JP2728955B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱記録ヘッドを用いた画像記録装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 熱エネルギーを用いた画像記録法は、例えば感熱記
録、熱転写記録に代表されるように、プリンタ、複写機
等に広く利用されている。この中でも、電気熱変換体を
用いた液体噴射記録法（例えば特開昭54−51837号に記
載のもの）は、高速化、高画質、高信頼性を得ることが
でき、他の方式に見られない利点を有している。

さて、これらの記録法では電気熱変換体を複数個並置
したマルチ記録ヘッドにより記録し、記録速度を向上さ
せる。ところがこの場合、記録画像によっては、マルチ
記録ヘッド内に温度差が生じ、記録画像の不均一性（濃
度ムラ）の原因となっていた。

この様な欠点を解決する手段の一つとして、ヒートパ
イプを電気熱変換体の配置方向に沿ってマルチ記録ヘッ
ドに装着し、ヒートパイプを介して該マルチ記録ヘッド
の温度変化に応じて放熱あるいは加熱を行なうものがあ
る。例えば、電気熱変換体による熱エネルギーを用いた
マルチ液体噴射記録ヘッドにヒートパイプを装着するこ
とで、マルチ液体噴射記録ヘッド内の温度をほぼ均一に
保ち、記録画像の均一化を達成している。

［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、ヒートパイプ自身の
熱輸送能力に限界があり、熱記録ヘッドの発熱量がこの
限界を超えると、ヒートパイプ内に大きな温度差が生
じ、強いては“ドライアウト”状態となる。したがっ
て、このとき、熱記録ヘッド内でも電気熱変換体の並置
方向に大きな温度差が生じ、記録画像を均一に保つこと
が困難であるといった欠点がある。

本発明は、上記従来の技術の有する欠点に鑑みてなさ
れたもので、熱記録ヘッドの温度の均一化を可能にし、
濃度ムラのない高画質な画像記録を可能とする画像記録
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、複数の電気熱変換体が並置されている熱記
録ヘッドにヒートパイプが一体的に装着された画像記録
装置において、 前記熱記録ヘッドの温度を検出する複数の検温素子を
備え、 該検温素子が検出した検出温度から温度差を求め、求
めた温度差が予め定められている設定温度差を越えた場
合、前記熱記録ヘッドの電気熱変換体の駆動間隔を変更
する制御手段を有することことを特徴とする。

また、好ましくは検温素子がヒートパイプの複数箇所
に配置されるものであり、前記制御手段が記録紙の搬送
間隔を変化させることによる熱記録ヘッドの休止時間を
変える制御、あるいは印字周波数によって前記電気熱変
換体の駆動間隔を変更する制御を行うように構成可能で
ある。

〔作用〕

記録動作中、熱記録ヘッドの温度を複数箇所で検出
し、ヒートパイプを介して熱記録ヘッドの加熱あるいは
放熱を行うとともに、検出温度の温度差を求め、求めた
温度差が予め定められている設定温度差を越えた場合、
熱記録ヘッドの電気熱変換体の駆動間隔を変更すること
で熱記録ヘッドの温度調節を行う。

また、ヒートパイプに配された検温素子で温度を検出
する場合、検出温度からヒートパイプの熱輸送量を把握
することができる。

また、熱記録ヘッドの電気熱変換体の駆動間隔を変更
するには、記録紙の搬送間隔を変化させることによる前
記熱記録ヘッドの休止時間を変えること、あるいは印字
周波数を変えて電気熱変換体の駆動間隔を変更すること
で熱記録ヘッドの発熱量を調整制御することができる。

