JP2003326681A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットヘッドを加熱または冷却する
ことにより、安定した印字品質が得られるインクジェッ
ト記録装置を提供する。 【解決手段】 記録媒体搬送手段１３により搬送される
記録媒体１２にインクを飛翔させて、記録媒体１２上に
画像を印刷するインクジェットヘッド１８の待機位置
に、インクジェットヘッド１８の温度を検出する温度検
出手段２４と、温度検出手段２４が検出した温度を基に
インクジェットヘッド１８が適温となるようインクジェ
ットヘッド１８を加熱または冷却する温度制御手段２５
を設けことから、インクジェット記録装置を熱帯地や寒
冷地で使用しても、インクジェットヘッド１８内のイン
クの温度が常に適温に保持されているため、装置を設置
した環境に影響されることなく安定した印字品質が得ら
れるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドが実装されたキャリッジを往復動させて、インクジ
ェットヘッドから記録媒体にインクを飛翔させることに
より、記録媒体上に画像を印刷するインクジェット記録
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録は、インクジェット
ヘッドに設けられたノズルから微量のインク液滴を記録
媒体に向けて飛翔させることにより、記録媒体上にドッ
トによる画像を形成する技術であり、この技術が適用さ
れた記録装置のうち、シリアル走査型インクジェット記
録装置は、記録媒体を所定距離ずつ間欠的に搬送(副走
査)させながら副走査方向と直交する方向へインクジェ
ットヘッドを往復移動(主走査)させて、インクジェット
ヘッドに設けられた複数のノズルよりインクを飛翔させ
ることにより、記録媒体上に画像を形成するように構成
されている。

【０００３】前記シリアル走査型インクジェット記録装
置では、画像の品質と印刷速度は単位面積あたりのドッ
ト数に依存するが、銀塩写真のような高品質な画像を得
るためには、１ドットあたりのインク量を少なくし、か
つ単位面積あたりのドット数を多くすることによって画
像を形成することから、当然印刷速度は小さくなる。ま
た文字が中心となる画像を印刷する場合は、銀塩写真の
ような高品質の画像を印刷する場合よりも１ドットあた
りのインク量を多くして、低いドット密度で印刷するこ
とにより、画質はあまり低下させずに印刷速度を大きく
することができる。

【０００４】一方インクジェット記録装置で画像を印刷
する場合において問題となるのは、インクジェットヘッ
ド、特にインクを飛翔させるノズル付近の温度が変化す
るとインクの粘度と表面張力が変化するため、インクに
同一の駆動力を与えてもその飛翔量が変化してしまい、
その結果１ドットの大きさが変化するため、画像の濃度
や文字の太さが変化することである。

【０００５】またインクの温度が高くなるとインクの表
面張力が低下するため、インクジェットヘッドよりイン
クを飛翔させるとき、ノズル出口でちぎれたインクは記
録媒体に向けて飛翔し、ちぎれた部分からノズル側のイ
ンクはノズル内に戻っていくが、インクの温度が高くイ
ンクの表面張力が小さいほどインクとノズル内面との接
触角が小さくなるため、インクがノズル内に戻る際空気
がノズル内に入りやすくなると共に、空気がノズル部分
を超えてインクジェットヘッド内の加圧部に達してしま
うと、圧電素子を伸縮させて加圧部に駆動力を与えて
も、インクは飛翔しなくなる等の問題が生じる。

【０００６】一方インクジェット記録装置をコンピュー
タに接続して画像を印刷する場合、通常室温行うため使
用環境温度は１０〜３０℃程度を想定して設計されてい
るが、インクジェット記録装置を例えば自動現金取り扱
い機に搭載した場合、使用環境温度はもっと過酷なもの
となる。自動現金取り扱い機内には、現金やカードを搬
送するために多数のモータが設けられており、これらモ
ータが発生する熱によって内部の温度は外部よりも高く
なっている上、操作パネルの画面を発光させる光源でも
熱が発生するため、自動現金取り扱い機内に設置された
インクジェット記録装置で現金の取引情報を通帳に印刷
する場合、インクの温度はインクジェット記録装置をコ
ンピュータにつないで画像を出力する場合に比べて高く
なると共に、気温が高い場所に設置された自動現金取り
扱い機では、装置内部の温度はさらに高くなり、逆に気
温が低い場所に設置された自動現金取り扱い機では、モ
ータ等の発熱により装置内部の温度が上昇するまでの間
装置内部は低温状態になる。

