JPH0358852A - 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、複数の記録ヘッドから所定のタイミングで、
被記録部材の所定個所にインクを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。

〔従来の技術１ 記録液を記録ヘッドから吐出させて、文字や画像等の情
報記録を行なう液体噴射記録装置（インクジェット記録
装置）が広く知られている。

インクジェット記録装置の被記録材には主として紙やプ
ラスチックなどが使用され、特に他の記録方式に比べて
動作騒音が小さく、基本的な機械的構造が簡単かつ廉価
で済み、またカラー化が容易である利点があり、記録装
置として各方面で採用されてきた。

近年ではより一層の高速化を計るため、ライン型記録ヘ
ッドを用いた液体噴射記録装置が考案されている。

ライン型記録ヘッドを用いた場合では、特にヘッドの基
板温度により吐出状況が変化するため、温度制御が必要
となってくる。特に、熱エネルギを利用する記録ヘッド
（ＢＪヘッド）では、ヒーターにより吹出を行なうため
、放熱を行なわないとヘッド温度が上昇してヘッド寿命
を縮める、または記録（吐出）周波数を下げないと記録
ヘッドが壊れるといった弊害が生じる。また、温度が低
いと、インクの粘性が高くなったり、バブルの大きさが
小さくなったりして吐出が不安定となる。さらには、ヘ
ッド温度の違いにより印字ドット径が変化するといった
現象が生じるため、ライン型記録ヘッドの長尺方向での
温度ムラと時間的な温度ムラの両方を押さえなければ高
品位な記録は得られない。

従来のインクジェット記録装置には、フィンやヒーター
等の冷却手段および加熱手段をライン型記録ヘッドに直
接設けることにより、ライン型記録ヘッドの温度制御を
行なうものがある。しかしながら上記従来のインクジェ
ット記録装置は、ライン型記録ヘッドの長尺方向に温度
勾配が生じるという欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らによると、ライン型記録ヘッド１本について
は、記録ヘッドにヒートパイプを固着することにより長
尺方向の温度ムラが無くなり（温度差１℃未満）、ヒー
トパイプに加熱手段と冷却手段とを設け、かつ記録ヘッ
ドに設けた温度センサの情報より加熱と冷却を制御する
ことにより、時間的に温度ムラが無くなり、温度制御が
かなり厳密にできることを確認した。

一方、複数のライン型記録ヘッドの温度制御を行なう場
合、上述したライン型記録ヘッド１本の場合の温度制御
の方式をよせ集めることにより良好に行なえると考えら
れるが、この場合、特定のライン型記録ヘッドの温度上
昇に伴なって、その熱が他のライン型記録ヘッドにも伝
達される結果となり、全体的に高温化されてしまうとい
う問題が生じる。また、複数のライン型記録ヘッドを使
用する場合、それらを取付ける際、各々のインクの位置
合わせが難しくなるといった問題が生じる。

そこで、各ライン型記録ヘッドのヒートパイプの放熱部
を熱伝導性の良い金属の接合部材で接合一体化し、その
接合部材（以下「放熱ブロック」という。）に対し、加
熱および冷却手段を設けることで、温度制御が行なわれ
ており、この場合、放熱ブロックにより比較的熱い記録
ヘッドから熱くない記録ヘッドへと熱が伝わり、熱効率
も良くなる。しかし、単純に放熱ブロックに温度センサ
を１つ設けて制御を行なうと、記録ヘッド間で温度差が
生じるといった新たな問題が起こる。

本発明は、上述した従来の技術の有する問題に鑑みてな
されたもので、複数の記録ヘッド間の熱抵抗による温度
勾配を補正し、各記録ヘッドの温度制御が厳密に行なえ
るインクジェット記録装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、複数の記録ヘッドから所定のタイミングで被
記録部材の所定個所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、 前記記録ヘッドの夫々は、ヒートパイプの一端が前記記
録ヘッドの記録領域外にまで延在するようにヒートパイ
プを併設しており、該夫々のヒートパイプの一端は、夫
々にヒートパイプを熱的に連接する接合部材で固定して
いるとともに、前記接合部材には、複数の送風ファンを
有した冷却手段と加熱手段とが備えているものであ前記
接合部材は、該接合部材の温度を検出する複数の温度検
出手段を備えており、該温度検出手段の夫々の温度検出
値に応じて、複数の送風ファンの駆動と、加熱手段の駆
動を制御する駆動制御手段をあわせて備えているもの、 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もの、 前記記録ヘッドには、被記録部材の全幅にわたって吐出
口が設けられているものがある。