［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図は本発明の一実施例を示す平面図である。

本実施例では、矢印Ａ方向に搬送される、カットシー
トの記録紙５の上側で、その搬送方向Ａに直交する方向
に、不図示の複数の電気熱変換体が並置された、熱記録
ヘッドである液体噴射記録用ヘッド１が固定配置されて
いる。本実施例の液体噴射記録用ヘッド１は、吐出口ピ
ッチ400dpi、吐出口数3328のA4版用フルマルチヘッドで
ある。この液体噴射記録用ヘッド１には、電気熱変換体
の並置方向に沿って、該液体噴射記録用ヘッド１の温度
を検出する３つの検温素子61,62,63が検温素子61を中央
にして間隔を設けて配置されており、さらに、一端が該
液体噴射記録用ヘッド１よりも側方へ突出した突出部分
を有する管径9.7φ、最大熱輸送量40Wのヒートパイプ２
が一体的に装着されている。このヒートパイプ２には、
該ヒートパイプ２を介して液体噴射記録用ヘッド１を加
熱する温調ヒータ３と液体噴射記録用ヘッド１から伝達
される熱を放散する、放熱フィン４とが、前述の突出部
分に取付けられている。放熱フィン４は不図示の送風機
とともに冷却手段を構成し、該送風機によって冷却され
て放熱を行なう。また、本実施例では、液体噴射記録用
ヘッド１の中央部分に配置された検温素子61の検出温度
にしたがって、前述の温調ヒータ３あるいは送風機を駆
動する不図示の温調制御手段を備えている。この温調制
御手段により、液体噴射記録用ヘッド１はヒートパイプ
２を介して放熱あるいは加熱されて、一定の温度（45℃
〜47℃）に保たれる。さらに、本実施例の画像記録装置
は、中央の検温素子61の両側に配置されている検温素子
62,63の検出温度から、液体噴射記録用ヘッド１におけ
る両端の温度差を求め、その温度差が予め定められる設
定温度差を越えた場合、すなわち、液体噴射記録用ヘッ
ド１において部分的な温度上昇が発生した場合、記録紙
５の搬送間隔を広げる制御手段を備えており、記録紙５
の搬送間隔を広げることにより熱記録ヘッドの放熱量を
調整制御する構成となっている。

次に、本実施例の動作について説明する。

ここでは、A4版カットシートの記録紙５に対し、記録
紙５の搬送間隔、すなわち搬送時の記録紙間距離を60m
m、記録走度を約30CPMとして、印字Duty60％および80％
のハーフトーンを、それぞれ印字周波数2KHzで連続100
枚の記録を行なう場合について考える。

これらの場合の記録動作中における検温素子62,63に
よる検出温度の変化、すなわち液体噴射記録用ヘッド１
の両端の温度変化を、第２図に示す。

第２図（ａ）は、印字Duty60％のハーフトーンを印字
した場合の温度変化を示したものであり、この場合、液
体噴射記録用ヘッド１の温度変化は小さく、検温素子6
2,63の検出温度T₁,T₂の温度差も印字開始時点から終了
までの間常に２℃以下となっており、液体噴射記録用ヘ
ッド１は一定の温度（45℃〜47℃）に保たれて濃度ムラ
のない均一な画像記録を行なうことができた。

これに対し、印字Duty80％のハーフトーンを印字した
場合の温度変化を第２図（ｂ）に示す。この場合、検温
素子63での検出温度T₂は変動も小さくほぼ一定となって
いるが、検温素子62での検出温度T₁は印字開始直後から
上昇が大きく、記録が進んで記録紙５が15枚以上になる
と、その温度上昇はさらに激しいものとなっており、こ
の温度上昇に伴なって、検温素子62,63での検出温度T₁,
T₂の温度差は、印字開始直後で５℃以上となり印字が進
むに連れてさらに広がっている。

液体噴射記録用ヘッド１では温度上昇に応じて発熱し
ており、その熱量が増大してヒートパイプ２の最大熱輸
送量（40W）を越えると、ヒートパイプ２の熱伝導が悪
化して前述の冷却手段による放熱効果も低下し、ヒート
パイプ２内で温度差が生じる。そして、液体噴射記録用
ヘッド１での発熱量がさらに増大すると、ヒートパイプ
２はドライアウト状態となって熱伝導が不可能となり温
度差が激しくなる。

