JP2003320678A - ヘッドユニット及びインクジェット式記録装置並びにインクジェット式記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドユニットに特別に加熱装置を設けるこ
となくインクを加熱制御して、インクの粘度を所定の範
囲に保持するヘッドユニット及びインクジェット式記録
装置並びにインクジェット式記録方法を提供する。 【解決手段】 インクジェットヘッド１１と、当該イン
クジェットヘッド１１に駆動信号を送る駆動手段と、前
記インクジェットヘッド１１にインクを供給するインク
供給部７０とを有するヘッドユニット１０において、前
記インク供給部７０の一部に、前記駆動手段に隣接し且
つ当該駆動手段の発熱により加熱される受熱部７３Ａ、
７３Ｂを設け、インクの吐出をさせない加熱信号を必要
に応じて前記駆動手段に発生させることにより当該駆動
手段の発熱を制御する制御手段とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクタンク等の
インク貯留部に貯留されたインクを吐出させるインクジ
ェットヘッドを具備するヘッドユニット及びインクジェ
ット式記録装置並びにインクジェット式記録方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術】従来より、複数のノズルからインクを吐出
するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や
画像を記録するライン型のヘッド固定型のインクジェッ
ト式記録装置が知られている。かかるインクジェット式
記録装置では、被記録媒体に対向して、インクジェット
ヘッドとインクを貯留するインク供給部とを具備するヘ
ッドユニットを有している。このヘッドユニットは主走
査方向に複数又は単体でヘッドホルダに固定され、被記
録媒体を副走査方向に移動し、所望のノズル開口からイ
ンクを吐出することで印刷が実行される。

【０００３】このようなインクジェット式記録装置に用
いられるヘッドチップの一例の分解概略を図１２に、ま
た、要部断面を図１３に示す。図１２及び図１３に示す
ように、圧電セラミックプレート１０１には、複数の溝
１０２が並設され、各溝１０２は、側壁１０３で分離さ
れている。各溝１０２の長手方向一端部は圧電セラミッ
クプレート１０１の一端面まで延設されており、他端部
は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっ
ている。また、各溝１０２内の両側壁１０３の開口側表
面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極１０
５が形成されている。

【０００４】圧電セラミックプレート１０１の溝１０２
の開口側には、カバープレート１０７が接着剤１０９を
介して接合されている。カバープレート１０７には、各
溝１０２の浅くなった他端部と連通する凹部となるイン
ク室１１１と、このインク室１１１の底部から溝１０２
とは反対方向に貫通するインク供給口１１２とを有す
る。

【０００５】また、圧電セラミックプレート１０１とカ
バープレート１０７との接合体の溝１０２が開口してい
る端面には、ノズルプレート１１５が接合されており、
ノズルプレート１１５の各溝１０２に対向する位置には
ノズル開口１１７が形成されている。

【０００６】なお、圧電セラミックプレート１０１のノ
ズルプレート１１５とは反対側でカバープレート１０７
とは反対側の面には、配線基板１２０が固着されてい
る。配線基板１２０には、各電極１０５とボンディング
ワイヤ１２１等で接続された配線１２２とが形成され、
この配線１２２を介して電極１０５に駆動電圧を印加で
きるようになっている。

【０００７】このように構成されるヘッドチップでは、
インク供給口１１２から各溝１０２内にインクを充填
し、所定の溝１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を
介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が変
形して所定の溝１０２内の容積が変化し、これにより、
溝１０２内のインクがノズル開口１１７から吐出する。

【０００８】例えば、図１４に示すように、溝１０２ａ
に対応するノズル開口１１７からインクを吐出する場合
には、その溝１０２ａ内の電極１０５ａ，１０５ｂに正
の駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極１
０５ｃ，１０５ｄに電圧を印加しないようにする。これ
により、側壁１０３ａ，１０３ｂには溝１０２ａに向か
う方向の駆動電界が作用し、これが圧電セラミックプレ
ート１０１の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効
果により側壁１０３ａ，１０３ｂが溝１０２ａの方向に
変形し、溝１０２ａ内の容積が減少して圧力が増加し、
ノズル開口１１７からインクが吐出する。

【０００９】ところで、吐出されるインクの温度が変化
するとインクの粘度が変化し、インク滴の吐出量等が変
動してしまう。例えば、吐出されるインクの温度が設計
上の基準温度よりも高いときには、インク粘度が通常よ
りも低くなるため標準の駆動電圧でインク滴を吐出させ
るとインク滴の量が設計値よりも多くなってしまうか、
インク滴の飛び散り現象が発生してしまう。反対に、吐
出されるインクの温度が基準温度よりも低いときには、
インク粘度が通常よりも高くなるため標準の駆動電圧で
インク滴を吐出させるとインク滴の量が設計値よりも少
なくなってしまうか、インク滴が吐出しなくなってしま
う。特に、紫外線硬化型インクあるいは電子線硬化型イ
ンクは高粘度のために温度の変化によりその粘度が大き
く変化し、それがインクの吐出量に著しく影響し、印刷
品質の低下の原因となっている。

【００１０】そこで、従来はインクの粘度を調整するた
めに、インクを加熱する加熱装置がヘッドユニットに設
けられていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
を加熱するための加熱装置を、ヘッドユニットを構成す
るインクジェットヘッドやインク供給部に特別に設ける
ことは、ヘッドユニットが大型化してコスト高になると
いう問題がある。

