JPH03234632A

JPH03234632A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH03234632A
Application number: JP2949390A
Authority: JP
Inventors: Masami Izumizaki; 昌巳泉崎; Yasushi Miura; 康三浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-02-13
Filing date: 1990-02-13
Publication date: 1991-10-18
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JP2831424B2

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、記録液を吐出させるための熱エネルギー発生
手段を設けた記録ヘッドを複数有する記録装置において
、各記録ヘッドの温度の上昇の不均一性を補正する手段
を備えたインクジェット記録装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より被記録材にインクを吐出することにより記録を
行なうインクジェット記録装置が知られている。

インクシェツト記録装置は、ノンインパクト型の記録装
置であって、騒音が少ないこと、多色のインクを使うこ
とによってカラー画像記録も容易であることなどの特徴
を有しており、近年急速に普及しつつある。しかし、イ
ンクジェット記録装置では、インクを記録ヘッドの微細
なノズルから直接吐出させて記録を行なうものであり、
常に安定な吐出を保つために他の方式の記録装置には見
られない特別な配慮か必要とされる。

とりわけ、熱エネルギーを記録液を吐出させるためのエ
ネルキー源としたバブルジェット記録装置は、マルチ化
が容易であることから急速に普及してきたか、一種のサ
ーマルヘッドであるため記録ヘッドの温度制御が必要で
あった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例では複数の記録ヘットを備え
た記録装置、たとえば、フルカラー記録のためのシアン
Ｃ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＢＫの４個の記
録ヘットの場合、冷却ファンの風の当り方の違いなどが
生じ、たとえば、内側に位置する２個の記録ヘットは、
両外側の記録ヘット（サーマルヘッド）に囲まれている
ため、通常行なわれている温度制御では厳密に温度制御
しきれず、記録ヘッド温度が高めとなる。そのため、各
記録ヘットの温度上昇か不均一になってしまうという課
題があった。

本発明は、Ｆ記従来の技術の有する課題に鑑みてなされ
たものであり、複数の記録ヘッドのそれぞれの温度上昇
の不均一性を無くして安定した吐出を行なうことのてき
るインクジェット記録装置を提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための、本発明のインクジェット記
録装置は、記録媒体に記録液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、記録液を吐出させる
ための熱エネルギー発生手段を設けた複数の記録ヘッド
と、前記各記録ヘットのそれぞれに設けられた記録ヘッ
ド温度を検出する温度検出手段と、前記記録ヘッドを加
熱するための加熱手段と、記録ヘッドを冷却するための
冷却手段と、記録中の各記録ヘッドの温度の上昇の不均
一性を補正する手段とを設けたことを特徴とする。

また、記録中の各記録ヘッドの温度上昇の不均一性を補
正する手段を、記録ヘッド位置により、記録ヘッド毎で
設定温度を決定する温度設定手段としたり、内側に位置
する記録ヘッドの温度検出手段の位置を、両外側に位置
する記録ヘッドの温度検出手段の熱源に対する位置より
近くしたり、記録中の各記録ヘッドの温度上昇の不均一
性に応じて各記録ヘッドの放熱能力を異ならせる放熱手
段とするとよい。

さらに、記録液を吐出させるための熱エネルギー発生手
段を、電気熱変換体とすることもできる。

〔作　　　用〕

上記のとおり構成された本発明のインクジェット記録装
置は、記録ヘッドにそれぞれ設けられた温度検出手段に
よって各記録ヘッド毎に温度上昇を検出し、この検出値
に基づいて記録中の各記録ヘッドの温度上昇の不均一性
を補正する手段を働かせて、各記録ヘッドの温度上昇を
制御することにより、常に各記録ヘッドの温度上昇を均
一、かつ設定温度に保つことができる。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明を適用したインクジェット記録装置の一
例を示す。ここでは、第２図に示す本発明の第１の実施
例の記録ヘッドを用いた多色記録装置の場合を例にとり
説明する。

