JPH02198865A - インクジェット記録方法及び該方法に用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野１ 本発明は、記録用の液体（インク）を記録ヘッドの吐出
口から吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置
に関するものである。

【従来の技術】

インク吸収体を内包するインクタンクを利用する従来の
インクジェット記録装置の構造の一例を第６図及び第７
図（ａ）、（ｂ）に示す。 この装置においては、カートリッジタイプのインクタン
クが記録ヘッドに直接セットされ、カートリッジ内のイ
ンク吸収体に含浸、保持させたインクが、記録ヘッド内
へ供給される構造を有している。 ここで、第７図（ｂ）中１００は記録へラドチップであ
り、吐出部１０２および供給タンク部１０４等から成る
。吐出部１０２は、記録媒体との対向面に形成した吐出
口１０２Ａと、その内方に延在する液路と、各液路に配
設した電気熱変換体等の吐出エネルギー発生体としての
記録用ヒーターと、各液路に連通した共通液室とを有し
ている。また、供給タンク部１０４はインクタンク２０
０側からインクの供給を受け、吐出部１０２内の共通液
室にインクを導くサブタンクとして機能する。 ２０２はインクタンク２００内に配設され、インクを含
浸させたインク吸収体であり、多孔質体または繊維等を
用いて形成できる。２ｏ４はインクタンク２００の蓋部
材である。 なお、第６図において１４は第７図（ａ）に示したカー
トリッジ形態の記録ヘッドであり、この記録ヘッド１４
は、押え部材４１によりキャリッジ１５の上に固定され
ており、これらはシャフト２１に沿って長手方向に往復
動可能となっている。また、キャリッジ１５に対する位
置決めは、例えば記録へラドチップ１００に設けた穴と
、キャリッジ１５側に設けたダボ等により行うことがで
きる。さらに、電気的接続は吐出部１０２に対する配線
基板（図示せず）に設けた接続パッドに、キャリッジ１
５上のコネクタを結合させればよい。 記録ヘッドの吐出口より吐出されたインクは、記録ヘッ
ドと微少間隔において、プラテン１９に記録面を規制さ
れた記録媒体１８に到達し、記録媒体１８上に画像を形
成する。 記録ヘッドには、ケーブル１６およびこれに結合する端
子を介して適宜のデータ供給源より画像データに応じた
吐出信号が供給される。カートリッジ１４は、用いるイ
ンク色等に応じて、１ないし複数個（図では２個）を設
けることができる。 また、第６図において、１７はキャリッジ１５をシャフ
ト２１に沿って走査させるためのキャリッジモータ、２
２はモータ１７の駆動力をキャリッジ１５に伝達するワ
イヤである。また、２０はプラテンローラ１９に結合し
て記録媒体１８を搬送させるためのフィードモータであ
る。 以上のような構成を有するインクジェット記録装置にお
いては、インクタンクと記録ヘッドが接続状態にある時
には、記録ヘッド内のインクにインクタンク内の吸収体
の毛管現象による負圧（記録ヘッド内部からインクをイ
ンクタンク内のインク吸収体内へ吸引する力として働く
）が加わる。更に、この負圧と記録ヘッド内の液路の毛
管現象によるき吸引圧力とのバランスから、吐出口内の
インクの液面の位置（メニスカス）が形成される。 〔発明が解決しようとする課題］ このような従来のインクジェット記録装置においては、
インク吸収体を持つたインクタンクが接続されている時
、べ内のインクには吸収体の毛管吸収による負圧が加わ
っており、この負圧とイ゛ンク流路の毛管吸収による圧
力が釣り合うことでメニスカスが形成され、そのため、
インクタンク内タンク側からかかる負圧が変化するため
吐出口における水頭圧が変化してしまう。 インクタンク内のインク残量と吐出口における水頭圧は
、通常第８図のグラフｌに示すような関係を有する。す
なわち、インクタンク内のインク残量が少なくなるにつ
れて、吐出口における水頭圧が減少する。 グラフ１中、ｂはａと比べて大きな吸収性を持つ吸収体
を使用した場合の曲線であり、吸収性の高いもの程、水
頭圧の変化が大きいこともわかる。更に、第９図のグラ
フ２に水頭圧と記録ヘッドの吐出口からのインク吐出量
（１吐出液滴あたりの容量）の関係を示す、インク吐出
量は吐出口における水頭圧が減少してゆくに従い、ゆる
やかに減少し、水頭圧がさらに減少してゆくと急激に減
少し最後には吐出不能となってしまう０．これは、イン
クタンク内のインク残量が少なくなって、インクタンク
側での負圧が大きくなって水頭圧が減少すると、インク
をインクタンク方向に引く力が大きくなり、吐出圧が減
少するためで、同一の吐出パワーヘッドに与えている場
