JP2828502B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、画像を記録するための記録ヘッドと、該記
録ヘッドの温度を検知して、該温度を所定の範囲に制御
する温度制御手段とを備えた画像記録装置に関する。

［従来の技術］ インクジェット記録、熱転写記録等のディジタル記録
方式の画像記録装置が良く知られている。

特に、インクジェット記録は、カラー化が容易である
等の利点を持ち、複写機、ファクシミリ、コンピュー
タ、ワードプロセッサ、あるいはこれらの複合機器等と
して普及が進んでいる。

前記画像記録装置をコンピュータグラフィックの出力
に用いる場合、一般に、ホストコンピュータからの画像
データをインターフェース内のメモリーに一旦記憶し、
前記インターフェースで記録ヘッドが受付ける形に並べ
かえて該記録ヘッドに送り、該記録ヘッドによってこの
画像データに応じた印字を行なっている。

前記インターフェースが持つメモリーは、通常数MB〜
数十MBであるが、ホストコンピュータが持つグラフィッ
クデータは、時としてこれを上回る場合がある。そのよ
うな場合、インターフェースが持つメモリー容量分だけ
データを転送してこれを印字し、印字終了後、再びイン
ターフェースに残りのデータを転送してこれを印字する
ことが可能である。プリンターは、インターフェースか
らのデータを印字した後、記録を中断し、次のデータが
転送されてくるまで待機することが可能だからである。
このようにすれば、どれだけ大きな画像データでも記録
を行なうことができる。

しかしながら、このように記録を中断すると、以下の
ようなことが起こることがある。

第７図に示すような画像を記録する場合を考える。記
録ヘッドの印字幅はｄで、矢印Ｘ方向に走査して画像記
録を行なうものとする。また、全部で14走査分の画像で
あるが、インターフェース上のメモリー容量は、５走査
分の容量しかないものとする。

このような場合、Ａの部分は連続して印字し、その
後、Ｂの部分の画像データが転送されてくるまで記録を
中断して待機状態に入る。転送終了後Ｂの部分を連続し
て印字し、その後、Ｃの部分の画像データが転送されて
くるまで再び待機状態に入る。そして、転送終了後、Ｃ
の部分を連続して印字し、画像記録を終了する。

一般に、記録ヘッドは印字を続けると温度が上昇す
る。そして温度が上昇すると、インクの粘度が下がり、
インク吐出量が増加して記録濃度が上昇する。ところ
が、一旦記録を中断して待機状態に入ると、温度が下が
り記録濃度が低下する。この現象は、どのような記録ヘ
ッドにもあてはまるが、特に、ヒーターを加熱してイン
クを沸騰させて泡の圧力で吐出するいわゆるバブルジェ
ットヘッドでは特に顕著である。

第７図に示す画像記録を行なうときの記録濃度の変化
を示したのが、第８図である。連続で印字しているとき
は少しずつ濃度が上昇するので、濃度変化は目立たない
が、待機状態D,Eが間に入ると、濃度変化が急激にお
き、画像上、非常に目立ってしまう。

そこで、従来の画像記録装置においては、記録ヘッド
の温度を一定範囲内に保つことによって上述した濃度変
化を小さくするために、記録ヘッドにサーミスタ等のヘ
ッド温度検知手段とヒーターを備え、ヘッド温度検知手
段により記録ヘッドの温度を検知して、その温度が設定
温度より低ければヒーターを駆動し、設定温度より高め
ればファンを駆動して、記録ヘッドの温度制御を行なう
ものがよく知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の画像記録装置では、記録ヘ
ッドで連続印字を行なうと、ファンを駆動しても、設定
温度以上に昇温してしまうことが多い。その状態で記録
を中断して待機状態に入ると、設定温度に達するまで記
録ヘッドの温度は下がり続けるため、前述したような濃
度変化がやはり発生してしまうという問題点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたのであ
り、その目的は、記録中断による画像の濃度変化の小さ
い画像を得ることができる画像記録装置を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の画像記録装置は、 熱エネルギーを利用して画像を記録する記録ヘッド
と、該記録ヘッドの温度を検知して、温度を所定の範囲
に制御する温度制御手段とを備えた画像記録装置におい
て、 記録を中断した際の前記記録ヘッドの温度を記憶して
おく記憶手段と、 記録を中断後、再開する際に、前記記録ヘッドの温度
が、前記記憶手段に記憶しておいた前記記録を中断した
際の前記記録ヘッドの温度と略等しい温度になるように
前記温度制御手段を制御する再開手段とを有することを
特徴とする。

記録ヘッドは、記録媒体の記録域の全幅にわたって、
複数の吐出口を備えているフルラインタイプの記録ヘッ
ドとすることができる。

また、記録ヘッドは、熱エネルギーを利用して画像記
録を行なうものであって、熱エネルギーを発生する手段
として電気熱変換体を有しているものとすることが可能
である。

