通
するために蓋部材に設けた大気連通口である。1400
は大気連通口1401の内方に配置される撥液材であ
り、これにより大気連通口1401からのインク漏洩が
防止される。
【0040】前述したインクタンクITのインク収容空
間は長方体形状であり、その長辺を側面にもつ場合であ
るので上述したリブの配置構成は特に有効であるが、キ
ャリッジの移動方向に長辺を持つ場合または立方体の場
合は、蓋部材1100の全体にリブを設けるようにする
ことでインク吸収体900からのインク供給を安定化で
きる。
【0041】また、インクタンクITの上記ユニットI
JUの取付面の構成は図15によって示されている。オ
リフィスプレート400の突出口のほぼ中心を通って、
タンクITの底面もしくはキャリッジの表面の載置基準
面に平行な直線をL1とすると、支持体900の穴31
2に係合する2つの位置決め凸起1012はこの直線L
1上にある。この凸起1012の高さは支持体300の
厚みよりわずかに低く、支持体300の位置決めを行
う。この図面上に直線L1の延長上には、キャリッジの
位置決め用フック4001の90°角の係合面4002
が係合する爪2100が位置しており、キャリッジに対
する位置決めの作用力がこの直線L1を含む上記基準面
に平行な面領域で作用するように構成されている。図1
5で後述するが、これらの関係は、インクタンクのみの
位置決めの精度がヘッドの吐出口の位置決め精度と同等
となるので有効な構成となる。
【0042】また、支持体300のインクタンク側面へ
の固定用穴1900,2000にそれぞれ対応するイン
クタンクの突起1800,1801は前述の凸起101
2よりも長く、支持体300を貫通した突出した部分を
熱融着して支持体300をその側面に固定するためのも
のである。上述の線L1に垂直でこの突起1800を通
る直線をL3、突起1801を通る直線をL2としたと
き、直線L3上には上記供給口1200のほぼ中心が位
置するので、供給部の口1200と供給管2200との
結合状態を安定化する作用をし、落下や衝撃によっても
これらの結合状態への負荷を軽減できるので好ましい構
成である。また、直線L2,L3は一致していず、ヘッ
ドIJHの吐出口側の凸起1012周辺に突起180
0,1801が存在しているので、さらにヘッドIJH
のタンクに対する位置決めの補強効果を生んである。な
お、L4で示される曲線は、インク供給部材600の装
着時の外壁位置である。突起1800,1801はその
曲線L4に沿っているので、ヘッドIJHの先端側構成
の重量に対しても充分な強度と位置精度を与えている。
なお、2700はインクタンクITの先端ツバで、キャ
リッジの前板4000の穴に挿入されて、インクタンク
の変位が極端に悪くなるような異変時に対して設けられ
ている。2101は、キャリッジHCとのさらなる位置
決め部との係合部である。
【0043】インクタンクITは、ユニットIJUを装
着された後に蓋800で覆うことで、ユニットIJUを
下方開口を除いて包囲する形状となるが、インクジェッ
トカートリッジIJCとしては、キャリッジHCに載置
するための下方開口はキャリッジHCと近接するため、
実質的な4方包囲空間を形成してしまう。従って、この
包囲空間内にあるヘッドJIHからの発熱はこの空間内
の保温空間として有効となるものの長期連続使用として
は、わずかな昇温となる。このため本例では、支持体の
自然放熱を助けるためにカートリッジIJCの上方面
に、この空間よりは小さい幅のスリット1700を設け
て、昇温を防止しつつもユニットIJU全体の温度分布
の均一化を環境に左右されないようにすることができ
た。
【0044】インクジェットカートリッジIJCとして
組立てられると、インクはカートリッジ内部より供給口
1200、支持体300に設けた穴320および供給タ
ンク600の中裏面側に設けた導入口を介して供給タン
ク600内に供給され、その内部を通った後、導出口よ
り適宜の供給管および天板400のインク導入口150
0を介して共通液室内へと流入する。以上におけるイン
ク連通用の接続部には、例えばシリコンゴムやブチルゴ
ム等のパッキンが配設され、これによって封止が行われ
てインク供給路が確保される。
【0045】なお、本実施例においては天板1300は
耐インク性に優れたポリサルフォン、ポリエーテルサル
フォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリプロピレンな
