JPH03213352A - インクジェット記録装置 - 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、インクジェット記録装置に関する。

〔従来の技術］ 従来、記録装置のうちでも記録液を記録ヘッドから吐出
させて、文字や画像等の情報記録を行うインクジェット
記録方式が広く知られている。

この種の記録装置は他の記録方式に比べて特に動作騒音
が小さく、また基本的な機械的構造が簡単かつ廉価で済
む上に、更にカラー化が容易であるという利点があり広
く一般に研究、開発されつつあり、最近においてはより
一層の高速化を計るために、ライン型の記録ヘッドを用
いたインクジェット記録装置が考案されている。

インクジェット記録方式はヘッドの維持温度により吐出
状況が変化するため温度を一定に制御する必要があり、
特に、熱エネルギーによる記録液体の相変化を利用した
バブルジェット式のインクジェット記録用ライン型記録
ヘッドにおいては、記録ヘッドの局部的駆動によっても
ヘッドに位置的温度むらや時間的温度むらが生じないよ
うに温度を均一化するための温度制御が要求される。

本発明者らは先に第３図に示すようにライン型記録ヘッ
ド１にヒートバイブ２を装着し、このヒートバイブ２に
加熱手段３と強制的に放熱させる手段４とを設けて、記
録ヘッド１の適宜の位置に配設した温度センサー５の出
力により加熱手段３と強制放熱手段４とをコントローラ
６により制御するようになして、記録ヘッド１に位置的
および時間的温度変化が発生しないよう確実に温度制御
ができることを確認している。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、カラー記録のように複数のライン型記録
ヘッドが設けられる場合、各ヘッドは個別に駆動される
ので、個々の記録ヘッドを上述の着想によって制御しな
ければならず制御が複雑になる。

そこで、第４図に示すように、複数の記録ヘッドＩＡ、
　ＩＢ、　ＩｃおよびｌＤにヒートバイブ２Ａ、　２Ｂ
、　２Ｃおよび２Ｄをそれぞれ装着した上、これらを共
通の強制放熱手段４に導いて、強制放熱手段４に放熱フ
ィン４１を配設し、共通のファン４２によって冷却する
ことが考えられる。しかしこの場合、相互の記録ヘッド
間で熱が授受されるために全体を冷却すると、所望以外
の記録ヘッドが温度低下して記録のみだれが生じるとい
う問題点があった。

本発明の目的は、上述した課題の看目し、その解決を図
るべく、効率よく複数の記録ヘッドの温度を均等化して
制御することのできるコンパクトな温度制御手段を具え
、小型化することができ、レジ合せの精度向上が図れる
カラー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〕 かかる目的を達成するために、本発明は、記録ヘッドか
ら被記録材上にインクを吐出させて記録を行うインクジ
ェット記録装置において、前記記録ヘッドの長手方向に
沿って接触を保ち該記録ヘッドとの間で熱交換を行う断
面形状が偏平型の第１熱交換部と、該第１熱交換部の前
記記録ヘッドとの間で熱交換を行う領域から延在され、
容器中に挿入されて、該容器中の熱媒体液との間で熱交
換を行う断面形状が円型の第２熱交換部とを有する熱交
換部材と、　前記熱媒体液の温度を制御する制御手段と
を具えたことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、熱交換部材の第１熱交換部が偏平な断
面形状をなし、記録ヘッドの長手方向に沿って接触を保
っているために、記録ヘッドとの間に効率良（熱交換が
行われ、また、第１熱交換部を介して運ばれた熱を円型
の断面形状をなす第２熱交換部と容器中の熱媒体液との
間で効率良く熱交換性わせることができるもので、この
熱媒体液の温度を加熱手段および冷却手段を含む１組の
温度制御手段により、制（卸して、複数の記録ヘッドに
おける温度を均等に保つことができるのみならず、第１
熱交換部を含む各記録ヘッドユニット間の間隔を狭（保
つことが可能となり、レジストレーションの精度向上と
共にその位置合せを容易にすることができる。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す。ここで、１１Ａ、　
ＩＩＢ、　ＩＩＣおよび１１０は例えば、ブラック、シ
アン、マゼンタおよびイエロー用の記録ヘッドあり、個
々の記録ヘッドは第２図に示すように構成される。すな
わち、これらの記録へラド１１は基板部材１２上に構成
されており、記録へラド１１の被記録材と対向する面に
は複数のインク吐出口１３がライン状に配列されていて
、各インク吐出口に不図示の液路が連通し、更に各液路
には記録信号に応じて選択的に熱エネルギーを発生させ
る電気・熱変換素子、が配設されている。また、各液路
には不図示の共通液室からインクが供給される。１４は
基板部材１２に取付けられ、記録ヘッド１１を支持して
いる支持部材である。更にまた、記録へラド１１の共通
液室には記録へラド１１とは別に設けられた不図示のイ
ンク溜からインクが供給される。