第２図に示すように、記録ヘッドユニット１は複数の記
録ヘッドＩＡ〜ＩＤからなり、それぞれの記録ヘッドＩ
Ａ〜ＩＤから色の異なる記録液が吐出される。また、個
々の記録ヘッドＩＡ〜ＩＤには、列状に設けられた複数
個の吐出口３０から記録液を吐出させるために、印加電
圧が供給されて熱エネルギーを発生させる各液路毎に電
気熱変換体４０が配設されている。そして駆動信号を印
加することによって、前記電気熱変換体４０に熱エネル
キーを発生せしめて膜沸騰を生じインク液路内に気泡を
形成する。そしてこの気泡の成長によって前記吐出口３
０からインク滴を吐出させる（第６図参照）。３は記録
ヘッドユニット１を搭載し、ガイトレール４に沿って移
動するキャリッジ、５はキャリッジ３を移動させるタイ
ミングベルト、６はキャリッジ駆動モータである。また
、記録シート７はシート送りモータ８によって駆動され
るシート送りローラ対９、およびシート送りローラ対９
と協動する保持ローラ対１０によって記録位置に保持さ
れ、−持分の記録が終了する毎に矢印方向にシート送り
される。１１は記録ヘッドＩＡ〜ＩＤにそれぞれインク
を供給する供給管、１２は記録ヘッドＩＡ〜ＩＤからイ
ンクをタンク１３に戻す戻し管、１４はキャリッジ４を
ホームポジションＨに導いたときに、記録ヘッドユニッ
ト１に対向し、不吐出回復を行なう複数記録ヘッド用の
不吐出回復装置である。また、２は記録ヘッドユニット
１を冷却するための冷却ファンであって、前記記録ヘッ
ドユニット１の吐出口３０とは反対側に設けられている
。

第２図は記録ヘッドユニット１の斜視図であって、図示
するように各記録ヘッドＩＡ〜ＩＤには、それぞれ温度
検出手段２０Ａ〜２０Ｄがその側面であって略前方に配
置されている。温度検出手段２０Ａ〜２０Ｄとしてはサ
ーミスタ、温度ＩＣ１熱電対なと公知の手段が適用でき
る。さらに２１Ａ〜２１Ｄは各記録ヘッドＩＡ〜ＩＤの
側面であって略中央部下方にそれぞれ配設された加熱手
段としての加熱素子であって、該加熱素子２１Ａ〜２１
Ｄとしてはヒータ、パワートランジスタなどが用いられ
る。

次に、本実施例の動作について説明する。

第３図は本発明のインクジェット記録装置の記録ヘッド
温度の温度制御の概念図である。

なお、従来例の場合には、各記録ヘッドはいづれも同一
の設定温度になるように冷却ファンと加熱手段とを作用
させていた。

これに対し、本発明の実施例では、第３図に示すように
、記録ユニット１の内側に位置する、たとえばマゼンタ
Ｍ、イエローＹの各記録ヘッドＩＢ・ＩＣは、その両外
側の記録ヘッドであるシアンＣおよびブラックＢＫの各
記録ヘッドＩＡ・ＩＤからの熱の影響を受ける。また放
熱についても、前記シアンＣおよびブラックＢにの記録
ヘッドＩＡ・ＩＤよりも条件が悪いことから、各温度検
出手段２０Ａ〜２０Ｄによって各記録ヘッドの温度を検
知して、シアンＣおよびブラックＢＫの記録ヘッドＩＡ
・ＩＤの設定温度（図示例では４０℃）に対して、マゼ
ンダＭ及びイエローＹの記録ヘッドＩＢ・ＩＣの設定温
度をやや低めの設定温度（図示例では３８℃）に設定す
る。これによって、前記マゼンタＭ、イエローＹの各記
録ヘッドの温度を常に一定の温度（図示例では３９℃〜
４０℃）とすることができる。