どの樹脂を用い、オリフィスプレート部400と共に金
型内で一体に同時成型してある。
【0046】上述のように一体成型部品は、インク供給
部材600、天板・オリフィスプレート一体、インクタ
ンク本体1000としたので組立て精度が高水準になる
ばかりでなく、大量生産の品質向上に極めて有効であ
る。また部品点数の個数は従来に比較して減少できてい
るので、優れた所望特性を確実に発揮できる。
【0047】(iv)キャリッジHCに対するインクジェッ
トカートリッジIJCの取付説明 図16において、5000はプラテンローラであり、記
録媒体Pを紙面下方から上方へ案内する。キャリッジH
Cは、プラテンローラ3000に沿って移動するもの
で、キャリッジの前方プラテン側にインクジェットカー
トリッジIJCの前面側に位置する前板4000(厚さ
2mm)と、カートリッジIJCの配線基板200のパ
ッド201に対応するパッド2011を具備したフレキ
シブルシート4005、およびこれを裏面側から各パッ
ド2011に対して押圧する弾性力を発生するためのゴ
ムパッド4006を保持する電気接続部用支持板400
3と、インクジェットカートリッジIJCを記録位置へ
固定するための位置決め用フック4001とが設けられ
ている。前板4000は位置決め用突出面410をカー
トリッジの支持体300の前述した位置決め突起250
0,2600にそれぞれ対応して2個有し、カートリッ
ジの装着後はこの突出面4010に向う垂直な力を受け
る。このため、補強用のリブが前板のプラテンローラ側
に、その垂直な力の方向に向っているリブ(不図示)を
複数有している。このリブは、カートリッジIJC装着
時の前面位置L5よりもわずかに(約0.1mm程度)
プラテンローラ側に突出しているヘッド保護用突出部を
も形成している。電気接続部用支持板4003は、補強
用リブ4004を前記リブの方向ではなく垂直方向に複
数有し、プラテン側からフック4001側に向かって側
方への突出割合が減じられている。これは、カートリッ
ジ装着時の位置を図のように傾斜させるための機能も果
している。また、支持板4003は電気的接触状態を安
定化するため、プラテン側の位置決め面4008とフッ
ク側の位置決め面4007を有し、これらの間にパッド
コンタクト域を形成すると共にパッド2011対応のポ
ッチ付ゴムシート4006の変形量を一義的に規定す
る。これらの位置決め面は、カートリッジIJCが記録
可能な位置に固定されると、配線基板300の表面に当
接した状態となる。本例では、さらに配線基板300の
パッド201を前述した線L1に関して対称となるよう
に分布させているので、ゴムシート4006の各ボッチ
の変形量を均一化してパッド2011,201の当接圧
をより安定化している。本例のパッド201の分布は、
上方,下方2列、縦2列である。
【0048】フック4001は、固定軸4009に係合
する長穴を有し、この長穴の移動空間を利用して図の位
置から反時計方向に回動した後、プラテンローラ500
0に沿って左方側へ移動することでキャリッジHCに対
するインクジェットカートリッジIJCの位置決めを行
う。このフック4001の移動はどのようなものでも良
いが、レバー等で行える構成が好ましい。いずれにして
もこのフック4001の回動時にカートリッジIJCは
プラテンローラ側へ移動しつつ位置決め突起2500,
2600が前板の位置決め面4010に当接可能な位置
へ移動し、フック4001の左方側移動によって90°
のフック面4002がカートリッジIJCの爪2100
の90°面に密着しつつカートリッジIJCを位置決め
面2500,4010同志の接触域を中心に水平面内で
旋回して最終的にパッド201,2011同志の接触が
始まる。そしてフック4001が所定位置、即ち固定位
置に保持されると、パッド201,2011同志の完全
接触状態と、位置決め面2500,4010同志の完全
面接触と、90°面4002と爪の90°面の2面接触
と、配線基板300と位置決め面4007,4008と
の面接触とが同時に形成されてキャリッジに対するカー
トリッジIJCの保持が完了する。
【0049】(v)ヒータボードの説明 図17は本実施例で使用しているヘッドのヒーターボー
ド100の模式図を示している。ヘッドの温度を制御す
るための温調用(サブ)ヒーター8d、またヘッド温度
を検出するための温度センサ8e、インクを吐出させる
ための吐出用(メイン)ヒーター8cが配された吐出部
