JP3327726B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体噴射装置に関し、
詳しくは、熱エネルギーを利用して記録液を被記録材に
向けて吐出し、プリントを行う液体噴射装置、中でも長
時間にわたり連続してプリントを行うのに好適な液体噴
射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばインクジェット記録装置などの液
体噴射装置では、熱エネルギーを利用して複数の吐出口
からデータ信号に基づいて記録液を吐出させる記録ヘッ
ド（以下では熱記録ヘッドと呼ぶ）を具えており、吐出
した液滴を用紙や布などの被記録材に着弾させて記録が
行われる。この種の記録装置は一般のプリンタやファク
シミリ等に広く使用されているが、記録液の粘度などの
特性が雰囲気温度や装置自体の温度、特に熱記録ヘッド
自体の温度によって変化し、吐出状態の変化によって記
録品位に影響を及ぼすので、これらの温度条件を所望の
範囲内に収めるようにする必要があった。

【０００３】そこで、従来の熱記録ヘッド部の温度制御
には、記録サイクル中の駆動時間すなわち吐出エネルギ
ー発生体（例えばヒータ）への通電時間を増減したり、
あるいは、ヘッド加熱用の発熱体（例えばヒータ）の通
電を熱記録ヘッド部の検出温度に基づいて断続するなど
の方法や特開昭６１−２１１０４５号公報に開示されて
いるように、熱記録ヘッドユニットにヘッド加熱用のヒ
ータおよび温度検出手段を設けるとともに装置内に送風
機を設け、前記温度検出手段からの検出信号に基づいて
前記ヒータおよび前記送風機の駆動を制御することによ
り、熱記録ヘッド部の温度を適正液滴形成範囲に維持す
るなどの方法が用いられてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記送風機
のように温度制御の手段として流体を使用する場合、そ
の流体自体の温度が、温度制御能力を少なからず左右す
るので、装置の内部温度や外部温度によって流体の温度
が変化すると、温度制御能力も変化し、環境温度に関わ
らず常に安定した温度範囲内に制御することが困難にな
る。また、発熱量が大きい熱記録ヘッドの場合、高い環
境温度においては、その環境温度下の流体によって熱記
録ヘッド部（ヘッドユニット）の温度を所定の温度範囲
内に制御維持することができない虞があった。

【０００５】本発明は、上述のような環境の変化や発熱
量の大きい熱記録ヘッドユニットに対し、常に安定した
温度制御を行うことができ、安定した吐出が行える液体
噴射装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基板上に形成されたヒータへ通電して駆
動することにより発生する熱エネルギーを利用してイン
クを吐出する記録ヘッドを用い、記録媒体に対してイン
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、印字信号によりインクの吐出を行うヒータを駆動し
てインクの吐出を行うとともに、印字信号がＯＦＦのヒ
ータに対してはインクを吐出しない程度の電力を通電し
て駆動することにより、前記記録ヘッドによる記録を制
御する駆動制御手段と、前記基板の前記ヒータが形成さ
れている面の反対側の面に設けた流体通路に、流体を一
定の流速により循環させることで前記記録ヘッドを冷却
する冷却手段と、前記流体の温度を制御する温度制御手
段と、前記記録ヘッドの温度を検出する温度検出手段
と、前記駆動制御手段による制御とともに、前記温度制
御手段により所定の温度に制御された前記流体を用いて
前記冷却手段により前記記録ヘッドの冷却を行うよう制
御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記温度
検出手段により検出した前記記録ヘッドの温度に応じ
て、前記温度制御手段により前記流体の制御温度を変更
することを特徴とするものである。

【０００７】

【０００８】

【作用】本発明によれば、流体通路に所定の温度に制御
された流体を一定の流速により循環させるとともに、該
流体の制御温度を記録ヘッドの温度に応じて変更するこ
とで、熱記録ヘッドの温度を、安定した吐出が行え得る
所望の温度に維持することができる。

【０００９】また、流体を流体通路に連続的に循環させ
るようにすることで制御動作を単純化させることがで
き、さらにまた、流体の流速および流量を適切に設定し
て流体を流体通路に連続的に送給あるいは循環させるこ
とで、加熱手段を熱記録ヘッドユニットに設けなくとも
適切にその温度制御を良好な応答性の元に行わせること
ができる。

【００１０】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳
細にかつ具体的に説明する。

【００１１】［基本構成例１］ 図２および図３は本発明を適用するシリアル型インクジ
ェット記録装置の好適例として捺染プリント装置の構成
例を示す。ここで、１は、捺染プリント装置の対象とな
る被記録材の布地であり、巻き出しローラ１１に巻回さ
れた状態に保持されていて、巻き出しローラ１１から中
間ローラ１３、１５を経て所定の送り速度でプリント手
段１０００の記録装置に伸張された状態で導かれる。１
７および１９は記録装置でプリント手段１０００により
プリントを終えた布地１を巻き取りローラ２１に導くた
めの送りローラおよび中間ローラである。

【００１２】また、１００は布地１をプリント位置に導
くための搬送手段、１１０および１２０はその間に無端
の搬送ベルト１３０が張設される搬送ローラおよびベル
ト駆動ローラ、１４０は搬送ベルト１３０上に布地１を
伸張状態に保持するプラテンローラである。一方、プリ
ント手段１０００は、ヘッドキャリッジ１０１０に搭載
された熱記録ヘッドユニット１１００，１１００を具え
ており、ヘッドキャリッジ１０１０の図２で紙面に直交
する方向の移動走査中に熱記録ヘッドユニット１１０
０，１１００からそれぞれ複数種類の捺染プリント用の
記録液（以下では単にインクという）を布地１に向けて
吐出し、捺染プリントが行われる。