なお、上記図示例で用いた各記録ヘッドは、４００ｄｐ
ｉ、１２８ノズルのバブルジェット記録ヘッドであり、
ヘッド間隔１０ｍｍ、発熱量２０Ｗのものである。

以上の説明から明らかなように、本実施例では、各記録
ヘッドの温度上昇の不均一性を補正する手段は、各温度
検出手段２０Ａ〜２０Ｄと各加熱素子２１Ａ〜２１Ｄか
ら構成されている。

第４図は、本発明の第２の実施例の各記録ヘッドの構成
を示す。（Ａ）はマゼンタＭおよびイエローＹの記録ヘ
ッド４１Ａの断面図、（Ｂ）はシアンＣおよびブラック
ＢＫの記録ヘッド４１Ｂの断面図である。第４図（Ａ）
に示すように、内側の記録ヘッドであるマゼンタＭおよ
びイエローＹの記録ヘット’　４１　Ａは、温度検出手
段の位置がノズル部の熱エネルギー発生手段（以下、「
熱源」という。）に近い位置となるように、基板４１Ａ
−１に穴４１Ａ−４を穿孔し、該穴４１　Ａ−４中のｘ
印で示すシリコン層４１Ａ−２近傍に温度検出手段が配
設されている。

一方、第４図（Ｂ）に示すように、両外側に位置する記
録ヘッドであるシアンＣおよびブラックＢにの記録ヘッ
ド４１Ｂは、温度検出手段の位置が前記熱源から遠い位
置となるように、×印で示す基板４１Ｂ−１の反ノズル
側の面上に配設されている。

上記のような記録ヘット４１Ａ、４１Ｂにより記録ユニ
ットを構成する他は、上述した第１の実施例と同様の構
成であるのて説明は省略する。

本実施例では、両外側のシアンＣおよびブラックＢＫの
記録ヘラＩ”　４１　Ｂは、前記熱源から遠い位置に温
度検出手段が配設さｔている。そのため、該温度検出手
段は設定温度に対し低めの温度を検出することになる。

一方、内側のマセンタＭおよびイエローＹの記録ヘッド
には、熱源から近い位置に温度検出手段か配設されてい
るため、該温度検出手段は前記シアンＣおよびブラック
Ｂにの記録ヘットの検出温度より高めの温度を検出する
ことになる。その結果、これらの検出温度に基づいて各
記録ヘットの温度を制御すると、両外側のシアンＣおよ
びブラックＢＫの記録ヘッドの温度は比較的高めの温度
に、また、内側のマセンタＭおよびイエローＹの記録ヘ
ットの温度は前記シアンＣおよびブラックＢＫの記録ヘ
ットの温度よりやや低い温度に保たれることになり、各
記録ヘッドは設定温度にほぼ等しい温度に保つことがで
きる。したがって、第１の実施例の説明で述べた理由と
同様の理由により、各記録ヘッドの温度のト昇は均一か
つ設定温度に常に保たれることになる。

第５図は、本発明の第３の実施例の記録ヘッドを示す斜
視図であり、第２図に示した第１の実施例と同一部分に
は同一符号を用いてその説明は省略し、異なる部分につ
いてのみ以下に説明する。

第５図に示すように、内側の記録ヘットＩＢＩＣにそれ
ぞれ放熱フィン３１．３２を設けることにより、該記録
ヘットＩＢ、ＩＣの放熱能力を増大させることにより、
両外側の記録ヘットＩＡ、ＩＤの温度上昇よりもその温
度上昇を抑制して、各記録ヘットＩ　Ａ〜ＩＤの温度上
昇の不均一性をなくしたものである。

また、本実施例の放熱フィンに代えて他の放熱手段、た
とえば、ベルチェ素子などを設けてもよく、さらには、
各記録ヘッドに放熱フィンを設け、その表面積を内側の
記録ヘッドにおいて放熱効果が大きくなるようにして、
放熱手段の放熱能力を異ならせてもよい。