列8g、および駆動素子8hが同図で示される様な位置
関係で同一基板上に形成されている。この様に各素子を
同一基板上に配することでヘッド温度の検出、制御が効
率よく行え、更にヘッドのコンパクト化、製造工程の簡
略化を計ることができる。また同図には、ヒーターボー
ドがインクで満たされる領域と、そうでない領域とに分
離する天板の外周壁断面8fの位置関係を示す。この天
板の外周壁断面8fの吐出用ヒーター8c側が、共通液
室として機能する。なお、天板の外周壁断面8fの吐出
部列8g上に形成された溝部によって、液路が形成され
る。
【0050】以上、図12〜図17を参照して説明した
インクジェット記録装置に本発明を適用した場合の実施
例を以下に説明する。
【0051】(実施例1)以下の説明では、駆動パルス
の全長をTblock とする。これの全長は記録ヘッドの構
成および駆動方法によって主に決定されるものである。
本実施例における記録ヘッドの駆動回路を図18に示
す。本例のヘッド駆動回路は、同図に示すように、記録
ヘッドの128個の吐出口に対応した128個の吐出ヒ
ータ1〜128を8個づつ16グループに分けて分割駆
動するものである。すなわち、駆動回路には8つのブロ
ックイネーブル信号BlockENB0〜BlockE
NB2および信号OddENB,EvenENBが入力
し、これにより駆動ブロックを順次切換えることができ
る。この駆動回路に駆動パルスの全長Tblock は駆動周
波数、駆動素子数および、同時に駆動する素子数により
決定される。
【0052】図28は、図18に示す駆動回路における
各種信号転送を示すタイミングチャートである。
【0053】本例のヘッド駆動には、HQモード、スム
ージングモードおよびHSモードの3モードがあり、こ
のうちHSモードでは上述とは異なり吐出口を8グルー
プに分割して駆動する。この分割では、図28に示す信
号OddENBおよびEvenENBを等しいタイミン
グで出力したときに8分割となりHSモードとなる。ま
た、分割パルスの変調は信号HENB0,1,2,3に
よって行われる。
【0054】図1は本発明の一実施例による駆動パルス
変調方法を説明する図である。
【0055】以下の説明では、吐出ヒータ駆動パルスに
おいて、プレパルスを印加したときに吐出が行われない
最大のパルス幅をP1LMT、メインパルスをPmain、ロジ
ック回路によるパルス幅変調の最小単位をTlog 、およ
び吐出ヒータドライバによる電流パルス波形の尾の幅を
tailとする。
【0056】まず、吐出量が最大になる駆動パルスは、
図中のパルスDであり、このとき、プレパルスの幅はP
1LMT、メインパルスの幅はPmainであり、インターバル
タイムは(Tblock −P1LMT−Pmain)となる。
【0057】ここで、ヘッド温度が上昇すると、駆動パ
ルスは図中に示すパルスDからパルスCに順次変調す
る。すなわち、プレパルス幅P1LMTをそのままにインタ
ーバルタイムを初期のP2 から(Ttail+Tlog )ま
で、Tlog づつ順次減少させていく。
【0058】さらにヘッド温度が上昇すると、パルスC
からパルスBを経てパルスAまで変調する。すなわち、
インターバルタイムを(Ttail+Tlog )で固定したま
ま、プレパルス幅P1LMTからを0までTlog づつ順次減
らし、それと同調してメインパルスを(P1LMT
main)までTlog づつ順次増加させていく。
【0059】以上説明したように、インターバルタイム
を減じていた場合にもその最小タイムをパルスの尾の幅
tailに最小変調幅Tlog を加えたものとすることによ
り、プレパルスとメインパルスとが結合してシングルパ
ルス化することを防ぐことができ、その結果、分割パル
スによる駆動の機能を十分に発揮した吐出量制御が可能
となる。
【0060】本駆動方式に用いる駆動パルステーブルを
図19に示す。
【0061】駆動パルスの総幅は上述したように記録ヘ
ッドの構成および駆動方法によって定まる。本実施例の
記録ヘッド構成は、図18にて上述したように128個
の吐出口構成で、1ブロック8吐出口の16分割駆動、
すなわち同時吐出は最大8吐出口から、160μsec 周
期でインク吐出が行われる。この場合の駆動パルスの総
幅Tblock (P0 +P1 +P2 +P3 )は48st(1
st=0.181μsec )となる(ただし、P0 ≧1s
t)。また、最適なプレパルスとメインパルスの総幅
(P1 +P3 )は、発熱素子の構成および駆動電圧等に
