JP3115990B2

JP3115990B2 - 画像記録装置およびその制御方法

Info

Publication number: JP3115990B2
Application number: JP08000249A
Authority: JP
Inventors: 昌也永田; 昌芳経澤; 正昭尾崎; 馨樋口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 2000-12-11
Anticipated expiration: 2016-01-05
Also published as: EP0782925A3; JPH09187948A; EP0782925A2; US6045217A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等の画像記録装置に係り、詳しくは、イ
ンクの気体を断続的に吐出させて選択的に記録媒体上に
付着または浸透させることにより、画像を形成する画像
記録装置であって、ヘッドの構造に特徴を有する画像記
録装置およびその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の吐出式の画像記録方式としては、
インクジェット方式、および静電記録方式等がある。イ
ンクジェット方式は、タンクに収納している液体状のイ
ンクを画像データに対応した電気信号により圧電素子等
を用いて加圧し、ノズルより吐出することにより印字を
行なう。また、静電記録方式では、粉体もしくは液体
（霧状）のインクを帯電して、静電的な吸引力によりノ
ズルから吐出させ、ノズル先端に設けたシャッタを画像
データに対応した電気信号により開閉することにより印
字を行なう。

【０００３】また、気体状のインクを吐出して記録媒体
上に付着させる技術がある。この方法では、気体を吐出
するためノズルでの目詰まりが少なく、画素が分子状態
で記録されるため、解像度が高く、しかも階調性に優
れ、滲みの少ない印字を行なうことができる。図１２
は、従来提案されている、気体状のインクを吐出して記
録媒体上に付着させる技術を使用した画像記録装置の構
成図である。これは、特公昭５６−２０２０号公報で開
示されているものである。

【０００４】図１２を参照して、画像記録装置は、内部
にインク３を含む印字ヘッド２０１と、気体状のインク
３ａを帯電させる帯電電極部２０４と、帯電電極４およ
び印字ヘッド１に接続され、帯電電極部４に電源を供給
する電源２０５と、帯電した気体状のインク３ａを集束
する電界レンズ２０６および電界レンズ２０７と、帯電
した気体状のインク３ａを誘導する背面電極２１１と、
画像が記録される記録媒体２１２と、画像データの信号
を供給する信号源２１０と、信号源１０からの信号に基
づいてインク吐出量を制御する電界シャッタ２１５とを
含む。印字ヘッド２０１は、加熱装置２０２と、加熱装
置２により加熱され気化するインク２０３とを含む。加
熱装置２０２は、電気ヒータ２１３と、その電源２１４
とを含む。

【０００５】次に、その動作を説明する。印字ヘッド２
０１の内部のインク２０３は、加熱装置２０２により加
熱され気化する。その気化した気体状のインク２０３ａ
は印字ヘッド２０１から噴射され、その気体状のインク
２０３ａは噴射されると同時に帯電電極２０４を通過す
る際、帯電電極２０４によって帯電される。帯電した気
体状のインク２０３ａは、電界レンズ２０６、２０７に
より集束され、ついで、電界シャッタ２１５を通過する
際に信号源２１０により吐出量を制御され、背面電極２
１１に向かって飛行し、記録媒体２１２上に画像を形成
する。

【０００６】しかし、これらの従来の技術では以下のよ
うな問題がある。すなわち、インクジェット方式によれ
ば、インクタンク内に空気が入り込むことにより、加圧
が十分にできなくなり、印字が行なえなくなるという問
題があった。また、液体状のインクを用いるため、ノズ
ルでのインクの目詰まりや記録媒体上でのインクの滲み
による画質の劣化が生ずるといった問題点もあった。ま
た、静電記録方式によれば、インクが粉体の場合には、
インク粒子が、ブロッキングにより固まり、目詰まりを
起こすといった問題点があり、また、インクが液体の場
合には、インクジェット方式と同様の目詰まり、滲みと
いった問題点があった。

【０００７】さらに、前述の、図１２に示された気体状
のインクを吐出して記録媒体上に付着させる方法によれ
ば、気体状のインクは、常に吐出されることになる。記
録に用いられなかったインクが無駄になるのでランニン
グコストが増加する。さらに、その不使用の気体状のイ
ンクを回収する装置、および電界シャッタ２１５の周辺
のクリーニングを行なう装置が必要となる。その結果装
置の小型化およびメンテナンス性に問題が生ずる。ま
た、印字ヘッド２０１から帯電電極２０４までの気体状
のインク２０３ａの移動は、そのインク２０３の気化に
よる体積膨張により、インクヘッド２０１の中の圧力が
上昇して気体状のインク２０３ａが噴射されることによ
り行なわれる。そのため印字指令に対する印字動作の応
答性が悪くなり、また、印字指令に対する印字動作が、
印字ヘッド２０１内のインク２０３の量による影響も受
けることとなり、濃度むらが発生するなど印字品位に問
題があった。

【０００８】我々は、上記問題点に鑑み、特願平７−４
９７７８号において、インクを気化させた気体を、記録
すべき画像データに対応した電気信号に応じて断続的に
吐出させ、記録媒体上に付着もしくは浸透させて、その
画像を得る新たな方法を提案している。この手法を実現
する装置は、インクを加熱する加熱装置と、そのインク
を吐出する吐出装置と、記録すべき画像データに対応し
た電気信号に応じて断続的に吐出するよう制御を行なう
吐出制御装置とを含む。この手法は、以下の３つの手法
を含む。すなわち、第１の手法として、インクを帯電
し、その帯電したインクを加熱することにより気体にし
て、記録媒体の背面に配設した背面電極により前記気体
を吐出させる。この場合、帯電時のインクは、粉体もし
くは液体である。

【０００９】第２の手法としては、インクを加熱するこ
とにより気体とし、その加熱した気体を帯電することに
より、記録媒体の背面に配設した背面電極に前記気体を
吐出せさる。この場合、加熱前のインクは、粉体もしく
は液体である。この第１の手法および第２の手法による
装置は、インクを加熱する加熱装置と、そのインクを吐
出する吐出装置と、記録すべき画像データに対応した電
気信号に応じて断続的に吐出するよう制御を行なう吐出
制御装置とからなる。その吐出装置はインクを帯電する
帯電電極部と記録媒体の背面に配設され帯電したインク
をその記録媒体上に誘導する背面電極部とにより構成さ
れる。吐出制御装置は、そのインクの吐出を物理的もし
くは電気的に制御するシャッタ部と、画像データに対応
した電気信号の入力に対して対応する信号を出力してそ
のシャッタ部の制御を行なうコントロール部とを含む。
加熱部と帯電電極部とそのシャッタ部とは一体となって
印字ヘッドを構成している。

【００１０】また第１の手法、第２の手法に付加して、
第３の手法として、インクの吐出孔をスリットとし、そ
のスリット孔の長辺の両端に記録画素に対応した幅で複
数の電極を設けて、インクの吐出を電気的に制御する手
法がある。以下、図を参照して詳しく説明する。図５
は、前述の従来技術の第２の手法による画像記録装置の
一例を示した全体構成図である。画像記録装置は、吐出
孔１４を有する印字ヘッド１０と、印字ヘッド１０内の
粉体インク３を加熱して気化させるための、電気ヒータ
１３を含む加熱装置２と、気化したインク３ｂを帯電さ
せるための帯電電極部４と、吐出孔１４の対面に配置さ
れる記録媒体１２の背面に吐出孔１４に対向して配設さ
れ、帯電した気化インク３ｂを記録媒体１２側に誘導す
るための背面電極部１１と、吐出孔１４部に設けられ、
記録すべき画像データに対応した電気信号に基づいて気
化インク３ｂを断続的に吐出させるように制御される電
界シャッタ８ａ、８ｂからなる電界シャッタ８と、電界
シャッタ８ａ、８ｂを制御するコントロール部９とを含
む。帯電電極４は、５０〜８０μｍの細いワイヤ電極よ
り構成される。

【００１１】図７は、電界シャッタ８ａ、８ｂの一例を
示した斜視図である。図７を参照して、電界シャッタ８
には、気化インク３ｂの吐出孔１４が複数個設けられ、
その吐出孔の両側に電界シャッタ８ａおよび８ｂが設け
られている。その複数の吐出孔１４は、印字幅に相当し
た長さにわたって形成され、それぞれの間隔は、記録密
度を１５０ｄｐｉとして、２００μｍである。電界シャ
ッタ８は、片側８ａが接地され、もう一方には、記録密
度に対応した１６９μｍ間隔で櫛歯状に電極８ｂが設け
られている。

【００１２】再び図５を参照して、印字時には、加熱装
置２により、インク３が加熱され、気化する。インクの
色材としては、有色のインクを用いるとして、イエロー
では、アントライソチアゾール系、キノフタロン系、ピ
ラゾロナゾ系、ピリドンアゾ系、スチリル系等を用い
る。また、マゼンタでは、アントラキノン系、ジシアノ
イミダゾール系、チアジアゾールアゾ系、トリシアノビ
ニル系等を用いる。シアンでは、アゾ系、アントラキロ
ン系、ナフトキノン系、インドアニリン系等を用いるこ
とができる。

【００１３】インク３は気化し、気体状のインク３ｂと
なる。帯電電極４に＋２〜５ｋＶの電圧を印加すること
により、接地している加熱装置２の方向にコロナ放電が
起こり、その気体状のインク３ｂはプラス電荷に帯電す
る。帯電した気体状のインク３ｂは、記録媒体１２の印
字面の裏面に配設された背面電極１１に、−０．５〜−
２ｋＶの電圧を印加することにより記録媒体上に誘導さ
れる。ここで、電界シャッタ８は、記録すべき画像デー
タの電気信号に対応したコントロール部９の出力信号に
より、電極に５０Ｖ〜１ｋＶの電圧を印加することによ
り、気体状のインク３ｂを通過させたり、通過を阻止し
たりすることを制御できるようにしてある。電界シャッ
タ８を通過した気体状のインク３ｂは、帯電電極４およ
び背面電極１１により誘導され、インク３ｂが記録媒体
１２上に付着することにより、印字が行なわれる。

【００１４】ここでは、加熱前のインク３を粉体とした
が、液体のインクを用いてもよい。液体インクの場合に
は、搬送性に優れ、気化にかかるエネルギ量も少なくて
済む。図６は、前述の従来技術の第１の手法による画像
記録装置の一例を示した全体構成図である。図６を参照
して、画像記録装置は、吐出孔１４を有する印字ヘッド
１と、印字ヘッド１内の、液体インク３ａを加熱して気
化させるための、電気ヒータ１３を含む加熱装置２と、
液体インク３ａを帯電するために、蓄えられたインク３
ａを挟むように設けられた２枚の電極注入用電極からな
る帯電電極４ａと、吐出孔１４の対面に配置される記録
媒体１２の背面に吐出孔１４に対向して配置され、帯電
した気化インク３ｂを記録媒体１２側に誘導するための
背面電極部１１と、吐出孔１４部に設けられ、記録すべ
き画像データに対応した電気信号に基づいて気化インク
３ｂを断続的に吐出できるように制御される電界シャッ
タ８ａ、８ｂと、電界シャッタ８ａ、８ｂを制御するコ
ントロール部９とを含む。

【００１５】図８は、電界シャッタ８ａ、８ｂの一例を
示した斜視図である。図８を参照して、インク３ｂの吐
出孔１４をスリットとし、そのスリットの長辺の両側に
電界シャッタ８が設けられている。そのスリットは印字
幅に対応した長さで、たとえば、Ａ４サイズで２００ｍ
ｍ、Ａ５サイズで１４０ｍｍ程度である。記録密度は１
５０ｄｐｉとし、スリット幅は２００μｍとしている。
吐出孔をスリットとする場合は、後述する、図７で示す
吐出孔を解像度に応じた間隔で設けたものよりも、目詰
まりがしにくいというメリットがある。電界シャッタ８
は、片側８ａは接地され、もう一方には、記録密度に対
応した１６９μｍ間隔で櫛歯状に電極８ｂが設けられて
いる。