【００１３】１０２０および１０２２はキャリッジ１０
１０の移動を案内するガイドバーおよびガイドレール、
１０３０はキャリッジ１０１０を駆動する駆動モータ、
１０３２はキャリッジ１０１０に連結され、駆動モータ
１０３０によってプリントに合わせた所定のタイミング
で駆動されるタイミングベルト、また、１０４０はプリ
ント手段１０００が保持される支持枠であり、さらに布
地１に対するプリント位置から外れた下方に図３に示す
ように熱記録ヘッドユニット１１００，１１００の不図
示のインク吐出口からインクの吸引による回復動作を行
うための回復機構１２００および排出されたインクを受
ける廃インクタンク１２１０が設けられている。１０１
２はヘッドキャリッジ１０１０側に固定されているボー
ルベアリングなどの軸受部材であり、軸受部材１０１２
を介してキャリッジ１０１０がガイドレール１０２０に
沿って移動する。

【００１４】続いて図４により熱記録ヘッドユニット１
１００の概略の構成について説明する。

【００１５】１１０１は熱記録ヘッドユニット１１００
全体を支持する支持体（支持板）であり、支持板１１０
１の下面側には後述するようにして熱記録ヘッドユニッ
ト１１００の温度制御のための各手段が設けられる。１
１０３は支持板１１０１上に接合される基板、１１０
５，１１０７，１１０９および１１１１はエッチング，
蒸着，スパッタリング等の半導体製造プロセスを経て基
板１１０３上に製膜された電気熱変換体（以下でヒータ
と呼ぶ），電極，液路壁および天板である。なお、イン
ク吐出口１１１３や天板１１１１への共通液室１１１５
等が同時に形成される。１１１７は天板１１１１に穿設
されているインク供給口、１１１９は供給管接続用コネ
クタ、１１２１はインク供給管であり、共通液室１１１
５には不図示のインク収容部からインク供給管１１２１
によりインクの消費に対応してインクが供給される。

【００１６】このような熱記録ヘッドユニット１１００
においては、共通液室１１１５から毛細管作用により液
路１１２３を経てインク吐出口１１１３にインクが導か
れ、インク吐出口１１１３においてインクにメニスカス
が形成されることによりインクをその吐出に備えて安定
した状態に保つことができる。かくして、ヒータ１１０
５が選択的に駆動されることにより駆動されたヒータに
対応するインク吐出口からインクが吐出され、捺染プリ
ントのためのインク滴となって飛翔する。

【００１７】次に、本発明による熱記録ヘッドユニット
１１００の温度制御にかかわる機構を図１に従って説明
する。

【００１８】ここで、１１３１および１１３２は熱記録
ヘッドユニット１１００のヒータ１１０５近傍にあたる
支持板１１０１裏面側に設けたヘッド温度検出手段およ
び同じく裏面側のヒータ１１０５から共通液室１１１５
にかけての加熱が好適な位置に設けたヘッド加熱手段で
ある。ヘッド温度検出手段１１３１により検出された温
度は制御部１１３３に電気信号として送られ、その検出
温度に基づいて熱記録ヘッドユニット１１００の温度を
許容される所定の温度範囲における下限値以上に保つべ
く、ヘッド加熱手段１１３２が駆動される。また、１１
３４は支持板１１０１裏面側に設けた流体通路であり、
熱記録ヘッドユニット１１００の温度を上記所定の温度
範囲における上限値以下に保つべく流体通路１１３４に
は流体、例えば水が流通される。

【００１９】１１３５は流体通路１１３４に流体（水）
を供給するための循環管、１１３６はメインタンク、１
１３７は流体通路１１３４に供給された水が戻されるサ
ブタンクであり、メインタンク１１３６に収容される水
とサブタンク１１３７に回収される水との間にはＨの水
頭差が保たれるように設定されている。また、１１３８
はメインタンク１１３６から流体通路１１３４に水を導
く循環管１１３５の途中に介装され、制御部１１３３に
よってその開閉が制御される電磁弁、１１３９はサブタ
ンク１１３７内の水位が所定の高さとなると自動的に水
をメインタンク１１３６に戻す循環用のポンプであり、
ポンプ１１３９としては流体通路１１３４への水の循環
中、常時循環量に相当する分をサブタンク１１３７から
メインタンク１１３６に戻すように機能するものであっ
てもよい。１１４０Ａおよび１１４０Ｂはそれぞれメイ
ンタンク１１３６およびサブタンク１１３７の水温を検
知する水温センサ、１１４１Ａおよび１１４１Ｂはそれ
ぞれ水温センサ１１４０Ａおよび１１４０Ｂからの検知
水温に基づいて水の温度を制御可能な水温制御装置であ
る。

【００２０】本例による熱記録ヘッドユニット１１００
の温度制御機構では先にも述べたように、ヘッド温度検
出手段１１３１からの温度検出（電気）信号に基づい
て、制御部１１２３によりヘッド加熱手段１１３２およ
び電磁弁１１３８の駆動を制御することによりその熱記
録ヘッドユニット１１００の温度が所定の温度範囲内に
保たれるようにする。

【００２１】ところで、本例では上記ユニット１１００
の支持板１１０１がアルミニウムで作成されており、ガ
ラス製の天板１１１１に比べて熱伝導率が格段と大き
い。そこで、プリント時に基板１１０３に残留する熱エ
ネルギーを主に支持板１１０１に伝播させて外部に放熱
させることが可能である。

【００２２】すなわち、支持板１１０１からの放熱が応
答性良く、効果的に行われていないと、プリント時に熱
記録ヘッドユニット１１００の、温度上昇が大きくな
り、安定した記録が行えなくなるため、プリント時に、
この支持板１１０１から熱を効率良く、かつ、効果的に
取り去ることが、熱記録ヘッドユニット１１００の温度
を所定の温度範囲内に維持し、効果として、安定したプ
リントを行うために必要となる。