【００１２】本発明はこのような実情に鑑み、ヘッドユ
ニットに特別に加熱装置を設けることなくインクを加熱
制御して、インクの粘度を所定の範囲に保持するヘッド
ユニット及びインクジェット式記録装置並びにインクジ
ェット式記録方法を提供することを課題とする。

【００１３】

【発明が解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、インクジェットヘッドと、当該イン
クジェットヘッドに駆動信号を送る駆動手段と、前記イ
ンクジェットヘッドにインクを供給するインク供給部と
を有するヘッドユニットにおいて、前記インク供給部の
一部に、前記駆動手段に隣接し且つ当該駆動手段の発熱
により加熱される受熱部を設け、インクを吐出させない
加熱信号を必要に応じて前記駆動手段に発生させること
により当該駆動手段の発熱を制御する制御手段とを具備
することを特徴とするヘッドユニットにある。

【００１４】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記制御手段は、前記受熱部内のインクの温度を所
定の温度となるように制御することを特徴とするヘッド
ユニットにある。

【００１５】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記受熱部は、前記駆動手段が配設されてい
る基板上の少なくとも一部に密着されて設けられている
ことを特徴とするヘッドユニットにある。

【００１６】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記受熱部は、前記駆動手段上の少な
くとも一部に密着されて設けられていることを特徴とす
るヘッドユニットにある。

【００１７】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記加熱信号は、インクを吐出させる
駆動信号と一連の信号であることを特徴とするヘッドユ
ニットにある。

【００１８】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記加熱信号は、インクを吐出させる
駆動信号とは別に送出する信号であることを特徴とする
ヘッドユニットにある。

【００１９】本発明の第７の態様は、第１〜６の何れか
の態様のヘッドユニットを具備することを特徴とするイ
ンクジェット式記録装置にある。

【００２０】本発明の第８の態様は、インクジェットヘ
ッドにインク供給部からインクを供給し、駆動手段によ
って駆動電圧を印加してインクを吐出させるインクジェ
ット式記録方法において、前記駆動手段の発熱により前
記インクジェトヘッドへ供給されるインクを加熱するよ
うにすると共に、前記駆動手段にインクを吐出させない
加熱信号を与えることにより当該インクの温度を所定の
温度になるように制御することを特徴とするインクジェ
ット式記録方法にある。

【００２１】本発明の第９の態様は、第８の態様におい
て、前記加熱信号は、インクを吐出させる駆動信号と一
連の信号として送出することを特徴とするヘッドユニッ
トにある。

【００２２】本発明の第１０の態様は、第８又は９の態
様において、前記加熱信号は、インクを吐出させる駆動
信号とは別に送出することを特徴とするヘッドユニット
にある。

【００２３】かかる本発明では、駆動手段に発熱を行わ
せることで、受熱部を加熱してインクを加熱することが
できるため、ヘッドユニットに特別に加熱装置を設ける
必要がなく、ヘッドユニットを小型化して低コスト化を
図ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて詳細に説明する。

【００２５】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係るヘッドユニットの概略斜視図であり、図２はイ
ンクジェットヘッドを構成するヘッドチップの分解斜視
図であり、図３はヘッドチップユニットの平面図及び外
観斜視図である。

【００２６】本実施形態のヘッドユニット１０は、図示
するように、インクジェットヘッド１１と、インクを貯
留するインク供給部７０とから構成されている。

【００２７】インクジェットヘッド１１は、ヘッドチッ
プユニット３０と、駆動回路６２等が搭載された配線基
板６１と、ヘッドチップユニット３０や配線基板６１が
配設されたベースプレート６０とから構成されている。

【００２８】ヘッドチップユニット３０は、ヘッドチッ
プ２０と、この一方面側に設けられる流路基板５０とか
ら構成されている。

【００２９】ヘッドチップ２０は、駆動電界印加用の電
極２１が設けられた側壁２２で仕切られて形成された溝
２３からなる圧電セラミックプレート２４と、インクが
吐出するノズル開口４１を有するノズルプレート４０
と、ノズルプレート４０を支持するノズル支持プレート
４２と、インク室プレート２５とを具備する。

【００３０】インク室プレート２５には、貫通して形成
された共通インク室２６が、並設された溝２３の溝方向
の一部分について全体に亘って設けられている。

【００３１】また、インク室プレート２５の一方面に
は、図３に示すような流路基板５０が接合され、共通イ
ンク室２６の一方面は、この流路基板５０によって封止
されている。具体的には、この流路基板５０は、例え
ば、接着剤等によりインク室プレート２５の一方面に接
合され、図示しないねじ部材等によってベースプレート
６０に固定されている。

【００３２】このようなヘッドチップユニット３０は、
ベースプレート６０の一方面の縁部に固定されている。

【００３３】また、ベースプレート６０のヘッドチップ
ユニット３０が固定された一方面には、配線基板６１が
熱伝導良好な接着剤あるいは両面粘着テープ等を介して
密着するように接合されている。

【００３４】この配線基板６１の表面には、駆動回路６
２やその他の制御回路等が配設されており、ＩＣチップ
である駆動回路６２の各端子とヘッドチップ２０の各電
極２１に連続する配線とが電気的に導通するように、例
えば、ワイヤボンディング又はワイヤレスボンディング
等を介して接続されている。