【０００７】このため自動現金取り扱い機内に設置され
たインクジェット記録装置は、コンピュータにつないで
画像を印刷する場合に比べて使用可能な環境温度の範囲
を広く設定する必要があり、この点を考慮したインクジ
ェット記録装置が特開平１１−５８７６７号公報や、特
開２００１−３３４６４５号公報に記載されている。前
者公報のインクジェット記録装置は、インクジェットヘ
ッド内にペルチェ素子が実装され、また後者公報のイン
クジェット記録装置はインクジェットヘッドを保持する
キャリアにペルチェ素子が実装されていて、このペルチ
ェ素子によりインクヘッドを冷却または加熱することに
より、高温または低温下でも安定した印字品質が得られ
るように構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし前者公報のイン
クジェット記録装置のように、インクジェットヘッド内
にペルチェ素子を設けたものでは、インクジェットヘッ
ドの重量が重くなるため、インクジェットヘッドを高速
で移動する際、慣性によりインクジェットが搭載された
キャリアの移動精度が低下して印字品質に悪影響を与え
ると共に、ペルチェ素子が故障した場合、インクジェッ
トヘッド全体を交換しなければならないため、不経済で
ある等の問題もある。

【０００９】また後者公報のインクジェットヘッドが搭
載されたキャリアにペルチェ素子を実装したものでは、
インクジェットヘッド及びインクジェットヘッド内のイ
ンクをペルチェ素子により加熱または冷却しても、イン
クジェットヘッドと接する周囲の部品に熱が逃げるた
め、インクの温度を所望の値にするためには周囲の部品
へ逃げた熱を考慮してインクジェットヘッドを加熱また
は冷却しなければならず、ペルチェ素子に流す電流を大
きくなって消費電力が増大する等の問題がある。

【００１０】本発明はかかる従来の問題を改善するため
になされたもので、インクジェットヘッドの待機位置に
設置した温度制御手段によりインクジェットヘッドを加
熱または冷却することにより、キャリアの移動精度を低
下させることなく安定した印字品質が得られるインクジ
ェット記録装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明のインクジェット記録装置は、記録媒体搬送手段
により搬送される記録媒体にインクジェットヘッドより
インクを飛翔させて、記録媒体上に画像を印刷するイン
クジェット記録装置であって、インクジェットヘッドの
待機位置に、インクジェットヘッドの温度を検出する温
度検出手段と、温度検出手段が検出した温度を基にイン
クジェットヘッドが適温となるようインクジェットヘッ
ドを加熱または冷却する温度制御手段を設けものであ
る。

【００１２】前記構成により、インクジェット記録装置
を熱帯地や寒冷地で使用しても、インクジェットヘッド
内のインクの温度が常に適温に保持されているため、装
置を設置した環境に影響されることなく常に最適な印字
品質が得られると共に、キャリアやインクジェットヘッ
ドに温度制御手段を実装していないことから、キャリア
やインクジェットヘッドを高速で駆動しても、慣性によ
り移動精度が低下することが少ないため、常に安定した
印刷が可能になる。またインクジェットヘッドが故障し
た場合、インクジェットヘッドのみを交換すればよいた
め、従来の温度制御手段（ペルチェ素子）も含めて交換
する場合に比べて大変経済的である。

【００１３】前記目的を達成するため本発明のインクジ
ェット記録装置は、温度制御手段をインクジェットヘッ
ドの下面に接触自在な伝熱板と、伝熱板を介してインク
ジェットヘッドを加熱または冷却するペルチェ素子とか
ら構成したものである。