前述の液体噴射記録用ヘッド１における、検温素子6
2,63による検出温度T₁,T₂の温度差は、このヒートパイ
プ２で発生した温度差に影響するものであるため、ヒー
トパイプ２の温度差の原因となる液体噴射記録用ヘッド
１の発熱量を、ヒートパイプ２がドライアウト状態とな
る前に、減少させる必要がある。

そのため、本実施例では制御手段において、検温素子
62,63での検出温度T₁,T₂の温度差が、ヒートパイプ２が
ドライアウト状態となる前と考えられる、４℃に達した
際、記録紙５の搬送間隔、すなわち記録紙５間の距離を
大きくして、記録紙５間で印字を行なわない時間を延ば
し、その間における放熱効果の増大を図る。

ここでは、検温素子62,63の検出温度T₁,T₂が、T₁−T₂
＜４℃であれば、前述のように、記録紙５の搬送間隔α
_１を60mmとし、T₁−T₂≧４℃となると記録紙５の搬送間
隔α_１を120mmとする。

この制御により、ヒートパイプ２のドライアウトの発
生以前に液体噴射記録用ヘッド１の平均発熱量を約20％
減少させることができ、印字Duty80％以上の高印字Duty
画像を連続して記録する場合であっても、ヒートパイプ
２のドライアウトは発生することはなく、液体噴射記録
用ヘッド１の温度差は３℃以内に抑えられ、濃度ムラの
ない均一な画像を得ることができた。

つづいて、本発明の第２実施例について説明する。

本実施例の構成は、前述の第１実施例と同様である。

第１実施例では制御手段において記録紙５の搬送間隔
を広げることによって、液体噴射記録用ヘッド１の発熱
を抑制したが、本実施例では液体噴射記録用ヘッド１の
印字周波数を変化させている。

印字周波数を変化させる場合、それに伴なって記録紙
５の搬送速度も変化させる必要があるので、本実施例で
は検温素子62,63の検出温度T₁,T₂がT₁−T₂＜４℃であれ
ば印字周波数2KHzで記録紙５の搬送速度を130mm/sと
し、T₁−T₂≧４℃となると、印字周波数1.5KHzで記録紙
５の搬送速度を100mm/sとする。

この制御により、液体噴射記録用ヘッド１による記録
液の吐出間隔、すなわち電気熱変換体の駆動間隔が長く
なって、その間に、ヒートパイプ２を介して行なわれる
熱の放散が増進され、液体噴射記録用ヘッド１の平均発
熱量を抑制することができ、第１実施例の場合と同様に
濃度ムラのない均一な画像を得ることができる。

本実施例のように印字周波数を変化させる場合、記録
紙５はカットシートおよび連続紙の何れについても有効
となる。

次に、本発明の第３実施例について説明する。

前述の第１および第２実施例では、各検温素子61,62,
63を液体噴射記録用ヘッド１に配置したが、本実施例で
は、第３図に示すように、中央の検温素子61は同様に液
体噴射記録用ヘッド１の中央部分へ配置され、その他は
検温素子62′,63′として、それぞれ、ヒートパイプ２
上で液体噴射記録用ヘッド１の両端部分に対応する位置
に配置されている。本実施例では、温調制御手段は、前
述の各実施例の場合と同様に、中央の検温素子61の検出
温度にしたがって温調ヒータ３あるいは冷却手段を駆動
するが、印字速度制御手段はヒートパイプ２に配置され
た検温素子62′,63′の検出温度の温度差を求めて、求
めた温度差が設定値を越えていれば印字速度を変化させ
る。