【００３５】このような配線基板６１上に設けられた駆
動回路６２は、駆動手段として外部からの入力信号に基
づいて、電極２１に駆動電圧を印加するように動作する
ものであるが、このような動作により発熱する。

【００３６】また、後述するように、必要に応じて付加
的に入力される加熱信号によっても、発熱するようにな
っている。

【００３７】このようにヘッドチップユニット３０、配
線基板６１及びベースプレート６０から構成されたイン
クジェットヘッド１１には、インク供給部７０からイン
クが供給されるようになっている。

【００３８】ここで、インク供給部７０は、インクを貯
留するインクタンク７１と、インクタンク７１のインク
がインク供給管７２Ａを介して供給される受熱部７３Ａ
と、受熱部７３Ａ内のインクがインク供給管７２Ｂを介
して供給されると共にインク供給管７２Ｃを介してヘッ
ドチップ２０にインクを供給する受熱部７３Ｂとを具備
している。

【００３９】受熱部７３Ａは、内部にインクを一時的に
貯留する箱形形状を有し、ベースプレート６０の駆動回
路６２が配設されている面と反対側の面に熱伝導良好な
接着剤あるいは両面粘着テープ等を介して密着するよう
に接合されている。このような受熱部７３Ａは、上述し
たようにインクタンク７１からインク供給管７２Ａを介
してインクが供給されると共に、インク供給管７２Ｂを
介して受熱部７３Ｂにインクを供給する。

【００４０】受熱部７３Ａからインクが供給される受熱
部７３Ｂは、内部にインクを一時的に貯留する箱形形状
を有し、配線基板６１に配設された駆動回路６２上に熱
伝導良好に密着するように接合されている。このような
受熱部７３Ｂは、インク供給管７２Ｃと、流路基板５０
上に設けられた連結部７４とを介してヘッドチップ２０
にインクを供給する。

【００４１】なお、受熱部７３Ａ及び７３Ｂには、内部
に一時的に貯留されたインクの温度を検出する温度セン
サ４８が設けられている。

【００４２】この温度センサ４８の取付位置は、受熱部
７３Ａ及び７３Ｂ内のインクの温度を検出できれば、外
面又は内部等、特に限定されないが、本実施形態では、
受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクの温度を高精度に検
出できるように、受熱部７３Ａ及び７３Ｂの内部のイン
クに浸漬される領域にそれぞれ設けた。

【００４３】このような構成からなるヘッドユニット１
０におけるインクの加熱について以下に述べる。

【００４４】まず、インクタンク７１からインク供給管
７２Ａに供給されたインクは、受熱部７３Ａに流入す
る。この受熱部７３Ａに流入したインクは、後述する加
熱信号で駆動回路６２を発熱させて、この発生した熱が
配線基板６１を介してベースプレート６０に伝導され、
この伝導された熱で加熱される。

【００４５】受熱部７３Ａで加熱されたインクは、イン
ク供給管７２Ｂを介して受熱部７３Ｂで後述する加熱信
号で駆動回路６２を発熱させて、再びこの発生する熱に
よりさらに加熱される。

【００４６】加熱されて所定の温度になったインクは、
インク供給管７２Ｃ及び連結部７４を介してヘッドチッ
プ２０の溝２３に供給され、後述する制御部の制御信号
により変形された溝２３に該当するノズル開口４１から
インク滴が吐出される構成になっている。

【００４７】上述したヘッドユニット１０は、各色毎に
複数個インクジェット式記録装置に搭載されている。

【００４８】ここで、加熱信号によって駆動回路６２を
発熱させて、受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクを加熱
制御するインクジェット式記録装置の制御系について説
明する。

【００４９】図４は、インクジェット式記録装置の制御
ブロック図である。

【００５０】本実施形態の制御部８０は、インクジェッ
トヘッド１１に駆動信号を送る駆動制御部８１と、受熱
部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクの温度を検出する温度検
出手段８４と、温度検出手段８４が検出した上記温度の
情報に基づいて受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクの温
度を制御する温度制御手段８５とを有する。

【００５１】温度検出手段８４は、受熱部７３Ａ及び７
３Ｂ内に一時的に貯留されているインクに接触して設け
られている温度センサ４８からの信号によりインクの温
度を検出する。

【００５２】温度制御手段８５は、温度検出手段８４が
検出した受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクの温度に基
づいて駆動制御部８１を制御することにより、駆動手段
としての駆動回路６２に加熱信号を送出させて、この加
熱信号によって駆動回路６２を発熱させ、その発生した
熱で受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクが加熱されてイ
ンクの温度を制御する。

【００５３】この温度制御手段８５によって制御される
駆動制御部８１は、駆動手段として動作する駆動回路６
２の発生する駆動信号の電圧を制御する電圧制御手段８
２と、駆動回路６２の発生する駆動信号のパルス幅を制
御する波形制御手段８３とを有する。

【００５４】電圧制御手段８２は、温度検出手段８４が
検出した受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクの温度に応
じて駆動回路６２の駆動電圧を制御して、ヘッドチップ
ユニット３０に適正なインクの吐出を行わせる。