【００１４】前記構成により、インクジェットヘッドの
下部に設けられたインク室及びインク加圧室内のインク
を効率よく加熱または冷却することができるため、イン
クジェットヘッド全体を加熱または冷却するものに比べ
て熱効率が大変よいと共に、伝熱板をインクジェットヘ
ッドの下面に接触させることにより、加熱により膨張し
たインクがノズルより漏れ出すのを防止したことから、
漏れ出したインクにより周辺が汚損されたり、インクが
無駄に消費されることがない。また温度制御手段に印加
する直流電流の方向を変えるだけでインクジェットヘッ
ドを加熱したり、冷却することができるため、加熱手段
と冷却手段を別に設ける場合に比べて待機位置の少ない
スペースにも容易に設置することができると共に、温度
制御も容易に行える。

【００１５】前記目的を達成するため本発明のインクジ
ェット記録装置は、ペルチェ素子に冷却手段を設けたも
のである。

【００１６】前記構成により、インクジェット記録装置
を高温下で使用しても、印刷性能が低下することがな
い。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のインクジェット記録装置
を自働現金取り扱い機に搭載した実施の形態を図面を参
照して詳述する。図１は自働現金取り扱い機を示すもの
で、自働現金取り扱い機１には、各種の操作を行う操作
パネル２と、紙幣を出し入れする紙幣取り扱い口３、硬
貨を出し入れする硬貨取り扱い口４、カードを出し入れ
するカード挿入口５、通帳を出し入れする通帳挿入口
６、取り扱い明細を排出する明細排出口７、連絡用ボタ
ン８、連結用電話９等が設けられている。

【００１８】また前記現金自動取り扱い機１内には、取
り扱い明細などを記録媒体１２に印刷して、明細排出口
７より排出するインクジェット記録装置の本体１０が設
置されている。本体１０は図２に示すように、フレーム
１０ａに記録媒体１２を副走査方向（矢印Ａ）へ搬送す
る記録媒体搬送手段１３が設置されている。記録媒体搬
送手段１３は、記録媒体１２に圧接されて、摩擦力で記
録媒体１２を副走査方向Ａへ搬送する搬送ローラ１３ａ
と、この搬送ローラ１３ａを回転駆動する駆動モータ１
３ｂより構成されている。記録媒体搬送手段１３の搬送
ローラ１３ａの上方には、これと平行するようガイド杆
１４が横架されている。

【００１９】ガイド杆１４の両端はフレーム１０ａに固
着されていると共に、ガイド杆１４には、副走査方向Ａ
と直交する主走査方向（矢印Ｂ）に往復動自在にキャリ
ア１５が支承されている。フレーム１０ａの内面には、
キャリア１５を主走査方向Ｂへ駆動するヘッド駆動手段
１６が設置されている。ヘッド駆動手段１６は、一部が
キャリア１５に結着された無端状のタイミングベルと１
６ａと、このタイミングベルと１６ａを駆動する駆動モ
ータ１６ｂより構成されている。

【００２０】一方キャリア１５には、例えば黒色と、赤
色のインクが充填された複数のインクタンク１７が着脱
自在に実装されており、これらインクタンク１７より図
３に示すインクジェットヘッド１８にインクが供給され
るようになっている。インクジェットヘッド１８は、圧
電素子１９の歪を利用してインク加圧室１８ｈ内のイン
クを加圧することにより、ノズル１８ａより記録媒体１
２に向けインクを飛翔させるマルチヘッドより構成され
ており、下面に設けられた金属板よりなるノズルプレー
ト１８ｃに複数のノズル１８ａが主走査方向Ｂに離間し
て開口されている。

【００２１】ノズルプレート１８ｃ上には、チャンバプ
レート１８ｄが積層されていて、このチャンバプレート
１８ｄ上にリストリクタプレート１８ｅを介してダイヤ
フラムプレート１８ｆが積層されており、チャンバプレ
ート１８ｄとダイヤフラムプレート１８ｆの間に、各ノ
ズル１８ａと、各インクタンク１７毎に設けられたイン
ク室１８ｇを結ぶインク加圧室１８ｈが形成されてい
る。そして加圧室１８ｈ上方のダイヤフラムプレート１
８ｆ上に圧電素子２０が当接されている。インク室１８
ｇ及び圧電素子２０の周囲は、ステンレスやプラスチッ
ク等の薄板を積層することにより形成されたカバー１８
ｉで囲まれており、インク室１８ｇ内にはフィルタプレ
ート１８ｋが設けられていると共に、カバー１８ｉの上
面は保持板１８ｊにより覆われていて、この保持板１８
ｊの下面に圧電素子２０が取り付けられている。

