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JPH09123457A - サーマル・インクジェット・プリンタ - Google Patents

サーマル・インクジェット・プリンタ

Info

Publication number
JPH09123457A
JPH09123457A JP8265124A JP26512496A JPH09123457A JP H09123457 A JPH09123457 A JP H09123457A JP 8265124 A JP8265124 A JP 8265124A JP 26512496 A JP26512496 A JP 26512496A JP H09123457 A JPH09123457 A JP H09123457A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chip
print head
printer
ink jet
jet printer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8265124A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Wilson Cornell
ロバート・ウィルソン・コーネル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lexmark International Inc
Original Assignee
Lexmark International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=24105872&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH09123457(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Lexmark International Inc filed Critical Lexmark International Inc
Publication of JPH09123457A publication Critical patent/JPH09123457A/ja
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット印刷ヘッドを効率良く加熱す
ること。 【解決手段】 インクジェット・プリンタ(10)のヒ
ータ・チップ(1)は、チップ上のノズル・ヒータ
(5)と同じ電源(24)から電力を供給される2つの
基板ヒータ抵抗(3a,3b)を有する。これら基板ヒ
ータ抵抗を作動するのは、ノズル・ヒータが作動してい
ないマージン期間中である。これにより、電源が効率良
く使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はサーマル・インクジ
ェット印刷に関し、よりに詳細には、望ましい動作温度
を維持するためのサーマル印刷ヘッドの加熱に関する。
【0002】
【従来の技術】熱的なインクジェット・プリンタ又はサ
ーマル・インクジョット・プリンタは、正確に大きさの
決められた液滴を正確に決められた位置に噴射して紙の
上に画像を生成する。画質は、印刷される点又はスポッ
トの大きさに依存する。ページ上に印刷されるスポット
の大きさは、個々の液滴の一滴の量に大きく依存するの
で、一滴の量を正確に制御することが重要である。
【0003】噴射される液滴の量は、温度に大きく依存
する。温度は、インクの熱エネルギー、およびインクを
噴射部から押し出す気泡の大きさを制御する。同様に、
温度はインクの粘度に影響を及ぼし、この結果が、噴射
部中での粘性損失のせいで、インク一滴の量に影響を及
ぼす。多くの特許で明らかなように、一滴の量を制御す
る目的で何らかの方法によりサーマル印刷ヘッドの温度
をコントロールし、それによってスポットの大きさと画
質を制御することは、当業界において一般的である。Y
eungの米国特許第5,168,284号がその代表
である。同特許では、液滴の形成に使用しない時にも印
刷ヘッドを加熱する、熱的な液滴形成システムが採用さ
れている。
【0004】液滴生成ヒータに加えるエネルギー・パル
スを減少させることは、先行技術の各種方式において周
知である。これら液滴生成ヒータは、印刷ヘッド・ノズ
ルに物理的に近接しているヒータで、それぞれのノズル
のところのインクを気化させ、各ノズルでインクの液滴
を生成する。エネルギー・パルスが減少すると、泡の核
を形成し成長させるのに十分なエネルギーを含まなくな
り、インクは放出されない。しかしエネルギー・パルス
は、液滴生成ヒータからの熱エネルギーを加えることに
よって印刷ヘッドの温度を上昇させる。
【0005】チップの温度は、通常、ヒータ・チップに
組み込まれたダイオードや蛇行形のアルミニウム抵抗
等、いくつかの方法で監視される。チップの温度がある
閾値より低いと、動作状態にあるヒータに非噴射用パル
スが送られてチップを暖める。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この技法には利点と欠
点がある。利点の一つは、単に非噴射用パルスのパルス
幅を減少させるだけで、噴射用の電圧源と同じ電圧源で
基板の加熱を実現できることである。他の利点は、基板