【００５５】なお、本実施形態では、温度制御手段８５
により、受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクの温度を所
定温度範囲となるように制御しているので、温度に応じ
て電圧制御手段８２が駆動電圧を制御することは実質的
に必要なくなる。

【００５６】一方、波形制御手段８３は、駆動回路６２
が発生する駆動信号のパルス幅を変更する制御を行い、
後述するように、駆動回路６２に加熱信号を発生させる
ようにパルス幅を制御する。

【００５７】このように制御された加熱信号によって、
駆動回路６２を発熱させ、この発生する熱で受熱部７３
Ａ及び７３Ｂ内のインクが加熱されて、インクの温度が
制御されることによりインクの粘度が調整される。

【００５８】ここで、インクは、その温度変化に伴って
粘度が変化することを具体的に述べる。なお、図５はイ
ンクジェット式記録装置に使用するインクの粘度―温度
特性図である。

【００５９】図に示すように、インクの温度変化によっ
て粘度が著しく変化する。例えば、インクの温度が５℃
のときの粘度は約０．０５４Ｐａ・ｓであるのに対し、
インクの温度が２５℃のときの粘度は０．０１８Ｐａ・
ｓと５℃の時の粘度に比べ約１／３まで低下してしま
う。

【００６０】そこで、インクの粘度が吐出に最適な粘度
になるように受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクの温度
を制御する。

【００６１】このような制御部８０は、一般的にヘッド
ユニット１０を搭載したインクジェット式記録装置に設
けられて、各色毎に設けられた複数のヘッドユニット１
０を同時に又は独立して制御することができるが、制御
部８０を駆動回路６２と共にヘッドユニット１０に搭載
するようにしてもよい。

【００６２】ここで、この受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内の
インクの温度制御方法は、特に限定されないが、本実施
形態では、必要に応じて温度制御手段８５が駆動制御部
８１を制御することによって、駆動回路６２にインクを
吐出させる駆動信号と一連の加熱信号、または独立の加
熱信号を発生させる。

【００６３】ここで、インクを吐出させる駆動信号と一
連の加熱信号により、インクを加熱することを印刷動作
中のヒートと言い、印刷動作前に独立した加熱信号によ
りインクを加熱することをプリヒートと言う。

【００６４】以下に述べる駆動信号とは、温度制御手段
８５により駆動回路６２が側壁２２の電極２１にパルス
を印加して、側壁２２を変形させてインク滴を吐出させ
ることを主目的とする駆動電圧を言うが、この駆動電圧
は同時に駆動回路６２を発熱させる。

【００６５】また、加熱信号とは、温度制御手段８５に
より駆動回路６２が、側壁２２の両側に設けられた電極
２１間にパルスを印加することにより、充放電電流が流
れ、この充放電電流で駆動回路６２を発熱させるが、側
壁２２を変形させないか、又は側壁２２を変形させても
インクを吐出しない程度しか変形させないパルスを言
う。

【００６６】まず、印刷動作中におけるインクの吐出時
と非吐出時の駆動信号及び加熱信号による加熱について
説明する。

【００６７】印刷動作中には選択的にインク滴を吐出さ
せるノズル開口４１と吐出させないノズル開口４１とが
あり、吐出時とは、印刷動作中に選択的にインク滴を吐
出させるノズル開口４１に対して、対応する溝２３の側
壁２２に設けられている電極２１に駆動電圧を印加し
て、側壁２２を変形させて対応するノズル開口４１から
インク滴が吐出する状態の時を言う。

【００６８】また、非吐出時とは、印刷動作中に選択的
にインク滴を吐出させないノズル開口４１に対して、対
応する溝２３の側壁２２の両側に設けられている電極２
１に駆動電圧が同電位となるようにして、対応するノズ
ル開口４１からインク滴が吐出しない状態の時を言う。

【００６９】まず、インクの吐出時の場合の駆動信号及
び加熱信号による加熱について以下に説明する。

【００７０】図６は、インク吐出時の駆動回路の出力す
る駆動信号を示す図で、図６（ａ）は加熱信号のない通
常のインク吐出時の駆動信号を示す図であり、図６
（ｂ）は通常の駆動信号に続いて一つの加熱信号を送出
した波形図であり、図６（ｃ）は通常の駆動信号に続い
て二つの加熱信号を送出した波形図である。

【００７１】ここで、図７は、図６（ａ）に示す加熱信
号のない通常のインク吐出時の駆動信号に対応した側壁
の動きを示す圧電セラミックプレートの側壁の断面図
で、以下に駆動信号によるインク吐出の動作について説
明する。

【００７２】まず、インクの吐出時は、図６（ａ）のＡ
においては図７（ａ）に示すように、駆動電圧を電極２
１ａ、２１ｂ及び２１ｃに印加しないので側壁２２ａ及
び２２ｂの変形はないのでインクは吐出されない。

【００７３】次に、図６（ａ）のＢにおいては、溝２３
ｂの電極２１ｂに正の駆動電圧を印加し、電極２１ａと
２１ｃには駆動電圧を印加しないので、図７（ｂ）に示
すように側壁２２ａは溝２３ａ側に、側壁２２ｂは溝２
３ｃ側に突出するように変形して溝２３ｂの容積を増加
してインク吐出の準備を行う。