上述のような構成による記録ヘッドＩＩＡ、ＪＩＢ。

１１ＧおよびｌＩＤには第１図に示すようにヒートバイ
ブ２Ａ、　２Ｂ、　２Ｃおよび２Ｄがそれぞれに併設さ
れていて、これらの記録ヘッドＩＩＡ〜１１０の配列方
向とは直角の矢印方向に移動される被記録材７上に、各
記録ヘッドから異なる色のインクが吐出されて記録が行
われる。８はヒートバイブ２Ａ〜２Ｄとの間で熱の変換
が行われる熱媒体用の液が充填されている液媒体容器で
あり、液媒体容器８にはその一面に放熱し易いように凹
凸に形成された放熱部９が設けられていて、その放熱部
９の下面側に放熱部９を介して液媒体容器８中に充填さ
れた熱媒体の液を冷却するための送風ファン１０が配設
しである。

なお、各ヒートバイブ２Ａ〜２Ｄはそれぞれ記録ヘッド
ＩＩＡ〜１１０に沿って取付は易く、かつ熱亨換し易い
ように偏平に形成されており、その一方の端部は円管状
に形成されて折曲げられ液媒体容器８に挿入されている
。２０Ａ〜２０Ｄはそれぞれ円管状に形成した延在部で
あり、これらの容器８を貫通する部分には液密に保持す
るためのシール１５がそれぞれに設けられている。

なお、このようにヒートバイブ２Ａ〜２Ｄおよびその延
在部２０Ａ〜２００を形成することにより、効率の高い
熱交換を行わせることができ、各ヘッドの温度を均等化
し所定温度に安定して制御することができると共に、記
録ヘッド間の間隔を狭めることができるのでレジストレ
ーションの精度向上を図ることができる上、装置全体を
小型化することができる。１６は熱媒体の液を加熱する
ためのヒータ、１７は容器８中の液媒体を撹拌して液温
の均一化を図ると共に、ヒートバイブ２Ａ〜２Ｄとの間
の効率的熱交換が得られるようにするための撹拌器、１
７Ａはその撹拌用羽根車、１７Ｂは撹拌用モータである
。

液媒体容器８内のＩＡ媒体液は温度センサ１８によって
その温度が検出されており、その検出信号がコントロー
ラ１９に入力されることによって液温を常に一定に保つ
ようにコントローラ１９ではヒータ１６および送風ファ
ン１０をオン・オフ制御する。

このように本実施例によれば、熱媒体としての液を収容
した１つの容器８を介し複数のヒートバイブ２Ａ〜２Ｄ
を均一に加熱あるいは冷却してその間の温度の平均化を
図り、以て、記録ヘッド１Ａ〜１Ｄの温度制御を可能と
するばかりでな（各記録ヘッドの温度を平均化すること
ができるもので、例えば、１つの記録ヘッドＬＡだけで
記録が行われ他の記録ヘッドＩＢ、　ＩＣおよびＩＤで
は記録を行わないような場合でも、記録ヘッドＩＡで発
生した熱が間接的に他の記録ヘッドＩＢ〜ＩＤに伝達さ
れることになり、効率のよい電力使用で各記録ヘッドに
記録に適正な温度を保たせることができる。

また、カラー記録を実施するような場合には、通常の場
合３色か同時に吐出されることはない。

なぜならば一般に３色使用の場合はＯＣＲ（アンダー・
カラー・リムーバル）処理として黒色インクに置きかえ
られるからである。従って、放熱のために使用される電
力の設定にあたっては使用される記録ヘッドを３本以下
に限定してよく、いたずらに大出力の放熱手段を設けな
（ですむ。

なお、各記録ヘッドＩＩＡ〜１１０にそれぞれのヒート
バイブ２Ａ〜２Ｄを一体化して設け、ユニット化するこ
とにより液媒体容器８への装着が容易となり、また、シ
ール１１にゴムシート等の可撓性材料を使用することに
より、記録ヘッドＩＩＡ　−１１０の位置調整を容易と
することができる。

さて、記録ヘッドＩＩＡ−１１Ｄの隣接するヘッド間の
間隔は小さければ小さいほど、記録位置合せ、すなわち
レジストレーションの精度を向上させ、更に全体の装置
のコンパクト化を図るためにも好ましい。そこで、記録
領域において各記録ヘッドＩＩＡ〜ＩＩＤと接触を保つ
ようにして設けられるヒートバイブ２Ａ〜２Ｄの厚さは
、熱媒体の流動に悪影響を与えない程度でできるだけ薄
い偏平型であることが望まれる。

一方、各記録ヘッドＩＩＡ〜ＬＩＤの有する最大放熱量
を考慮すると、それに対応する熱輸送量を有するヒート
バイブを使用することが必要であることはいうまでもな
いが、容器８内で熱媒体液との間で熱交換を行う延在部
２０Ａ〜２００ではバイブを偏平とするよりは丸型、す
なわち円管型とする方が熱媒体との間での熱交換効率が
高められることを本発明者は確認している。