〔作　用〕

接合部材の温度を検知している複数の温度検出手段の検
出温度に基づいて、加熱手段あるいは送風ファンを駆動
し、前記接合部材を介して各記録ヘッドを加熱あるいは
冷却する。前記接合部材は、各記録ヘッドに併設された
ヒートパイプを熱的に連接しているため、全記録ヘッド
に平均的に熱伝達が行なわれ、各記録ヘッドは平均的に
加熱あるいは冷却されることになる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図に示すインクジェット記録装置１の４本のライン
型記録ヘッド２ａ．２ｂ．２ｃ．２ｄ（以下、「記録ヘ
ッド２ａ，２ｂ．２ｃ，２ｄＪという。）は、図示しな
いがそれぞれ下面に、被記録部材である記録紙３ｌの全
幅にわたって、１６ドット／　ｍｍの間隔で３４５６個
の吐出口が設けてあり、ヘッドドライバー２１の制御に
より、それぞれ２１６ｍｍの記録を、順次、ライン毎に
行なう．記録ヘッド２ａ．２ｂ，２ｃ．２ｄは、その内
の各ｌ本がそれぞれブラック、シアン、マゼンダ、イエ
ローの４色のインクに対応し、記録紙３１の搬送方向で
ある矢符Ｘ方向の間隔が一定になるように２本のホルダ
ー１０．１１で固定支持されている。

記録ヘッド２ａ．２ｂ．．２ｃ，２ｄは、それぞれ長尺
方向に記録ヘッド２ａ，２ｂ．２ｃ，２ｄより長いヒー
トパイプ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが１本ずつ対応して固
着されている。各ヒートパイプ３ａ，３ｂ．３ｃ，３ｄ
は、矢符Ｙ方向側の各端部が記録ヘッド２ａ．２ｂ，２
ｃ，２ｄの各端部と揃えられ、矢符Ｙ方向の反対方向側
の各端部は記録ヘッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの記録領
域外に延在している。各ヒートパイプ３ａ，３ｂ，３ｃ
，３ｄの、それぞれ記録領域外に延在する部分は、接合
部材である放熱ブロック４により接合されている。

この放熱ブロック４は、第１図、第２図に示すように、
下面に放熱フイン４ａが設けられており、さらに、その
放熱フイン４ａの下方であってヒートパイプ３ａ．３ｂ
が接合されている部分の下側には一方のファンドライバ
２３ａによって制御されるファン６ａが、他のヒートバ
イプ３ｃ，３ｄが接合されている部分の下側には他方の
ファンドライバ２３ｂによって制御されるファン６ｂが
、それぞれ冷却手段として取付けられ、前述した放熱フ
ィン４ａへ送風して放熱ブロック４を強制冷却可能な構
成となっている。また、放熱ブロック４の上面には、ヒ
ータードライバ２２によって制御されて放熱ブロック４
全体を加熱できるヒーター５が取付けられている。さら
に、放熱ブロック４には、冷却手段であるファン６ａの
近傍となる放熱ブロック４の側面の一方側（第２図にお
いて右側）でヒートパイプ３ａが接合されている部分の
近傍に温度センサ７ａが、また冷却手段であるファン６
ｂの近傍となる放熱ブロック４の側面の他方側（第２図
において左側）でヒートパイプ３ｄが接合されている部
分の近傍に温度センサ７ｂがそれぞれ温度検知手段とし
て取付けられている。温度コントローラ２４は、温度セ
ンサ７ａ，７ｂの情報を受け取り、その情報によりヒー
タードライバー２２または各ファンドライバー２３ａ，
２３ｂを介してヒーター５またはファン６ａ，６ｂを選
択的に駆動するように制御する。４個のインクタンク８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのそれぞれの内部には、記録ヘッ
ド２ａ２ｂ，２ｃ，２ｄに対応してそれぞれブラック、
シアン、マゼンダ、イエローのインクを収容している。

各インクは、各インクタンク８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに
設けられた循環モーター（循環ボンブ）９ａ，９ｂ．９
ｃ，９ｄによりそれぞれ対応する記録ヘッド２ａ，２ｂ
，２ｃ，２ｄへ供給される。上記各循環モーター９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄは、循環モータードライバー２５によ
って各別に制御される． 各インクタンク８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄから各記録ヘッ
ド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄへのインクの供給は、各記録
ヘッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのノズルの毛細管現象を
利用しており、各インクタンク８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ
内のインクの水頭は、記録ヘッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２
ｄの各吐出口面（不図示）より一定距離低く設定されて
いる。