【００２３】本基本構成例で熱記録ヘッドユニット１１
００の温度制御を行う流体として比較的熱伝達率が大き
な水を使用したのは上記の理由によるものである。な
お、本基本構成例では、流体通路１１３４を熱記録ヘッ
ドユニット１１００の支持板１１０１の裏面側にあって
構成上可能な限りヒータ１１０５に近い位置に設けるよ
うにした（図５の（Ａ）参照）。ここで、流体通路１１
３４自体は水の流路を確保する壁の役割を果たすもので
水を支持板１１０１上に直接流すことによって熱伝導を
なるべく良くし支持板１１０１を効率的に所望の温度に
することができる。また、流体通路１１３４は、上記の
ように水の流路を確保するものであるが、その構成は上
記のものに限らず、例えば図５の（Ｂ）に示すように熱
伝導性の良いアルミニューム等で作られた支持板１１０
１自体に、流体通路１１３４を形成するような構成や、
図５の（Ｃ）に示すように記録装置側のキャリッジ１０
１０内に流体通路１１３４を形成しておき、熱記録ヘッ
ドユニット１１００の装着時に熱記録ヘッドユニット１
１００と流体通路１１３４の外側とを接触させるように
構成することも可能である。

【００２４】なお図１において、メインタンク１１３６
内に蓄えられている水は、電磁弁１１３８を開くことに
よって、水頭差Ｈにより矢印Ａの方向に流れ、流体通路
１１３４からサブタンク１１３７へと戻される。本例の
場合、温度制御の応答性を考えると、電磁弁１１３８の
開閉と、それによって流体通路１１３４内の水の流れが
起きるまでの時間差は、出来るだけ短くするのが好まし
く、サブタンク１１３７内に開口する循環管１１３５の
出口は、常に水面より下に位置し、循環管１１３５およ
び流体通路１１３４内には電磁弁１１３８の開閉の如何
に関わらず、水が常に満たされてる状態が好ましい。

【００２５】次に、図６の（Ａ）および（Ｂ）を参照し
て、前記加熱手段１１３２および電磁弁１１３８の制御
動作の一例を説明する。

【００２６】図６の（Ａ）は、加熱手段１１３２の制御
動作の手順を示す。装置電源が“ＯＮ”になると、まず
ステップ１０１で加熱制御要求の有無を判定し、有（Ｙ
ＥＳ）であればステップ１０２で温度検出手段１１３１
からの温度データＴｎ（ｎ＝０〜３）を読み取る。この
温度データＴｎから熱記録ヘッドユニット１１００が設
定温度範囲より低いか否かをステップ１０３で判断し、
低ければステップ１０４に進んで加熱手段１１３２を駆
動して加熱する。また、ステップ１０３で設定温度範囲
より低くないと判断したときは、ステップ１０５に進み
設定温度範囲より高いか否かを判断し、高ければステッ
プ１０６で加熱手段１１３２の通電を“ＯＦＦ”にし、
高くなければそのままにしておく。以上の動作を繰り返
しながら加熱手段１１３２の制御を行う。また、ステッ
プ１０１で加熱制御要求がないと判断されたときは、制
御動作を停止する。

【００２７】図６の（Ｂ）は、電磁弁１１３８の制御動
作の手順を示し、装置電源が“ＯＮ”になると、まずス
テップ３０１で電磁弁制御の要求の有無を判断し、有
（ＹＥＳ）であればステップ３０２に進み温度検出手段
１１３１からの温度データを読み取る。ステップ３０３
で温度データが設定温度範囲より高いか否かを判定し、
高ければステップ３０４で電磁弁１１３８の駆動を“Ｏ
Ｎ”にする。ここで、設定温度範囲より高くなければス
テップ３０５へ進み設定温度範囲より低いか否かを判断
する。そして、設定温度範囲より低ければステップ３０
６で電磁弁１１３８を停止し、低くなければそのままに
する。以上の動作手順を繰り返して電磁弁１１３８を制
御し、ステップ３０１で制御の必要がないと判定したと
き制御動作を終了する。

【００２８】なお、先にも述べたように、メインタンク
１１３６内の水面と、サブタンク１１３７内の水面との
間の水頭差Ｈで流体通路１１３４内を流れる水の流量、
および、流速が決まるので、水頭差Ｈの設定にあたって
は熱記録ヘッドユニット１１００の温度制御に必要な流
速が十分得られるようにする。

【００２９】また、ポンプ１１３９を駆動するタイミン
グは、メインタンク１１３６、或は、サブタンク１１３
７内に残検センサのようなものを取り付けて、それによ
る信号で行ってもよいし、電磁弁１１３８の開閉の回
数、或は時間に応じて決めても良い。さらにまた、メイ
ンタンク１１３６、およびサブタンク１１３７内には、
それぞれ水温センサ１１４０Ａおよび１１４０Ｂが設け
られており、その検出信号に基づいて、水温制御装置１
１４１Ａおよび１１４１Ｂを介してそれぞれの水温を制
御し、所定の温度範囲内に維持する。なおここで、維持
する水の設定温度範囲は、装置外部、または内部の環境
温度に関わらず、一定の温度幅内に維持してもよいし、
環境温度の変化に対して、例えば、環境温度がａ℃〜ｂ
℃の時は、ｃ℃〜ｄ℃に水温を維持すると言うような所
定の温度テーブルを持たせて制御しても良い。

【００３０】このように、循環させる水の水温を所定の
温度範囲内に制御することによって、常に所望の冷却効
果が得られ、加熱手段１１３２による加熱と合わせて熱
記録ヘッドユニット１１００の温度を制御しやすくする
ことができる。