【００７４】次に、図６（ａ）のＣにおいては、溝２３
ａ及び２３ｃの電極２１ａ及び２１ｃに正の駆動電圧を
印加し、電極２１ｂに駆動電圧を印加しないので、図７
（ｃ）に示すように、側壁２２ａ及び２２ｂを溝２３ｂ
側に突出するように変形して溝２３ｂの容積を減少して
圧力が増加し、ノズル開口からインクが吐出される。

【００７５】なお、インクを吐出させるために側壁２２
ａ及び２２ｂを変形させる駆動電圧のパルス幅は３〜４
μｓである。

【００７６】そして、インクが吐出された後は、図６
（ａ）のＤに示すように電極２１ａ、２１ｂ、及び２１
ｃに駆動電圧を印加しないので、側壁２２ａ及び２２ｂ
は、図７（ｄ）に示すように基の形に戻る。

【００７７】このような通常のインク吐出の駆動信号で
あっても、Ｂにおける電極２１ｂ、Ｃにおける電極２１
ａ及び２１ｃの正の駆動信号により、駆動回路６２と電
極２１ａ、２１ｂ、及び２１ｃとの間で放電電流が流れ
るため、駆動回路６２は発熱し、受熱部７３Ａ及び７３
Ｂ内のインクが加熱される。

【００７８】また、図６（ｂ）の駆動信号においては、
図６（ａ）の駆動信号と異なり、駆動回路６２がＣでイ
ンクを吐出させた後、引き続きＤでインクが吐出されな
い程度の０．４〜１μｓのパルス幅の一つの加熱信号を
送出することで、この加熱信号が一つ多い分だけ図６
（ａ）の駆動信号の場合に比べ駆動回路６２の発熱量を
多くすることによりその分インクが多く加熱される。

【００７９】さらに、図６（ｃ）の駆動信号において
は、駆動回路６２が、Ｄにおいてインクを吐出させない
程度のパルス幅の二つの加熱信号を送出すことにより、
図６（ｂ）の駆動信号の場合に比べ、この二つの加熱信
号が駆動回路６２をさらに多く発熱させて、受熱部７３
Ａ及び７３Ｂ内のインクが加熱される。

【００８０】上述の図６（ａ）の駆動信号と、図６
（ｂ）の一つの加熱信号を含む駆動信号と、図６（ｃ）
の二つの加熱信号を含む駆動信号とは、詳しくは後述す
るが、温度センサ４８が検出した受熱部７３Ａ及び７３
Ｂ内のインクの温度と所定の温度との温度差の大小によ
って適宜選択される。

【００８１】このように、吐出時の各溝に対応した電極
に、図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す吐出時におけ
る三つの態様の信号を、単独で電極に印加することで説
明したが、これに限定されず、インクの所定温度までの
温度差の大小によって、これら三つの態様の信号を、例
えば、所定の電極２１に図６（ａ）と（ｂ）の駆動電圧
を連続して印加してもよいし、あるいは、電極２１ａ、
２１ｂ、及び２１ｃとは異なる三つの電極２１にそれぞ
れ図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の駆動電圧を同時に印
加してもよい。このように適宜選択して所定の電極に駆
動電圧を印加することにより、受熱部７３Ａ及び７３Ｂ
内のインクの温度が所定の温度になるように加熱され
る。

【００８２】次に、インクの非吐出時における駆動信号
及び加熱信号による加熱について説明する。

【００８３】図８は、インク非吐出時の駆動回路の駆動
信号の図で、図８（ａ）は加熱信号のない通常のインク
非吐出時の駆動信号を示す図であり、図８（ｂ）は通常
の駆動信号に続いて一つの加熱信号を送出した波形図で
あり、図８（ｃ）は通常の駆動信号に続いて二つの加熱
信号を送出した波形図である。

【００８４】まず、通常のインク非吐出時においては、
温度制御手段８５により制御された駆動回路６２が図８
（ａ）に示すような駆動電圧を電極２１ａ、２１ｂ及び
２１ｃに印加する。

【００８５】即ち、駆動回路６２は、Ａ、Ｂ及びＤでは
電極２１ａ、２１ｂ、及び２１ｃに駆動電圧を印加しな
いので、例えば、図７（ａ）に示すように側壁２２ａ及
び２２ｂは変形しないためインクは吐出されない。また
Ｃでは駆動回路６２は、電極２１ａ、２１ｂ及び２１ｃ
のすべてに同電位となる正の駆動電圧を印加するので、
側壁２２ａ及び２２ｂは変形しないためインクは吐出さ
れない。このときの駆動回路６２の発熱は、側壁２２の
電極２１間の充放電動作を伴わないため、回路自身の消
費電力となり僅かである。

【００８６】また、図８（ｂ）の駆動信号においては、
Ａ及びＢでは、電極２１ａ、２１ｂ及び２１ｃには駆動
電圧が印加されないので側壁２２ａ及び２２ｂは変形し
ないためインクは吐出されない。Ｃでは駆動回路６２
は、電極２１ａ、２１ｂ及び２１ｃに同電位となる同電
位となる正の駆動電圧が印加されるので、側壁２２ａ及
び２２ｂは変形しないためインクは吐出されない。この
ときの駆動回路６２の発熱も、側壁２２の電極２１間の
充放電動作を伴わないため、回路自身の消費電力となり
僅かである。