【００１６】再び図６を参照して、印字時には、帯電電
極４ａの両端の電位差を２〜５ｋＶにすることにより、
そのインク３ａに電荷を注入し、プラス電荷に帯電す
る。加熱装置２により帯電したインク３ａを気化するこ
とにより、帯電されたまま気体状のインク３ｂが生ず
る。インク３ｂは記録媒体１２の印字面の裏面に配設さ
れた背面電極１１に、−１ｋＶの電圧を加えることによ
り記録媒体上に誘導される。ここで、電界シャッタ８に
は、通常５０Ｖ〜１ｋＶの電圧が印加されており、気体
状のインク３ｂの通過を阻止し、記録すべき画像データ
の電気信号に対応したコントロール部９の出力信号によ
り、各々の画素に対応した電極の電位を制御して、気体
状のインク３ｂを通過させることにより制御することが
できる。電界シャッタ８を通過した気体状のインク３ｂ
は、背面電極１１に誘導されインク３ｂが記録媒体１２
上に付着することにより、印字が行なわれる。

【００１７】ここでは、加熱前のインク３ａを液体とし
たが、粉体のインクを用いることもできる。粉体インク
の場合には、上記の電荷注入による帯電方法以外にも、
たとえば摩擦帯電等を用いることができる。液体の場合
には、粉体に比べて帯電むらが少なく、効率の良い帯電
が可能であり、粉体の場合には、印字ヘッド１からの漏
れが少ないという特徴がある。なお、インク３ｂの吐出
孔は図７に示すように、解像度に応じた間隔であけられ
た孔であってもよい。

【００１８】以上のように、従来技術の第１の手法、お
よび第２の手法によれば、画像データに応じた気体状の
インクの吐出を印字ヘッド内で制御するため、必要量以
外のインクの吐出がなく、印字効率に優れるという特徴
を有する。また、上記第１および第２の手法によれば、
加熱装置と帯電電極部とシャッタ部が一体となった印字
ヘッドにより画像記録装置が構成されているため、シャ
ッタ部で阻止されたインクがシャッタ部へ付着し、目詰
まりの発生を軽減することができ、付着したインクの回
収、クリーニングといった装置が不要となる。特に第２
の手法では、気体となったインクを帯電しているので、
インクが絶縁性の物質でも帯電することができ、かつ、
環境などの影響を受けにくい。

【００１９】一方、第１の手法では、固体もしくは液体
のインクを帯電し、その後加熱して気体としているの
で、オゾン等の有害物質が発生しない帯電を行なうこと
ができる。また、インクの吐出孔をスリットにすること
により、目詰まりを防ぐとともに、画素毎に吐出孔を設
ける必要がなくなる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術の第１の手法、および第２の手法は、以
下のような課題を有するものであった。すなわち、イン
クを加熱することにより、インクヘッド内の圧力が上昇
するので、ヘッドの外気圧以上となると背面電極による
電界がない場合においても、インクがスリットから漏れ
出るという不具合が生じる場合がある。以下、図１３お
よび図１４を参照して、より詳細に説明する。図１３
は、従来技術による画像記録装置の主要な制御信号の流
れを示した図である。図１４は、従来技術による画像記
録装置の各動作を説明するためのタイミングチャートで
ある。

【００２１】図５、図１３、および図１４を参照して、
他の情報機器あるいはオペレータから画像出力信号が画
像記録装置に送信されると、画像記録装置のＣＰＵから
ヘッド１に対して、ヘッド制御信号が送信される。温度
制御装置１６は、当信号の立上がり（Ａ点）をトリガと
して加熱装置２を駆動する。また、このとき、帯電電極
４に＋２〜５ｋＶの電圧が印加される。加熱装置２が稼
働されることにより、固体あるいは液体状のインク３が
加熱され、インクの昇華温度Ｔ_g以上になると、インク
は気体状となる。時間の経過とともに、気体状インク３
ｂの量は増加していき、Ｂ′点において、しきい値に到
達する。ここでしきい値とは、吐出に十分な気体状イン
ク量のことであり、これ以上であれば印字可能状態とな
る。この状態はまた、高圧となった気体状インク３ｂで
ヘッド１内が満たされていることを意味する。

【００２２】なお、加熱装置２は、インク昇華温度Ｔ_g
以上のある温度Ｔとなるように、温度制御装置１６によ
って一定制御される。したがって、Ｔ＝Ｔ_g＋ΔＴと書
くことができる。インク昇華温度Ｔ_gが、１４０℃のと
き、たとえば、ΔＴ＝１５℃として、Ｔ＝１５５℃とす
る。Ｂ′点以降Ｄ点までの間は、電界シャッタ８がオフ
の状態になっているので、背面電極１１による電気的な
力が作用していなくても、高圧力状態となった気体状の
インク粒子３ｂは、ヘッド内外の圧力差によって、吐出
してしまう。このとき、インクに作用している力は、背
面電極１１による電気的な力ではなく、高圧状態となっ
たヘッド内圧力である。したがって、ヘッド内圧力によ
り、インク粒子３ｂは吐出してしまうのである。

【００２３】なお、電界シャッタ８は、オンのときに帯
電インク粒子を遮断し、オフのときに吐出するように動
作しているので、問題としているインクの不要な漏れ出
しは電界シャッタがオフのときに限り生じる。したがっ
て、Ｂ′点以降Ｄ点までの間は、電界シャッタがオフな
ので、インクの漏れ出しが生ずる。印字可能状態となっ
たある時間Ｄ点において、印字開始／終了信号がＣＰＵ
から吐出制御装置９のコントロール部に出力される。コ
ントロール部は印字開始／終了信号の立上がりをトリガ
として、図示しないメモリから画像データの送出を要求
し、データ転送の完了とともに、電界シャッタ８に対し
て、画像データに応じたオン／オフ信号を出力する。電
界シャッタ８は、５００Ｖの電圧を供給する図示しない
電源に接続されており、画像データに応じて５００Ｖが
オン／オフされる。印字中は、印字開始／終了信号はハ
イレベルを維持する。

【００２４】印字が終了すると、Ｅ点において印字開始
／終了信号はローレベルとなり、この立下がりをトリガ
として、加熱装置２、帯電電極４、電界シャッタ８およ
び背面電極１１はすべてオフとなる。加熱装置が、ヒー
タへの通電を止めても、吐出されなかった気体状のイン
ク３ｂはすぐには冷却されず、ヘッド１内に残存するの
で、ヘッド内外圧力差によって画像データに全く関係の
ないインクの吐出が生じてしまう。以上のように、イン
クの不要な漏れ出しは、印字開始前と印字終了後の２つ
の段階で起こる可能性がある。

【００２５】請求項１〜７、および請求項１２に記載の
発明は、印字開始前および終了後に発生する好ましくな
いインクの漏れ出しを防止することができる画像記録装
置を提供することを目的とする。請求項８、請求項１
０、請求項１３、および請求項１５に記載の発明は、印
字開始前に発生する好ましくないインクの漏れ出しを防
止することができる画像記録装置の制御方法を提供する
ことを目的とする。請求項９、請求項１１、請求項１
４、および請求項１６に記載の発明は、印字開始後に発
生する好ましくないインクの漏れ出しを防止することが
できる画像記録装置の制御方法を提供することを目的と
する。

【００２６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像記
録装置は、吐出孔を有するインク室と、前記インク室内
のインクを加熱して気化させるための第１の加熱部と、
前記インクを帯電させるための帯電電極部と、前記吐出
孔に対面して配置される記録媒体の背面に前記吐出孔に
対向して配設され、帯電した気化インクを前記記録媒体
側に誘導するための背面電極部と、前記吐出孔部に設け
られ、記録すべき画像データに対応した電気信号に基づ
いて気化インクを断続的に吐出させるように制御される
シャッタ部と、画像データの記録の開始前および終了後
において、前記第１の加熱部の動作時における前記吐出
孔の温度を、前記第１の加熱部の温度に対して十分低く
保つための第１の手段とを含む吐出ヘッド、および、前
記シャッタ部を制御する吐出制御装置を含むことを特徴
とする。

【００２７】請求項２に記載の画像記録装置は、請求項
１に記載の画像記録装置であって、前記第１の手段は、
前記第１の加熱部と前記シャッタ部との間に設けられ前
記第１の加熱部と前記シャッタ部とを熱的に分離するた
めの断熱部材を含むことを特徴とする。請求項３に記載
の画像記録装置は、請求項１または請求項２に記載の画
像記録装置であって、前記吐出ヘッドは、前記吐出孔の
温度が前記第１の加熱部の温度と同程度の温度になるま
で前記シャッタ部を加熱する第２の加熱部をさらに含む
ことを特徴とする。

【００２８】請求項４に記載の画像記録装置は、請求項
１に記載の画像記録装置であって、前記第１の手段は、
前記インク室の、前記吐出孔近傍に設けられ、前記吐出
孔の温度が前記第１の加熱部の温度に対して十分低くな
るように冷却する冷却装置を含むことを特徴とする。請
求項５に記載の画像記録装置は、請求項１から請求項４
のいずれかに記載の画像記録装置であって、前記吐出ヘ
ッドは、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段をさ
らに含むことを特徴とする。

【００２９】請求項６に記載の画像記録装置は、請求項
５に記載の画像記録装置であって、前記温度検知手段か
らの信号に基づいて前記吐出孔の温度を制御するための
温度制御装置をさらに含むことを特徴とする。請求項７
に記載の画像記録装置は、請求項６に記載の画像記録装
置であって、前記温度制御装置は、前記吐出孔の温度Ｔ
_sが前記第１の加熱部の温度Ｔ_iに対して一定の温度差
ΔＴ（＞０）をもって、Ｔ_s＝Ｔ_i−ΔＴとなるよう
に、前記吐出孔の温度を制御することを特徴とする。

【００３０】請求項８に記載の画像記録装置は、吐出孔
を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱し
て気化させるための第１の加熱部と、前記インクを帯電
させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置
される記録媒体の背面に前記吐出孔に対向して配設さ
れ、帯電した気化インクを前記記録媒体側に誘導するた
めの背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべ
き画像データに対応した電気信号に基づいて、気化イン
クを断続的に吐出させるように制御されるシャッタ部
と、前記第１の加熱部と前記シャッタ部の間に設けら
れ、前記第１の加熱部と前記シャッタ部とを熱的に分離
するための断熱部材と、前記インク室の前記吐出孔近傍
に設けられ、前記吐出孔の温度が前記第１の加熱部の温
度と同程度の温度になるまで前記シャッタ部を加熱する
第２の加熱部と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知
手段とを含む吐出ヘッドを含む画像記録装置であって、
印字を命令するヘッド制御信号に応答して前記第１の加
熱部を駆動するステップと、前記温度検知手段により前
記吐出孔の温度を検知するステップと、検知された前記
温度値が第１の所要値を超えたことに応答して、前記第
２の加熱部を駆動するステップと、前記温度値が、前記
第１の所要値よりも大きな第２の所要値に達したことに
応答して、前記シャッタ部が、印字すべき画像データに
基づく開閉動作を開始するステップとを含むことを特徴
とする。

【００３１】請求項９に記載の画像記録装置は、吐出孔
を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱し
て気化させるための第１の加熱部と、前記インクを帯電
させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置
される記録媒体の背面に前記吐出孔に対向して配設さ
れ、帯電した気化インクを前記記録媒体側に誘導するた
めの背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべ
き画像データに対応した電気信号に基づいて気化インク
を断続的に吐出させるように制御されるシャッタ部と、
前記第１の加熱部と前記シャッタ部の間に設けられ、前
記第１の加熱部と前記シャッタ部とを熱的に分離するた
めの断熱部材と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設け
られ、前記吐出孔の温度が前記第１の加熱部の温度と同
程度の温度になるまで前記シャッタ部を加熱する第２の
加熱部と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段と
を含む吐出ヘッドを含む画像記録装置であって、前記シ
ャッタ部が印字すべき画像データに基づいた開閉動作を
終了することにより、印字が終了した時点で、前記シャ
ッタ部を閉状態に保持し、前記第１および第２の加熱部
への通電を止めるステップと、前記温度検知手段により
前記吐出孔の温度を検知するステップと、検知された前
記温度値が所要値に下がるまで、前記シャッタ部を閉状
態に保持するステップとを含むことを特徴とする。