【００３１】また、水温制御装置１１４１Ａ、１１４１
Ｂにより、インクジェット記録装置（プリント手段）１
０００を取り巻く環境温度の変化に対し、熱記録ヘッド
ユニット１１００の温度維持幅が変わることがなく常に
安定した温度変動内での記録を行え、その結果、所望の
記録品位を保つことができる。特に本基本構成例では熱
記録ヘッドユニット１１００の温度調整用の流体として
水のように、熱伝導率の高い流体を用いるので、流体の
温度が、その伝熱する熱量に大きく効いてくる。そこ
で、環境温度に応じて水温が大きく変化してしまわない
ように制御することが、熱記録ヘッドユニット１１００
を所定の温度範囲に維持する上で重要となる。

【００３２】特に、発熱量が大きく、記録動作中の温度
上昇が著しいヘッド等では、水温の設定温度範囲を低め
に設定してやることで、安定した記録ヘッド温度範囲に
温度制御されるような冷却効果を得ることができる。

【００３３】なお、本基本構成例においては、メインタ
ンク１１３６およびサブタンク１１３７の双方に水温セ
ンサ１１４０Ａおよび１１４０Ｂと、水温制御装置１１
４１Ａおよび１１４１Ｂを設けたが、メインタンク１１
３６にだけ、これらを設けて、水温を制御してもよい。

【００３４】また、図１に示す基本構成例では、水の流
路系が、循環系であるので、流路内（特に、循環管１１
３５や流体通路１１３４内）に不純物が固着するなど
で、熱記録ヘッドユニット１１００に流れる水の流量、
流速が変化することのないように、純水を用いるのが好
ましい。さらにまた、水の流路系を構成しているメイン
タンク１１３６、サブタンク１１３７、および、循環管
１１３５は、できるだけ外部の温度変化を水に伝えない
ような、断熱効果の高い素材のものが好ましい。

【００３５】［参考例］ 図７はシリアルタイプのインクジェット記録装置に適用
した参考例を示す。本例では、メインタンク１１３６内
に一時的に蓄えられている水の温度を、水温センサ１１
４０と、その検出信号によって駆動制御される水温制御
装置１１４１とによって所定の温度に維持されるように
するものである。

【００３６】本例ではメインタンク１１３６内で本質的
に一定温度に維持された水が、ポンプ１１３９によっ
て、矢印Ａの方向に送給され、循環管１１３５および流
体通路１１３４を経て、再び、メインタンク１１３６へ
と戻される。ここで、ポンプ１１３９は、インクジェッ
ト記録装置（プリント手段）１０００が記録動作中、お
よび、その前後の記録動作待ち時間において連続的に駆
動され、その結果、循環管１１３５および流体通路１１
３４内を流れる水流は、その間中、流速流量が一定で循
環されるもので、上述の設定温度、流速および流量の条
件については、後で詳述する。

【００３７】なお、本参考例では流体通路１１３４を、
基本構成例１と同様、支持板１１０１上に直接水が接触
するように構成するもので、図５の（Ｄ）に本参考例に
適した流体通路１１３４の構成例を示す。この図に示す
ように支持板１１０１は、ヒータ１１０５の近傍で、ヒ
ータ１１０５に向けて凹形に形成されている。これは、
支持板１１０１の熱伝導距離を小さくすることで、水の
温度を応答性良く、かつ、効率的にヒータ１１０５の近
傍、基板１１０３および液路１１２３内のインクに伝え
るためであって、支持板１１０１の凹形における、厚さ
ａは、ヒータ１１０５の熱変換効率に影響を与えない範
囲で可能な限り薄くするのが好ましい。

【００３８】本参考例によれば、熱記録ヘッドユニット
１１００に設けられた流体通路１１３４と、その流体通
路１１３４内に連続的に水を循環させるポンプ１１３９
と、その水を常時一定温度に維持する水温制御装置１１
４１とを有することによって、熱記録ヘッドユニット１
１００内に加熱手段や温度検出手段を設けること無し
に、熱記録ヘッドユニット１１００を安定した記録の行
える温度範囲に維持することができる。

【００３９】以下に、水温の設定、および、流体通路１
１３４内を循環させる水の流速、流量の設定条件と共に
温度制御動作を例示して説明する。

【００４０】今、熱記録ヘッドユニット１１００のヒー
タ１１０５近傍の基板１１０３温度をｄ℃（低温時）〜
ｅ℃（高温時）に維持することができれば、安定した吐
出と、所望の記録品位が得られるものとする。熱記録ヘ
ッドユニット１１００が記録動作待ち状態にある時は、
ヒータ１１０５に通電されていないので、ヒータ１１０
５からの発熱は皆無であるが、（ｄ＋ｆ）℃（ｆは伝熱
によって失われる温度）の水温に維持された水が、ある
流速ｇ（ｍ／ｓ）および流量ｈ（１／ｍｉｎ）以上で循
環されていれば熱記録ヘッドユニット１１００内に加熱
手段がなくても、ヒータ１１０５近傍の温度を低温限界
のｄ℃に維持することができる、この時、水と支持板１
１０１との間の熱伝達効率、および、支持板１１０１、
ならびに、基板１１０３の熱伝導率が大きく、厚さａが
薄いほど、ｆの値は小さくなる。

【００４１】一方、熱記録ヘッドユニット１１００が記
録動作中にあるとき、ヒータ１１０５は通電されている
状態にあるので、ヒータ１１０５からの発熱が起こって
いる。このような記録時の状態において、上記記録動作
待ち状態時に決めた水温設定温度（ｄ＋ｆ）℃の水を循
環させ、記録中に想定しうるヒータ１１０５からの最大
の発熱量をｉ（Ｗ）の蓄熱を抑えつつ、ヒータ１１０５
近傍の温度を高温限界のｅ℃以下（低温限界のｄ℃以
上）に維持するべく、流速ｊ（＞ｇ）および、流量ｋ
（＞ｈ）を以下のように設定を行う。