より定まるものであり、本例のヘッドの場合30stと
なる。
【0062】図19に示すテーブルにおいて、PWM
No.23からPWM No.10に至る変調が、図1
のパルスDからパルスCに至る変調に対応し、また、P
WMNo.10からPWM No.1に至る変調が、同
図のパルスCからパルスBを経てパルスAに至る変調に
対応している。
【0063】図20は、環境温度が23℃、ヘッド温度
が23℃の時の、図19に示す各PWM No.の駆動
パルスによる吐出量を示す線図である。
【0064】本図が示すように、PWM No.が小さ
い駆動パルスでは吐出量が抑制され、PWM No.が
大きい駆動パルスでは吐出量が増加することが解かる。
これに基づき、本実施例における吐出量制御の目標とす
る吐出量を85ng/dropとすると、吐出量の過不
足分により選択されるPWM番号が決定され、図21に
示すPWM選択テーブルが設定される。
【0065】また、本実施例における環境温度依存係数
は、Kenv =1.4(ng/℃・drop)、ヘッド温
度依存係数はKH =0.8(ng/℃・drop)であ
る。
【0066】次に、図19および図21に示した本PW
Mテーブルを用いた実際のヘッド駆動方法を図22を用
いて説明する。
【0067】まず、環境温度Tenv を取得し(S100
1)、次にこれを用いて環境温度による吐出量の増減量
dV1 を次式で求める(S1002)。
【0068】
【数3】 dV1 =Kenv ×(Tenv −23℃) (1) 次にヘッド温度TH を取得し(S1003)、ヘッドの
昇温による吐出量の増減量dV2 を次式より求める(S
1004)。
【0069】
【数4】 dV2 =KH ×(TH −Tenv ) (2) さらに、これらの吐出量変動要因による基準吐出量から
の吐出量過不足量dVを次式で求める(S1005)。
【0070】
【数5】 dV=dV1 +dV2 (3) 次に、上記PWM選択テーブルを、式(3)により求め
られる吐出量過不足量dVによって参照し、PWM N
o.をが決定し(S1006)、これにより図19に示
すテーブルを用いてヘッド駆動パルスが決定される。
【0071】なお、本実施例における記録ヘッドの駆動
ドライバによる電流の尾(だれ)は3stである。その
ため本実施例の駆動方法を用いない場合には、制御ステ
ップは14ステップとなるが、本実施例によれば、この
ような場合と比較してより滑らかなパルス幅変調を行う
ことができる。
【0072】(第2実施例)本発明の他の実施例とし
て、ヘッド温度領域によりPWM駆動方法を切り替える
実施例について説明する。なお、本実施例の記録装置お
よび記録ヘッドの構成は上述した第1実施例と同様であ
るためそれらの説明を省略する。
【0073】本実施例の記録ヘッドは成膜技術により吐
出ヒータを成形しているため、ヒータボードの面に沿っ
た方向の形状、すなわち、面積は比較的高精度に成形で
きるが、厚み方向に成形に関してはばらつきが生じる可
能性はより高い。そのため、吐出ヒータの厚みがばらつ
いている場合にその駆動電圧および駆動パルスが同じで
あれば発熱量は異なる。そこで、発熱量に応じて駆動パ
ルスの幅または電圧を適正値に設定することを行う。
【0074】しかしながら、電圧を適正値に設定する場
合は、第1実施例に示すような構成では問題は無いが、
パルス幅を適正値に設定する場合には問題が生じる。す
なわち、記録ヘッドの吐出ヒータの発熱量によりランク
(以後、ヘッドランクと称する。)を13段階に分け、
これに応じたパルス幅を適正値に設定しようとする場
合、P1LMTおよびPmainは図23に示すものとなる。つ
まり、図23に示すように、ヘッドランクによってP
1LMTが変化するため、P1 を変化させて吐出量を制御す
る範囲(図19に示すようなPWM No.で示される
範囲)が異なってしまう。このことは、そのためPWM
駆動方法を切り替えるヘッド温度領域が異なることを意
味する。
【0075】従って、本実施例では、ヘッドランクに対
応した適切なPWMテーブルを提供することにより、P
WM駆動における制御切替えの温度領域を一定とするも
のである。
【0076】図24はP1LMTが9stの場合のPWMテ
ーブル、図25はP1LMTが8stの場合のPWMテーブ
ル、図26はP1LMTが7stの場合のPWMテーブルお
よび図27はP1LMTが6stの場合のPWMテーブルを
それぞれ示す。