【００３２】請求項１０に記載の画像記録装置は、吐出
孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱
して気化させるための第１の加熱部と、前記インクを帯
電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配
置される記録媒体の背面に前記吐出孔に対向して配設さ
れ、帯電した気化インクを前記記録媒体側に誘導するた
めの背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべ
き画像データに対応した電気信号に基づいて気化インク
を断続的に吐出させるように制御されるシャッタ部と、
前記インク室の前記吐出孔近傍に設けられ、前記吐出孔
の温度が前記第１の加熱部の温度に対して十分低くなる
ように冷却する冷却装置と、前記吐出孔の温度を検知す
る温度検知手段とを含む吐出ヘッドを含む画像記録装置
であって、印字を命令するヘッド制御信号に応答して前
記第１の加熱部と前記冷却装置とを駆動するステップ
と、前記温度検知手段により前記吐出孔の温度を検出す
るステップと、検知された前記温度値が第１の所要値を
超えた時点で、前記冷却装置の動作を停止するステップ
と、検知された前記温度値が前記第１の所要値よりも大
きな第２の所要値に達した時点から、前記シャッタ部
に、印字すべき画像データに基づいて開閉動作を開始さ
せるステップとを含むことを特徴とする。

【００３３】請求項１１に記載の画像記録装置は、吐出
孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱
して気化させるための第１の加熱部と、前記インクを帯
電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配
置される記録媒体の背面に前記吐出孔に対向して配設さ
れ、帯電した気化インクを前記記録媒体側に誘導するた
めの背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべ
き画像データに対応した電気信号に基づいて気化インク
を断続的に吐出させるように制御されるシャッタ部と、
前記インク室の前記吐出孔近傍に設けられ、前記吐出孔
の温度が前記第１の加熱部の温度に対して十分低くなる
ように冷却する冷却装置と、前記吐出孔の温度を検知す
る温度検知手段とを含む吐出ヘッドを含む画像記録装置
であって、前記シャッタ部が、印字すべき画像データに
基づいた開閉動作を終了することにより印字が終了した
時点で、前記シャッタ部を閉状態に保持し、前記第１の
加熱装置への通電を止めるとともに、前記冷却装置を駆
動するステップと、検知された前記温度値が所要値に下
がるまで、前記シャッタ部を閉状態に保持しながら、前
記冷却装置を駆動するステップとを含むことを特徴とす
る。

【００３４】請求項１２に記載の画像記録装置は、吐出
孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱
して気化させるための第１の加熱部と、前記インクを帯
電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配
置される記録媒体の背面に前記吐出孔に対向して配設さ
れ、帯電した気化インクを前記記録媒体側に誘導するた
めの背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべ
き画像データに対応した電気信号に基づいて気化インク
を断続的に吐出させるように制御されるシャッタ部と、
前記第１の加熱部と前記シャッタ部の間に設けられ、前
記第１の加熱部と前記シャッタ部とを熱的に分離するた
めの断熱部材と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設け
られ、前記吐出孔の温度が前記第１の加熱部の温度と同
程度の温度になるまで前記シャッタ部を加熱する第２の
加熱部と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段と
を含む吐出ヘッドを含む画像記録装置であって、前記第
１の加熱部を駆動するステップと、前記温度検知手段に
より前記吐出孔の温度を検知するステップと、検知され
た前記温度値が第１の所要値を超えた状態で、印字を命
令するヘッド制御信号に応答して前記第２の加熱部を駆
動するステップと、前記温度値が、前記第１の所要値よ
りも大きな第２の所要値に達したことに応答して、前記
シャッタ部が、印字すべき画像データに基づき開閉動作
を開始するステップとを含むことを特徴する。

【００３５】請求項１３の画像記録装置は、吐出孔を有
するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気
化させるための第１の加熱部と、前記インクを帯電さ
せるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置さ
れる記録媒体の背面に前記吐出孔に対向して配設され、
帯電した気化インクを前記記録媒体側に誘導するための
背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべき画
像データに対応した電気信号に基づいて気化インクを断
続的に吐出させるように制御されるシャッタ部と、前記
第１の加熱部と前記シャッタ部の間に設けられ、前記第
１の加熱部と前記シャッタ部とを熱的に分離するための
断熱部材と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設けら
れ、前記吐出孔の温度が前記第１の加熱部の温度と同程
度の温度になるまで前記シャッタ部を加熱する第２の加
熱部と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段とを
含む吐出ヘッドを含む画像記録装置であって、前記シャ
ッタ部が印字すべき画像データに基づいた開閉動作を終
了することにより、印字が終了した時点で、前記シャッ
タ部を閉状態に保持し、前記第２の加熱部への通電を止
めるステップと、前記温度検知手段により前記吐出孔の
温度を検知するステップと、検知された前記温度値が所
要値に下がるまで、前記シャッタ部を閉状態に保持する
ステップとを含むことを特徴とする。

【００３６】請求項１４に記録の画像記録装置は、吐出
孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱
して気化させるための第１の加熱部と、前記インクを帯
電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配
置される記録媒体の背面に前記吐出孔に対向して配設さ
れ、帯電した気化インクを前記記録媒体側に誘導するた
めの背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべ
き画像データに対応した電気信号に基づいて気化インク
を断続的に吐出させるように制御されるシャッタ部と、
前記インク室の前記吐出孔近傍に設けられ、前記吐出孔
の温度が前記第１の加熱部の温度に対して十分低くなる
ように冷却する冷却装置と、前記吐出孔の温度を検知す
る温度検知手段とを含む吐出ヘッドを含む画像記録装置
であって、前記第１の加熱部と前記冷却装置とを駆動す
るステップと、前記温度検知手段により前記吐出孔の温
度を検出するステップと、検知された前記温度値が第１
の所要値を超えた状態で、印字を命令するヘッド制御信
号に応答して前記冷却装置の動作を停止するステップ
と、検知された前記温度値が前記第１の所要値よりも大
きな第２の所要値に達した時点から、前記シャッタ部
に、印字すべき画像データに基づいて開閉動作を開始さ
せるステップとを含むことを特徴とする。

【００３７】請求項１５に記載の画像記録装置は、吐出
孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱
して気化させるための第１の加熱部と、前記インクを帯
電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配
置される記録媒体の背面に前記吐出孔に対向して配設さ
れ、帯電した気化インクを前記記録媒体側に誘導するた
めの背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべ
き画像データに対応した電気信号に基づいて気化インク
を断続的に吐出させるように制御されるシャッタ部と、
前記インク室の前記吐出孔近傍に設けられ、前記吐出孔
の温度が前記第１の加熱部の温度に対して十分低くなる
ように冷却する冷却装置と、前記吐出孔の温度を検知す
る温度検知手段とを含む吐出ヘッドを含む画像記録装置
であって、前記シャッタ部が、印字すべき画像データに
基づいた開閉動作を終了することにより印字が終了した
時点で、前記シャッタ部を閉状態に保持し、前記冷却装
置を駆動するステップと、検知された前記温度値が所要
値に下がるまで、前記シャッタ部を閉状態に保持しなが
ら、前記冷却装置を駆動するステップとを含むことを特
徴とする。

【００３８】請求項１６に記載の画像記録装置は、吐出
孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱
して気化させるための第１の加熱部と、前記吐出孔の温
度を前記第１の加熱部の温度と同程度の温度になるまで
加熱し、または加熱を停止することにより、記録すべき
画像データに対応した電気信号に基づいて、気化インク
を断続的に吐出させるためのサーマルシャッタ部と、画
像データの記録の開始前および終了後において、前記第
１の加熱部の動作時における前記吐出孔の温度を、前記
第１の加熱部の温度に対して十分低く保つための第１の
手段とを含む吐出ヘッド、および、前記サーマルシャッ
タ部を制御するコントロール部を含むことを特徴とす
る。請求項１７に記載の画像記録装置は、請求項１６に
記載の画像記録装置であって、前記第１の手段は、前記
第１の加熱部と前記サーマルシャッタ部との間に設けら
れ前記第１の加熱部と前記サーマルシャッタ部とを熱的
に分離するための断熱部材を含むことを特徴とする。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本願の発明の実施の形態を
図面を参照して説明する。［実施の形態１］従来の技術で述べたとおり、従来の技
術の第１の手法、第２の手法で印字を行なうためには、
前もって印字ヘッド内を気体状のインク３ｂで満たして
おく必要がある。しかし、加熱されたインクが気化する
ことにより印字ヘッド１内の圧力は上昇する。したがっ
て、ヘッド内圧がヘッド外気圧以上となると、背面電極
１１による電界がない場合においてもインクがスリット
から漏れ出してしまう。そこで、電気信号に応じた断続
的なインクの吐出を可能にするために、インクの確実な
遮断を実現すべく、インク吐出部分の温度をインク加熱
温度とは無関係に制御することにより、気体状のインク
の圧力上昇を抑制する方法を考案したものである。

【００４０】以下、インク吐出部分の温度をインク加熱
温度とは無関係に制御することにより、気体状のインク
の圧力上昇を抑制する方法の有効性について、図面を参
照して説明する。図４は、本願発明に係る気体状のイン
クの圧力上昇を抑制する方法の有効性を実証するための
実験器の全体構成図である。図４を参照して、実験器
は、インク吐出孔１４としてスリットが形成され、第２
の加熱ヒータ２０を含む上部ヘッド１０３ａと、昇華性
インクを加熱するための加熱ヒータ１３が取付けられた
下部ヘッド１０３ｂと、上部ヘッド１０３ａと下部ヘッ
ド１０３ｂとの相互の熱的影響を避けるために両者の間
に配設された断熱部材１５と、インク３を昇華温度以上
となるように加熱ヒータ１３を駆動するとともに、第２
の加熱ヒータ２０により吐出部近傍の温度を制御する加
熱制御装置１６とを含む。

【００４１】下部ヘッド１０３ｂは、粉末状の昇華性塗
料インク３が入れられたインクケース１７を含む。ま
た、上部ヘッド１０３ａは、そのスリット状に配置され
た昇華性染料用の印画紙１２を含む。次に、実験器を使
用して、インク吐出部の温度Ｔ_sに対するインクの漏れ
具合を確認するための実験の結果を説明する。まず、昇
華性インク３を加熱するための加熱ヒータ１３を通電
し、インク３を１６０℃以上に加熱して、ヘッド１０３
内に気体状のインク３ｂを充満させる。このときの、上
部ヘッド１０３ａの吐出孔近傍の温度を測定したとこ
ろ、Ｔ_s＝５０℃であった。また、このとき印画紙１２
に染料の転写は認められなかった。

【００４２】次に、第２の加熱ヒータ２０を通電して、
Ｔ_sを上昇させていき、印画紙１２へ染料が転写されて
いるか否かを確認した。この場合、インク加熱温度がＴ
_i＝１６０℃の場合において、インク吐出部の温度がＴ
_s＝１００℃に達するまでは、インクの吐出は認められ
ない。また、Ｔ_s＝１６０℃に達したときに、インクの
吐出が顕著に認められる。Ｔ_s＝１００℃〜１６０℃の
とき、たとえば、Ｔ_s＝１３５℃のときは、インクの吐
出が認められる場合と認められない場合とがある。この
ことより、Ｔ_s≒１３５℃近傍に、吐出を生ずるしきい
値温度Ｔ_thが存在すると考えられる。