【００４２】図８に示すグラフ１は、ヒータ１１０５の
発熱量の変化に対して、水温（ｄ＋ｆ）℃の水を循環さ
せ、その時の流速ｊおよび流量ｋを変化させた時に、熱
記録ヘッドユニット１１００のヒータ１１０５近傍にお
ける温度が、どう変化するかを示すものである。

【００４３】グラフ１において、電気熱変換体ヒータの
発熱量が０（Ｗ）の時、すなわち記録動作待ち状態時に
記録ヘッドの温度をｄ（℃）に維持すべく、設定された
水の温度は（ｄ＋ｆ）℃である。この設定水温におい
て、循環水の流速ｊおよび流量ｋが小さ過ぎると、２点
鎖線で示すようにヒータ１１０５からの発熱量が最大ｉ
（Ｗ）のときの熱記録ヘッドユニット１１００の温度を
ｅ℃以下に抑えることができない。そこで、徐々に流速
ｊおよび流量ｋを上げていって、流速ｊ（＞ｇ）、流量
ｋ（＞ｈ）以上にすると実線で示すように、ヒータ１１
０５からの発熱量が最大のｉのときでもヒータ１１０５
近傍の温度をｅ℃に抑えることができるようになる。

【００４４】なおこの限界の流速Ｊ（＞ｇ）、流量Ｋ
（＞ｈ）では、ヒータ１１０５からの発熱量が０の時で
も前記条件、流速ｇ、流量ｈ以上で水が循環されること
になるので、当然乍らヒータ１１０５近傍の温度をｄ℃
に保つことができる。また、破線で示すように流速ｊお
よび流量ｋをさらに高めることで、記録ヘッドの温度を
より安定した温度範囲内に維持することができる。

【００４５】以上説明したように、水温、流速、流量を
設定することにより、発熱量が０の時から、発熱量が最
大ｉ（Ｗ）のときまで、全ての発熱量の変化に対して、
電気熱変換対２０２近傍の温度をｄ℃〜ｅ℃の範囲内に
維持することができる。

【００４６】しかし、以上説明してきたのは、水温を全
くの温度変化無しに、（ｄ＋ｆ）℃に維持できるものと
仮定したものであり、実際は水温を温度変化無しに、常
時（ｄ＋ｆ）℃に維持するのは容易ではない。

【００４７】今、水温を常時（ｄ＋ｆ）℃に維持するこ
とができずに±Ｘ℃の範囲内で変化してしまうものとす
る。この場合、上述したように水温、流速、流量を設定
してしまうと、図９に示すグラフ２のように、発熱量が
０（Ｗ）ところで、水温が（ｄ＋ｆ−Ｘ）℃の時、記録
ヘッドの温度が破線で示すようにｄ−ｘ℃となって過冷
却となり、また、発熱量がｉ（Ｗ）のところでは、２点
鎖線で示すように水温が（ｄ＋ｆ＋Ｘ）℃の時、記録ヘ
ッドの温度がｅ＋ｘ℃となって、冷却能力が足りないと
言うことになる。

【００４８】そこで、記録ヘッド温度を常時ｄ℃〜ｅ℃
にに維持するためには、図１０に示すグラフ３のよう
に、水温の変化（±Ｘ℃）も考慮にいれて、設定水温
値、流速、流量を決める必要がある。すなわち、発熱量
が０の時に、熱記録ヘッドユニット１１００のヒータ１
１０５近傍の温度がｄ℃に保たれる水温を（ｄ＋ｆ−
Ｘ）℃とした場合、その温度より２Ｘ℃高い水温（ｄ＋
ｆ＋Ｘ）℃において、グラフ３で２点鎖線によって示す
ように発熱量が最大ｉ℃のときに熱記録ヘッドユニット
１１００のヒータ１１０５近傍の温度が、ｅ℃以下に維
持できるだけの流速、流量に設定する。

【００４９】このように、水温、流速、流量を決定する
ことで、水温設定値（ｄ＋ｆ）℃に対して、±Ｘ℃以内
で水温が変化しても、全ての発熱量０〜ｉ（Ｗ）の変化
に対して、熱記録ヘッドユニット１１００におけるヒー
タ１１０５近傍の温度をｄ℃〜ｅ℃の範囲内に維持する
ことができる。

【００５０】なお、流速と流量とは、ここまで同様に扱
って述べてきたが、これは、流体通路１１３４および、
それによって決まる全体流路の断面積が固定ならば、流
速は流量に比例するからである。

【００５１】しかし、実際の熱伝達には、冷却面の面積
が同じならば、流速が影響してくるので流量を少なくし
て、大きな流速が得られるように（小量の水を流すこと
で、大きな熱伝達効果が得られるように）流体通路１１
３４の形状を決める必要がある。

【００５２】例えば、先に示した図５の（Ｄ）において
流体通路１１３４を熱伝導性の非常に小さい材質のもの
で、作成したとすると、支持板１１０１内の熱を水に伝
達するのは、水と支持板１１０１との接触面だけで、水
と流体通路１１３４のその他の接触面積は直接関与しな
いので、所望の流速を確保しながら、流体通路１１３４
における高さ（ｈ）を低くし、水の流路の断面積を小さ
くすることによって温度制御に使用する水の流量を減ら
すことができる。

【００５３】以上述べたように、本参考例では、熱記録
ヘッドユニット１１００内に加熱手段や温度検出手段を
設けることなく、熱記録ヘッドユニット１１００のヒー
タ１１０５近傍の温度を安定した記録が行える温度範囲
内に維持することができる。