モータードライバー２７に制御されるモーター１５によ
って動作するシームレスベルト１４（以下、「ベルト１
４Ｊという。）は、記録紙３１をＸ方向に搬送するもの
で、表面に５０μｍ程度の厚さの高抵抗層（１０Ωｃｍ
程度）を有し、内面はアースされている．帯電器ドライ
バー２６に制御される帯電器１２は、ベルトｌ４の表面
を＋１　５００ｖ程度に帯電させる。同じく帯電器ドラ
イバー２６に制御される帯電器１３は、記録紙３ｌにマ
イナス電荷を注入し、ベルト１４表面に記録紙３１を静
電吸着させる。モータードライバー２８に制御されるモ
ーター１６により動作する給紙ユニット１７は、カセッ
ト１８に収容されている記録紙３１をベルト１４の位置
まで搬送する。制御回路２９は、ヘッドドライバー２１
、ヒータードライバ２２、各ファンドライバー２３ａ，
２３ｂ，温度コントローラ２４、循環モータードライバ
ー２５、帯電器ドライバー２６およびモータードライバ
ー２７．２８の動作順序等を総合的に制御する．上記ヒ
ータードライバー２２、各ファンドライバー２３ａ，２
３ｂ、温度コントローラ２４および制御回路２９により
、各温度センサ７ａ，７ｂの情報からヒーター５および
各ファン６ａ，６ｂを選択的に駆動する駆動制御手段が
構成される。

次に、本実施例の温度制御について上限温度を４１℃、
下限温度を４０℃として説明する。

電源が投入されると、記録に必要な基準動作が行なわれ
た後Ｚ記録動作が開始される．各ファン６ａ，６ｂは電
源投入時点ではすぐに動作せず、オフ状態になっている
。他方、ヒーター５は電源投入時点でオン状態にされ、
放熱ブロック４および各ヒートパイプ３ａ，３ｂ，３ｃ
，３ｄを介して記録ヘッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを加
熱する。続いて、下記各ステップによって温度制御が行
なわれる。

この温度制御について第３図を参照して説明する。

まず、電源が投入された後、各温度センサ７ａ，７ｂが
検知している温度が共に４０℃以上の温度を検知してい
るか否かを調べる（ステップ４１）。各温度センサ７ａ
，７ｂが共に４０’Ｃ以上の温度を検知していればヒー
ター５をオフし（ステップ４２）、つづいて、一方の温
度センサ７ａが検知している温度が４１℃以上であるか
否か調べる（ステップ４４）。その結果、４１℃以上で
あれば、一方のファン６ａをオンし（ステップ４５），
４１℃に達していなければ前記ファン６ａはオフ状態と
する（ステップ４６）．さらに、他方の温度センサ７ｂ
が検知している温度が４１’Ｃ以上であるか否か調べて
（ステップ４７）、４１℃以上であれば他方のファン６
ｂをオンしくステップ４８）、４１℃に達していなけれ
ば前記ファン６ｂはオフ状態とする（ステップ４９）．
一方、ステップ４１において、少なくとも一つの温度セ
ンサ７ａまたは７ｂが検知している温度が４０℃に達し
ていない場合はヒーター５をオンし（ステップ４３）、
その状態で、一方の温度センサ７ａが検知している温度
が４１℃以上であるか否か調べる（ステップ４４）．そ
の結果、４１℃以上であれば一方のファン６ａをオンし
（ステップ４５）、４１℃に達していなければ該ファン
６ａはオフ状態とする（ステップ４６）。さらに、他方
の温度センサ７ｂが検知している温度が４１℃以上であ
るか否か調べ（ステップ４７），４１℃以上であれば他
方のファン６ｂをオンし（ステップ４８）、４１℃に達
していなければ該ファン６ｂはオフ状態とする（ステッ
プ４９）。

上述したこれらの温度制御動作は、温度制御中止の指示
を受けるまで（ステップ５０）繰返えされる。

この温度制御についてさらに詳しく述べる．通常の文字
印字では、記録ヘッド２ａ，２ｂ．２ｃ，２ｄの発熱量
が少ないために、放熱ブロック４の自然空冷で４０℃以
下に押えることができ、ヒーター５のみのオン・オフに
より満足な温調ができた。しかし、画像記録では、記録
ヘッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの発熱量が大きくなり、
各ファン６ａ，６ｂによる強制空冷での温調が必要とな
った。

例えば、加熱、冷却を行なわないときに、記録ヘッド２
ａのみ吐出周波数２　ＫＨｚでべた印字を行なうと、各
ヒートバイプ３ａ’，３ｂ，３ｃ３ｄの各ウィック部（
不図示）の熱抵抗、放熱ブロック４の熱抵抗、各ヒート
パイプ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと放熱ブロック４との熱
抵抗等により、記録ヘッド２ａ，２ｂの温度差が約５℃
出た。そのため、記録ヘッド２ａ側では冷却、記録ヘッ
ド２ｄ側では加熱を行なう必要が生じた。そこで、第３
図に示したステップ４１からステップ５０までの温度制
御を行なうことによって、上記の温度差を補正すること
ができ、吐出安定化、並びにドット径安定化による高品
位な記録が可能となった。