合には、インク吐出量の減少が生じる。さらに水頭圧が
減少すると、インク液路の毛管吸収の力と負圧が同じ程
度になってくるため、インク吐出後、インク液路にイン
クが流入しにくくなりインクのりフィル時間（吐出口か
ら吐出されたインク量が補給されるまでの時間）が長く
なり、一定の駆動周波数では十分に速いリフィルが行な
えなくなるためインク吐出量が急激に減少し最後にはイ
ンクが残っているにもかかわらず吐出しなくなる。第１
Ｏ図のグラフ３に水頭圧とリフィル周波数の関係を示す
。 このように、インク吸収体を内包したインクタンクと記
録用ヘッドを連結して使用するインクジェット記録装置
においては、インクタンク内のインク残量によってイン
ク吐出量が変化してしまうという現象が生じる場合があ
った。このインク吐出量の変化はそのまま印字画像濃度
の変化となる。このためハーフトーン画像を多く印字す
るピクチャー画像の出力装置では大きな問題となる場合
が多い。 また、ランニングコスト低減の目的でインクタンク内に
収容できるインク量を多くするためインク吸収体のイン
吸収能力を大きくするような場合、第８図のグラフ１か
られかるようにインク吐出量の変動はより大きな影響を
画像の濃度やコントラスト等に与えるようになる。また
、インクタンク内のインクを効率良く使い切るまでにイ
ンクタンク側の負圧が大きくなってインク吐出不能が生
じると、インクの利用効率が低下してしまう。 本発明の目的は、上述のようなインク吸収体を内包する
インクタンクを用いたインクジェット記録装置における
インクタンク内のインク残量の変化によるインク吐出特
性への影響を排除し、良好な記録状態を確保できる方法
及び該方法を用いたインクジェット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】

本発明においては、インクジェット記録ヘッドの吐出口
における水頭圧の変化に対応させて、記録ヘッドの駆動
条件がコントロールされ、吐出口からの所望のインク吐
出状態が確保される。 その結果、インクタンク内のインクの残量によらず常に
同じ容量のインク滴を吐出口から吐出させることができ
、均一な画像濃度の出力が可能となる。また、インクタ
ンク内のより多くのインクを使用することができるため
インク利用効率を上げることができる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 （実施例１） 第１図は本発明の第１の実施例におけるインクタンクと
記録用ヘッドを示す断面図である。この装置は供給タン
ク部１０４中の所定位置に、インクに接するように設け
た圧電材料を有する圧力センサー３を有する。圧力セン
サー３等の圧力検知手段は供給タンク部１０４中のイン
クに加わる圧力を検出し、電気信号に変換するものであ
り、予め水頭圧とこの圧力センサーの出力する信号との
対応を取っておくことによって吐出口１０２Ａにおける
インクの水頭圧を間接的に検出することが可能となる。 グラフ４に圧力センサー３の出力値と吐出口１０２Ａに
おけるインクの水頭圧の関係を示す。圧力センサー３の
出力信号は、不図示の駆動パルス巾切換え手段に入力さ
れる。 なお、第１図の装置における圧力センサー３以外の図示
した部分の構成は、第７図（ｃ）に示したものと同様で
ある。 第１図に示した装置を用い、圧力センサー３で間接的に
検知した水頭圧に応じて、記録ヘッドの駆動条件、例え
ば記録ヘッド１００内の例えば液滴吐出エネルギーとし
ての熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発生体に印
加する記録信号のパルス巾や周波数等を変化させること
により、吐出圧を水頭圧の変化に対応させ、所望の吐出
状態を得ることができる。 第２図に本発明の第１の実施例において記録ヘッドの駆
動パルス巾を切り換える場合の制御のブロック図を示す
、３０は前記の圧カンサーを示しており、３１は駆動パ
ルス中旬り換λ装置、３２は記録用ヒータ駆動装置を示
している。吐出口におけるインクの水頭圧に応じて出力
される圧力センサーの出力信号は駆動パルス切り換え装
置３１内においてＡ−Ｄコンバータによりデジタル信号
化され、後述するように、インク吐出量を変化させない
よう予め決められた圧力センサー出力信号とヘッド駆動
パルス巾との変換テーブルによってヘッド駆動パルス巾
が決められる。 第１２図のグラフ５に駆動パルス巾とインク吐出量の関
係の一例を示す、このグラフ５と前述した第９図のグラ
フ２、および第１１図のグラフ４より圧力センサー出力
信号とヘッド駆動パルス巾との変換テーブルが作成でき
る。（ただし本例は、水頭圧Ｏ以下でヘッドを使用する
場合に適用される。）この圧力センサー出力信号をベー
