JPH01299045A - インクジェットプリンタヘッドの温度制御装置 - 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］ 本発明は、マルチノズル連続噴射型のインクジェットプ
リンタヘッド、即ち、内部にインクが充填され、複数の
ノズルが順次配列されたインクジェットプリンタヘッド
を対象とした温度制御装置に関する。

［従来の技術１ 一般に、マルチノズル連続噴射型のインクジェット記録
装置に適用されるプリンタヘッドでは、安定的なインク
滴飛翔を得るためにインクの粘度等の性質を安定なもの
にする必要がある。このため、インクの温度を一定に保
持することが必要となり、一般には室温よりある程度高
い温度での温度制御がなされることになる。

従来、この種の温度制御装置は、例えば、特開昭６２−
４１０４７号公報等で開示されるものがある。これは、
特に、プリンタヘッドのインク供給口から常時室温程度
（制御温度より低い温度）のインクが流入することに起
因してノズルの配列方向に温度勾配が生ずることを防止
するもので、プリンタヘッドに対して想定された温度勾
配とは逆方向の密度勾配にて発熱体を設置するようにし
たものである。

このような密度勾配をもたせた発熱体の設置により、プ
リンタヘッドの温度がより低くなる部位での発熱口がよ
り多く確保され、当該インク流入に起因した温度勾配が
是正されるようになる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記のような従来のインクジェットプリンタ
ヘッドの温度制御装置では、精度良くインクの温度を均
一化することが困難である。特に、環ｉｓ度の変化に対
して対応できるものではなかった。

それは、想定される温度勾配に合せてプリンタヘッド各
部位での発熱口は異なるが、１つの部位に注目した場合
当該部位での発熱量は常に一定で、インクの温度勾配の
変動、環境温度の変動等に追従するものでないからであ
る。

そこで、本発明の課題は、インクの温度勾配の変動、環
境温度の変動等に追従してプリンタヘッド各部位での温
度を制御できるようにすることである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、内部にインクが充填され、複数のノズル１が
順次配列されたインクジェットプリンタヘッド２を対象
とした温度制御装置を前提としており、当該温度制御装
置において、上記課題を解決するための技術的手段は、
第１図に示すように、当該プリンタヘッド２のノズル１
配列方向に沿って設定した複数の分割領域｛Ｅ　（２）
、　Ｅ　（２）、・・・。

Ｅ（ｎ））の夫々について当該分割領域の温度を個別に
制御する分割温度制御手段（３（１）、　３　（２）、
・・・。

３（ｎ））を備えたものである。

［作用］ プリンタヘッド２内にインクが流入する状態で、各分割
温度制御手段（３（１）、　３　（２）、・・・、３（
ｎ））が対応する分割領域｛Ｅ　（２）、　Ｅ　（２）
、−、Ｅ　（ｎ）　）の温度に基づいて個別に所定温度
となるよう制御する。従って、インクの温度勾配、環境
温度等の不均一な変動に対して各分割領域毎に所定温度
保持が図られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例は、発明の構成要件となる分割温度制御手段
を、夫々直列接続された発熱抵抗体及び正特性の抵抗温
度特性となる感熱抵抗体と、この直列接続状態の発熱抵
抗体及び感熱抵抗体に対して通電を行なう通電手段にて
構成している。また、更に、通電手段は、プリンタヘッ
ドの所定位置での温度を検出する温度検出手段と、この
温度検出手段での検出温度に応じて基礎通電量を制御す
る基礎通電量制御手段にを備えたものとして具体化して
いる。この基礎通電層を制御することは、プリンタヘッ
ドの温度を所定の部位での温度状態に応じて大まかに制
御するものである。そして、この基礎通電量の範囲で更
に各部位に応じた通電制御がなされ、より精度の良い温
度制御が実現できる。なお、上記温度検出手段は当該温
度制御が発熱量の制御にてなされることから、プリンタ
ヘッドの温度制御を行なうべき部位のうち低温となるで
あろう部位の温度を検出するものであることが好ましい
。

更に具体的に説明する。

第２図は本発明に係る温度制御装置が適用されるプリン
タヘッドの具体的な構造例を背面側から示す図である。

同図において、ヘッド本体１０の内部にはインク室が形
成されており、ヘッド本体１０の一端に設けられたイン
ク供給口１１からインク■が加圧状態にて当該インク室
に供給される。ヘッド本体１０の正面にはノズル（図示
されず）が複数配列され、各ノズルは内部のインク室に
連通し、上記のように供給されたインクこのノズルから
吐出される。また、ヘッド本体１０の右側面には超音波
発生器１３が設けられ、この超音波発生器１３からの超
音波がインク室内のインク中を伝搬する際の当該超音波
振動にて各ノズルから吐出するインクが滴状（インクド
ロップＩｄ）となって航方に飛翔するものとなっている
。ヘッド本体１０の左側面には超音波吸収体１２が設け
られており、超音波発生器１３で発生した超音波が左側
面の壁で反射してドロップ生成に悪影響を及ぼさないよ
うに吸収している。