【００５４】［基本構成例２］ 図１１はシリアルタイプのインクジェット記録装置（プ
リント手段）１０００に適用した基本構成例２を示す。

【００５５】本基本構成例は、熱記録ヘッドユニット１
１００に取り付けられた温度検出手段（図示せず）の検
出信号にも続いて、加熱手段（図示せず）と、少なくと
も１気圧以上に圧縮された気体の噴出しを制御する電磁
弁１２０８とのＯＮ、ＯＦＦ制御を行うことで熱記録ヘ
ッドユニット１１００のヒータ１１０５の近傍の温度を
安定した記録が行える温度範囲内に維持するものであ
る。

【００５６】ここで、気体（例えば空気）はエアコンプ
レッサ１２０１で圧縮され、エア温度制御装置１２０３
で所望の温度に温度制御された上、エアノズル（不図
示）から支持板１１０１に設けた流体通路１２０４内に
噴射される。１２０５は圧縮空気送給管である。なお、
エアー温度制御装置１２０３は、公知のエアー冷却装置
を、利用してもよいし、まわりに不図示の熱伝導性の良
い金属製の螺旋状パイプを設け、そのパイプ内に水を通
して圧縮された空気を所望の温度以下に冷却するような
構成としてもよい。なお、圧縮された空気は、エアーノ
ズルから熱記録ヘッドユニット１１００の支持板１１０
１に向けて噴射されるときに、大気圧に開放され、その
時に起こる断熱膨張の効果により、噴射された空気の温
度は、エアーコンプレッサ１２０１で圧縮された空気の
温度よりも低くなる。

【００５７】本基本構成例は、上記の断熱膨張の効果
と、さらに、気体の温度制御部を設けることにより送風
機等を用いた従来の温度制御方式よりも、発熱量の大き
い熱記録ヘッドに対しての温度制御能力が高く、また、
装置外部の環境温度による影響が少なくてすむ。

【００５８】［実施例］ 本実施例による熱記録ヘッドの温度制御は、熱記録ヘッ
ドに接して設けた流体通路と、該流体通路に流体を一定
の流速により循環させることで熱記録ヘッドを冷却する
冷却手段と、流体の温度を制御する温度制御手段と、印
字信号がＯＦＦのヒータにも、インクが発泡しない程度
の電力を与える熱記録ヘッドの駆動制御手段を具備する
ことにより行われる。

【００５９】すなわち、特開平４−４７９４８号で書か
れているように、印字信号がＯＦＦのヒータに対して発
泡しない程度の電力エネルギーを与えることにより、印
字のスタンバイ状態時、あるいは記録ｄｕｔｙによら
ず、記録ヘッドの単位時間あたりの蓄熱量を、一定にし
た熱記録ヘッドに対し、該熱記録ヘッドに接して設けた
流体通路に、一定の流速で一定の温度に制御された流体
を連続的に流し、熱記録ヘッドから単位時間あたりに一
定の熱量を奪い去ることにより、熱記録ヘッドの温度
を、安定した吐出が行え得る所望の温度に維持する。

【００６０】例えば、熱記録ヘッドの単位時間あたりの
蓄熱量を一定、熱記録ヘッドに接して設けた流体通路内
に連続的に流れる流体の流速を一定とすると、図１２
（Ａ）で示すように、熱記録ヘッドの温度は流体の制御
温度α℃に対応する特定の温度β℃に維持される。

【００６１】しかしながら、実際は装置を取り巻く環境
温度に影響されたり、熱記録ヘッドの交換を行った時、
あるいは複数の熱記録ヘッドを用いてカラー記録を行う
ような液体噴射装置の場合、熱記録ヘッド毎の伝熱構
造、放熱構造の製造上での微妙な個体差（流体通路の個
体差も含む）等の伝熱能力、放熱能力の違いにより、流
体の制御温度α℃に対して、熱記録ヘッドの温度は必ず
しもβ℃にはならず、装置周囲の温度によって、あるい
は熱記録ヘッドを交換する度に、印字の濃度が変化した
りカラーバランスが変化してしまうというような問題が
起こる。

【００６２】例えば、熱記録ヘッドに接して設けた流体
通路に流す流体の制御温度と、個々の流体の制御温度に
対応して熱記録ヘッドの維持される温度を示すグラフ図
１２（Ａ）のグラフにおいて、流体の制御温度α℃に対
して、熱記録ヘッドがβ℃に維持されるのは、ある特定
の熱記録ヘッドにおける、ある特定の環境温度下の時で
あって、環境温度が変化すると、ヘッド温度は必ずしも
β℃に維持されない。これは、ヘッドの維持温度が、流
体通路内を流れる流体の熱伝達能力だけでなく、熱記録
ヘッドの温度制御流体が流れていない他の部分からの自
然放熱も、若干の影響を与えているからである。

【００６３】また、熱記録ヘッドに接して設けた流体通
路に流す流体の制御温度と、個々の流体の制御温度に対
応して熱記録ヘッドの維持される温度を示すグラフ図１
２（Ｂ）のグラフにおいて、Ｈ１，Ｈ２，ｈ３，Ｈ４で
示すように、熱記録ヘッド毎に製造上の個体差であり、
各々の伝熱能力、放熱能力が異なるとした時、流体の制
御温度をα１℃に設定しても、熱記録ヘッドの温度は、
β１℃〜β４℃のように、維持できる温度がヘッドの個
体差に伴い変化してしまう。

【００６４】以上のような問題がある中で、熱記録ヘッ
ドの温度を、常時所望の温度に維持するために、本発明
における液体噴射装置では、熱記録ヘッドの温度を検出
する温度検出手段と、該温度検出手段の検出信号に基づ
き、熱記録ヘッド毎に、流れる流体の温度を制御する手
段を持つ。