【0077】これらのテーブルが示すように、駆動パル
スのパルスの合計、すなわちP1LMTとPmainの合計が小
さくなれば、インターバルタイムの最長幅はその分増や
すことが可能となる。これにより、P1 による制御ステ
ップの減少をP2 による制御ステップの増加で補うこと
が可能となる。
【0078】(その他の実施例)次にその他の実施例に
ついて説明する。
【0079】記録ヘッドの駆動周期を切り替えて短くす
るような場合、駆動パルス幅の全長(P0 +P1 +P2
+P3 )が制約される。そのため上記実施例で使用して
いたPWMテーブルをそのまま使用することができなく
なる。
【0080】そこで、まず上記各実施例におけるパルス
の全長(P0 +P1 +P2 +P3 )を基準として、駆動
条件切り替えによるパルスの全長の減少分を求め、その
減少分を上記各実施例のPWMテーブルにおけるP0
ら差引いた値を新たなP0 とする。この時、P0 <1と
なるPWM番号が発生するので、P0 =1となるPWM
番号より大きいPWM番号のテーブルは選択されないよ
うに、PWM選択時にP0 −1となるPWM番号を上限
としてPWM選択テーブルに規制をかける。
【0081】これによりパルスの全長(P0 +P1 +P
2 +P3 )の制約がかかる駆動条件の変更が生じても、
前実施例に用いたPWMテーブルを使用することが可能
となる。
【0082】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヘッド駆動手段の特性によって、駆動信号の供給により
記録素子もしくは電気熱変換素子に流れる電流が駆動パ
ルスに対して尾を引いた波形となる場合においても、複
数の電気パルスからなるこの駆動信号の休止期間の最小
期間を記録素子もしくは電気熱変換素子に上記電気パル
の供給によって生じる電流波形とその電気パルスの波形
とのずれ量、すなわち上記波形の尾の長さに基づいて定
めるので、上記最小期間をこの尾を引いた期間より大き
く設定でき、これにより有効なパルス幅変調のステップ
数を減少させることなく、スムースな変化量の吐出量制
御を行なうことが可能となる。
【0083】その結果、高品位な画像の記録を行うイン
クジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかる記録ヘッドの駆動
パルスを示す波形図である。
【図2】吐出量の環境温度依存性を示す線図である。
【図3】吐出量のヘッド温度依存性を示す線図である。
【図4】PWM駆動の一般的なパルス波形を示す波形図
である。
【図5】PWM駆動におけるプレパルス制御に関する説
明図である。
【図6】PWM駆動におけるインターバルタイム制御に
関する説明図である。
【図7】吐出量のプレパルス依存性を示す線図である。
【図8】吐出量のインターバルタイム依存性を示す線図
である。
【図9】PWM駆動におけるインターバルタイム制御時
のインターバル時間が0の時のパルス波形図である。
【図10】PWM駆動の駆動パルスおよびこれに対して
吐出ヒータに流れる電流波形を示す波形図である。
【図11】上記電流波形において生じる問題を説明する
説明図である。
【図12】本発明の一実施例にインクジェット記録装置
の構成を示す斜視図である。
【図13】上記装置における交換可能なカートリッジの
構成を示す分解斜視図である。
【図14】上記カートリッジを示す外観斜視図である。
【図15】上記カートリッジを構成するインクタンクの
記録ヘッドとの係合部を示す斜視図である。
【図16】上記カートリッジのキャリアに対する着脱を
説明する説明図である。
【図17】上記記録ヘッドを構成する基板を示す模式的
平面図である。
【図18】上記実施例のヘッド駆動回路を示すブロック
図である。
【図19】本発明の第1実施例にかかるヘッド駆動パル
ス制御のPWMテーブルを示す図である。
【図20】上記PWMテーブルにおけるPWM番号と吐
出量との関係を示す線図である。
【図21】上記第1実施例にかかるヘッド駆動パルス制
御のPWM番号選択テーブルを示す図である。
【図22】上記PWM番号選択の処理を示すフローチャ
ートである。
【図23】本発明の第2実施例にかかる記録ヘッドの発
熱量のランクに応じたインターバル制御域におけるプレ
パルスとメインパルスの関係を示すテーブルを示す図で
ある。
【図24】上記第2実施例にかかる記録ヘッドの最大プ
レパルス9stの場合の駆動パルスの制御のPWMテー
ブルを示す図である。