【００８７】また、Ｄでは、電極２１ａ及び２１ｃには
駆動電圧は印加されないが、電極２１ｂにはインクを吐
出させない程度のパルス幅の一つの加熱信号が印加され
るので、この加熱信号が一つ多い分だけ図８（ａ）の駆
動信号に比べ、駆動回路６２の発熱量を多くすることに
より、その分インクが多く加熱される。

【００８８】次に、図８（ｃ）の駆動信号においては、
駆動回路６２がＤにおいて、インクを吐出させない程度
のパルス幅の二つの加熱信号を送出することにより図８
（ｂ）の駆動信号の場合に比べ、この二つの加熱信号
が、駆動回路６２をさらに多く発熱させて、受熱部７３
Ａ及び７３Ｂ内のインクが加熱される。

【００８９】上述の図８（ａ）の駆動信号と、図８
（ｂ）の一つの加熱信号を含む駆動信号と、図８（ｃ）
の二つの加熱信号を含む駆動信号とは、詳しくは後述す
るが、温度センサ４８が検出した受熱部７３Ａ及び７３
Ｂ内のインクの温度と所定の温度との温度差の大小によ
って適宜選択される。

【００９０】このように、非吐出時の各溝に対応した電
極２１に、図８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す非吐出
時における三つの態様の信号を単独で電極２１に印加す
ることで説明したが、これに限定されず、インクの所定
温度までの温度差の大小によって、これら三つの態様の
信号を、例えば、所定の電極２１に図８（ａ）と（ｂ）
の駆動電圧を連続して印加してもよいし、あるいは、電
極２１ａ、２１ｂ及び２１ｃとは異なる三つの電極２１
にそれぞれ図８（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の駆動電圧を
同時に印加してもよい。このように、適宜選択して所定
の電極２１に駆動電圧を印加することにより、受熱部７
３Ａ及び７３Ｂ内のインクの温度が所定の温度になるよ
うに加熱される。

【００９１】なお、上述の図６の（ｂ）、（ｃ）、図８
の（ｂ）、（ｃ）の加熱信号は、１〜２パルスとして説
明したが、これに限定されず、インクの温度と所定の温
度との温度差の大小によって、加熱信号のパルス数は１
パルス以上であればよいことは言うまでもない。

【００９２】また、加熱信号を送出する時間帯はＤに限
定されず、駆動信号が送出されていない時間帯であれば
どの時間帯でもよいことは言うまでもない。

【００９３】さらに、駆動信号が送出されていない時間
帯であれば、電極２１ｂに限定されず、どの電極に加熱
信号を送出してもよい。

【００９４】以上、印刷動作中におけるインクの吐出時
と非吐出時の駆動信号及び加熱信号による加熱について
説明したが、次に、印刷動作前の待機状態における駆動
信号及び加熱信号によるプリヒートについて説明する。

【００９５】なお、図９は、待機状態における駆動回路
が送出する加熱信号及び加熱信号に対応する側壁の断面
図である。

【００９６】待機状態においては、駆動回路６２は信号
を送出せず、電極２１に電圧が印加されないので、駆動
回路６２は発熱しない。

【００９７】しかし、待機状態においても、図９（ａ）
及び（ｂ）に示すように、駆動回路６２が、図中のＢの
時間帯で電極２１ｂに正の加熱信号を印加すると共に、
Ｃの時間帯でも電極２１ａ及び２１ｃに正の加熱信号を
印加するが、これらの加熱信号は、側壁２２ａ及び２２
ｂを変形させないか、又は側壁２２ａ及び２２ｂを変形
させてもインクを吐出させない程度のパルス幅、即ち
０．４〜１μｓに設定しているので、溝２３ａ及び２３
ｂの容積は変わらないためインクを吐出させることはな
いが、駆動回路６２を発熱させて、受熱部７３Ａ及び７
３Ｂが加熱され、この受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のイン
クがプリヒートされる。

【００９８】なお、上述の加熱信号は、１回当たり１パ
ルスであるが、これに限定されず、所定の温度になるま
での温度差の大小によって１回当たり２パルス以上の複
数回与えるようにしてもよい。

【００９９】また、加熱信号は、電極２１ａ、２１ｂ及
び２１ｃに送出されたとして説明したが、これに限定さ
れず、多く加熱する必要のある場合は多くの電極に、少
ない加熱であれば少ない電極に加熱信号を印加すればよ
いことは言うまでもない。

【０１００】以上、吐出時、非吐出時及び待機状態の三
つの態様のそれぞれの信号によりインクを所定温度にな
るように制御することについて説明したが、これに限定
されず、インクの温度と所定の温度との温度差の大小に
よって、これらの態様のそれぞれの信号、即ち、図６
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
及び図９（ａ）の信号を適宜選択して、所定の電極に駆
動電圧を印加することにより、受熱部７３Ａ及び７３Ｂ
内のインクの温度が所定温度となるように加熱される。

【０１０１】以上述べた印刷動作前に行うプリヒート及
び印刷動作中に行うヒートを温度制御手段８５によって
駆動制御部８１を制御してインクが所定の温度範囲、本
実施形態ではインクの粘度が０．０１〜０．０１５Ｐａ
・ｓになる範囲の温度である３０℃〜４２℃となるよう
に制御されれば、インクは最適な状態で吐出される。