そこで、好適例として、４００ｄｐｉのＡ３フルライン
タイプの記録ヘッドの場合について述べるとヒートバイ
ブ２Ａ〜２Ｄの短辺側、すなわち配列方向の厚さをｄｌ
、各記録ヘッドＩＩＡ−１１Ｄ間の間隔をｄ、更に隣接
するヘッド間でのヒートバイブ側面とこれに対向する記
録ヘッド側面との間の距離をｄ３としたときに、５≦ｄ
≦２０ｍｍ、　　５≦ｄ１≦２０ｍｍ、　０５６３６１
５ｍｍ、ただし、ｄ＞ｄ、の条件を満足するように設定
し、一方、ヒートバイブ延在部２０Ａ〜２０Ｄの方は熱
交換特牲上効率のよい好ましい直径としてＩＯ≦Ｄ≦３
０＋ｎｍの範囲に設定することによって上なお、本発明
は、特にインクジェット記録方式の中でもバブルジェッ
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。

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。

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４７４０７ｇ６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（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４３４５
２６２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。

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４４５９６００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５
９−１２３６７０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号公報に基づ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、記録を確実に効率よく行いつる
からである。

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、一体向に形成され
た１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。加
えて、上側のようなシリアルタイプのものでも装置本体
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。

また、本発明に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による予備加熱手段、記録とは
別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定し
た記録を行なうために有効である。

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。

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、リーグ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
態を採るものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、記録ヘッド
との間で熱の授受を行う第１熱交換部を偏平形状となし
、第１熱交換部から延在されて、容器中で熱媒体液との
間で熱交換を行う第２熱交換部の断面形状を円管状とし
たことによって、熱の伝達効率を高めることができ、特
に複数のインクジェット記録ヘッドを有するインクジェ
ット記録装置に適用した場合、１組の加熱手段、冷却手
段を含む制御手段により複数の記録ヘッドの温度を均等
に制御することが可能となり、使用する電力の効率化、
特に冷却のための電力が少なくてすみ、放熱手段も小型
でよく、更に記録装置全体のコンパクト化、コスト低減
に貢献する。

また、第１熱交換部の偏平化により並列される記録ヘッ
ドに対して、相互間の間隔を小さくすることができ、レ
ジストレーションの精度向上と共にレジ合せを容易にす
ることができる。また、第２熱交換部の断面形状を円管
状にして折曲げ、例えば容器の上方から差込むようにす
ることによって熱媒体液が挿入口から漏れるのを防止で
き、また、熱交換部材および記録ヘッドからなる各ヘッ
ドユニットの交換が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す斜視図、 第２図は本発明にかかる記録ヘッドの１つを取出して示
す斜視図、 第３図および第４図は従来の単色およびカラー用インク
ジェット記録ヘッドとその温度制御手段の構成を示すそ
れぞれ斜視図である。 ２Ａ〜２Ｄ・・・ヒートバイブ、 ７・・・被記録材、 ８・・・液媒体容器、 ９・・・放熱部、 １０・・・送風ファン、 １１、ＩＩＡ〜１１０・・・記録ヘラ １６・・・ヒータ、 ド、 １８・・・温度センサ、 １９・・・コントローラ、 ２０Ａ　　〜２０Ｄ ・・・延在部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録ヘッドから被記録材上にインクを吐出させて記
   録を行うインクジェット記録装置において、 前記記録ヘッドの長手方向に沿って接触を保ち該記録ヘ
   ッドとの間で熱交換を行う断面形状が偏平型の第１熱交
   換部と、該第１熱交換部の前記記録ヘッドとの間で熱交
   換を行う領域から延在され、容器中に挿入されて、該容
   器中の熱媒体液との間で熱交換を行う断面形状が円型の
   第２熱交換部とを有する熱交換部材と、 前記熱媒体液の温度を制御する制御手段と を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２）前記記録ヘッドは、複数がほぼ水平に並設され、そ
   の各々に前記熱交換部材が備えられ、前記第２熱交換部
   は前記第１熱交換部から下方に折曲げられて前記容器内
   にそれぞれ挿入されてい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）前記制御手段は、前記熱媒体液を加熱する加熱手段
   および冷却する冷却手段と、前記熱媒体液の温度を検出
   する検出手段と、該検出手段によって検出された温度に
   よって、前記加熱手段または前記冷却手段の駆動を制御
   する駆動制御手段とを有することを特徴とする請求項１
   または２に記載のインクジェット記録装置。 ４）前記記録ヘッドは、インクを吐出するために利用さ
   れる熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発生体とし
   て熱エネルギー発生素子を備えており、前記熱エネルギ
   ーによって生成する気泡により生ずる急激な圧力変化を
   利用することでインクを吐出することを特徴とする請求
   項１ないし３のいずれかの項に記載のインクジェット記
   録装置。 ５）前記記録ヘッドには、前記被記録材の全幅にわたっ
   て前記吐出口が設けられていることを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれかの項に記載のインクジェット記録
   装置。