【００４３】したがって、上記実験結果より、インク吐
出部の温度Ｔ_sがＴ_s≦１００℃となるようにインクヘ
ッドを構成することにより、ヘッド内圧力の影響による
インクの不要な吐出を防止することができる。以上よ
り、インクの不要な吐出を防止するためには、インク加
熱温度Ｔ_iに対して、インク吐出部の温度Ｔ_sが十分低
くなるように、材質および構造等を考慮して、ヘッドを
設計すればよい。たとえば、以下に示す手段が考えられ
る。すなわち、図４を参照して、インク加熱用のヒータ
１３が配設されている下部ヘッド１０３ｂとインク吐出
孔が形成されている上部ヘッド１０３ａとの間に断熱部
材１５を介入させてヘッドを構成すればよい。あるい
は、インク吐出孔が形成されている上部ヘッド１０３ａ
そのものを断熱部材によって構成してもよい。また、併
せてインク吐出孔の温度を加熱制御することが有効であ
る。

【００４４】一方、両者、すなわち、インク加熱温度Ｔ
_iとインク吐出部の温度Ｔ_sとの間に明らかな差が生じ
ないヘッドである場合には、インク吐出部の温度Ｔ_sを
低くする方策をとればよい。すなわち、（ａ）インク加熱温度Ｔ_i＞インク吐出部温度Ｔ_sと
なるヘッドである場合には、インク吐出部を加熱する加
熱装置を設ければよい。（ｂ）インク加熱温度Ｔ_i≒インク吐出部温度Ｔ_sと
なるヘッドである場合には、インク吐出部を冷却する冷
却装置を設ければよい。

【００４５】以下、便宜上、（ａ）のヘッドを加熱ヘッ
ドと呼び、（ｂ）のヘッドを冷却ヘッドと呼ぶことと
し、画像記録装置のヘッドが、加熱ヘッドである場合
と、冷却ヘッドである場合とに分けて、実施の形態１の
画像記録装置を説明する。（１）画像記録装置のヘッドが加熱ヘッドである場合図１は、実施の形態１の加熱ヘッドを用いた画像記録装
置の全体構成図である。図１５は実施の形態１の加熱ヘ
ッドを用いた画像記録装置における主要な信号の流れを
示した図である。また、図１６は各動作のタイムチャー
トを示した図である。

【００４６】図３は、実施の形態１における、加熱ヘッ
ドを用いた画像記録装置の要部説明図である。ここで、
加熱ヘッドとは、インクヘッドの熱伝導性があまり良く
ないために、インク加熱温度Ｔ_i＞インク吐出部温度Ｔ
_sとなるヘッドであって、インク吐出部を加熱する加熱
装置を設けることにより、インクの不要な吐出を防止す
ることができるヘッドをいう。加熱ヘッドは、ヘッド材
質として熱伝導性の悪い材料を用いることによって実現
することができる。また、図３に示すように、上部ヘッ
ド１００ａと下部ヘッド１００ｂとの間に断熱部材１５
を介することによっても実現することができる。

【００４７】なお、断熱部材としては、以下のものを用
いることができる。すなわち、アルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）、ベリリア（ＢｅＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）
等のセラミックス、あるいは、サファイア（Ａｌ
₂Ｏ₃）、石英（ＳｉＯ₂）、ルチル（ＴｉＯ₂）等の
金属酸化物、あるいは、石英ガラス、ソーダガラス、ホ
ウケイ酸ガラス等のガラス類、あるいは、耐熱性を兼ね
備えたゴムあるいはプラスチック等が熱伝導率がλ＝
０．１〜０．４［Ｗ／ｍ・Ｋ］であるので、断熱部材と
して用いることができる。

【００４８】一方、補足すれば、熱伝導率の良い部材と
しては、銅、アルミ、あるいはそれらの合金が挙げられ
る（λ＝２００〜４００［Ｗ／ｍ・Ｋ］）。次に、図
１、図１５および図１６を用いて実施の形態１の加熱ヘ
ッドを用いた画像記録装置の動作について説明する。図
１を参照して、画像記録装置は、吐出孔１４を有する印
字ヘッド１００と、印字ヘッド１００内の粉体インク３
を加熱して気化させるための加熱装置２と、吐出孔１４
部に設けられ、記録すべき画像データに対応した電気信
号に基づいて気化インク３ｂを断続的に吐出させるよう
に制御される電界シャッタ８ａ、８ｂからなる電界シャ
ッタ８と、電界シャッタ８ａ、８ｂを制御するコントロ
ール部９と、吐出孔１４を加熱する第２の加熱装置２０
と、第１の加熱装置２と第２の加熱装置２０とを制御す
る温度制御装置１６と、インクを帯電させるための帯電
電極部４（図示せず）と、吐出孔１４の対面に配置され
る記録媒体１２（図示せず）の背面に吐出孔１４に対向
して配設され、帯電した気化インクを記録媒体１２側に
誘導するための背面電極部１１（図示せず）とを含む。
なお、帯電電極部４と、背面電極部１１と、記録媒体１
２とは、図５、図６により先に説明した従来の技術と共
通であるが、説明を簡潔にするために図１では図示を省
略している。

【００４９】図１５および図１６を参照して、ＣＰＵ
（図示せず）からヘッド制御信号が出力されると、温度
制御装置１６はＢ点において印字ヘッド１００内にある
第１の加熱装置２を駆動し、昇華性インク３は加熱され
る。インク昇華温度Ｔ_g以上になるとインク３は気化し
始め、やがて印字ヘッド１内は気体状のインク３ｂで満
たされるようになる（Ｂ′点以降）。実施の形態１にお
ける加熱ヘッドの場合には、図１を参照して、インク吐
出部が形成されているインクヘッド上部に、電界シャッ
タ８とともに第２の加熱装置としてのヒータ２０を設け
た構成となっている。

【００５０】図２は、その要部の斜視図である。ヒータ
２０は、インクヘッド上部の温度、特にスリット近傍の
温度を均一に制御できるようにスリットを取囲むように
形成されている。なお、前述のとおり、加熱用ヒータ２
が配設されているヘッド下部とインク吐出孔が形成され
ているインクヘッド上部を断熱部材によって熱的に分離
し、さらに、インクヘッド上部を熱伝導性の良い部材で
構成すると、より一層効果的な方法となる。再び図１６
を参照して、オペレータあるいは他の情報機器から印字
命令が画像記録装置に対して発せられると、画像記録装
置のＣＰＵからヘッド１に対して、ヘッド制御信号が送
信される。この信号は、ローレベルのとき、ヘッドが非
動作状態であることを示し、また、ハイレベルのとき、
動作状態であることを示す。温度制御装置１６は、この
信号の立上がり（Ａ点）をトリガとして、Ｂ点において
第１の加熱装置２を駆動する。また、このとき帯電電極
４に＋２〜５ｋＶの電圧が印加される。

【００５１】第１の加熱装置２が駆動されることによ
り、固体あるいは液体状のインク３が加熱され、インク
の昇華温度Ｔ_g以上になるとインクは気体状となる。時
間の経過とともに気体状インク３ｂの量は増加してい
き、Ｂ′点において、しきい値に到達する。なお、温度
制御装置１６は、インク加熱温度Ｔ_iがインク昇華温度
Ｔ_g以上の温度となるように、第１の加熱装置２を一定
制御する。たとえば、Ｔ_i＝Ｔ_g＋ΔＴにおいて、イン
ク昇華温度Ｔ_gが、１４０℃のとき、ΔＴ＝１５℃とし
て、Ｔ_i＝１５５℃となるように制御する。

【００５２】インクヘッド下部の温度がインク昇華温度
以上であっても、この実施の形態１においてはインク吐
出部との間には大きな温度差が生ずる加熱ヘッドを用い
ているので、たとえば、インク吐出部温度はＴ_s＝６０
℃となり、前述したように、インク吐出部の温度がイン
ク昇華温度よりも十分低い場合には、第１の加熱装置２
を駆動してもインクは吐出しない。印字可能状態となっ
た時間Ｃ点において、ＣＰＵは温度制御装置１６に対し
て第２の加熱装置２０を駆動するように制御信号を発生
する。

【００５３】この実施の形態１においては、気体状イン
ク量がしきい値を超えたかどうかの判断は、直接、気体
状インクを測定しているわけではなく、ヘッドの温度を
検出することにより推測している。より詳細に説明する
と、まず、実験室段階において、インク昇華温度Ｔ_g以
上のヘッド温度Ｔに対する気体状のインクの生成量を予
め測定して、ヘッド温度−気体状のインク生成量特性を
把握しておき、吐出に十分な気体状のインクが生成する
ときのヘッドしきい値温度Ｔ_thを求めておく。気体状イ
ンクの計量は、実際に印画紙に吐出を行ない、その濃度
測定により行なう。したがって、必要な濃度が得られた
ときのヘッド温度をＴ_thとする。

【００５４】次に、画像記録装置には、ヘッド温度検出
装置、たとえば、サーミスタ等を配設する。このサーミ
スタからヘッド温度を測定して、前述のしきい値温度Ｔ
_thと比較することにより、気体状インク量を間接的に求
め、第２の加熱装置２０を駆動するための制御信号を発
生する。温度制御装置１６は、当信号を基に第２の加熱
装置２０をたとえば、インク吐出部の温度がＴ＝１５５
℃となるように、加熱制御する。インク吐出部近傍に設
けられたヘッド温度検出装置によりインク吐出部の温度
がＣＰＵに取込まれ、目標値である温度、たとえば、Ｔ
＝１５５℃に達した時点以降のＤ点において、ＣＰＵは
印字開始／終了信号を発生する。当信号は、ローレベル
のとき、ヘッドが非印字状態であることを示し、また、
ハイレベルのときは、印字状態であることを示す。

【００５５】図１５および図１６を参照して、印字開始
／終了信号の立上がりをトリガとして、図示しないメモ
リからコントロール部９に対して画像データが送出され
る。メモリからのデータ転送の完了後において、コント
ロール部９は電界シャッタ８に対して画像データに応じ
たオン／オフ信号を出力する。電界シャッタ８は、５０
０Ｖの電圧を供給する図示しない電源に接続されてお
り、画像データに応じて５００Ｖがオン／オフされる。
また、電界シャッタがオン／オフを開始すると同時に、
背面電極に−１ｋＶの電圧が印加されることにより印字
が開始される。

【００５６】以上のように、印字開始前においてインク
吐出部の温度がインク加熱温度よりも低くなるようにヘ
ッドを構成しているので、印字開始前のＢ〜Ｄ点におい
てインクが漏れ出すことによる字汚れといった問題はな
くなる。また、印字開始時には、インク吐出部の温度を
加熱制御することにより、インクが吐出しやすい状態と
なるので、背面電極による電気的なクーロン力および電
界シャッタのオン／オフにより選択的な印字を行なうこ
とができる。印字中は、加熱装置２および２０をともに
動作させて、インクが吐出しやすい状態を維持しなが
ら、電界シャッタの複数の制御電極に選択的に電圧を印
加してインクの吐出および遮断を制御する。

【００５７】なお、加熱装置２は、画像記録装置の電源
が入っている間は、常に、駆動しておき、印字する場合
のみ、加熱装置２０を駆動するようにしても同様の効果
を得ることができる。次に、印字終了後の電界シャッタ
およびインク吐出部温度の制御方法について説明する。
図１６を参照して、印字が終了したＥ点において、印字
開始／終了信号はローレベルとなり、この立下がりのタ
イミングをトリガとして、第１および第２の加熱装置２
および２０、帯電電極４および背面電極１１はすべてオ
フとなる。印字が終了した時点においては、印字ヘッド
１内には気体状の、すなわち、高圧力状態のインク３ｂ
が存在するので、電界シャッタ８の動作をオフにしてし
まうと、背面電極の値にかかわらず、高エネルギ状態に
あるインク３ｂはインク吐出孔から漏れ出すという不具
合が生じてしまう。