一方、ヘッド本体１０の背面側には発熱部材２０が設け
らると共に、ヘッド本体１０上面のインク供給口１１近
傍にサーミスタ等の温度センサ１８が設けられている。

上記発熱部材２０は、直列接続された発熱抵抗体及び正
特性の温度抵抗特性となる感熱抵抗体が一組となってヘ
ッド本体１０の長手方向に沿って順次複数配列されるよ
う構成されている。この発熱抵抗体及び感熱抵抗体の各
組は予め定めたヘッド本体１０の個別に加熱すべき領域
として分割設定した夫々に対応させたものである。発熱
部材２０の具体的な構造は、例えば、第３図に示すよう
に、発熱抵抗体２２がフレキシブル基板２１に厚膜にて
形成され、このフレキシブル基板２１がヘッド本体１０
の背面に貼設される一方、感熱抵抗体２３がヘッド本体
１０の背面側からインク室１４間際に至るまで形成され
た穴１９中に埋設された状態にてエポキシ樹脂等で固定
されたものとなっている。また、この発熱部材２０の他
の構造としては、例えば、第４図には示すように、−枚
のセラミック基板２４に薄膜発熱抵抗体２２及びａ脱感
熱抵抗体２３を形成し、このセラミック基板２４を発熱
ユニットとしてヘッド本体１０の背面に設定した分割加
熱領域に一枚ずつ貼設したものである。なお、ノズルの
具体的な構造は、上記第３図及び第４図に示すように、
ヘッド本体１０正面側にノズル１６が形成されたノズル
板１５が貼設され、各ノズル１６がインク室１４に連通
ずるものとなる。

上記のようにしてヘッド本体１０に設けられた発熱部材
２０に対する通電回路の基本的な構成は、例えば、第５
図に示すようになる。

これは、直列接続状態となる発熱抵抗体２２　（ｉ）及
び感熱抵抗体２３　（ｉ）　　（ｉ＝１．２．・・・、
ｎ）に対して並列的にコントローラ３０が電源３５から
の通電量を制御するものとなっている。そして、このコ
ントローラ３ｏは温度センサ１８からの検出信号に基づ
いてその通電量、即ち、基礎通１ｍを決定している。

このコントローラ３０の具体的な回路構成は、例えば、
第６図に示すようになっている。

同図において、温度センサ１８（サーミスタ）と抵抗Ｒ
１による電源電圧＋■の分圧電圧が演算増幅器３１、抵
抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、コンデンサＣ１にて構成される反
転増幅回路に入力している。

また、３２はデユーティ制御回路であり、このデユーテ
ィ制御回路３２は上記反転増幅回路の出力に応じたデユ
ーティ比での所定周期のパルス信号を出力するようにな
っている。具体的には、入力電圧が上るとデユーティ比
を大きく（オン時間を長り）シ、その入力電圧レベルが
下がるとデユーティ比を小さく（オン時間を短（）する
ものである。デユーティ制御回路３２の出力は２段のト
ランジスタＱ１　、Ｑ２にて構成されるスイッチング回
路に接続され、このスイッチング回路がデユーティ制御
回路３２からのパルス信号に基づいて直列接続される発
熱抵抗体２２　（ｉ）及び感熱抵抗体２３　（ｉ）の各
組に対して電源＋Ｖのオン・オフ制御を行なうよう構成
されている。

なお、上記デユーティ制御回路３２から出力される所定
のデユーティ比となったパルス信号が基礎通電量に対応
したものとなる。

上記のような通電回路によれば、ヘッド本体１０の温度
が全体的に上昇して温度センサ１８での検出温度が上昇
すると、当該分圧電圧が上昇し、それに伴って反転増幅
回路の出力が低下する。すると、デユーティ制御回路３
２からのパルス信号のデユーティ比が小さくなり、オン
・オフ制御による各発熱抵抗体２２　ｍに対する通電」
が全体的に低下して、発熱部材２０全体としての発熱量
が低下する。このような情況下において、各領域にて温
度勾配が生じているとすると、温度が比較的高い領域に
設けられた発熱抵抗体２２　（ｊ）に対しては直列接続
される感熱抵抗体２３　（ｊ）の抵抗値が比較的大きく
なることから自然にその通電」が更に減少し、温度が比
較的低い領域に対して設けられた発熱抵抗体２２　（ｋ
）に対しては直列接続される感熱抵抗体２３　（ｋ）の
抵抗値が比較的小さくなることから自然に通電量が伯の
発熱抵抗体より多くなる。これにより、全体としてその
発熱量は低レベルとなるものの、特に温度が低い部位で
の発熱口が比較的多く、また、特に温度が高い部位での
発熱ｍが比較的少なくなる。そして、このような状態に
より各部位での温度が均一化されていくと、各部位に対
応した感熱抵抗体の抵抗値が均一化して対応する発熱抵
抗体に対する通電間も上記オン・オフ制御に基づいた均
一的なものとなって、ヘッド本体１０が全体として温度
勾配の極力少ない状態にて一定温度に制御される。