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ト、記録装置において、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４７２３１２９号明細書、同第４７４７０７９６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ンド型、コン
ティニュアス型のいずれにも通用可能であるが、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くとも一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部に膜沸騰させて、結果的にこ
の駆動信号に一対一対応し液体（インク）内の気泡を形
成できるので有効である。この気泡の成長、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
くとも一つの滴を形成させる。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４３４５２
６２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なうことができる。

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、電気熱変換体の組み合わせ
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４４５９６０
０号明細書記載のものを用いた構成のものでもよい。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１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収
する開孔を吐出部に対応せる構成を開示する特開昭５９
年第１３８４６１号公報に基ついた構成としても本発明
の効果は有効である。

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、本発明の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、ｆ備的な補助手段などを付
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
熱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。

さらに、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極め
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から、以下に記
載するような効果を奏する。

記録液を吐出させるための熱エネルギー発生手段を設け
た記録ヘッドを複数有するインクジェット記録装置にお
いて、各ヘッドの位置による温度上昇の不均一性が無く
なり、各ヘッド間の上昇温度を常に均一にかつ設定温度
に保ち、記録液の安定した吐出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したインクジェット記録装置の一
例の主要部の斜視図、第２図は第１の実施例の各記録ヘ
ッドの斜視図、第３図は本発明のインクシェツト記録装
置の温度制御の概念図、第４図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞ
れ第２の実施例の記録ヘッドの概略断面図、第５図は第
３の実施例の各記録ヘッドの斜視図、第６図は本発明の
記録ヘッドの一部を破断して示す斜視図である。１・・・記録ユニット、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ１ＩＤ、４１Ａ、４１Ｂ・・・記録ヘ
ッド、２・・・冷却ファン、３・・・キャリッジ、２０Ａ、２
０Ｂ、２０Ｃ，２０Ｄ・・・温度検出手段、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ，２１Ｄ・・・加熱素子３０・
・・吐出口、３１．３２・・・放熱フィン、４０・・・電気熱変換体、４１Ａ−１，４１Ｂ−１・・・基板、４１Ａ−３，４１Ｂ−３・・・ノズル孔、４１　Ａ−４
・・・穴。第１図２１Ａ卯杷を各２１Ｂ１Ｃ２１Ｄ卯（１各第図Ｂに第図（Ａ＞（８）第図第図

Claims

【特許請求の範囲】１、記録媒体に記録液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、記録液を吐出させるための熱エネルギー発生手段を設け
た複数の記録ヘッドと、前記各記録ヘッドのそれぞれに
設けられた温度検出手段と、前記記録ヘッドを加熱する
ための加熱手段と、前記記録ヘッドを冷却するための冷
却手段と、記録中の各記録ヘッドの温度上昇の不均一性
を補正する手段とを備えたことを特徴とするインクジェ
ット記録装置。２、記録中の各記録ヘッドの温度上昇の不均一性を補正
する手段は、記録ヘッド位置により、記録ヘッド毎で設
定温度を決定する温度設定手段であることを特徴とする
請求項１記載のインクジェット記録装置。３、記録中の各記録ヘッドの温度上昇の不均一性を補正
する手段は、内側に位置する記録ヘッドの温度検出手段
の位置を、両外側に位置する記録ヘッドの温度検出手段
の熱源に対する位置より近くしたことを特徴とする請求
項１記載のインクジェット記録装置。４、記録中の各記録ヘッドの温度上昇の不均一性を補正
する手段は、各記録ヘッドの放熱能力を異ならせる放熱
手段を有することを特徴とする請求項１記載のインクジ
ェット記録装置。５、記録液を吐出させるための熱エネルギー発生手段が
電気熱変換体を有することを特徴とする請求項１、２、
３または４記載のインクジェット記録装置。