【００２２】なお、ノズルプレート１８ｃには、厚さが
１００μｍ程度の金属薄板が使用され、このノズルプレ
ート１８ｃに直径が３０〜５０μｍ程度のノズル１８ａ
が１００〜２００μｍの間隔で開口されている。また圧
電素子２０は、フレーム１０ａの内側に取り付けられた
高周波駆動手段２１にフレキシブルケーブル２２を介し
て接続されている。高周波駆動手段２１は、電源及び高
周波回路（何れも図示せず）より構成されていて、図示
しない制御手段より送られる記録データに基づいて圧電
素子２０を駆動制御するようになっている。

【００２３】印刷休止時インクジェットヘッド１８が待
機する待機位置には、ノズル１８ａが目詰まりした場合
にクリーニングするノズルクリーニング手段２３と、イ
ンクジェットヘッド１８の下面の温度を検出する温度検
出手段２４及び温度検出手段２４が検出した温度に基づ
いてインクジェットヘッド１８の温度を制御する温度制
御手段２５が設置されている。温度制御手段２５は図４
に示すように、周囲が防湿シート２５ａで被覆されたペ
ルチェ素子２６より構成されていて、ペルチェ素子２６
の上面に、インクにより侵されることのない例えばシリ
コンゴムにより形成された伝熱板２５ｂが設けられてお
り、この伝熱板２５ｂがノズルプレート１８ｃの下面に
接触して、インクジェットヘッド１８内のインクを加熱
または冷却するようになっている。

【００２４】ペルチェ素子２６は給電線２７を介して制
御手段に接続されていて、制御手段より送られる制御信
号をもとに電流の方向を変えることにより、インクジェ
ットヘッド１８を加熱し、または冷却できるようになっ
ていると共に、ペルチェ素子２６の下面には、インクジ
ェットヘッド１８を冷却する際、下面側に発生する熱を
冷却する冷却手段２８が設けられている。この冷却手段
２８はヒートシンク２８ａと、これを冷却する冷却ファ
ン２８ｂより構成されていて、冷却が必要な時にのみ、
制御手段からの指令により冷却動作を行うようになって
いる。

【００２５】次に前記構成されたインクジェット記録装
置の作用を説明する。インクジェット記録装置の本体１
０が搭載された現金取り扱い機１は寒冷地や熱帯地等に
設置されることがあり、このような場所でも記録媒体１
２に印刷が正常に行われる必要がある。図５は水性イン
クと油性インクの水性インクを使用した場合の粘度と温
度の関係を示す線図、図６はインクの温度と画像濃度の
関係を示したもので、インクの温度が低い程インクの粘
度が大きくなって、インクの飛翔量が減少するため、印
刷濃度は低くなると共に、水溶性インクは、気温が０°
Ｃ以下になると冷凍してノズル１８ａより記録媒体１２
に飛翔させることが困難となる。

【００２６】また図７は水溶性インクと油性インクの温
度と表面張力の関係を示すもので、インクの温度が低く
なる程インクの表面張力が大きくなって、インクが飛翔
する際の抵抗力が増すためインクの飛翔量が減少し、イ
ンクの温度が高くなって表面張力が減少すると、ノズル
１８ａより記録媒体１２へ向けて飛翔されたインクとち
ぎれてノズル１８ａ内に残留するインクがインク加圧室
１８ｈ内へ戻る際、ノズル１８ａ内面とインクとの接触
角が小さくなるため、インク加圧室１８ｈ内に空気が侵
入しやすくなる。インクがインク加圧室１８ｈ内に空気
が侵入すると、次に圧電素子２０がインク加圧室１８ｈ
を加圧しても、侵入した空気が圧縮されるだけでノズル
１８ａよりインクを飛翔できなくなる。