【００５８】したがって、印字が終了してからも印字ヘ
ッド１内に気体状（＝高エネルギ状態）のインク３ｂが
存在している間は、電界シャッタ８のすべての制御電極
に電圧を加えて、インクの吐出を遮断するような制御を
行なう。第１および第２の加熱装置への通電が遮断され
ると、固体状のインク３の気化がストップすると同時
に、放熱板による放熱効果によって気体状のインク３ｂ
は効果的に冷却されて、徐々に運動エネルギを失ってい
く。やがてミスト状、そして液体状のインク３ａとな
り、さらに時間が経過すると固体状のインク３となる。
完全に液体状または固体状となったインクに対しては言
うまでもないが、ミスト状となったインクにおいても、
その運動エネルギは極端に減少し、印字ヘッド１内外の
圧力差がなくなった状態では、インク３ａが外部に一方
的に漏れ出すという事態はなくなる。

【００５９】したがって、この状態の温度を予め実験に
より確認しておき、温度検出装置、たとえば、サーミス
タを用いて較正された温度−電圧変換回路からの信号が
当温度、たとえば、Ｔ＝６０℃に達した時点で電界シャ
ッタ８をオフに、つまり、すべての制御電極８ｂに加わ
る電圧を０Ｖ（Ｌ）にすれば、インクの不必要な吐出を
防止することができる。なお、加熱装置２は、画像記録
装置の電源が入っている間は、常に駆動しておき、印字
が終了したときに加熱部２０をオフにするようにしても
よい。

【００６０】以下、温度検出装置について、図を参照し
て、より詳しく説明する。図２１は、サーミスタによる
温度検出方法のための構成図を示したものである。Ｒ_TH
はサーミスタ、Ｒは抵抗を表わす。サーミスタと抵抗と
は直列に接続され、サーミスタの他の端子は電源Ｖｃｃ
に、また、抵抗の他の端子は接地されている。そして、
サーミスタと抵抗の接続点は、コンパレータの非反転入
力に接続され、また、コンパレータの反転入力には基準
電圧Ｖ_refが接続されている。コンパレータは反転入力
の電圧と非反転入力の電圧の大小とを比較し、（反転入力の電圧値）＞（非反転入力の電圧値）のとき、出力＝ハイレベル（反転入力の電圧値）＜（非反転入力の電圧値）のとき、出力＝ローレベルとなるように動作する。

【００６１】また、図２２は、サーミスタの抵抗−温度
特性の一例を示す図である。図２２によれば、室温、た
とえばＴ＝２５℃のときのサーミスタ抵抗値は、点Ａで
与えられ、Ｒ₂₅＝５００ｋΩとなる。また、インク加熱
温度、たとえば、Ｔ＝１５５℃のときの抵抗は、点Ｂで
与えられ、Ｒ₁₅₅＝１０ｋΩとなる。したがって、図２
１の回路構成において、Ｖ_cc＝５Ｖ、Ｒ＝１０ｋΩ、Ｖ
_ref＝２．５Ｖとすると、Ｔ＝２５℃においては、Ｒ_TH
＝５００ｋΩなので、非反転入力の電圧は、Ｖ₊＝Ｖ_cc・Ｒ／（Ｒ＋Ｒ_TH）より、Ｖ₊₍₂₅₎＝０．１Ｖとなる。したがって、Ｖ
₊₍₂₅₎＜Ｖ_-であるので、コンパレータの出力はローレ
ベルである。同様に、Ｔ＝１５５℃となると、Ｖ₊₍₁₅ ₅₎
＝Ｖ_-＝２．５Ｖとなり、１５５℃を超えた時点で、Ｖ
₊＞Ｖ_-となって、コンパレータ出力はハイレベルとな
る。

【００６２】したがって、コンパレータ出力を監視して
おき、ローレベルからハイレベルへの変化によって、イ
ンク加熱温度Ｔ＝１５５℃を超えたことを判断すること
ができ、また、ハイレベルからローレベルへの変化によ
って、インク加熱温度Ｔ＝１５５℃を下回ったことを判
断することができる。図２３にその様子を示す。（ａ）
は、加熱装置２を駆動するタイミングを示し、（ｂ）は
サーミスタからの出力信号を示している。温度の上昇に
伴いサーミスタの抵抗値は減少するので、図２１におけ
るサーミスタと抵抗の接続点からの信号電圧は次第に高
くなる。そして、時間ｔ１において、サーミスタと抵抗
の接続点からの信号電圧がコンパレータ反転入力に接続
された基準電圧値Ｖ_refを超えると、コンパレータの出
力は、（ｃ）に示すように、ローレベルからハイレベル
に変化する。

【００６３】その後、加熱装置２は温度制御装置１６に
よって、一定の温度に制御されるので、サーミスタと抵
抗の接続点からの信号電圧も一定となる。このとき、コ
ンパレータ出力はハイレベルのままである。印字終了と
ともに、加熱装置２の駆動が停止されると、ヘッド温度
は徐々に低下していくので、サーミスタと抵抗の接続点
からの信号電圧もそれに従って低くなる。そして、サー
ミスタと抵抗の接続点からの信号電圧が基準電圧値Ｖ
_refを下回った時点ｔ２において、コンパレータ出力は
ハイレベルからローレベルに変化する。

【００６４】なお以上の説明では、インク加熱温度がＴ
＝１５５℃の場合について示したが、Ｔ＝６０℃を監視
温度にする場合には、図２２によって、Ｔ＝６０℃のと
きのサーミスタ抵抗値を求め、抵抗Ｒにその値のものを
用いればよい。よって、上記監視温度として、インク室
内の気体状インク量が液化により十分少なくなる温度を
用い、また、上記コンパレータから得られる出力信号の
立下がりを検出することによって、インク室内の気体状
インク量が十分減衰した状態を検知することができる。
したがって、コンパレータから得られる出力信号の立下
がりをトリガとして、すべての制御電極８ｂに加わる電
圧が０Ｖとなるように、電界シャッタを制御することに
より、印字終了後のインク漏れを防止することができ
る。

【００６５】（２）画像記録装置のヘッドが冷却ヘッ
ドである場合冷却ヘッドとは、インクヘッドの熱伝導性が極めて良い
ために、インク加熱温度Ｔ_i≒インク吐出部温度Ｔ_sと
なるヘッドであって、インク吐出部を冷却する冷却装置
を設けることにより、インクの不要な吐出を防止するこ
とができるヘッドをいう。冷却ヘッドは、インクヘッド
材質として、熱伝導性が極めて良い材料を用いて実現す
ることができる。たとえば、Ａｌ等を用いてヘッドの熱
容量が小さくなるように構成したヘッドが該当する。

【００６６】以下図を参照して、実施の形態１における
冷却ヘッドを使用した画像記録装置について説明する。
図２４は実施の形態１における冷却装置を使用した画像
記録装置の全体構成図である。図１７は実施の形態１に
おける冷却装置を使用した画像記録装置の主要な信号の
流れを示した図であり、また、図１８は、各動作のタイ
ミングチャートを表わした図である。図２４、図１７お
よび図１８を参照して、ＣＰＵからヘッド制御信号が出
力されると、印字ヘッド１０１内にある加熱装置２が通
電され、インク３は加熱される。インク昇華温度、たと
えば、Ｔ＝１４０℃前後になると、インク３は気化し始
め、やがて印字ヘッド１内は気体状のインク３ｂで満た
されるようになる（Ｃ点以降）。ここで、本発明による
印字ヘッド１０１は、インク吐出孔以外は密閉されてい
るので、気化されて高圧力状態のインク３ｂは、容易に
インク吐出孔から漏れ出してしまう。

【００６７】そこで実施の形態１の冷却ヘッドを用いた
画像記録装置においては、図２４に示すように、冷却装
置２１、たとえば、ペルチェ素子によってインク吐出孔
近傍の温度を下げるようにする。図９は、その要部斜視
図である。再び図１８を参照して、ＣＰＵからヘッド制
御信号が出力されて、Ｂ点において印字ヘッド１内にあ
る加熱装置２がインク３の加熱を開始すると同時に、温
度制御装置１６は、インク吐出部の温度が上昇するのを
防ぐために、たとえば冷却装置２１を駆動してインク吐
出部を冷却する。インク吐出部を冷却しない場合には、
ヘッドの高熱伝導性のために、インク吐出部の温度Ｔ_s
も加熱装置２による加熱温度の近く、たとえば、インク
加熱温度がＴ_i＝１６０℃のとき、１４５℃まで上昇し
てインクが吐出してしまう。しかし、ペルチェ素子は、
インク吐出孔が形成されたインクヘッド上部に配設され
ており、温度制御装置１６によって、昇華温度より十分
低くなるように制御されているので、たとえば、Ｔ_s＝
１００℃になるように制御されており、印字開始に先立
ってインクが漏れ出ることはない。

【００６８】さらに、インク３ｂが気化する前の任意の
時点において、制御電圧８ｂにたとえば５００Ｖ（Ｈ）
の電圧が印加されるような制御を行なうことにより、確
実な遮断ができる。この場合、制御電圧８ｂに５００Ｖ
（Ｈ）の電圧が印加される時点は、加熱装置２に通電さ
れるのと同時であってもよいし、また、印字開始信号が
出力されてから加熱装置２に通電されるまでの間であっ
てもよい。これにより、共通電極８ａと、制御電極８ｂ
との間に電界が形成されるので、印字ヘッド１０１内に
仮に帯電した気体状のインク３ｂが存在していたとして
も、インク３ｂは電界シャッタ８の通過を阻止される。

【００６９】温度制御装置１６は、インク加熱温度Ｔ_i
＝１６０℃＝一定となるように、加熱装置２を制御し、
また、インク吐出部温度がＴ_s＝１００℃＝一定となる
ように冷却装置２１を制御する。この場合、インク加熱
温度とインク吐出部の温度との差は、ΔＴ＝Ｔ_i−Ｔ_s
＝６０℃であるが、冷却装置２１を動作させない場合の
インク吐出部温度は１４５℃であるので、冷却装置２１
としては、１４５−１００＝４５℃の冷却能力があれば
よい。インク加熱時間の経過とともに気体状のインク量
は増加していき、吐出に十分な量の気体状のインク３ｂ
が生成された時点Ｃにおいて、温度制御装置１６は冷却
装置２１によるインク吐出部温度の冷却動作を停止する
ような制御を行なう。冷却装置２１の冷却動作の停止に
よって、インク吐出部の温度は上昇し、Ｄ点においてイ
ンク吐出可能温度、たとえば、Ｔ_s＝１４５℃となる
と、電界シャッタ８の制御電極８ｂに画像データに応じ
た電圧が印加されてインクの吐出、すなわち、印字が開
始される。

【００７０】なお、冷却装置２１が冷却動作を停止して
から、インク吐出部の温度がインク吐出可能温度になる
までの時間を短縮するためには、インクヘッド全体を熱
伝導性の良い単一の部材で構成することが効果的であ
る。以上のように、加熱装置２を加熱してから印字が開
始されるまでの間、インク吐出部の温度を冷却制御する
ようにしたので、印字開始前のＢ〜Ｄ点においてインク
が漏れ出すことによる字汚れといった問題はなくなり、
また、インク３ｂが気化する前の時点で、制御電極８ｂ
に電圧が印加されるような制御を行なえば、インクの遮
断はより確実となる。