スに決定された、例えばインク吐出量の均一化のための
駆動パルス巾を持った電気信号が生成され、これが記録
用ヒータ駆動装置において適当に増巾された後、記録用
ヒータに出力される。 以上のようにして、圧力センサー３により間接的に検知
された吐出口におけるインクの水頭圧に応じて記録ヘッ
ドの駆動パルス巾を切り換えることによって、インク吐
出量（ｌ液滴当りの容量）を一定に制御することができ
る。 実際に、インクタンク内でのインク残量比（インクタン
ク内インク残量／インクタンク内初期インク量）１００
％〜３０％の間で吐出口からのインク吐出量が中心値で
２５ｐε／　ｄ　ｏ　ｔ〜１８ｐ！２／ｄｏｔに変化す
る第６図及び第７図に示した構成（吐出エネルギー発生
体として電気熱変換体を利用）を有するインクジェット
記録装置に、第１図及び第２図の構成を付加し、第２図
のブロック図に従った吐出エネルギー発生体の駆動パル
ス巾の制御を行なったところ、同一インク残量比の範囲
内で、インク吐出量を２５ｐβ／ａＯｔ〜２３ｐβ／　
ｄ　ｏ　ｔの範囲内に均一化することができた。 （第２実施例） 第３図は本発明の第２の実施例における、インクタンク
と記録用ヘッドを示す断面図である。４は残量検知用の
一対の電極をなすビン（以下桟構ピンという）であり、
その先端はインクタンク内のインク吸収体２００に挿通
されている。桟構ビン４の間の電気抵抗は、インク吸収
体２００内のインクが減少するに従い変化してゆく、第
８図のグラフ６に吸収体内のインク残量と桟構ビン間の
抵抗値との関係の一例を示す、桟積ビン間抵抗は、イン
ク残量の減少に従って急激に大きくなっていることがわ
かる。したがって、この桟積ピン間抵抗を測定すること
によって水頭圧を推定することが可能である。この桟積
ビン４以外の図示した構成は前記第７図（ｃ）と同じで
ある。この装置における記録ヘッドの駆動条件、例えば
吐出エネルギー発生体の駆動周波数やパルス巾等を吐出
口におけるインクの水頭圧に応じて変化させて、吐出口
からのインク吐出量を調整することができる。 第４図に本発明の第２の実施例において記録ヘッドの駆
動周波数及びキャリッジ移動速度を切り換える場合の制
御のブロック図を示す０図中４０は桟積ビン間抵抗検出
装置、４１は駆動周波数切り換え装置、４２はヘッド駆
動信号生成装置、４３は記録用ヒータ駆動装置、４４は
キャリッジ用モータ駆動信号生成装置、４５はキャリッ
ジ用モータ駆動装置である。桟構ビン間の抵抗は桟積ビ
ン間抵抗測定装置４０によって信号化されて駆動周波数
切り換え装置４１に入力される、駆動周波数切り換え装
置４１では、後述するように予め決められている基準抵
抗値と入力信号に対応する抵抗値とを比較して、入力信
号に対応する抵抗値が大きい場合には、駆動周波数切り
換え信号を生成してヘッド駆動信号生成装置４２及びキ
ャリッジ用モータ駆動信号生成装置４４に出力する。前
述の基準抵抗値は、インクのりフィル周波数が急激に落
ちる手前の吐出口におけるインクの水頭圧に対応するイ
ンク残量を示す桟積ビン間抵抗値と第１０図のグラフ３
、第８図のグラフ１、および第１３図のグラフ６を利用
して決定することができる。駆動周波数切り換え信号が
入力されたヘッド駆動信号生成装置４２及びキャリッジ
用モータ駆動信号生成装置４４はそれぞれ、インク吐出
量があまり変化しないよう予め設定された吐出エネルギ
ー発生体駆動周波数及び該周波数に対応して印字画像が
通常と同じになるキャリッジ移動速度までキャリッジ用
モータ回転数を下げるための駆動信号を生成し、それぞ
れの駆動装置４３．４５へ出力する。記録用ヒータ駆動
装置においては適当に信号が増巾された後記録用ヒータ
に出力され、またキャリッジ用モータ駆動装置において
は、パルスモータ駆動用信号に変換された後キャリッジ
移動用モータに出力され、記録用ヒータ及びキャリッジ
移動が予め設定された条件（例えば、インク吐出量を均
一化するための条件）に切り換えられる。 このようにして、桟構センサーにより間接的に検知され
た水頭圧によって、ヘッドの駆動周波数とキャリッジの
駆動速度を換えることにより、リフィル周波数低下によ
る吐出口からのインクの不吐出の発生を防ぎインクの利
用効率を上げかつ大巾な吐出量変動のないインクジェッ
ト記録を行なうことができる。また、桟構センサーを利
用して水頭圧を間接的に検知しているため水頭圧専用の
センサーを設ける必要がなく装置のコストダウンがはか
れる。 実際に、第６図及び第７図で示した構成（吐出エネルギ
ー発生体として電気熱変換体を利用）を有し、先に定義
したインク残量比４０％から２０％の間で、インク吐出
量が、２０ｐβ／　ｄ　ｏ　ｔから１０ｐβ／　ｄ　ｏ
　ｔへ変化し、インク残量比２０％以下では不吐出が生