【００２７】そこで本発明では、自働現金取り扱い機１
が設置された環境に応じて、常に適正な印刷が行えるよ
うインクジェットヘッド１８の温度が一定となるように
制御している。すなわち寒冷地に設置された自働現金取
り扱い機１では、搭載されたインクジェット記録装置本
体１０のインクジェットヘッド１８の温度が低くなっ
て、インクの粘度及び表面張力が高くなり、適正な印刷
ができなくなるが、これを防止するため、インクジェッ
トヘッド１８が待機しているときに温度検出手段２４が
インクジェットヘッド１８の下面の温度を検出し、制御
手段へ送る。制御手段には温度検出手段２４が検出した
インクジェットヘッド１８の温度をもとにペルチェ素子
２６の上面の温度が高くなるようペルチェ素子２６へ直
流電流を流す。

【００２８】これによってペルチェ素子２６の上面が発
熱して、インクジェットヘッド１８の下面に設けられた
ノズルプレート１８ｃに接触する伝熱板２５ｂを介して
インクジェットヘッド１８の下面が加熱され、インクジ
ェットヘッド１８内のインクが適正温度、例えば２０°
Ｃになるまで加熱されるため、自働現金取り扱い機１の
運転開始と同時に、適正な印刷が可能になると共に、自
働現金取り扱い機１の動作に伴いモータ等の発熱より内
部が例えば１０°Ｃ以上になったら、ペルチェ素子２６
への給電を停止して、無駄な電力の消費を抑制すると同
時にペルチェ素子２６の長寿命化をはかるようにする。

【００２９】一方熱帯地に設置された自働現金取り扱い
機１の場合は、逆にインクジェットヘッド１８内のイン
クが高温になりすぎてインクの表面張力が低下し、ノズ
ル１８ａより空気が侵入してしまう。これを防止するた
めペルチェ素子２６の上面の温度が気温より低くなるよ
うペルチェ素子２６に直流電流を流してインクジェット
ヘッド１８を冷却すると同時に、ペルチェ素子２６の下
面側を冷却手段２８で冷却する。これによってインクジ
ェットヘッド１８内のインクは適正温度の例えば２０°
Ｃに維持されるため熱帯地でも適正な印刷が可能になる
と共に、自働現金取り扱い機１内の温度が例えば４０°
Ｃ以下になった場合は、ペルチェ素子２６への給電を停
止して無駄な消費電力の抑制と、ペルチェ素子２６の長
寿命化を図るようにする。以上のようにしてインクジェ
ットヘッド１８内のインクの温度を常に適正温度に維持
することにより、自働現金取り扱い機１の設置環境に関
係なく、常に適正な印刷が可能になる。

【００３０】なお、インクの飛翔量のバラツキを小さく
して、より品質の良好な画像を得たい場合は、インクの
温度範囲をさらに細かく制御すればよい。またインクジ
ェット記録装置の電源が切られて休止状態が続くと、ノ
ズル１８ａ付近のインクが乾燥固化して、ノズル１８ａ
が目詰まりを起こすので、これを防止するため、ノズル
１８ａが伝熱板２５ｂと接触した状態で停止させるか、
クリーニング手段２３と接触させた状態で停止させるこ
とにより、ノズル１８ａが目詰まりを起こすのを未然に
防止することができる。この場合、次の運転時にインク
ジェットヘッド１８の温度が適正値にないときには、一
旦インクジェットヘッド１８を温度制御手段２５へ移動
させて、インクジェットヘッド１８が適正温度になるま
で加熱または冷却してから印刷を開始すればよい。さら
に前記実施の形態では、インクジェット記録装置を自働
現金取り扱い機１に搭載した例について説明したが、常
温で使用することが少ないインクジェット記録装置全般
に適用できるものである。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上詳述したように、記録媒体
搬送手段により搬送される記録媒体にインクを飛翔させ
て、記録媒体上に画像を印刷するインクジェットヘッド
の待機位置に、インクジェットヘッドの温度を検出する
温度検出手段と、温度検出手段が検出した温度を基にイ
ンクジェットヘッドが適温となるようインクジェットヘ
ッドを加熱または冷却する温度制御手段を設けことか
ら、インクジェット記録装置を熱帯地や寒冷地で使用し
ても、インクジェットヘッド内のインクの温度が常に適
温に保持されているため、装置を設置した環境に影響さ
れることなく常に最適な印字品質が得られると共に、キ
ャリアやインクジェットヘッドに温度制御手段を実装し
ていないことから、キャリアやインクジェットヘッドを
高速で駆動しても、慣性により移動精度が低下すること
が少ないため、常に安定した印刷が可能になる。

