JP3205592B2 - 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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JP3205592B2 JP13285092A JP13285092A JP3205592B2 JP 3205592 B2 JP3205592 B2 JP 3205592B2 JP 13285092 A JP13285092 A JP 13285092A JP 13285092 A JP13285092 A JP 13285092A JP 3205592 B2 JP3205592 B2 JP 3205592B2
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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、ヒータを用いて記録ヘッドの温度制
御を行うインクジェット記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録方式では、記録ヘッ
ドの温度、すなわち吐出されるインクの温度は、画質を
左右する大きな要因である。例えば、電気熱変換体が発
生する熱エネルギーを用いてインクを吐出する方式にお
いて、電気熱変換体に印加する電気パルスが一定のもの
であっても、インク温度が高い程、吐出されるインク量
が多くなる傾向にある。従って、例えば環境温度が低く
記録ヘッドのインク温度が低い場合には、吐出インク量
が少なくなり記録画像の濃度が低くなることがある。ま
た、記録を行う間に記録ヘッドのインク温度が変化し、
記録の途中から画像の濃度が変化してしまうこともあ
る。
【0003】このような記録ヘッドのインク温度(以
下、単にヘッド温度という)に起因した画質劣化を防止
するための一構成として、記録ヘッドにヒータを設け、
このヒータの駆動を制御してヘッド温度を一定に保つ構
成が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のヘッド温度制御構成には、以下に示すような問題が
あった。
【0005】本願人による従来の記録ヘッドの1つを例
にとると、1つの記録ヘッドに備えられるヒータの消費
電力は2.4〔W〕であり、また、1つの記録ヘッドで
記録の際にインク吐出のために電気熱変換体で消費され
る電力は、128個の電気熱変換素子を有した記録ヘッ
ドで平均6〔W〕である。さらに、この場合において、
カラー記録を行う記録装置の場合、ブラック,シアン,
マゼンタ,イエローの各インクに対応して4つの記録ヘ
ッドが用いられ、ヒータで消費される電力は、最大2.
4〔W〕×4=9.6〔W〕、インク吐出に要する電力
は最大6〔W〕×4=24〔W〕となる。
【0006】ここで、ヒータを用いたヘッド温度制御が
行われるタイミングとしては、各記録ヘッドからインク
吐出が行われている記録中や記録待機中など種々の場合
がある。記録待機中であっても、記録ヘッドから記録に
関与しない、いわゆる空吐出を行う場合があり、このよ
うな場合にも、記録中と同様、インク吐出とヘッド温度
制御が同時に行われることになる。
【0007】このようにインク吐出と、ヒータを用いた
ヘッド温度制御とを同時に行う場合、上述のカラー記録
装置では、最大9.6〔W〕+24〔W〕=33.6
〔W〕の電力を必要とする。さらに、いわゆる空吐出を
行って記録ヘッドの吐出回復処理を行う駆動モードの場
合、記録ヘッドの駆動に要する電力は6〔W〕よりさら
に大きなものとなり、装置全体でも33.6〔W〕より
さらに大きなものとなる。このため、電源装置が比較的
大型化し、また、そのコストも上昇することになる。
【0008】本発明は、上記従来の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、ヒータを用
いてヘッド温度の制御を行うインクジェット記録装置に
おいて、装置全体の消費電力を比較的小さくすることが
可能なインクシェット記録装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
消費電力が異なる複数の動作モードを有し、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、インクを吐出するための記録ヘッドと、この
記録ヘッドのインク温度を調整するための加熱を行う複
数のヒータと、前記動作モードにおける消費電力に応じ
て、前記加熱を行うヒータの駆動が可能な期間およびヒ
ータの同時駆動可能数の上限を制限する制御手段と、
を具えたことを特徴とする。
【0010】
【0011】
【作用】以上の構成によれば、動作モードの消費電力に
応じて加熱を行なうヒータの駆動が可能な期間および