【００７１】なお、加熱装置２および冷却装置２１は、
画像記録装置の電源が入っている間は、常に、駆動して
おき、印字する場合にのみ冷却装置をオフするようにし
てもよい。次に、印字終了後のインク吐出部温度および
電界シャッタの制御方法について説明する。印字が終了
した時点Ｅにおいては、印字ヘッド１内には気体状のす
なわち、高圧力状態のインク３ｂが存在するので、温度
制御装置１６は冷却装置２１を駆動してインク吐出孔近
傍の温度を下げるようにする。しかし、冷却温度、たと
えばＴ＝５０℃に達するまでには時間がかかるので、電
界シャッタ８の動作をオフにしてしまうと、背面電極の
値にかかわらず、高エネルギ状態にあるインク３ｂはイ
ンク吐出孔から漏れ出すという不具合が生じてしまう危
険性がある。したがって、印字が終了してからも、印字
ヘッド１０１内に気体状（＝高エネルギ状態）のインク
３ｂが存在している間は、ペルチェ素子からなる冷却装
置２１を駆動してインク吐出孔近傍の温度を下げるとと
もに、電界シャッタ８のすべての制御電極に電圧を印加
して、インクを遮断するような制御を行なう。加熱装置
２への通電が遮断されると、放熱板による放熱効果およ
び冷却装置２１による冷却効果によって、気体状のイン
ク３ｂは効果的に冷却されて、徐々に運動エネルギを失
っていく。

【００７２】やがて、ミスト状、そして液体状のインク
３ａとなり、さらに、場合によっては固体状のインク３
となる。完全に液体状あるいは固体状となったインクに
対しては、無論のことであるが、ミスト状となったイン
クにおいても、その運動エネルギが極端に減少し、印字
ヘッド１０１内外の圧力差がなくなった状態では、イン
ク３ａが外部に一方的に漏れ出すという事態はなくな
る。したがって、前述の場合と同様に、この状態の温度
を予め実験により確認しておき、温度検出装置、たとえ
ば、サーミスタを用いて較正された温度−電圧変換回路
からの信号が当温度、たとえば、Ｔ＝６０℃に達した時
点で電界シャッタ８をオフに、つまり、すべての制御電
極８ｂに加わる電圧を０Ｖ（Ｌ）にすれば、インクの不
必要な吐出を防止することができる。

【００７３】なお、前述の場合と同様に、加熱装置２お
よび冷却装置２１は画像記録装置の電源が入っている間
は、常に、駆動しておき、印字する場合にのみ冷却装置
２１をオフするようにしてもよい。この実施の形態１の
冷却装置を用いた画像記録装置においては、ペルチェ素
子を用いた場合の制御方法について説明したが、これに
限ることはなく、たとえば、最も簡単な冷却方法とし
て、放熱板を取付けてもよい。しかし、冷却能力を稼ご
うとすると大きなものが必要となってくる。また、ヒー
トパイプを用いることも考えられる。ヒートパイプは、
放熱板に比べて、冷却能力が優れるが構成が複雑とな
り、煩わしさがある。また、ヒートパイプ、放熱板のい
ずれも、冷却温度の正確な設定を行なうことができな
い。一方、ペルチェ素子は電流制御により冷却温度を任
意に設定できるという特徴がある反面、高価であるとい
う欠点がある。すなわち、それぞれ一長一短があるの
で、その特徴、性能およびコストを考えながら決定す
る。

【００７４】以上のように、本願の実施の形態１に記載
の発明によれば、以下のような効果を得ることができ
る。すなわち、インク吐出孔の温度がインク加熱温度よ
りも低くなるようにインクヘッドを構成することによ
り、ヘッド内圧力の上昇に伴うインクの漏れ出しを防ぐ
ことができる。また、インク吐出孔の温度がインク加熱
温度と同程度の温度となるインクヘッドである場合に
は、冷却装置を設けることにより同様にインクの漏れ出
しを防ぐ効果を得ることができる。さらに、インク吐出
孔の温度を適宜制御することにより、インクの漏れ出し
を防ぐとともに迅速なインクの吐出を行なうことができ
る。

【００７５】また、インク吐出孔の温度をインク昇華温
度と同程度とするための第２のヒータを付加することに
より、シャッタ部で阻止されてシャッタ部へ付着したイ
ンクを再び昇華することができるため、目詰まりの発生
を軽減することができ、付着したインクの回収、クリー
ニングといった装置が不要となる。また、インクが気化
する前に電界シャッタをオンにするような制御を行なう
と同時に、インク吐出部の温度をヘッドの温度特性に合
わせた制御を行なうようにすることにより、インク吐出
タイミングに先立ってインクが吐出してしまう不具合を
解消することができる。

【００７６】また、印字終了時において、温度検出手段
からの信号を基に、ある一定温度以下となった時点で電
界シャッタをオフにし、また、インク吐出部の温度を制
御するようにすることにより、印字ヘッド内に残ってい
る気体あるいはミスト状のインク粒子が吐出孔から漏れ
出ることを防止することができる。［実施の形態２］次に、本願の実施の形態２における画
像記録装置について説明する。図１０は、実施の形態２
における画像記録装置の全体構成図である。図１１は、
実施の形態２における画像記録装置の吐出孔部の斜視図
である。

【００７７】図１０を参照して、画像記録装置は、粉体
または液体の状態で蓄えられたインク３と、このインク
３を加熱する加熱装置２とを含むインクヘッド下部１０
２ｂと、サーマルシャッタとしてのヒータ群２０を含む
インクヘッド上部１０２ａと、インクヘッド上部１０２
ａとインクヘッド下部１０２ｂとの間に設けられ両者を
熱的に分離する断熱部材１５とを含む。図１１を参照し
て、サーマルシャッタ１８は、気化インク３ｂの吐出孔
１４が、記録密度に対応した間隔、たとえば、１５０ｄ
ｏｔ／ｉｎｃｈであるときには、１６９μｍ間隔で櫛歯
状に複数個設けられた吐出孔に対して各々設けられたヒ
ータ２０を含む。

【００７８】次に、図１９および図２０を用いて実施の
形態２の画像記録装置の動作について説明する。図１９
は実施の形態２の画像記録装置における主要な制御信号
の流れを示す図である。また、図２０は各動作のタイム
チャートを示す図である。図１９および図２０を参照し
て、オペレータあるいは他の情報機器から印字命令が画
像記録装置に対して発せられると、画像記録装置のＣＰ
Ｕからヘッド１０２に対して、ヘッド制御信号が送信さ
れる。当信号は、ローレベルのとき、ヘッドが非動作状
態であることを示し、また、ハイレベルのとき、動作状
態であることを示す。温度制御装置１６は、当信号の立
上がり（Ａ点）をトリガとして、Ｂ点において加熱装置
２を駆動する。加熱装置２が駆動されることにより固体
あるいは液体状のインク３が加熱され、インクの昇華温
度Ｔ_g以上になるとインクは気体状となる。時間の経過
とともに気体状インク３ｂの量は増加していく。なお、
温度制御装置１６は、インク加熱温度Ｔ_iがインク昇華
温度Ｔ_g以上の温度となるように、加熱装置２を一定制
御する。たとえば、Ｔ_i＝Ｔ_g＋ΔＴにおいて、インク
昇華温度Ｔ_gが、１４０℃のとき、ΔＴ＝１５℃とし
て、Ｔ_i＝１５５℃となるように制御する。

【００７９】実施の形態２の画像記録装置においては加
熱ヘッドを用いており、インクヘッド下部の温度がイン
ク昇華温度以上であっても、インク吐出部との間には大
きな温度差がある。そのため、たとえば、インク吐出部
温度はＴ_s＝６０℃となって、実施の形態１で述べたよ
うに、インク吐出部の温度がこのように低い場合には、
加熱装置２を駆動してもインクは吐出しない。

【００８０】インクヘッド内に設けられた温度検知装置
により、インクの温度がＣＰＵに取込まれ、目標値であ
る温度、たとえば、Ｔ＝１５５℃に達した時点以降のＤ
点において、ＣＰＵは印字開始／終了信号を発生する。
当信号は、ローレベルのとき、ヘッドが非印字状態であ
ることを示し、また、ハイレベルのとき、印字状態であ
ることを示す。印字開始／終了信号の立上がりをトリガ
として、図示しないメモリからコントロール部９１に対
して画像データが送出される。データ伝送形態として
は、シリアル方式であってもよいし、またパラレル方式
であってもよい。メモリからの１ライン分のデータ転送
の完了後において、コントロール部９１はデータをラッ
チし、サーマルシャッタ１８を構成する複数のヒータ２
０の電極に対して画像データに応じたオン／オフ信号を
出力する。

【００８１】サーマルシャッタ１８は、数アンペアの電
流を供給する図示しない電源に接続されており、画像デ
ータに応じて１つのヒータ電極に対して数ミリアンペア
〜数十ミリアンペアの電流がオン／オフされる。１つの
ヒータ電極に対して供給する電流値は、それによってそ
のヒータが形成されたインク吐出部の温度がインク吐出
可能温度、たとえば、Ｔ_s＝１４５℃に加熱できる値と
する。つまり、印字を行なわない画素に対しては、その
吐出孔の温度を制御する目的で形成されているヒータ２
０には電流を供給せず、また、印字を行なう画素に対し
ては、その吐出孔のヒータ２０をオンとして数ミリアン
ペア〜数十ミリアンペアの電流を供給する。

【００８２】実施の形態１で述べたように、ヒータ２０
がオフの場合、そのインク吐出部の温度はインク加熱部
の温度よりも十分低いので、気体状のインク３ｂはサー
マルシャッタ１８を通って漏れ出すことはない。また、
ヒータ２０がオンの場合、そのインク吐出部の温度はイ
ンク加熱部の温度に等しくなるので、インク３ｂはサー
マルシャッタ１８を通り抜けることができる。この場
合、サーマルシャッタ１８はオフとして機能している。
こうして、インク吐出部の温度を制御することにより、
インクの吐出を制御することができる。また、各々の画
素に対応して形成されたヒータをそれぞれ独立に制御す
ることにより、気体状のインク３ｂの通過を画素単位で
制御することができる。

【００８３】以上のように、インク吐出部の温度がイン
ク加熱温度より低くなるようにヘッドを構成しているの
で、印字開始前のＢ〜Ｄ点においてインクが漏れ出すこ
とによる字汚れといった問題はない。また、印字開始時
には、インク吐出部の温度を選択的に加熱制御すること
により、温度が上昇した吐出孔においてはインクが吐出
するようになるので選択的な印字を行なうことができ
る。印字中は、加熱装置２を動作させて気体状のインク
を生成し、サーマルシャッタの複数の制御電極に選択的
に電流を供給して、所望のインク吐出部の温度を制御す
ることにより、インクの吐出および遮断を制御する。

【００８４】次に、印字終了後のサーマルシャッタの制
御方法について説明する。印字が終了したＥ点におい
て、印字開始／終了信号はローレベルとなり、この立下
がりのタイミングをトリガとして、加熱装置２およびサ
ーマルシャッタはすべてオフとなる。印字が終了した時
点においては、印字ヘッド１内には気体状の、すなわ
ち、高圧力状態のインク３ｂが存在するが、インク吐出
部は熱伝導性の良い部材で形成されているのでサーマル
シャッタ１８のすべてのヒータ電極に加える電流を停止
すると、直ちにインクの吐出部の温度が冷却されてイン
クは吐出しない。

【００８５】実施の形態１においては、インクの吐出／
遮断の方法は、電界シャッタによる帯電インクの電気的
な制御であった。したがって、電界シャッタを駆動する
電源としては、高圧電圧源が必要であった。これに対し
て、実施の形態２においては、ヒータを用いた吐出部の
温度制御により、気体状インクの吐出／遮断の制御を行
なっている。したがって、サーマルシャッタ１８を駆動
するための電源は電流源となる。また、電界シャッタに
よるインク吐出制御法の場合には、吐出部の周りには制
御電極および共通電極からなる電界シャッタの他に第２
のヒータあるいは冷却装置が必要であったが、サーマル
シャッタによるインク吐出制御法の場合には、シャッタ
としてのヒータ群だけでよいので、構成が簡単であると
いう利点がある。