【０１０２】以上述べたように温度制御手段８５によ
り、駆動回路６２に加熱信号を送出して、この加熱信号
で駆動回路６２を発熱させて、この発熱で受熱部７３Ａ
及び７３Ｂ内のインクが加熱されてインクの温度が制御
されるので、ヘッドユニット１０に特別に加熱装置を設
ける必要がなく、ヘッドユニット１０を小型化して低コ
スト化を図ることができる。

【０１０３】次に、本実施形態に係るインクジェット式
記録方法について説明する。

【０１０４】図１０は本実施形態に係る温度制御のフロ
ーチャートで、まず、ステップＳ１で電源が投入される
と、例えば、動作確認等の準備動作を行い、その後、ス
テップＳ２で温度検出手段８４が受熱部７３Ａ及び７３
Ｂ内のインクの温度を検出する。次いで、ステップＳ３
で温度検出手段８４が検出した受熱部７３Ａ及び７３Ｂ
内のインクの温度が所定温度範囲ではない場合は（ステ
ップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ４で検出した温度が所定
温度範囲より低いかを判断し、検出した温度が所定温度
範囲より低い温度の場合は（ステップＳ４：ＹＥＳ）、
ステップＳ５で温度制御手段８５が駆動制御部８１を制
御して、駆動回路６２が図９に示す加熱信号を発生する
ことにより、受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクをプリ
ヒートする。

【０１０５】また、ステップＳ４で温度検出手段８４が
取得した温度が所定温度範囲よりも低くない場合、すな
わち所定温度範囲よりも高い場合は（ステップＳ４：Ｎ
Ｏ）、ステップＳ６で冷却の為の待機状態となり、所定
時間が経過したところでステップＳ２〜ステップＳ６
を、受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクが所定温度範囲
内になるまで繰り返し行う。

【０１０６】また、ステップＳ３で取得した温度が所定
温度範囲の場合は（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップ
Ｓ７で印字信号があるか判断する。このステップＳ７で
印字信号が無い場合は（ステップＳ７：ＮＯ）、ステッ
プＳ２〜ステップＳ７を繰り返し待機状態となり、ステ
ップＳ７で印字信号がある場合は（ステップＳ７：ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ８で温度検出手段８４が受熱部７３Ａ
及び７３Ｂ内のインクの温度を検出する。次いで、ステ
ップＳ９で検出した温度が所定温度範囲より低い場合は
（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０で温度検出
手段８４が検出した温度と所定温度との温度差の大小に
よって、温度制御手段８５が駆動回路６２に発生させる
信号を図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び図８（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）の信号から適宜選択することによって、
受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクが加熱されると共に
印字、例えば一走査分の印字を行う。

【０１０７】また、ステップＳ９で検出した温度が所定
温度範囲の場合は（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ
１１で通常の印字、例えば一走査分の印字を行う。この
とき、インクは吐出に最適な粘度になる温度になってい
るために、特にインクが加熱される必要はないので、イ
ンクの吐出に使用されない側壁２２には、図８（ａ）に
示す加熱信号のない通常の非吐出時の駆動電圧が印加さ
れ、インクが吐出される側壁２２には図６（ａ）に示す
加熱信号のない通常の駆動電圧が印加される。

【０１０８】そして、ステップＳ１２で残りの印字信号
がある場合は（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ
８〜ステップＳ１１を繰り返し、ステップＳ１２で残り
の印字信号がない場合は（ステップＳ１２：ＮＯ）、次
の印字信号が入力されるまでステップＳ２〜ステップＳ
７を繰り返す待機状態となる。

【０１０９】以上説明したように、印刷動作前だけでな
く印刷動作中も、駆動信号及び加熱信号が駆動回路６２
を発熱させることにより、受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内の
インクの温度が加熱されて所定温度範囲となるように制
御するようにしたため、インクの温度が確実に制御され
て、印刷品質の向上を図ることができる。

【０１１０】なお、本実施形態では、ステップＳ６でイ
ンクジェットヘッド１１を待機させることによって所定
温度範囲まで冷却するようにしたが、これに限定され
ず、例えば、インクジェットヘッド１１を強制的に冷却
することができる冷却装置、例えばファン又はペルチェ
素子等を設け、この冷却装置を温度制御手段８５で制御
するようにしてもよい。

【０１１１】（他の実施形態）以上、本発明の実施形態
１を説明したが、ヘッドユニット及びインクジェット式
記録装置並びにインクジェット式記録方法の基本的な構
成は上述のものに限定されるものではない。

【０１１２】上述した実施形態１では、制御部８０が、
待機状態、吐出時及び非吐出時の三つの態様の信号を、
インクの温度と所定の温度との温度差の大小によって、
適宜選択して電極に電圧を印加してインクを加熱し、イ
ンクを所定温度になるように制御するようにしたが、加
熱信号が駆動回路を発熱させて、受熱部７３Ａ及び７３
Ｂ内のインクが加熱されれば、加熱信号は特にこれに限
定されない。