ータの同時駆動数の上限がそれぞれ制限されるので、動
作モードが、消費電力が高いモードのときは、加熱に供
されるヒータの数を少なくすることができる。これによ
り、記録ヘッドの駆動およびヒータによる加熱のために
必要な総電力を小さくすることができる。
【0012】
【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。
【0013】図1は本発明の一実施例にかかるインクジ
ェット記録装置の制御構成を示すブロクッ図である。図
に示すように、本列装置にはカラー記録を行うための4
つの記録ヘッド1C,1M,1Yおよび1Kが備えられ
ている。これらそれぞれの記録ヘッドには、温度セン
サ,ヒータ,電気熱変換素子が具えられ、これらを駆動
するための回路がそれぞれの記録ヘッドに対応して設け
られている。
【0014】これらについて、以下ではシアンインクの
記録ヘッド1Cに関してのみ説明する。シアンインクの
記録ヘッドには、複数(例えば、128個)の吐出口が
配設され、各々の吐出口にそれぞれ連通するインク路に
電気熱変換素子5が具えられている。また、記録ヘッド
1Cには、電気熱変換素子5の配列の両側それぞれに、
温度センサ61およびヒータ71と温度センサ62およ
びヒータ72とが配設される。温度センサ61および6
2は、そのインク温度に関連した記録ヘッドの温度を検
出し、この検出信号は、レベルシフト&アンプ回路8を
介してCPU9に送られる。
【0015】CPU9は、温度センサ61,62が検出
する温度に応じて、図3〜図5で説明されるようなヘッ
ド温度制御を行う。すなわち、この制御の間、ドライバ
10を介したヒータ71,72のオン/オフを制御す
る。さらに、CPU9は、記録データに基づき、ヘッド
ドライバ2を介し電気熱変換素子5を選択的に駆動し、
これによりそれぞれの吐出口からインクが吐出される。
また、インクが吐出されない程度に電気熱変換素子5を
駆動することもできる。ROM9Aは、上記ヘッド温度
制御の処理手順等を格納し、また、RAM9Bはこれら
制御処理においてワークエリアとして用いられる。
【0016】上述した温度センサ61,62、ヒータ7
1,72および電気熱変換素子5には、各記録ヘッド1
C,1M,1Y,1Kに共通の電源11から電力の供給
が行われる。
【0017】各記録ヘッドから吐出されるインクの吐出
量は、例えばインクジェット記録装置の環境温度によっ
て図2のように変化する。すなわち、前述したように環
境温度が高くなると記録ヘッドのインク温度も高くなっ
て吐出インク量も増加する。このように、ヘッド温度を
左右する要因は、環境温度の変化や、インク吐出に伴っ
て電気熱変換素子が発生する熱の変化などがある。これ
らの要因によって変化するヘッド温度を前述の温度セン
サ61,62によって検出し、この検出に基づきヒータ
71,72のオン/オフを制御することによりヘッド温
度を所定温度に制御する。なお、図2に示す3本の直線
a,b,cはそれぞれ異なる記録ヘッドに関するもので
ある。
【0018】以下、本例のヘッド温度制御を図3〜図5
のフローチャートを参照して説明する。
【0019】本例において電気熱変換素子に電力が供給
される態様としては、大別して3つの動作モード
る。第1に記録のためにインク吐出を行う記録モードで
あり、この場合、上述のように4つの記録ヘッドで平均
して24〔W〕の電力を要する。第2に記録ヘッドの吐
出回復動作としての空吐出のためにインク吐出を行う回
復動作モード、第3に、記録動作の初期などにヘッド温
度を所定温度まで速やかに上昇させるため、インク吐出
に至らない、パルス幅の比較的短い電気パルスを電気熱
変換素子に印加するヘッド加熱モードであり、この場
合、4つの記録ヘッドで14.4〔W〕の電力を要す
る。また、本例では、空吐出による回復動作モードには
2モードであり、そのうち回復動作1は1msecに1
回の割合でインク吐出を行い、この場合、9.6〔W〕
の電力を要し、回復動作2は0.25msecに1回の
割合でインク吐出を行い、43.2〔W〕の電力を消費
するものである。本例の温度制御は以上の5モードのそ
れぞれに応じてヒータ71,72のオン/オフを制御す
るものである。
【0020】本例の温度制御は以上の5モードのそれぞ
れに応じてヒータ71,72のオン/オフを制御するも
のである。
【0021】図3はこの制御の概略を示すフローチャー
トであり、まず、ステップS301で記録中か否かが判
断され、記録中である場合には、ステップS309で、
図4にて後述される温度制御Aが行われる。記録中でな
い場合には、ステップS303で、回復動作1が行われ
ている期間であるか否かが判断され、回復動作1が行わ
れている期間であれば、ステップS311で、図5にて
後述される温度制御Bを行う。ステップS303で否定