【００８６】以上のように、本願の実施の形態２に記載
の発明によれば、以下のような効果を得ることができ
る。すなわち、インク吐出部の温度をオン／オフ制御す
ることにより、断続的なインクの吐出が可能となる。さ
らに、解像度に応じて形成されたヒータ群からなるサー
マルシャッタ部を構成し、個々のヒータをオン／オフ制
御することによって、断続的なインクの吐出が可能とな
る。

【００８７】

【発明の効果】本願の請求項１に記載の画像記録装置に
よれば、画像記録装置は、画像データの記録の開始前お
よび終了後において、第１の加熱部の動作時における吐
出孔の温度を第１の加熱部の温度に対して十分低く保つ
ための第１の手段を含む吐出ヘッドを有する。吐出孔の
温度が十分低いと、インクは吐出孔から漏れ出さないの
で、印字開始前および終了後に発生する好ましくないイ
ンクの漏れ出しを有効に防止することができる。

【００８８】請求項２に記載の画像記録装置によれば、
請求項１に記載の画像記録装置の効果に加えて、第１の
手段は、第１の加熱部とシャッタ部との間に設けられた
第１の加熱部とシャッタ部とを熱的に分離するたきの断
熱部材を含むことにより、第１の加熱部の動作時におけ
る吐出孔の温度を第１の加熱部の温度に対して十分低く
保つことができる。したがって請求項１と同様に、印字
開始前および終了後に発生する好ましくないインクの漏
れ出しを有効に防止することができる。請求項３に記載
の画像記録装置によれば、請求項１または請求項２に記
載の画像記録装置の効果に加えて、画像記録装置は、吐
出孔の温度が第１の加熱部の温度と同程度の温度になる
までシャッタ部を加熱する第２の加熱部をさらに含むの
で、印字中は第２の加熱部を動作させるが印字開始前お
よび終了後は第２の加熱部を停止させることができる。
したがって請求項１と同様に、印字開始前および終了後
に発生する好ましくないインクの漏れ出しを有効に防止
することができる。

【００８９】請求項４に記載の画像記録装置によれば、
請求項１に記載の画像記録装置の効果に加え、第１の手
段は、インク室の吐出孔近傍に設けられ、吐出孔の温度
が第１の加熱部の温度に対して十分低くなるように冷却
する冷却装置を含むので、印字中は冷却装置を停止させ
るが印字開始前および終了後は冷却装置を動作させるこ
とができる。したがって請求項１と同様に、印字開始前
および終了後に発生する好ましくないインクの漏れ出し
を有効に防止することができる。請求項５に記載の画像
記録装置によれば、請求項１から請求項４のいずれかに
記載の画像記録装置の効果に加え、吐出ヘッドは吐出孔
の温度を検知する温度検知手段をさらに含むので、気体
状インク量がしきい値を超えたか否か、または気体状イ
ンク量がしきい値以下になったか否かの判断を、温度検
知手段により行なうことができる。したがって請求項１
と同様に、印字開始前および終了後に発生する好ましく
ないインクの漏れ出しを有効に防止することができる。

【００９０】請求項６に記載の画像記録装置によれば、
請求項５に記載の画像記録装置の効果に加え、画像記録
装置は、温度検知手段からの信号に基づいて吐出孔の温
度を制御するための温度制御手段をさらに含むので、温
度制御装置が第１の加熱装置および、第２の加熱装置ま
たは冷却装置を制御することができる。したがって請求
項１と同様に、印字開始前および終了後に発生する好ま
しくないインクの漏れ出しを有効に防止することができ
る。請求項７に記載の画像記録装置によれば、請求項６
に記載の画像記録装置の効果に加え、温度制御装置は、
吐出孔の温度Ｔ_sが第１の加熱部の温度Ｔ_iに対して一
定の温度差ΔＴ（＞０）をもって、Ｔ_s＝Ｔ_i−ΔＴと
なるように、吐出孔の温度を制御することができる。し
たがって請求項１と同様に、印字開始前および終了後に
発生する好ましくないインクの漏れ出しを有効に、かつ
精度よく防止することができる。

【００９１】請求項８に記載の画像記録装置の制御方法
によれば、第１の加熱部を駆動するステップと、温度検
知手段により吐出孔の温度を検知するステップと、検知
された温度値が第１の所要値を超えたことに応答して、
第２の加熱部を駆動するステップと、温度値が第１の所
要値よりも大きな第２の所要値に達したことに応答し
て、シャッタ部が、印字すべき画像データに基づく開閉
動作を開始するステップとを含む。したがって印字開始
前に発生する好ましくないインクの漏れ出しを防止する
ことができる。

【００９２】請求項９に記載の画像記録装置の制御方法
によれば、シャッタ部が印字すべき画像データに基づい
た開閉動作を終了することにより、印字が終了した時点
で、前記シャッタ部を閉状態に保持し、第１および第２
の加熱部への通電を止めるステップと、温度検知手段に
より吐出孔の温度を検知するステップと、検知された温
度値が所要値に下がるまで、シャッタ部を閉状態に保持
するステップとを含む。したがって印字終了後に発生す
る好ましくないインクの漏れ出しを防止することができ
る。

【００９３】請求項１０に記載の画像記録装置の制御方
法によれば、印字を命令するヘッド制御信号に応答して
第１の加熱部と冷却装置とを駆動するステップと、温度
検知手段により吐出孔の温度を検出するステップと、検
知された温度値が第１の所要値を超えた時点で、冷却装
置の動作を停止するステップと、検知された温度値が第
１の所要値よりも大きな第２の所要値に達した時点か
ら、シャッタ部に、印字すべき画像データに基づいて開
閉動作を開始させるステップとを含む。したがって請求
項８と同様に、印字開始前に発生する好ましくないイン
クの漏れ出しを防止することができる。

【００９４】請求項１１に記載の画像記録装置の制御方
法によれば、シャッタ部が、印字すべき画像データに基
づいた開閉動作を終了することにより印字が終了した時
点で、シャッタ部を閉状態に保持し、第１の加熱装置へ
の通電を止めるとともに、冷却装置を駆動するステップ
と、検知された温度値が所要値に下がるまで、シャッタ
部を閉状態に保持しながら、冷却装置を駆動するステッ
プとを含む。したがって請求項９と同様に、印字終了後
に発生する好ましくないインクの漏れ出しを防止するこ
とができる。

【００９５】請求項１２記載の画像記録装置の制御方法
によれば、第１の加熱部を駆動するステップと、温度検
知手段により吐出孔の温度を検知するステップと、検知
された温度値が第１の所要値を超えた状態で、印字を命
令するヘッド制御信号に応答して第２の加熱部を駆動す
るステップと、温度値が、第１の所要値よりも大きな第
２の所要値に達したことに応答して、シャッタ部が、印
字すべき画像データに基づき開閉動作を開始するステッ
プとを含む。したがって請求項８と同様に、印字開始前
に発生する好ましくないインクの漏れ出しを防止するこ
とができる。

【００９６】請求項１３に記載の画像記録装置の制御方
法によれば、シャッタ部が印字すべき画像データに基づ
いた開閉動作を終了することにより、印字が終了した時
点で、シャッタ部を閉状態に保持し、第２の加熱部への
通電を止めるステップと、温度検知手段により吐出孔の
温度を検知するステップと、検知された温度値が所要値
に下がるまで、シャッタ部を閉状態に保持するステップ
とを含む。したがって請求項９と同様に、印字終了後に
発生する好ましくないインクの漏れ出しを防止すること
ができる。

【００９７】請求項１４に記載の画像記録装置の制御方
法によれば、第１の加熱部と冷却装置とを駆動するステ
ップと、温度検知手段により吐出孔の温度を検出するス
テップと、検知された温度値が第１の所要値を超えた状
態で、印字を命令するヘッド制御信号に応答して冷却装
置の動作を停止するステップと、検知された温度値が第
１の所要値よりも大きな第２の所要値に達した時点か
ら、シャッタ部に、印字すべき画像データに基づいて開
閉動作を開始させるステップとを含む。したがって請求
項８と同様に、印字開始前に発生する好ましくないイン
クの漏れ出しを防止することができる。

【００９８】請求項１５に記載の画像記録装置の制御方
法によれば、シャッタ部が、印字すべき画像データに基
づいた開閉動作を終了することにより印字が終了した時
点で、シャッタ部を閉状態に保持し、冷却装置を駆動す
るステップと、検知された温度値が所要値に下がるま
で、シャッタ部を閉状態に保持しながら、冷却装置を駆
動するステップとを含む。したがって請求項９と同様
に、印字開始後に発生する好ましくないインクの漏れ出
しを防止することができる。請求項１６に記載の画像記
録装置によれば、記録すべき画像データに対応した電気
信号に基づいて、気化インクを断続的に吐出させるため
のサーマルシャッタ部を含むので、サーマルシャッタ部
が吐出孔の温度を第１の加熱部の温度と同程度の温度に
なるまで加熱し、または加熱を停止することができ、画
像データの記録の開始前および終了後において、第１の
加熱部の動作時における吐出孔の温度を第１の加熱部の
温度に対して十分低く保つための第１の手段を含む吐出
ヘッドを有する。したがって請求項１と同様に、印字開
始前および終了後に発生する好ましくないインクの漏れ
出しを防止することができる。請求項１７に記載の画像
記録装置によれば、請求項１６に記載の画像記録装置の
効果に加えて、第１の手段は、第１の加熱部とサーマル
シャッタ部との間に設けられた第１の加熱部とサーマル
シャッタ部とを熱的に分離するたきの断熱部材を含むこ
とにより、第１の加熱部の動作時における吐出孔の温度
を第１の加熱部の温度に対して十分低く保つことができ
る。したがって請求項１と同様に、印字開始前および終
了後に発生する好ましくないインクの漏れ出しを有効に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１における画像記録装置の一例を示
した全体構成図である。

【図２】図１に示した画像記録装置の要部斜視図であ
る。

【図３】実施の形態１における加熱ヘッドを用いた画像
記録装置の要部斜視図である。

【図４】実施の形態１の実験器の概略図である。

【図５】従来の画像記録装置の一例を示した全体構成図
である。

【図６】従来の画像記録装置の他の一例を示した全体構
成図である。

【図７】従来の電界シャッタ部分の一例を示した斜視図
である。

【図８】従来の電界シャッタ部分の他の一例を示した斜
視図である。

【図９】実施の形態１における冷却ヘッドを用いた画像
記録装置の一例を示した要部斜視図である。

【図１０】実施の形態２における画像記録装置の一例を
示した全体構成図である。

【図１１】図１０に示す画像記録装置の要部斜視図であ
る。

【図１２】従来の画像記録装置の一例の全体構成図であ
る。

【図１３】従来の画像記録装置の主要な信号の流れを示
した図である。

【図１４】図１３の従来の各装置の動作タイミングを示
した図である。

【図１５】実施の形態１における加熱ヘッドを用いた画
像記録装置の主要な信号の流れを示した図である。

【図１６】図１５の各装置の動作タイミングを示した図
である。

【図１７】実施の形態１における冷却ヘッドを用いた画
像記録装置の主要な信号の流れを示した図である。

【図１８】図１７の各装置の動作タイミングを示した図
である。

【図１９】実施の形態２における画像記録装置の主要な
信号の流れを示した図である。

【図２０】図１９の各装置の動作タイミングを示した図
である。

【図２１】実施の形態１における温度検出方法の一例を
示した図である。

【図２２】実施の形態１における測温素子の温度特性の
一例を示した図である。

【図２３】実施の形態１における温度検出装置の動作を
示した図である。

【図２４】実施の形態１における冷却ヘッドを用いた画
像記録装置の一例を示した全体構成図である。

【符号の説明】

１００、１００ａ、１００ｂ印字ヘッド２第１の加熱装置２０第２の加熱装置３ｂ気体状インク８、８ａ、８ｂ電界シャッタ９コントロール部（吐出制御装置）１２記録媒体１５断熱部材１６温度制御装置１８サーマルシャッタ２１冷却装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樋口馨大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開昭63−233844（ＪＰ，Ａ) 特開平５−338143（ＪＰ，Ａ) 特開平３−51134（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/06 B41J 2/175 B41J 2/325