［作用］ 記録が中断されると、通常、記録ヘッドの温度が変化
する。そこで、記録を中断した際の記録ヘッドの温度を
記憶手段に記憶しておき、再開手段で、記録を再開する
際に、記録ヘッドの温度が前記記憶手段に記憶しておい
た記録を中断した際の温度と略等しくなるように温度制
御手段を制御して、記録中断による記録ヘッドの温度変
化、ひいては画像の濃度変化を補償する。

［実施例］ 以下に、本発明の実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は本発明の画像記録装置の第１の実施例を示す
概略断面図で、１は本実施例の本体であるインクジェッ
トプリンター、２は記録媒体としてのロール紙、3,4は
給紙ローラー、５はカッター、６はキャリッジ、７はキ
ヤノン（株）が提唱しているバブルジェット方式の記録
ヘッドであるインクジェットヘッド、８は副走査ローラ
ー、９はプラテン、10,11は紙ガイドである。

インクジェットプリンター１内において、ロール紙２
は給紙ローラー3,4によってプラテン９の周辺であるプ
ラテン周辺部に送られる。該プラテン周辺部では、イン
クジェットヘッド７を搭載したキャリッジ６がシリアル
スキャンを行ない、後述するインターフェース103から
の画像信号104に応じてインクジェットヘッド７を駆動
し、画像記録を行なう（第３図参照）。

インクジェットヘッド７はシアン、マゼンタ、イエロ
ー、ブラックの４色分備えられており、フルカラー記録
を行なう。１行分の記録が終了すると、副走査ローラー
８によてロール紙２が副走査された後、再び１行分の記
録を繰返す。

コピー後端がカッター５の位置にきたときに、該カッ
ター５を回転させてロール紙２をカットする。このカッ
トされたロール紙２は、記録画像として紙ガイド10,11
を経て排紙される。

ここで、インクジェットヘッド７を構成するヘッドエ
レメント20について第２図を参照して説明する。

ヘッドエレメント20には、列状に設けられた複数個の
吐出口30からインクを吐出させるために、印加電圧が供
給される熱エネルギーを発生させる電気熱変換体40が各
液路毎に配設されている。そして駆動信号を印加するこ
とによって、前記電気熱変換体40に熱エネルギーを発生
せしめて膜沸騰を生じインク液路内に気泡を形成する。
そしてこの気泡の成長によって前記吐出口30からインク
滴を吐出させる。

第３図は第１図の実施例をコンピュータグラフィック
の出力に用いた場合の接続を示すブロック図で、１はイ
ンクジェットプリンター、７はインクジェットヘッド、
101はホストコンピュータ、102は画像信号、103はイン
ターフェース、104は画像信号、111はCPU（中央処理装
置）、113はサーミスタ等のヘッド温度検知手段、114は
ファン、115はヘッドヒーター、120はインターフェース
指示信号、121はヘッド温度信号、122はファン駆動信
号、123はヘッドヒータ駆動信号、124は禁止信号であ
る。

前記CPU111,ヘッド温度検知手段113、ファン114及び
ヘッドヒーター115は温度制御手段を構成する。また、
前記CPU111は、記憶手段および再開手段をも構成する。

次に、第１図および第３図に示す第１の実施例の制御
について第４図に基づいて説明する。

まず、通常印字中か否かチェックする（ステップS
1）。通常印字中の場合は、ホストコンピュータ111から
の画像データである画像信号102は、インターフェース1
03内の図示しないメモリーに一旦記憶される。前記イン
ターフェース103は、記憶した画像データをインクジェ
ットヘッド７が受付ける形に並べかえて画像信号104と
してインクジェットヘッド７に送る。インクジェットヘ
ッド７は前記画像信号104に応じて印字を行なう。

この間インターフェース103は、CPU111に通常印字状
態を示すインターフェース指示信号120を送る。このイ
ンターフェース指示信号120が送られている間、CPU111
は、温度制御の設定温度を通常値、例えば35℃に設定す
る。CPU111はヘッド温度検知手段113からのヘッド温度
信号121を入力し、これが35℃より高ければファン駆動
信号122を出力してファン114を駆動し、35℃より低けれ
ばヘッドヒータ駆動信号123を出力してヘッドヒーター1
15を駆動し、インクジェットヘッド７の温度（以下、
「ヘッド温度」という。）を一定範囲（例えば34℃〜36
℃）内に保つ（ステップS2,S3,S4）。