判断の場合は、ステップS305でヘッド加熱を行って
いる間か否かが判断され、ヘッド加熱中であれば、ステ
ップS313で温度制御Bを行う。ヘッド加熱中でない
場合は、ステップS307で回復動作2を行っているか
否かが判断され、回復動作2を行っている間であればス
テップS315で、ヒータ71,72をオフとする。ま
た、ステップS307で回復動作2が行われている期間
ではないと判断された場合は、温度制御Bを行う。
【0022】図4は上記温度制御Aの詳細を示すフロー
チャートである。まずステップS401で、記録ヘッド
1Cのヘッド温度を温度センサ61,62によって求
め、この温度が所定温度T1(例えば25℃)より低い
か否かを判断する。ヘッド温度が所定温度T1より低い
場合には、ステップS403で記録ヘッド1Cのヒータ
71,72をオンとし、他の記録ヘッドのヒータはオフ
とする。また、ヘッド温度が所定温度T1より高い場合
には、ステップS417で全ての記録ヘッド1C〜1K
のヒータをオフとする。なお、上記ヒータ71,72を
オンとする時間はその記録ヘッドの仕様等に応じて予め
定められている。以下、順次、記録ヘッド1M,1Yお
よび1Kについて上記と同様の処理を行い本処理を終了
する。
【0023】以上の処理によれば、いずれか1つの記録
ヘッドのヒータのみがオンとされる。つまり、ヒータの
同時駆動可能数の上限値を一つに制限している。この結
果、温度制御Aでヒータ駆動のために消費される電力は
最大2.4〔W〕となる。
【0024】図5は、温度制御Bの詳細を示すフローチ
ャートである。まず、ステップS501で記録ヘッド1
Cのヘッド温度が所定温度T1より低いか否かが判断さ
れる。低い場合は、ステップS503で記録ヘッド1C
のヒータ71,72をオンとし、所定温度T1より高い
場合は、ステップS517で記録ヘッド1Cのヒータ7
1,72をオフとする。以下、順次記録ヘッド1M,1
Y,1Kについても同様の処理を行う。
【0025】以上の温度制御Bによれば、全て記録ヘッ
ドのヒータが同時にオンとなる場合もあり、そのときの
消費電力は2.4〔W〕×4=9.6〔W〕となる。
【0026】以上、図3〜図5で説明した処理の各モー
ドにおける消費電力をまとめると以下のようになる。
【0027】記録: インク吐出24〔W〕+ヒー
タ2.4〔W〕=26.4〔W〕 回復動作1:インク吐出9.6〔W〕+ヒータ9.6
〔W〕=19.2〔W〕 回復動作2:インク吐出43.2〔W〕+ヒータ0
〔W〕=43.2〔W〕 ヘッド加熱:インク吐出14.4〔W〕+ヒータ9.6
〔W〕=24〔W〕 これから明らかなように、本例記録装置における電源装
置11および電力供給のための構成は、最大43.2
〔W〕に対応したものであれば良く、装置における最大
消費電力が抑制される。
【0028】図6は、本発明の一実施例に関するインク
ジェット記録装置の主要部を示す概略斜視図である。図
6において、Y,M,C,Kの各インクを吐出するそれ
ぞれの記録ヘッド1Y,1M,1C,1Kには62.5
μmの間隔で記録紙2の搬送方向(以下、副走査方向と
もいう)に配列する例えば128個の吐出口が設けら
れ、各吐出口に対応してこれに連通するインク路には吐
出のために利用される熱エネルギーを発生するための電
気熱変換素子を備える。電気熱変換素子は駆動データに
応じて印加される電気パルスに応じて熱を発生し、これ
により、インク中に膜沸騰を生じさせ、この膜沸騰によ
る気泡の生成にともなって上記各吐出口からインク滴が
吐出される。
【0029】キャリッジ64は記録ヘッド1を搭載し、
その一部において摺動可能に係合する2本のガイド軸6
5A,65Bに案内されながら移動する。なお、このキ
ャリッジ64の移動は、例えば、キャリッジ64の一部
にプーリによって張設されたワイヤ68が取付けられ、
このワイヤがプーリを介したモータ67の回転によって
移動することにより行われる。記録ヘッド1Y,1M,
1C,1Kに供給されるインクはキャリッジ64内に装
着されるそれぞれのインクカートリッジ(不図示)に貯
留される。そして、このインクは不図示のインク供給路
を介して記録ヘッドに供給される。フレキシブルケーブ
ル67Y,67M,67C,67Kは記録ヘッド1Y,
1M,1C,1Kにそれぞれ対応して接続し、これによ
り、その一部に設けられるヘッド駆動回路(ヘッドドラ
イバ)へ本装置制御ボード615からの記録データに基
づいた駆動信号や制御信号を送信することができる。
【0030】紙送りローラ63A,63Bは、その長手
方向がガイド軸65A,65Bと平行に延在し、紙送り
モータ64の駆動力に応じて回転し被記録媒体としての
記録紙62を搬送する。紙送りローラ63A,63Bの
下方には、同様の紙送りローラ66A,66Bが設けら
れ、上記記録紙62の搬送に従って回転し、紙送りロー