【００３２】またインクジェットヘッドが故障した場
合、インクジェットヘッドのみを交換すればよいため、
従来の温度制御手段（ペルチェ素子）も含めて交換する
場合に比べて大変経済的であると共に、温度制御手段を
インクジェットヘッドの下面に接触自在な伝熱板と、伝
熱板を介してインクジェットヘッドを加熱または冷却す
るペルチェ素子とから構成したことから、インクジェッ
トヘッドの下部に設けられたインク室及びインク加圧室
内のインクを効率よく加熱または冷却することができる
ため、インクジェットヘッド全体を加熱または冷却する
ものに比べて熱効率が大変よい上、伝熱板をインクジェ
ットヘッドの下面に接触させることにより、加熱により
膨張したインクがノズルより漏れ出すのを防止したこと
から、漏れ出したインクにより周辺が汚損されたり、イ
ンクが無駄に消費されることがない。

【００３３】さらに温度制御手段に印加する直流電流の
方向を帰るだけでインクジェットヘッドを加熱したり、
冷却することができるため、加熱手段と冷却手段を別に
設ける場合に比べて待機位置の少ないスペースにも容易
に設置することができると共に、温度制御も容易に行え
る前記目的を達成するため本発明のインクジェット記録
装置は、ペルチェ素子に冷却手段を設けたものである。
前記構成により、インクジェット記録装置を高温下で使
用しても、印刷性能が低下することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態になるインクジェット記録
装置を搭載した自動現金取り扱い機斜の視図である。

【図２】本発明の実施の形態になるインクジェット記録
装置に設けられたインクジェットヘッド周辺の斜視図で
ある。

【図３】本発明の実施の形態になるインクジェット記録
装置に設けられたインクジェットヘッドの断面図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態になるインクジェット記録
装置に設けられたインクジェットヘッドの温度を制御す
る温度制御手段の断面図である。

【図５】水性インク及び油性インクの温度と粘度との関
係を示す線図である。

【図６】水性インクの温度と印刷画像の濃度との関係を
示す線図である。

【図７】水性インク及び油性インクの温度と表面張力と
の関係を示す線図である。

【符号の説明】

１２ 記録媒体 １３ 記録媒体搬送手段 １８ インクジェットヘッド ２４ 温度検出手段 ２５ 温度制御手段 ２５ｂ 伝熱板 ２６ ペルチェ素子 ２８ 冷却手段

フロントページの続き (72)発明者 古谷 要 愛知県尾張旭市晴丘町池上１番地 株式会 社日立製作所情報機器事業部内 (72)発明者 末松 孝二 愛知県尾張旭市晴丘町池上１番地 株式会 社日立製作所情報機器事業部内 Ｆターム(参考） 2C056 EA28 EB07 EB30 EC07 EC11 EC29 EC35 FA04 FA10 KD10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体搬送手段により搬送される記録
   媒体にインクジェットヘッドよりインクを飛翔させて、
   前記記録媒体上に画像を印刷するインクジェット記録装
   置であって、前記インクジェットヘッドの待機位置に、
   前記インクジェットヘッドの温度を検出する温度検出手
   段と、前記温度検出手段が検出した温度を基に前記イン
   クジェットヘッドが適温となるよう前記インクジェット
   ヘッドを加熱または冷却する温度制御手段を設けたこと
   を特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記温度制御手段を、前記インクジェッ
   トヘッドの下面に接触自在な伝熱板と、前記伝熱板を介
   して前記インクジェットヘッドを加熱または冷却するペ
   ルチェ素子とから構成してなる請求項１に記載のインク
   ジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記ペルチェ素子に冷却手段を設けてな
   る請求項２に記載のインクジェット記録装置。