また、インターフェース103のメモリー容量分の画像
記録が終了したら、インターフェース103は記録を中断
した状態である待機状態を示すインターフェース指示信
号120をCPU111に送る。CPU111は、このインターフェー
ス指示信号120を受取ると、その時点のヘッド温度（Ｔ
℃）を一旦記憶しておき、これを温度制御の設定温度に
する（ステップS5）。

その後、CPU111は再びヘッド温度検知手段113からの
ヘッド温度信号121を入力し、ヘッド温度をチェックす
る（ステップS6）。ヘッド温度が前記CPU111に記憶して
おいた前記設定温度（Ｔ℃）と等しいときは、待機状態
が終了すればすぐに印字が可能な状態にされている（ス
テップS11）。しかし、ヘッド温度が前記設定温度（Ｔ
℃）と等しくない場合は、CPU111は、禁止信号124をイ
ンターフェース103に送り、ホストコンピュータ101から
インターフェース103へのデータ転送が終了しても、イ
ンクジェットヘッド７に画像信号104を送ることを禁止
する（ステップS7）。そして、ヘッド温度が前記設定温
度（Ｔ℃）より低いときはヘッドヒーター115を駆動
し、前記設定温度（Ｔ℃）より高いときはファン114を
駆動してヘッド温度を駆動し、前記設定温度（Ｔ℃）と
等しくなるようにする（ステップS8,S9,S10）。ヘッド
温度が前記設定温度（Ｔ℃）と等しくなったら、印字可
能な状態に戻し、画像記録を再開する（ステップS1
1）。

このように、記録を中断し、待機状態に入ってヘッド
温度が変化しても、記録中断直前のヘッド温度に戻して
から記録を再開するため、画像濃度変化のない均一な画
像を得ることができる。

続いて、第２の実施例を説明する。

第５図は第２の実施例の制御を示し、第１の実施例と
の違いは、待機状態から記録を再開する際に、ヘッド温
度が前記制定温度（Ｔ℃）に達しても、すぐには印字を
可能にせず、５秒間待ってから印字可能にすることであ
る。

これは、以下の理由による。

ヘッド温度を検知するヘッド温度検知手段としてのサ
ーミスタは、一般に記録ヘッドの基板にとりつけられて
いるが、このサーミスタで検知する温度が所定の温度に
達していても、例えばインクジェットヘッドの場合、ノ
ズル内のインクの温度がその温度に達しておらず、印字
すると、依然として濃度差が残る。

このため、第２の実施例では、サーミスタの検知温度
が前記設定温度（Ｔ℃）に達した後５秒間待つことによ
って（ステップS12）、インクジェットヘッドのノズル
内のインクの温度が前記設定温度（Ｔ℃）に達すること
を確実にしている。その結果、濃度変化により確実に抑
えることができる。前記ステップ12以外については第３
図と同様のため、説明を省略する。

上述した第１および第２の実施例においては、第２図
に示すようなヘッドエレメントで構成されるバブルジェ
ットヘッドで吐出を行なうと、ノズル内のインクの温度
が急に上昇するため、短時間でノズル内のインクを記録
中断直前の温度に戻すことが可能である。

続いて第３の実施例を説明する。

第６図は第３の実施例のインクジェットプリンターの
プラテンおよびその周辺部の斜視図で、132は記録媒体
としてのロール紙、134は給紙ローラー、136は記録画
像、137は記録ヘッドとしてのバブルジェットヘッド、1
38は副走査ローラー、139はプラテン、139Aは前記プラ
テン139に形成された空吐出ポジションである。

ロール紙132は給紙ローラー134によってプラテン139
の周辺部に送られる。該プラテン139の周辺部では、バ
ルブジェットヘッド137を搭載した図示しないキャリッ
ジが矢印Ｓ方向にシリアルスキャンを行ない、画像信号
に応じてバブルジェットヘッド137を駆動し、記録画像1
36を得る。

１行分の記録画像136の記録が終了すると、副走査ロ
ーラー138によってロール紙132を副走査した後、再び１
行分の記録を繰返す。

この第３の実施例は、前記バブルジェットヘッドの熱
エネルギーを利用したものであり、バブルジェットヘッ
ド137の温度が前記設定温度（Ｔ℃）より低い場合、図
示しないヘッドヒーターの駆動に加えて、プラテン139
の図示左端の非画像域に設けられている空吐出ポジショ
ン139Aでインクの吐出を行ない、そのときに発生する熱
によって、バブルジェットヘッド137の温度がより速く
前記設定温度（Ｔ℃）に達するようにしたものである。

こうすることにより、バブルジェットヘッド137のノ
ズル内のインクを速やかに記録中断前の温度に戻すこと
ができ、時間のロスを少なくすることができる。

以上の実施例では、シリアルスキャン型のインクジェ
ット装置について説明したが、フルマルチ型のものであ
ってもよい。

また、待機状態は、必ずしも転送データを受取るため
の時間とは限らず、印字中に記録ヘッドの回復動作を行
なう等、他の目的で印字中に待機状態に入るものであっ
ても本発明は適用できる。