ラ63A,63Bとの間で記録紙62の記録面を平坦に
規制する。以上の構成において、記録ヘッド1Y,1
M,1C,1Kは、キャリッジ4の移動にともない、記
録紙62の記録面、すなわち上記吐出口に対向する部分
にそれぞれインクを吐出して記録を行う。
【0031】なお、1つの記録ヘッドに複数のヒータを
有し、その記録ヘッドにおけるインク吐出のための電力
消費の態様に応じて、駆動するヒータの数を制御する構
成も本発明に含まれる。
【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、
動作モードの消費電力に応じて加熱を行なうヒータの駆
動が可能な期間およびヒータの同時駆動数の上限がそれ
ぞれ制限されるので、動作モードが、消費電力が高いモ
ードのときは、加熱に供されるヒータの数を少なくする
ことができる。これにより、記録ヘッドの駆動およびヒ
ータによる加熱のために必要な総電力を小さくすること
ができる。
【0042】この結果、電源装置を小型かつ簡単なもの
とすることができ、また、そのためのコストを低く抑え
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかるインクジェット記録
装置の制御構成を示すブロック図である。
【図2】記録ヘッドの環境温度とインク吐出量との関係
を示す線図である。
【図3】本発明の一実施例にかかる記録ヘッドの温度制
御を示すフローチャートである。
【図4】図3に示す温度制御Aの詳細を示すフローチャ
ートである。
【図5】図3に示す温度制御Bの詳細を示すフローチャ
ートである。
【図6】本発明の一実施例にかかるインクジェット記録
装置の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
1C,1M,1Y,1K 記録ヘッド 2 ヘッドドライバ 5 電気熱変換素子 8 レベルシフト&アンプ回路 9 CPU 9A ROM 9B RAM 10 ドライバ 11 電源

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 消費電力が異なる複数の動作モードを有
    し、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、 インクを吐出するための記録ヘッドと、 この記録ヘッドのインク温度を調整するための加熱を行
    う複数のヒータと、 前記動作モードにおける消費電力に応じて、前記加熱を
    行うヒータの駆動が可能な期間およびヒータの同時駆動
    可能数の上限を制限する制御手段と、 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】 前記記録ヘッドを複数具え、前記複数の
    ヒータのそれぞれおよびヘッドの温度を検出するための
    温度センサが、前記複数の記録ヘッドにそれぞれ設けら
    れ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。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、前記温度センサによっ
    て検出された温度に応じて記録ヘッド毎に順にヒータの
    加熱を行う制御と、前記温度センサによって検出された
    温度に応じて加熱が必要な全ての記録ヘッドのヒータの
    駆動を同時に行う制限とを切り換える手段である請求項
    2に記載のインクジェット記録装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記複数の動作モード
    のいずれのモードにおいても、このモードを行うのに必
    要とする電力と前記ヒータの加熱に要する電力の和が電
    源装置の電力供給能力を越えないように制御する手段で
    あ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】 前記複数の動作モードには、当該記録ヘ
    ッドの温度を上昇させるモードおよびインク吐出による
    吐出回復を行うモードが含まれることを特徴とする請求
    項1ないし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、該気泡の生成に基づいて
    インクを吐出することを特徴とする請求項1ないし
    いずれかに記載のインクジェット記録装置。
  7. 【請求項7】 前記ヒータは、インクを吐出するための
    前記熱エネルギーを発生するための電気熱変換体とは別
    の手段であることを特徴とする請求項に記載のインク
    ジェット記録装置。
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