【００６５】例えば、今、熱記録ヘッドの作業温度を常
時β１℃に維持したいとする時、図１２（Ｂ）のグラフ
において、伝熱、放熱能力の違う各々の熱記録ヘッドＨ
１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のそれぞれに対して、各々α１
℃，α２℃，α３℃，α４℃に流体の温度を設定、制御
することによって、全てのヘッド（Ｈ１〜Ｈ４）におい
て熱記録ヘッドの温度を所望の温度β１℃に維持でき
る。

【００６６】すなわち、温度検出手段によって検出した
ヘッド温度が所望の温度より低い場合は、流体の制御温
度をより高く設定し、高い場合は、より低い温度に流体
を制御することにより、熱記録ヘッドに対して連続的に
流体を送給して行う本実施例の熱記録ヘッドの温度制御
方式において前記問題を解決し安定した作業温度を維持
できる。

【００６７】この時、熱記録ヘッドユニット内にインク
吐出用のヒータとは別に設けた加熱手段を併用し補助的
な加熱を加えることにより、さらに容易に高安定な熱記
録ヘッドの温度制御が行える。

【００６８】図１３（Ａ）のグラフは、図１２（Ｂ）の
グラフ中の熱記録ヘッド（Ｈ４）に前記加熱手段を設
け、熱記録ヘッドの温度がβ１℃以下の時、前記加熱手
段の加熱ＯＮ、β１℃以上の時、加熱ＯＦＦ、という制
御を行った場合に、流体の制御温度と、その各々の流体
温度において熱記録ヘッドが維持される温度との関係を
示すグラフである。

【００６９】前記加熱手段を駆動しないと、流体をα４
℃より低い温度で制御した時、過冷却となり、熱記録ヘ
ッドを所望の温度β１℃に維持できない（グラフ破線）
に対し、前記加熱手段を駆動すると、グラフ実線のよう
な特性を示す。

【００７０】グラフ実線において、流体の制御温度がα
４℃より高い領域では、熱記録ヘッドの温度はβ１℃よ
り高い温度となり所望の熱記録ヘッド維持温度β１℃に
維持できない。

【００７１】グラフ実線において、流体の制御温度がα
４℃より低く、α４′℃より高い領域では、前記加熱手
段の駆動がＯＮ，ＯＦＦされながら熱記録ヘッドの温度
はβ１℃に維持されている。

【００７２】例えば、流体の制御温度がα４′℃の時に
加熱手段の駆動を行わないと、熱記録ヘッドの温度は、
熱記録ヘッドの単位時間あたりの蓄熱量と、熱記録ヘッ
ドに接して設けられた流体通路内を流れるα４′℃に温
度制御された流体が単位時間あたりに奪う熱量のバラン
スで、β１′℃となるのに対して、加熱手段の駆動を追
加し、補足的な熱量が加えられることにより、熱記録ヘ
ッドの温度はβ１℃にまで押し上げられる。

【００７３】グラフ実線において、流体の制御温度がα
４′℃より低い領域では、熱記録ヘッドの温度はβ１℃
より低い温度となる。この時、α４′℃の値は前記加熱
手段の加熱能力によって異なり、加熱能力の大きい加熱
手段を用いるほど、より低い制御温度の流体においても
熱記録ヘッドの温度をβ１℃にまで押し上げることがで
きるようになる。

【００７４】図１３（Ｂ）のグラフは、図１２（Ａ）に
おける各、伝熱能力、放熱能力の違う熱記録ヘッドＨ
１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４において、α４′℃（図１３
（Ａ））＝α１℃（図１２（Ｂ））となるような能力を
持っている加熱手段を駆動したとき、流体の制御温度
と、各々の流体の制御温度において熱記録ヘッドの温度
が安定する温度を示すグラフであり、該能力を持った加
熱手段を駆動することによって、流体をα１℃に温度制
御すれば、種々の個体差を持つ全ての熱記録ヘッドＨ１
〜Ｈ４において熱記録ヘッドの温度を所望の温度である
β１℃に制御維持できることを示している。

【００７５】また、同様に、熱記録ヘッドの温度が、所
望の温度であるβ１℃以下の時、前記加熱手段の加熱Ｏ
Ｎ、β１℃以上の時、加熱ＯＦＦ、という制御を行い、
熱記録ヘッドに対して補助的な熱を加えることによっ
て、装置を取り巻く環境の温度の変化に対しても、常
時、安定した所望の熱記録ヘッド温度での記録が行える
ような記録装置を提供することができる。

【００７６】以上説明してきたように、本実施例におけ
るインクジェット記録装置は、熱記録ヘッドの単位時間
あたりの蓄熱量を一定にする手段と、単位時間あたりに
熱記録ヘッドから奪う熱量を一定にするべく、熱記録ヘ
ッドに接して設けられた流体通路内に流体を連続的に送
給する手段と、前記流体の温度を所望の温度に制御する
制御手段を持ち、さらには、熱記録ヘッドユニット内に
加熱手段を設け、補助的な加熱を加えることにより、装
置を取り巻く環境温度や、熱記録ヘッドの種々の個体差
に影響されることなく、熱記録ヘッドの温度を、常時安
定して、所望の記録品位と記録濃度が得られる特定の温
度に維持することができる。