本実施例では、温度センサおよびヒーターは共に２個で
あるが、共に３個以上でも良く、数が多いほど、記録ヘ
ッド間の温度ムラ補正は確実となる。

以上のように本発明は、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、記録装置に集
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４７２３　１
　２９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。

この方式はいわゆるオンデマインド型、コンティニュア
ス型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、核沸騰を得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ーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作
用面に核沸騰させて、結果的にこの駆動信号の一対一対
応し液体（インク）内の気泡を形成できるので有効であ
る．この気体の成長、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つの液を形成
させる。

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．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、更に優れた記録を
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（直線状液流路または直角液流路
）のほかに熱作用部が屈曲する領域に配置されている構
或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戊も本発明に
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年第１　２３８７０号公報や熱エ
ネルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応する構
成を開示する特開昭５９年第１　３８４６　１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。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或や、一体
的に形或された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれ
でもよいが、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
段などを付加する事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。これらを具体的に上げれば記録
ヘッドに対してのキャツビング手段、クリーニング手段
、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれと
は別の加圧素子あるい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。

更に記録装置の記録モードとしては黒色の組み合わせに
よってでも良いが、異なる色の複色カラーまたは、混色
によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本
発明はきわめて有効である。

〔発明の効果〕

本発明は、上記のとおり構成されているので、次に記載
するような効果を奏する。

接合部材の温度を検知する複数の温度検出手段の情報に
より，接合部材の冷却、または加熱を選択的に行なう制
御をすることによって、複数の記録ヘッド間の熱抵抗に
よる温度勾配を補正し、各記録ヘッドの温度制御が厳密
に行なえる。このため、吐出安定化、並びにドット径の
安定化が図られ、高品位な記録が実現できる。また、冷
却手段を備えており、接合部材が熱伝導率の良いもので
あるため、冷却手段に故障のものがある場合でも他の正
常な冷却手段により接合部材を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
示す部分斜視図、第２図は第１図の実施例の温度制御を
行なう部分を示す部分側面図、第３図は第１図、第２図
の実施例の温度制御のフローチャートである。 １・・・・・“・・・・・・・・・・・・・・・・イン
クジェット記録装置、２ａ，　２ｂ，　２ｃ，　２ｄ　
−−−　・−・記録ヘッド、３ａ，　３ｂ，　３ｃ，　
３ｄ　−−・・−・ヒートパイプ、４・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・放熱ブロック、４ａ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・放熱フィン、５
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ヒーター
６ａ，　６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・ファン、
？ａ，　７ｂ・・・・・・・・・・・・・・・温度セン
サ、８ａ，　８ｂ．　８ｃ，　８ｄ・・・・・・インク
タンク、９ａ，　９ｂ，　９ｃ，　９ｄ　−−−　・−
・循環モーター１０．１１・・・・・・・・・・・・・
・・ホルダー１２．　１３・・・・・・・・・・・・・
・・帯電器、ｌ４・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・ベルト、１５．１６・・・・・・・・・・・・
・・・モーターｌ７・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・給紙ユニット、１８・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・カセット、２１・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・ヘッドドライバー２２・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ヒータードラ
イバー２３ａ，　２３ｂ・・・・・・・・・・・・ファ
ンドライバー２４・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・温度コントローラ、２５・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・循環モータードライバー２６・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・帯電器ドラ
イバー２７．　２８・・・・・・・・・・・・・・・モ
ータードライバー２９・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・制御回路、３ｌ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・記録紙、４１〜５０・・・・・・・
・・・・・・・・ステップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の記録ヘッドから所定のタイミングで被記録部
   材の所定個所にインクを吐出させて記録を行なうインク
   ジェット記録装置において、前記記録ヘッドの夫々は、
   ヒートパイプの一端が前記記録ヘッドの記録領域外にま
   で延在するようにヒートパイプを併設しており、該夫々
   のヒートパイプの一端は、夫々にヒートパイプを熱的に
   連接する接合部材で固定しているとともに、前記接合部
   材には、複数の送風ファンを有した冷却手段と加熱手段
   とが備えられていることを特徴とするインクジェット記
   録装置。 ２、接合部材は、該接合部材の温度を検出する複数の温
   度検出手段を備えており、該温度検出手段の夫々の温度
   検出値に応じて、複数の送風ファンの駆動と、加熱手段
   の駆動を制御する駆動制御手段をあわせて備えているこ
   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、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
   に記載のインクジェット記録装置。 ４、記録ヘッドには、被記録部材の全幅にわたって吐出
   口が設けられていることを特徴とする請求項１、２、３
   いずれかに記載のインクジェット記録装置。