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気化させるための第
１の加熱部と、前記インクを帯電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置される記録媒体の背面に前記
吐出孔に対向して配設され、帯電した気化インクを前記
記録媒体側に誘導するための背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべき画像データに対応
した電気信号に基づいて気化インクを断続的に吐出させ
るように制御されるシャッタ部と、画像データの記録の開始前および終了後において、前記
第１の加熱部の動作時における前記吐出孔の温度を、前
記第１の加熱部の温度に対して十分低く保つための第１
の手段とを含む吐出ヘッド、および、前記シャッタ部を制御する吐出制御装置を含む画像記録
装置。
【請求項２】前記第１の手段は、前記第１の加熱部と
前記シャッタ部との間に設けられ前記第１の加熱部と前
記シャッタ部とを熱的に分離するための断熱部材を含む
請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】前記吐出ヘッドは、前記吐出孔の温度が
前記第１の加熱部の温度と同程度の温度になるまで前記
シャッタ部を加熱する第２の加熱部をさらに含む請求項
１または請求項２に記載の画像記録装置。
【請求項４】前記第１の手段は、前記インク室の、前
記吐出孔近傍に設けられ、前記吐出孔の温度が前記第１
の加熱部の温度に対して十分低くなるように冷却する冷
却装置を含む請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項５】前記吐出ヘッドは、前記吐出孔の温度を
検知する温度検知手段をさらに含む請求項１から請求項
４のいずれかに記載の画像記録装置。
【請求項６】前記温度検知手段からの信号に基づいて
前記吐出孔の温度を制御するための温度制御装置をさら
に含む請求項５に記載の画像記録装置。
【請求項７】前記温度制御装置は、前記吐出孔の温度
Ｔs が前記第１の加熱部の温度Ｔi に対して一定の温度
差ΔＴ（＞０）をもって、Ｔs ＝Ｔi −ΔＴとなるように、前記吐出孔の温度を制御する請求項６に
記載の画像記録装置。
【請求項８】吐出孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気化させるための第
１の加熱部と、前記インクを帯電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置される記録媒体の背面に前記
吐出孔に対向して配設され、帯電した気化インクを前記
記録媒体側に誘導するための背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべき画像データに対応
した電気信号に基づいて気化インクを断続的に吐出させ
るように制御されるシャッタ部と、前記第１の加熱部と前記シャッタ部の間に設けられ、前
記第１の加熱部と前記シャッタ部とを熱的に分離するた
めの断熱部材と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設け
られ、前記吐出孔の温度が前記第１の加熱部の温度と同
程度の温度になるまで前記シャッタ部を加熱する第２の
加熱部と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段とを含む吐出
ヘッドを含む画像記録装置において、印字を命令するヘッド制御信号に応答して前記第１の加
熱部を駆動するステップと、前記温度検知手段により前記吐出孔の温度を検知するス
テップと、検知された前記温度値が第１の所要値を超えたことに応
答して、前記第２の加熱部を駆動するステップと、前記温度値が、前記第１の所要値よりも大きな第２の所
要値に達したことに応答して、前記シャッタ部が、印字
すべき画像データに基づく開閉動作を開始するステップ
とを含む画像記録装置の制御方法。
【請求項９】吐出孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気化させるための第
１の加熱部と、前記インクを帯電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置される記録媒体の背面に前記
吐出孔に対向して配設され、帯電した気化インクを前記
記録媒体側に誘導するための背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべき画像データに対応
した電気信号に基づいて気化インクを断続的に吐出させ
るように制御されるシャッタ部と、前記第１の加熱部と前記シャッタ部の間に設けられ、前
記第１の加熱部と前記シャッタ部とを熱的に分離するた
めの断熱部材と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設け
られ、前記吐出孔の温度が前記第１の加熱部の温度と同
程度の温度になるまで前記シャッタ部を加熱する第２の
加熱部と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段とを含む吐出
ヘッドを含む画像記録装置において、前記シャッタ部が印字すべき画像データに基づいた開閉
動作を終了することにより、印字が終了した時点で、前
記シャッタ部を閉状態に保持し、前記第１および第２の
加熱部への通電を止めるステップと、前記温度検知手段により前記吐出孔の温度を検知するス
テップと、検知された前記温度値が所要値に下がるまで、前記シャ
ッタ部を閉状態に保持するステップとを含む画像記録装
置の制御方法。
【請求項１０】吐出孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気化させるための第
１の加熱部と、前記インクを帯電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置される記録媒体の背面に前記
吐出孔に対向して配設され、帯電した気化インクを前記
記録媒体側に誘導するための背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべき画像データに対応
した電気信号に基づいて気化インクを断続的に吐出させ
るように制御されるシャッタ部と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設けられ、前記吐出孔
の温度が前記第１の加熱部の温度に対して十分低くなる
ように冷却する冷却装置と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段とを含む吐出
ヘッドを含む画像記録装置において、印字を命令するヘッド制御信号に応答して前記第１の加
熱部と前記冷却装置とを駆動するステップと、前記温度検知手段により前記吐出孔の温度を検出するス
テップと、検知された前記温度値が第１の所要値を超えた時点で、
前記冷却装置の動作を停止するステップと、検知された前記温度値が前記第１の所要値よりも大きな
第２の所要値に達した時点から、前記シャッタ部に、印
字すべき画像データに基づいて開閉動作を開始させるス
テップとを含む画像記録装置の制御方法。
【請求項１１】吐出孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気化させるための第
１の加熱部と、前記インクを帯電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置される記録媒体の背面に前記
吐出孔に対向して配設され、帯電した気化インクを前記
記録媒体側に誘導するための背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべき画像データに対応
した電気信号に基づいて気化インクを断続的に吐出させ
るように制御されるシャッタ部と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設けられ、前記吐出孔
の温度が前記第１の加熱部の温度に対して十分低くなる
ように冷却する冷却装置と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段とを含む吐出
ヘッドを含む画像記録装置において、前記シャッタ部が、印字すべき画像データに基づいた開
閉動作を終了することにより印字が終了した時点で、前
記シャッタ部を閉状態に保持し、前記第１の加熱装置へ
の通電を止めるとともに、前記冷却装置を駆動するステ
ップと、検知された前記温度値が所要値に下がるまで、前記シャ
ッタ部を閉状態に保持しながら、前記冷却装置を駆動す
るステップとを含む画像記録装置の制御方法。
【請求項１２】吐出孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気化させるための第
１の加熱部と、前記インクを帯電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置される記録媒体の背面に前記
吐出孔に対向して配設され、帯電した気化インクを前記
記録媒体側に誘導するための背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべき画像データに対応
した電気信号に基づいて気化インクを断続的に吐出させ
るように制御されるシャッタ部と、前記第１の加熱部と前記シャッタ部の間に設けられ、前
記第１の加熱部と前記シャッタ部とを熱的に分離するた
めの断熱部材と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設け
られ、前記吐出孔の温度が前記第１の加熱部の温度と同
程度の温度になるまで前記シャッタ部を加熱する第２の
加熱部と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段とを含む吐出
ヘッドを含む画像記録装置において、前記第１の加熱部を駆動するステップと、前記温度検知手段により前記吐出孔の温度を検知するス
テップと、検知された前記温度値が第１の所要値を超えた状態で、
印字を命令するヘッド制御信号に応答して前記第２の加
熱部を駆動するステップと、前記温度値が、前記第１の所要値よりも大きな第２の所
要値に達したことに応答して、前記シャッタ部が、印字
すべき画像データに基づき開閉動作を開始するステップ
とを含む画像記録装置の制御方法。
【請求項１３】吐出孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気化させるための第
１の加熱部と、前記インクを帯電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置される記録媒体の背面に前記
吐出孔に対向して配設され、帯電した気化インクを前記
記録媒体側に誘導するための背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべき画像データに対応
した電気信号に基づいて気化インクを断続的に吐出させ
るように制御されるシャッタ部と、前記第１の加熱部と前記シャッタ部の間に設けられ、前
記第１の加熱部と前記シャッタ部とを熱的に分離するた
めの断熱部材と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設け
られ、前記吐出孔の温度が前記第１の加熱部の温度と同
程度の温度になるまで前記シャッタ部を加熱する第２の
加熱部と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段とを含む吐出
ヘッドを含む画像記録装置において、前記シャッタ部が印字すべき画像データに基づいた開閉
動作を終了することにより、印字が終了した時点で、前
記シャッタ部を閉状態に保持し、前記第２の加熱部への
通電を止めるステップと、前記温度検知手段により前記吐出孔の温度を検知するス
テップと、検知された前記温度値が所要値に下がるまで、前記シャ
ッタ部を閉状態に保持するステップとを含む画像記録装
置の制御方法。
【請求項１４】吐出孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気化させるための第
１の加熱部と、前記インクを帯電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置される記録媒体の背面に前記
吐出孔に対向して配設され、帯電した気化インクを前記
記録媒体側に誘導するための背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべき画像データに対応
した電気信号に基づいて気化インクを断続的に吐出させ
るように制御されるシャッタ部と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設けられ、前記吐出孔
の温度が前記第１の加熱部の温度に対して十分低くなる
ように冷却する冷却装置と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段とを含む吐出
ヘッドを含む画像記録装置において、前記第１の加熱部と前記冷却装置とを駆動するステップ
と、前記温度検知手段により前記吐出孔の温度を検出するス
テップと、検知された前記温度値が第１の所要値を超えた状態で、
印字を命令するヘッド制御信号に応答して前記冷却装置
の動作を停止するステップと、検知された前記温度値が前記第１の所要値よりも大きな
第２の所要値に達した時点から、前記シャッタ部に、印
字すべき画像データに基づいて開閉動作を開始させるス
テップとを含む画像記録装置の制御方法。
【請求項１５】吐出孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気化させるための第
１の加熱部と、前記インクを帯電させるための帯電電極部と、前記吐出孔に対面して配置される記録媒体の背面に前記
吐出孔に対向して配設され、帯電した気化インクを前記
記録媒体側に誘導するための背面電極部と、前記吐出孔部に設けられ、記録すべき画像データに対応
した電気信号に基づいて気化インクを断続的に吐出させ
るように制御されるシャッタ部と、前記インク室の前記吐出孔近傍に設けられ、前記吐出孔
の温度が前記第１の加熱部の温度に対して十分低くなる
ように冷却する冷却装置と、前記吐出孔の温度を検知する温度検知手段とを含む吐出
ヘッドを含む画像記録装置において、前記シャッタ部が、印字すべき画像データに基づいた開
閉動作を終了することにより印字が終了した時点で、前
記シャッタ部を閉状態に保持し、前記冷却装置を駆動す
るステップと、検知された前記温度値が所要値に下がるまで、前記シャ
ッタ部を閉状態に保持しながら、前記冷却装置を駆動す
るステップとを含む画像記録装置の制御方法。
【請求項１６】吐出孔を有するインク室と、前記インク室内のインクを加熱して気化させるための第
１の加熱部と、前記吐出孔の温度を前記第１の加熱部の温度と同程度の
温度になるまで加熱し、または加熱を停止することによ
り、記録すべき画像データに対応した電気信号に基づい
て、気化インクを断続的に吐出させるためのサーマルシ
ャッタ部と、画像データの記録の開始前および終了後において、前記
第１の加熱部の動作時における前記吐出孔の温度を、前
記第１の加熱部の温度に対して十分低く保つための第１
の手段とを含む吐出ヘッド、および、前記サーマルシャッタ部を制御するコントロール部を含
む画像記録装置。
【請求項１７】前記第１の手段は、前記第１の加熱部
と前記サーマルシャッタ部との間に設けられ前記第１の
加熱部と前記サーマルシャッタ部とを熱的に分離するた
めの断熱部材を含む請求項１６に記載の画像記録装置。