前述したように、液体噴射記録用ヘッド１で生じる温
度差は、液体噴射記録用ヘッド１が発する熱によって生
じるヒートパイプ２の温度差に影響されるため、本実施
例のように検温素子62′,63′をヒートパイプ２上に配
置して、その温度変化を検出することで、液体噴射記録
用ヘッド１の温度上昇によってヒートパイプ２へ伝えら
れる熱に応じたヒートパイプ２の温度変化を精度よく検
出でき、ヒートパイプ２のドライアウト状態をより確実
に防止可能となる。

以上説明した各実施例では液体噴射記録用ヘッドを使
用した例を示したが、本発明は、感熱、熱転写記録装置
等電気熱変換体を用いる記録装置すべてに対して有効で
ある。

以上のように本発明は、インクジェット記録方式の画
像記録装置の中でも、特にバブルジェット方式の記録ヘ
ッド、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
に対応していて核沸騰を得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
作用面に核沸騰させて、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、少なくとも一つの液を形
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成を開示する米国
特許第4558333号明細書、米国特許第4459600号明細書を
用いた構成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123670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
対応せる構成を開示する特開昭59年第138461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成や、一体的
に形成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ッピング手段、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。更に記録装置の記録モードとしては黒色などの主流
色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的
に構成するか、副数個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具えた装置にも本発明はきわめて
有効である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、下記のような効果を奏
するものである。

（１）ヒートパイプを介して行なう、熱記録ヘッドの温
調が不可能な場合、熱記録ヘッドの電気熱変換体の駆動
間隔を変更して熱記録ヘッドの発熱量を制御するので、
熱記録ヘッドの異常な温度上昇が防止でき、常に一定の
温度に保持できるとともに、熱記録ヘッドの温度の均一
化が可能となって、濃度ムラのない高画質の画像記録を
行なうことができる。

（２）検温素子をヒートパイプに配置した場合、熱記録
ヘッドから伝達される熱量に応じたヒートパイプの温度
変化を直接検出できるため、ヒートパイプにおける実際
の熱輸送量の検出精度が向上して、熱記録ヘッドの発熱
量の増大によって引起されるヒートパイプのドライアウ
ト状態を確実に回避でき、記録動作の信頼性が向上す
る。

（３）熱記録ヘッドの電気熱変換体の駆動間隔を変更す
る構成として、記録紙の搬送間隔を変化させことにより
熱記録ヘッドの休止時間を変える場合、あるいは印字周
波数を変化させることにより電気熱変換体の駆動間隔を
変る場合、いずれも、その間隔により熱記録ヘッドの放
熱が促進されて発熱を抑制することができる。特に、印
字周波数を変化させる場合、記録紙はカットシートおよ
び連続紙の何れに対しても有効となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像記録装置の一実施例を示す平面
図、第２図は第１図に示す液体噴射記録用ヘッド１の温
度変化を示す図、第３図は本発明の第３実施例を示す平
面図である。 １……液体噴射記録用ヘッド、 ２……ヒートパイプ、３……温調ヒータ、 ４……放熱フィン、５……記録紙、 61,62,63,62′,63′……検温素子。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の電気熱変換体が並置されている熱記
   録ヘッドにヒートパイプが一体的に装着された画像記録
   装置において、 前記熱記録ヘッドの温度を検出する複数の検温素子を備
   え、 該検温素子が検出した検出温度から温度差を求め、求め
   た温度差が予め定められている設定温度差を越えた場
   合、前記熱記録ヘッドの電気熱変換体の駆動間隔を変更
   する制御手段を有することを特徴とする画像記録装置。
2. 【請求項２】前記検温素子がヒートパイプの複数箇所に
   配置されることを前記特徴とする請求項１に記載の画像
   記録装置。
3. 【請求項３】前記制御手段が、記録紙の搬送間隔を変化
   させることによる熱記録ヘッドの休止時間を変える制御
   を行うことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の画
   像記録装置。
4. 【請求項４】前記制御手段が、印字周波数によって前記
   電気熱変換体の駆動間隔を変更する制御を行うことを特
   徴とする請求項１あるいは２に記載の画像記録装置。