ヒータと動作中のヒータが同一であるため、基板の加熱
を実現するのにシリコン領域(シリコン面積)を増やす
必要がないことである。チップの温度を維持するために
動作中のヒータを使用する方法の欠点は、すでに高負荷
がかかっているプリンタの高サイクル構成要素に対する
作業負荷が増大することである。このため故障の確率が
高くなる。
【0007】第2の先行技術の技法は、別個の基板ヒー
タを使用するものである。これらは広い面積を必要とす
る装置で、別の電源に接続されている。シリコンは非常
に高い熱伝導性を有するので、これらヒータはチップの
温度を一定に維持するのに前の手法と同じく有効であ
る。こうした別個の基板ヒータの利点は、印刷されるデ
ータの流れに干渉することなく、加熱が行えるというそ
の容易さにある。他の利点は、動作中のヒータの作業負
荷が軽減されることである。別個の基板ヒータは、永久
あるいは半永久印刷ヘッドには好ましい選択と思われ
る。しかしながら、これら周知の印刷ヘッドは、こうし
た別個のヒータを駆動する電圧を提供するのに個別の電
源を使用するという欠点がある。実際に、Canon
BJC600プリンタとして市販されているプリンタで
は、液滴生成ヒータは19ボルトの電源を備え、単独基
板ヒータは27ボルトの電源を備えている。サーマル・
インクジェット用の電源は、高電流を流す、一般に出力
電力の変動が2%以下の高精度の装置でなければならな
いので、高精度の電源を2台使用することは、プリンタ
のコストを著しく増大させる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、サーマ
ル・インクジェット・プリンタの印刷ヘッドは、別個の
独立した基板ヒータを組み込むように設計される。この
別個のヒータは、プリンタのマージン動作中だけ駆動さ
れる。マージン動作は、ある行の印刷終了と次の行の印
刷開始の間の時間であると見なされる。このとき、印刷
ヘッドの反転が最低1回あるので、マージン動作中にか
なりの時間が利用可能である。マージン動作中は、液滴
生成ヒータ用の電源は遊休状態である。本発明によれ
ば、基板ヒータはその電源で加熱される。
【0009】液滴生成ヒータ用のそうした電源は、質の
高い液滴を生成できるように、高電流が提供可能な高精
度の電源である必要がある。本発明によれば、その電源
は遊休状態である代わりに、基板ヒータを駆動するため
に使用される。基板ヒータが消費する電力は、印刷中に
液滴生成ヒータが消費する電力よりも少ないので、電源
の能力を増大させる必要は全くない。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は実質上、当技術の標準であ
るシリコンチップを示すもので、埋込み抵抗3aと3b
が、それぞれ、上端と下端にある。チップ1上には制御
リードとドライブFETトランジスタがあるが、こうし
たことは標準的なことであるので詳しくは示されていな
い。チップ1のすべての要素は、イオン注入または半導
体回路製造に関する他の標準技術により形成されてい
る。またチップ1上には、インクを送るための長い中央
穴つまりチャネル4があり、液滴生成抵抗5が2つのカ
ラム7a、7b内に配置されている。標準通り、各抵抗
5がそれぞれ1つのノズル穴に近接するように、そうし
たノズル穴を有する部材が配置されていることによっ
て、抵抗5への電力供給で、液体インクのノズル下にあ
る部分が気化してインクの液滴を放出する。
【0011】またチップ1には、アルミニウムなど抵抗
率が熱に応じて変化する素材からなる包囲抵抗9が埋め
込まれており、これは全体としてチップの大部分に近接
するようにチップの周辺に配置されている。この抵抗
は、制御された電圧での抵抗中を流れる電流を測定する
温度センサとして使用されている。
【0012】図2は、図1に関連して説明したノズル加
熱用のチップを備えた印刷ヘッド12を使用することに
関する、プリンタ10とそのオペレーティング・システ
ムを示す。印刷ヘッド12は、ペーパ支持体14の上方
に横方向に動くように据えられ、該ペーパ支持体上には
用紙16あるいは他の最終基板が据え付けられる。印刷
は、印刷ヘッド12によりインク・ドットが下方向に放
出されて行われる。
【0013】プリンタ10の動作は、標準的なものであ
り、マイクロプロセッサあるいは他の電子制御装置18
で制御される。ページ情報は制御装置18によって受信
され、該制御装置18は、印刷ヘッド・ドライバ回路1
9を介しての印刷ヘッド12の動作を規定すると共に、
用紙16を横切るようにプリンタを移動する印刷ヘッド
移動機構20(矢印で例示的に示す)、およびページ情
報に従って用紙を移動する用紙移動機構22(例示的に
示す)の各動作をも規定する。このような動作は全般的
に標準的なものであるので、以下において詳細には触れ
ない。
【0014】制御装置18は、移動機構20あるいは移
動機構22のどちらかが起動される際に必ず一意の論理
状態を生成し、また行の印刷が開始される際に必ず別の
一意の論理状態を生成する。本発明によれば、制御装置
18はまた、20に対する一意の移動信号に応答して、
基板ヒータ・ドライバ回路23に対する制御出力を生成
し、この制御出力は電源24から基板抵抗3a及び3b
へ電流を流させる。その電流が流れる期間は、包囲抵抗
9の抵抗値に応じて制御装置18で決定される。図2の
破線の円で囲んだ拡大図は、図2の要素に接続されてい
る代表的な基板ヒータ・ドライバ回路を示す。基板ドラ