じる装置に、第３図及び第４図の構成を付加し、吐出エ
ネルギー発生体駆動周波数及びキャリッジ移動速度の切
り換え法を適用することにより、（インク残量比４０％
の時駆動周波数を％にすることにより）、インク吐出量
を２０　ｐ　１２　／　ｄ　ｏ　ｔから１５ｐＩｌ／ｄ
ａｔの変化に制御し、かつインク残量１０％時まで不吐
出を防止することができた。 なお、上述の第１及び第２の実施例においては、インク
タンクと記録用ヘッドが接続されて一体化されているが
、これらが分離され、例えば第５図に示すように連結手
段たるチューブ３００等によって連結される場合でも本
発明の効果を同様に得ることができる。また、第１の実
施例において吐出エネルギー発生体の駆動パルス巾では
なく、駆動電圧、記録ヘッド温度等を単独あるいは組み
合わせて吐出口のインクの水頭圧に応じて切り換えても
同様の効果を得ることができる。更に、第１の実施例に
おいて、第２の実施例における駆動周波数切り換えを併
用するとより効果がある。また、第１及び第２の実施例
において、吐出口のインクの水頭圧の検知手段として、
例えば、第１図の圧力センサーと第３図の桟構ビンの組
み合せ等のように複数の異なる構成のものを組み合わせ
て制御に利用すると検知精度を上げることができるので
望ましい、また、第１及び第２実施例において、インク
タンクの姿勢差による駆動切り換えを併用するとさらに
良い。 〔発明の効果１ 本発明により、記録ヘットの吐出口におけるインクの水
頭圧の変化に応じて、記録ヘッドの駆動条件を制御する
方法及び該方法を実施するための構成が提供された。 本発明を用いれば、インクタンク内のインク残量変化に
影響されず常に同じ量のインクを吐出して、均一な画像
濃度の印字が可能なインクジェット記録を行なうことが
できる。更に、本発明を用いれば、吐出口におけるイン
クの水頭圧の減少（負水頭の増加）に伴うインク不吐出
を防ぎ、より多くのインクタンク内のインクを使用する
ことが可能となりために、インク吸収体を内包するイン
クタンクを利用するインクジェット記録装置のランニン
グコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図及び第５図はそれぞれ本発明のインクジ
ェット記録装置の要部の一実施例を示す図、第２図及び
第４図はそれぞれ本発明における記録ヘッド駆動条件の
制御方法の一例を示すブロック図、第６図はインクジェ
ット記録装置の要部を示す図、第７図（ａ）は第６図に
示した装置のインクタンクを接続した記録ヘッドの拡大
斜視図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）の部分の断面図、
第８図〜第１３図のグラフ１〜６は吐出口におけるイン
クの水頭圧に関連する各種パラメーターの変化をそれぞ
れ示すものである。 １００：記録へラドチップ ２００：インクタンク ２０２：インク吸収体 第 図 第 図 ：圧カセンサー ：桟構ビン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録ヘッドの吐出エネルギー発生体を記録情報に応
   じて駆動させ、吐出口からインク吸収体を内包したイン
   クタンクから供給されたインクを吐出させることにより
   記録を行なうインクジェット記録方法において、前記吐
   出口におけるインクの水頭圧を検知し、検知された水頭
   圧に応じて、前記吐出エネルギー発生体の駆動条件を調
   整することを特徴とするインクジェット記録方法。 ２）インク吸収体を内包するインクタンクと接続され、
   該インクタンクから供給されたインクを吐出する吐出口
   と、該吐出口からのインクの吐出のためのエネルギーを
   発生する吐出エネルギー発生体とを有するインクジェッ
   ト記録ヘッドとを具備するインクジェット記録装置にお
   いて、前記吐出口におけるインクの水頭圧を検知する手
   段と、該水頭圧検知手段で検知された水頭圧に応じて前
   記吐出エネルギー発生体の駆動条件を調整する手段とを
   有することを特徴とするインクジェット記録装置。 ３）前記水頭圧検知手段が、前記吐出口内若しくはその
   近傍に設けた圧力検知手段により前記吐出口における水
   頭圧を検知するものである請求項２に記載のインクジェ
   ット記録装置。 ４）前記水頭圧検知手段が、前記インク吸収体内に設け
   た圧力検知手段により前記吐出口における水頭圧を検知
   するものである請求項２に記載のインクジェット記録装
   置。 ５）前記吐出エネルギー発生体が、吐出エネルギーとし
   ての熱エネルギーを発生するものである請求項１〜４の
   いずれかに記載のインクジェット記録装置。