一方、ヘッド本体１０の温度が全体的に低下して温度セ
ンサ１８での検出温度が低下すると、当該分圧電圧が低
下し、それに伴って反転増幅回路の出力が上昇する。す
ると、デユーティ制御回路３２からのパルス信号のデユ
ーティ比が大きくなり、オン・オフ制御による各発熱抵
抗体（ｉ）に対する通電量が上昇して、発熱部材２０全
体としての発熱量が上昇する。この場合も、各部位に注
目すると上記と同様に、比較的＾温の部位に対応した発
熱抵抗体２２　（ｊ）に対する通電量が特に低下す一方
、比較的低温の部位に対応した発熱抵抗体２２　（ｋ）
に対する通電量が特に上昇することになり、ヘッド本体
１０は同様に一定温度に制御される。

代表的な実験例として、４０℃に温度制御した場合（室
温５〜３２℃）、ヘッド本体の温度勾配は１℃以下にお
さまるものであった。

上記のようにヘッド本体１０に温度勾配が生じようとし
てもそれを是正するよう発熱部材２０の各部位での発熱
量が制御されて、当該ヘッド本体１０全体が均一な温度
に制御されることから、粘度等のインクの性質もインク
室１４で均一化され、各ノズルから吐出するインク滴の
粒径、流速等が均一的なものとなって精彩なドツト印字
が可能となる。

上記実施例では発熱抵抗体及び正特性の抵抗温度特性の
感熱抵抗体を電源に対して直列接続する簡易な構成にて
各分割温度制御手段を構成したが、本発明はこれに限定
されることなく、例えば、温度センサでの検出温度に基
づいて発熱抵抗体に対するデユーティｉｔ、ＩＪ　ｌｆ
ｔを行なう等の一般的な温度制御回路を個別に設けるよ
うにしてもよい。また、基礎通電量をデユーティ比に対
応したものとじたが、これに限定されることもない。例
えば、検出温度に基づいて各発熱素子に印加すべき電圧
値を制御するようにしてもよい。更に、基礎通電量をプ
リンタヘッドの代表点での検出温度に基づいて制御する
ことは、当該検出温度に基づいた全体的な温度制御も加
味されることから、温度変化に対する応答性の良い、か
つ精度の良い温度制御が可能となる。ただし、このよう
に基礎通１ｒｆｆｉを検出゛　　　温度に応じて細かく
制御することは本発明の基本的な効果を得ためには必ず
しも必要ない。例えば、検出温度が所定温度以上となる
ときに比較的多い第１の基礎通電量、検出温度が所定温
度を下回るときに比較的少ない第２の基礎通電量となる
ような制ｗＪ態様であってもよい。また、基本的な構成
にあっては当該基礎通電ωが固定的なものもよく、その
場合、各分割領域の温度に応じて各分割温度υ制御手段
が個別に温度制御を行なうだけとなる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、プリンタヘ
ッドのノズル配列方向に沿って設定した分割領域の夫々
について当該分割領域の温度を個別に制御する分割温度
制御を備えるようにしたため、各分割領域毎に個別の温
度制御がなされ、環境温度、あるいは温度勾配の特性が
変化しても当該変化に追従した温度制御が可能となり、
プリンタヘッドの温度をより精度良く均一な温度に制御
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、第２図は本発明に係る
温度制御装置が適用されるインクジェットプリンタの全
体構成の一例を示す図、第３図及び第４図は発熱抵抗体
及び感熱抵抗体の設置例を示す図、第５図は各発熱抵抗
体及び感熱抵抗体に対する通電回路の基本構成例を示ず
回路ブロック図、第６図は第５図におけるコントローラ
の具体的な構成の一例を示す回路図である。 １．１６・・・ノズル ２・・・プリンタヘッド ３（１）〜３（ｎ）・・・分割温度制御手段１０・・・
ヘッド本体 １４・・・インク室 １６・・・ノズル板 １８・・・温度センサ ２０・・・発熱部材 ２２　（１）〜２２　（ｎ）・・・発熱抵抗体２３　（
１）〜２３　（ｎ）・・・感熱抵抗体Ｅ（１）〜Ｅ　（
ｎ）・・・分割領域 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内部にインクが充填され、複数のノズル（１）が順次配
   列されたインクジェットプリンタヘッド（２）を対象と
   した温度制御装置であつて、 当該プリンタヘッド（２）のノズル（１）配列方向に沿
   つて設定した複数の分割領域｛Ｅ（１）、Ｅ（２）、・
   ・・、Ｅ（ｎ）｝の夫々について当該分割領域の温度を
   個別に制御する分割温度制御手段｛３（１）、３（２）
   、・・・、３（ｎ）｝を備えたことを特徴とするインク
   ジェットプリンタの温度制御装置。