【０１１３】例えば、図１１で示す他の実施形態では、
駆動回路６２が電極２１ａ及び２１ｃに、正の駆動電を
印加すると共に、電極２１ｂには、電極２１ｂに印加す
る駆動電圧が、その立ち上がり及び立ち下がりの前後
で、電極２１ａ、２１ｃの駆動電圧に対して、隔壁を変
形させずインクが吐出されない程度に位相をずらすこと
により、駆動回路６２を発熱させて、受熱部７３Ａ及び
７３Ｂ内のインクを加熱する。この加熱は非吐出時の駆
動電圧の立ち上がり及び立ち下がりの位相を変更するだ
けで、印刷動作中に吐出動作を行わない側壁に駆動電圧
を印加させて駆動回路６２の発熱量を制御できるのでイ
ンクの加熱制御が容易にできる。

【０１１４】また、実施形態１では、インク供給部７０
の受熱部７３Ａ及び７３Ｂ内のインクが、温度制御手段
８５により駆動回路６２を発熱させて、受熱部７３Ａ及
び７３Ｂから加熱されると説明したが、これに限定され
ず、必要に応じて受熱部７３Ａ又は受熱部７３Ｂのいず
れか一つを設けるようにしてもよい。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヘッドユニットのインク供給部の一部に、駆動手段とし
ての駆動回路の発熱により加熱される受熱部を設け、制
御手段によってインクを吐出させない加熱信号を必要に
応じて駆動手段としての駆動回路に発生させることによ
り、ヘッドユニットに特別に加熱装置を設ける必要がな
くインクを所定温度に加熱することができるので、ヘッ
ドユニットを小型化して低コスト化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドユニットの概
略斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るヘッドユニットを構
成するヘッドチップの分解斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るヘッドチップの平面
図及び外観斜視図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録装置の制御ブロック図である。

【図５】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録装置に使用するインクの粘度―温度特性図である。

【図６】本発明の一実施形態に係る印刷動作中のインク
吐出時の駆動信号及び加熱信号の波形図である。

【図７】本発明の一実施形態に係る圧電セラミックプレ
ート側壁の断面図である。

【図８】本発明の一実施形態に係る印刷動作中のインク
非吐出時の駆動信号及び加熱信号の波形図である。

【図９】本発明の一実施形態に係る待機中のプリヒート
の加熱信号の波形図及び加熱信号に対応する側壁の断面
図である。

【図１０】本発明の一実施形態に係る温度制御のフロー
チャートである。

【図１１】本発明の他の実施形態に係る印刷動作中の駆
動信号及び加熱信号の波形図である。

【図１２】従来技術に係るヘッドチップの概略を示す分
解斜視図である。

【図１３】従来技術に係るヘッドチップの概略を示す要
部断面図である。

【図１４】従来技術に係るヘッドチップの概略を示す要
部断面図である。

【符号の説明】

１０ ヘッドユニット １１ インクジェットヘッド ２０ ヘッドチップ ２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 電極 ２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 側壁 ２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 溝 ２４ 圧電セラミックプレート ２５ インク室プレート ３０ ヘッドチップユニット ５０ 流路基板 ６０ ベースプレート ６２ 駆動回路 ７０ インク供給部 ７１ インクタンク ７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ インク供給管 ７３Ａ、７３Ｂ 受熱部 ７４ 連結部 ８０ 制御部 ８１ 駆動制御部 ８３ 波形制御手段 ８４ 温度検出手段 ８５ 温度制御手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットヘッドと、当該インクジ
   ェットヘッドに駆動信号を送る駆動手段と、前記インク
   ジェットヘッドにインクを供給するインク供給部とを有
   するヘッドユニットにおいて、 前記インク供給部の一部に、前記駆動手段に隣接し且つ
   当該駆動手段の発熱により加熱される受熱部を設け、イ
   ンクを吐出させない加熱信号を必要に応じて前記駆動手
   段に発生させることにより当該駆動手段の発熱を制御す
   る制御手段を具備することを特徴とするヘッドユニッ
   ト。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記制御手段は、前
   記受熱部内のインクの温度を所定の温度となるように制
   御することを特徴とするヘッドユニット。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記受熱部
   は、前記駆動手段が配設されている基板上の少なくとも
   一部に密着されて設けられていることを特徴とするヘッ
   ドユニット。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記受
   熱部は、前記駆動手段上の少なくとも一部に密着されて
   設けられていることを特徴とするヘッドユニット。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記加
   熱信号は、インクを吐出させる駆動信号と一連の信号で
   あることを特徴とするヘッドユニット。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかにおいて、前記加
   熱信号は、インクを吐出させる駆動信号とは別に送出す
   る信号であることを特徴とするヘッドユニット。
7. 【請求項７】 請求項１〜６の何れかのヘッドユニット
   を具備することを特徴とするインクジェット式記録装
   置。
8. 【請求項８】 インクジェットヘッドにインク供給部か
   らインクを供給し、駆動手段によって駆動電圧を印加し
   てインクを吐出させるインクジェット式記録方法におい
   て、 前記駆動手段の発熱により前記インクジェトヘッドへ供
   給されるインクを加熱するようにすると共に、前記駆動
   手段にインクを吐出させない加熱信号を与えることによ
   り当該インクの温度を所定の温度になるように制御する
   ことを特徴とするインクジェット式記録方法。
9. 【請求項９】 請求項８において、前記加熱信号は、イ
   ンクを吐出させる駆動信号と一連の信号として送出する
   ことを特徴とするヘッドユニット。
10. 【請求項１０】 請求項８又は９において、前記加熱信
    号は、インクを吐出させる駆動信号とは別に送出するこ
    とを特徴とするヘッドユニット。