さらに、記録ヘッドはインクジェットタイプのものと
は限らず、他の一般の記録ヘッドであっても同様に適用
できるが、バブルジェット、熱転写等、熱エネルギーを
利用して画像記録を行なうものにおいて、本発明の効果
が顕著である。

本発明は、上述したように、特にインクジェット記録
方式の中でもキヤノン（株）が提唱しているバブルジェ
ット方式の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果
をもたらすものである。

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4740796号明細書に開示され
ている基本的な原理を用いて行なうものが好ましい。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
くとも一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ーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作
用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信号に一対一対
応し液体（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、少なくとも一つの滴を形成
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なわれるので、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。尚、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なうことが
できる。

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，電気熱変換体の組み合わ
せ構成（直線状液流路又は直角液流路）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4459600号明細書にそ
れぞれ記載されたものでもよい。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年第123670号公報や
熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応せ
る構成を開示する特開昭59年第138461号公報に基づいた
構成としても本発明は有効である。

更に、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとして
は、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘ
ッドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一
体的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいず
れでも良いが、本発明は、上述した効果を一層有効に発
揮することができる。

加えて、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。

又、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録
ヘッドに対しての回復手段、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による予備加熱手段、記録とは別
に吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定して
記録を行なうために有効である。

更に、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ってでもよいが、異
なる色の複色カラー又は、混色によるフルカラーの少な
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。

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体となるもの、或い
は、インクジェットにおいて一般的に行われている温度
調整の温度範囲である30℃以上70℃以下の温度範囲で軟
化もしくは液体となるものでもよい。すなわち、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固
形状態から液体状態への態変化のエネルギーとして使用
せしめることで防止するか又は、インクの蒸発防止を目
的として放置状態で固化するインクを用いるかして、い
ずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によ
ってインクが液化してインク液状として吐出するものや
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、熱エネルギーによって初めて液化する性質の
インク使用も本発明には適用可能である。このような場
合インクは、特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60
−71260号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
又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良
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。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、記録を中断後、再開
する際に、記録ヘッドの温度を記録を中断した際の温度
と略等しい温度になるように制御することにより、記録
中断による画像の濃度変化を補償し、濃度変化の小さい
均一な画像を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像記録装置の第１の実施例を示す概
略断面図、第２図はヘッドエレメントの一部を破断して
示す斜視図、第３図は第１図の実施例をコンピュータグ
ラフィックの出力に用いた場合の接続を示すブロック
図、第４図は本発明の第１の実施例の制御を示すフロー
チャート、第５図は本発明の第２の実施例の制御を示す
フローチャート、第６図は本発明の第３の実施例のイン
クジェットプリンターのプラテンおよびその周辺部を示
す説明図、第７図はシリアルスキャンで画像出力を行な
う場合の説明図、第８図は第７図の画像を出力する際の
濃度変化のグラフである。 １……インクジェットプリンター、 ２……ロール紙、 3,4……給紙ローラー、 ５……カッター、 ６……キャリッジ、 ７……インクジェットヘッド、 ８……副走査ローラー、 ９……プラテン、 10,11……紙ガイド、 20……ヘッドエレメント、 30……吐出口、 40……電気熱変換体、 101……ホストコンピュータ、 103……インターフェース、 111……CPU、 113……ヘッド温度検知手段、 114……ファン、 115……ヘッドヒーター、 132……ロール紙、 134……給紙ローラー、 136……記録画像、 137……バブルジェットヘッド、 138……副走査ローラー、 139……プラテン、 139A……空吐出ポジション。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/01 B41J 2/36

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱エネルギーを利用して画像を記録する記
   録ヘッドと、該記録ヘッドの温度を検知して、温度を所
   定の範囲に制御する温度制御手段とを備えた画像記録装
   置において、 記録を中断した際の前記記録ヘッドの温度を記憶してお
   く記憶手段と、 記録を中断後、再開する際に、前記記録ヘッドの温度
   が、前記記憶手段に記憶しておいた前記記録を中断した
   際の前記記録ヘッドの温度と略等しい温度になるように
   前記温度制御手段を制御する再開手段とを有することを
   特徴とする画像記録装置。
2. 【請求項２】記録ヘッドは、記録媒体の記録域の全幅に
   わたって、複数の吐出口を備えているフルラインタイプ
   の記録ヘッドである請求項１記載の画像記録装置。
3. 【請求項３】記録ヘッドは、熱エネルギーを利用して画
   像記録を行なうものであって、エネルギーを発生する手
   段として電気熱変換体を有している請求項１または２記
   載の画像記録装置。