【００７７】なお、以上に述べた実施例では、発熱量の
大きい熱記録ヘッドの温度制御が行われるものとして、
インクジェット記録装置、中でも捺染プリント装置に用
いられるシリアル型インクジェット記録装置の熱記録ヘ
ッドを例として述べたが、本発明の適用は上記に限られ
るものではなく、装置の大小、熱記録ヘッドユニットの
数や形態の如何に拘らず、その温度制御を必要とする液
体噴射装置に広く適用できるものである。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
印字信号によりインクの吐出を行うヒータを駆動してイ
ンクの吐出を行うとともに、印字信号がＯＦＦのヒータ
に対してはインクを吐出しない程度の電力を通電して駆
動することにより、前記記録ヘッドによる記録を制御す
る駆動制御手段と、前記基板の前記ヒータが形成されて
いる面の反対側の面に設けた流体通路に、流体を一定の
流速により循環させることで前記記録ヘッドを冷却する
冷却手段と、前記流体の温度を制御する温度制御手段
と、前記記録ヘッドの温度を検出する温度検出手段と、
前記駆動制御手段による制御とともに、前記温度制御手
段により所定の温度に制御された前記流体を用いて前記
冷却手段により前記記録ヘッドの冷却を行うよう制御す
る制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記温度検出
手段により検出した前記記録ヘッドの温度に応じて、前
記温度制御手段により前記流体の制御温度を変更するよ
うにし、さらには、熱記録ヘッドユニット内に加熱手段
を設け、補助的な加熱を加えることにより、装置を取り
巻く環境や、熱記録ヘッドの種々の個体差に影響される
ことなく、熱記録ヘッドの温度を、常時安定して、所望
の記録品位と記録濃度が得られる特定の温度に維持する
ことができる。

【００７９】なお、発熱量の大きい記録ヘッドユニット
を使用するような液体噴射装置でも、記録中の熱記録ヘ
ッドの昇温を抑え安定した記録品位を得ることができ
る。

【００８０】

【００８１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１にかかる熱記録ヘッドユニッ
トの温度制御装置の構成図である。

【図２】本発明の適用が可能なインクジェット捺染プリ
ント装置の概要を示す断面図である。

【図３】図２に示すインクジェット捺染プリント装置の
概要を示す斜視図である。

【図４】本発明に適用される熱記録ヘッドユニットの構
成を一部破砕して示す斜視図である。

【図５】本発明による熱記録ヘッドユニットの構成例を
（Ａ）〜（Ｄ）の４例で示す断面図である。

【図６】本発明にかかる加熱手段および電磁弁の動作シ
ーケンスの一例を（Ａ）および（Ｂ）によって示すフロ
ーチャートである。

【図７】本発明の実施例２にかかる熱記録ヘッドユニッ
トの温度制御装置の構成図である。

【図８】実施例２において、電気熱変換体の発熱量の変
化に対して、流速および流量を変化させた時の熱記録ヘ
ッドユニットの温度変化を示す特性曲線のグラフ１であ
る。

【図９】実施例２において、電気熱変換体の発熱量の変
化に対して、水温を変化させた時の熱記録ヘッドユニッ
トの温度変化を特性曲線として示すグラフ２である。

【図１０】実施例２において、電気熱変換体の発熱量の
変化に対して、熱記録ヘッドユニットの図９とは異なる
温度変化を特性曲線として示すグラフ３である。

【図１１】本発明の実施例３にかかる熱記録ヘッドユニ
ットの温度制御装置の構成図である。

【図１２】本発明の実施例４にかかる熱記録ヘッドの温
度制御を（Ａ），（Ｂ）の特性曲線として示す図であ
る。

【図１３】本発明の実施例４にかかる熱記録ヘッドの温
度制御を（Ａ），（Ｂ）の特性曲線として示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 布地（被記録材） １１ 巻き出しローラ １３，１５，１７，１９ ローラ ２１ 巻きとりローラ １００ 搬送手段 １０００ プリント手段 １０１０ ヘッドキャリッジ １１００ 熱記録ヘッドユニット １１０１ 支持板 １１０３ 基板 １１０５ 電気熱変換体（ヒータ） １１１３ インク吐出口 １１１５ 共通液室 １１２３ 液路 １１３１ ヘッド温度検出手段 １１３２ ヘッド加熱手段 １１３３ 制御部 １１３４ 流体通路 １１３５ 循環管 １１３６ メインタンク １１３７ サブタンク １１３８ 電磁弁 １１３９ ポンプ １１４０Ａ，１１４０Ｂ 水温センサ １１４１Ａ，１１４１Ｂ 水温制御装置 １２０１ エアコンプレッサ １２０３ エア温度制御装置 １２０５ 圧縮空気送給管 １２０８ 電磁弁

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−166954（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−242257（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−41153（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−24927（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/01 B41J 2/175 B29C 47/92

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成されたヒータへ通電して駆
   動することにより発生する熱エネルギーを利用してイン
   クを吐出する記録ヘッドを用い、記録媒体に対してイン
   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、印字信号によりインクの吐出を行うヒータを駆動してイ
   ンクの吐出を行うとともに、印字信号がＯＦＦのヒータ
   に対してはインクを吐出しない程度の電力を通電して駆
   動することにより、前記記録ヘッドによる記録を制御す
   る駆動制御手段と、 前記基板の前記ヒータが形成されている面の反対側の面
   に 設けた流体通路に、流体を一定の流速により循環させ
   ることで前記記録ヘッドを冷却する冷却手段と、 前記流体の温度を制御する温度制御手段と、 前記記録ヘッドの温度を検出する温度検出手段と、 前記駆動制御手段による制御とともに、前記温度制御手
   段により所定の温度に制御された前記流体を用いて前記
   冷却手段により前記記録ヘッドの冷却を行うよう制御す
   る制御手段と、 を有し、 前記制御手段は、前記温度検出手段により検出した前記
   記録ヘッドの温度に応じて、前記温度制御手段により前
   記流体の制御温度を変更する 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用いるとともに、
   前記制御手段は、前記記録ヘッド毎に前記温度制御手段
   により前記流体の温度を制御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。
3. 【請求項３】 前記流体は水であ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。