【図25】上記第2実施例にかかる記録ヘッドの最大プ
レパルス8stの場合の駆動パルス制御のPWMテーブ
ルを示す図である。
【図26】上記第2実施例にかかる記録ヘッドの最大プ
レパルス7stの場合の駆動パルス制御のPWMテーブ
ルを示す図である。
【図27】上記第2実施例にかかる記録ヘッドの最大プ
レパルス6stの場合の駆動パルス制御のPWMテーブ
ルを示す図である。
【図28】図18に示すヘッド駆動回路における各種信
号転送のタイミングチャートである。
【符号の説明】
BlockENB0〜BlockENB2 ブロックイ
ネーブル信号 EvenENB 偶数イネーブル信号 HENB ヒートイネーブル信号 OddENB 奇数イネーブル信号 ヒータ1〜ヒータ128 吐出ヒータ(電気熱変換素
子)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 喜一郎 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 (72)発明者 兼松 大五郎 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 (56)参考文献 特開 平5−31905(JP,A) 特開 平3−227633(JP,A) 特開 平3−284951(JP,A) 特開 平5−169664(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクジェットヘッドを用い、該インク
    ジェットヘッドから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、 前記インクジェットヘッドの記録素子に複数の電気パル
    スからなる駆動信号を供給し当該インクジェットヘッド
    からインク吐出を行わせるヘッド駆動手段と、 該ヘッド駆動手段が供給する前記複数の電気パルスそれ
    ぞれのパルス幅および該複数の電気パルスの休止期間を
    変調する手段であって、当該変調において前記休止期間
    として、前記複数の電気パルスの供給によって記録素子
    に生じる電流波形と前記複数の電気パルスの波形とのず
    れ量に基づいた最小期間を定めている変調手段と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 【請求項2】 インクジェットヘッドを用い、該インク
    ジェットヘッドから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回の吐出に際して、インクを吐出に至らしめないプレ
    駆動パルスと、インクを吐出に至らしめるメイン駆動パ
    ルスとを休止期間を介して前記インクジェットヘッドの
    電気熱変換素子に供給するヘッド駆動手段と、 前記休止期間および前記プレ駆動パルスの幅を変調する
    ことが可能な変調手段と、を具え、 該変調手段は前記インクジェットヘッドの温度に基づ
    き、前記プレ駆動パルスの幅と前記メイン駆動パルスの
    幅を固定して前記休止期間を変調するヘッド温度領域
    と、前記休止期間を固定して前記プレ駆動パルスの幅を
    変調するヘッド温度領域と、に分けて当該変調を行い、
    前記休止期間の変調において最小休止期間を定めること
    を特徴とするインクジェット記録装置。
  3. 【請求項3】 前記休止期間を変調するヘッド温度領域
    は、前記プレ駆動パルスの幅を変調するヘッド温度領域
    よりも、低温度領域であることを特徴とする請求項
    記載のインクジェット記録装置。
  4. 【請求項4】 前記パルス幅は環境温度とインクジェッ
    トヘッドの昇温に基づいて変調がなされることを特徴と
    する請求項2または3に記載のインクジェット記録装
    置。
  5. 【請求項5】 前記プレ駆動パルス幅と前記メイン駆動
    パルスの幅の合計は、前記変調手段の変調によって、常
    に変化しないことを特徴とする請求項2ないし4のいず
    れかに記載のインクジェット記録装置。
  6. 【請求項6】 前記ヘッド温度領域は記録ヘッドの発熱
    量により変動することを特徴とする請求項2ないし5
    いずれかに記載のインクジェット記録装置。
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