イバ23に供給されるのと同じ電圧が、印刷ヘッド・ド
ライバ19に供給される。
【0015】一意の移動信号と印刷開始の信号との間の
期間が、マージン動作期間と呼ばれる。抵抗3a及び3
bは、マージン動作の各期間の全てに渡って電力を必要
としない。電源24はノズル抵抗5にも電力を供給し、
抵抗3a及び3bは抵抗5と同じ電圧を使用するように
サイズ設定されているので、電源24は、抵抗3a及び
3bの駆動に関連させての特別な設計要素を持たない。
【0016】プリンタ10は、全体として、本発明の譲
受人によって市販されているExecJet llcプ
リンタに類似している。このプリンタは、左から右方向
と右から左方向に交互に印刷し、そうした順序を繰り返
す。実際の1行の印刷には250ミリ秒かかる。マージ
ン期間は約800ミリ秒である。この期間は、印刷ヘッ
ドの運動を反転させるのに十分であり、チップの温度を
40℃まで上昇させるのに十分以上である。
【0017】チップ1は、待機モード(印刷中でも印刷
準備中でもないとき)において、ある程度の高温に保つ
必要はない。移動機構20の通常の折り返し(キャリア
折り返し)から僅かな時間内に、チップの温度を印刷温
度まで上げることができる。さらに基板ヒータ3a及び
3bは、シリコン面積の最小量をカバーすべく寸法設定
できる。この実施形態において、具体的には、長さ41
2ミクロン、幅242.5ミクロンである。抵抗3a及
び3bは並列に接続され、それぞれ3ワットの電力と2
50ミリアンペアの電流を消費する。抵抗3a及び3b
は、チップ1を、1秒未満で20℃から60℃まで加熱
する。チップ1の両側にある抵抗3a、3bの位置がバ
ランスが取れていると、チップ1の主要構成要素である
シリコンの熱伝導率が高いことから一様な加熱を行う。
【0018】印刷ヘッドの設計やレイアウト、さらには
マージン期間中の動作時間及び動作順序等において、様
々な変形例が予想される。
【図面の簡単な説明】
【図1】液滴生成抵抗及び基板加熱抵抗を含むと共に、
関連された各種要素及び中央インク・チャネルを含む、
シリコン・ウェーハあるいはチップの平面図である。
【図2】図1のチップを含むプリンタ全体を示す概略平
面図である。
【符号の説明】 1 チップ 3a、3b 基板加熱抵抗 5 液滴生成抵抗 12 印刷ヘッド 18 制御装置 24 電源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サーマル・インクジェット・プリンタに
    おいて、ドット生成抵抗であり、発熱によって液体を気
    化させて、前記ドット生成抵抗の各々に近接したノズル
    を通って放出されるインク・ドットを作り出すドット生
    成抵抗を有する半導体チップを具備する印刷ヘッドであ
    って、前記チップ内にあって、前記印刷ヘッドを加熱す
    るための少なくとも1つの追加的な基板加熱抵抗を更に
    具備する印刷ヘッドと、前記ドット生成抵抗及び前記基
    板加熱抵抗を駆動するために接続された電源と、前記プ
    リンタによってのドットから成る複数の印刷行における
    時間的な行間隙の期間を認識して、前記基板加熱抵抗
    が、前記行間隙の期間にのみ前記電源からの電力供給を
    受ける制御状態を生成する電子制御手段と、を備えるサ
    ーマル・インクジェット・プリンタ。
  2. 【請求項2】 前記基板加熱抵抗は、前記チップの両側
    にそれぞれ抵抗を備える、請求項1に記載のインクジェ
    ット・プリンタ。
  3. 【請求項3】 前記プリンタの印刷ヘッドは、動作状態
    でないスタンバイ状態中は加熱されない、請求項2に記
    載のインクジェット・プリンタ。
  4. 【請求項4】 前記プリンタの印刷ヘッドは、動作状態
    でないスタンバイ状態中は加熱されない、請求項1に記
    載のインクジェット・プリンタ。
JP8265124A 1995-09-14 1996-09-13 サーマル・インクジェット・プリンタ Pending JPH09123457A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/528,487 US5734392A (en) 1995-09-14 1995-09-14 Ink jet printhead heating during margin periods
US08/528,487 1995-09-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09123457A true JPH09123457A (ja) 1997-05-13

Family

ID=24105872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8265124A Pending JPH09123457A (ja) 1995-09-14 1996-09-13 サーマル・インクジェット・プリンタ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5734392A (ja)
EP (1) EP0763429B2 (ja)
JP (1) JPH09123457A (ja)
DE (1) DE69605503T3 (ja)

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