JP3835699B2 - 液体吐出ヘッド及び画像記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド内の温度調整に関する。

インクジェットヘッド（記録ヘッド）は、ノズルに連通する圧力室にインクを供給し、該圧力室内の液体に圧力変動を与えてノズルから液滴を吐出させる構成であるため、圧力室内に気泡が存在すると吐出に必要な圧力がインクに伝わらず、吐出不良を引き起こす。このような吐出不良を防止するため、圧力室内の気泡混入インクを吸引し、インクとともに気泡を排出する動作（吸引動作）が行われる。しかし、吸引動作を実施するとインク消費量が増大するという問題がある。

かかる課題に対し、特許文献１のインクジェットヘッドによると、圧力発生室底板を挟んで圧力発生室と対向する部位には、複数のペルチェ素子を備えた熱電素子ユニットが配置されており、この熱電素子ユニットを作動させると、圧力発生室底板が冷却され、この圧力発生室底板の冷却に伴って圧力発生室内のインクが冷却される。インクを冷却すれば、インク中における気泡成分の溶解度を増大させることができる。なお、熱電素子ユニットを駆動すると、熱電素子ユニットにおける流路ユニット側の部分で発熱が生じるが、セラミックス部材よりも熱伝導性に優れた金属部材により形成されたインク供給口形成基板、インク室形成基板、及びノズルプレートを順に伝導して、ノズルプレートから放熱される。
特開２００１−１４６０１２号公報

ところが、特許文献１では、吐出記録中に共通インク室（共通流路）は加熱されるため気泡が発生する。インク供給口が気泡に覆われると、インクが圧力室に供給されなくなり不吐出が起こることがある。また、ノズルからのインク吐出時には、共通インク室のインク粘度が圧力発生室（圧力室）のインク粘度よりも低くなるので、共通インク室にインクが逆流し易く、圧力発生室の加圧が有効に吐出に向けられないことがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ヘッド内、特に共通流路に気泡を発生させず、供給口から供給流路にインクが逆流することで生じる圧力損失を抑えることができる液滴吐出ヘッドの構造及びそのヘッドを用いた画像記録装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、液滴を吐出するための複数のノズルと、各ノズルと各々連通する複数の圧力室と、各圧力室に各々液体を供給する共通流路と、各圧力室の液体を各ノズルから吐出させる複数の吐出手段とを備える液体吐出ヘッドであって、前記圧力室と前記共通流路との温度差を発生させる温度差発生手段と、前記共通流路の温度を検出する共通流路温度検出手段と、前記圧力室の温度を検出する圧力室温度検出手段と、前記共通流路の温度及び前記圧力室の温度に従い、前記共通流路と前記圧力室との温度差が所定の温度差に到達するよう前記温度差発生手段を制御する制御手段と、を備える。

この発明によると、圧力室と共通流路との温度差が所定の温度差に到達するよう制御される。従って、例えば圧力室が共通流路よりも所定温度以下（例えば１０℃以下）高いように制御すれば、共通流路の液体の粘性が圧力室の液体の粘性よりも高くなり液体吐出時に圧力室から共通流路へ液体が逆流して圧力損失が生じるのを防ぐことができる。また、共通流路の温度が圧力室の温度よりも低い場合、長期間液体が存在する共通流路での気泡発生を抑制でき、かつ高粘度の液体を圧力室から吐出できる。一方、圧力室の温度が共通流路の温度よりも低い場合、液体不吐出の原因となる圧力室内部の気泡を液体に溶解できる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記温度差発生手段は、前記圧力室の一方の面に接合され前記圧力室を加熱する圧力室加熱手段と、前記共通流路の一方の面に吸熱面が接合されたペルチェ素子とを有する。

この発明によると、圧力室加熱手段による圧力室の加熱と、ペルチェ素子のペルチェ効果による共通流路の冷却により、圧力室と共通流路との間に所定の温度差を生じさせるよう制御できる。所定の温度差は、圧力室加熱手段の発生する熱エネルギーの大小やペルチェ素子の吸熱側と発熱側との間に生じる温度差により適宜設定しうる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記温度差発生手段は、前記圧力室と前記共通流路と間の層に設置され、前記圧力室の一方の面に発熱面が接合されかつ吸熱面が前記共通流路の一方の面に接合されているペルチェ素子である。

この発明によると、ペルチェ素子のペルチェ効果による圧力室の加熱及び共通流路の冷却により、圧力室と共通流路との間に所定の温度差を生じさせるよう制御できる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルを配置するノズル板を加熱するノズル加熱手段をさらに備える。

この発明によると、ノズル加熱手段がノズル板を加熱するため、ノズルの吐出口付近の温度が上昇して液体の粘度を低下させることができ、これにより吐出性能を向上させることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記温度差発生手段は、前記共通流路と同層に設置され、発熱面が前記圧力室の一方の面に接合されかつ前記共通流路に接合する熱伝導部材の一方の面に吸熱面が接合されている第１のペルチェ素子を有する。

この発明によると、ペルチェ素子のペルチェ効果による圧力室の加熱及び熱伝導部材を介した共通流路の冷却により、圧力室と共通流路との間に所定の温度差を生じさせるよう制御できる。また、ペルチェ素子は共通流路と同層に設置されているため、液体吐出ヘッドの低層化・小型化につながる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記温度差発生手段は、前記共通流路に接合する熱伝導部材の他方の面に吸熱面が接合された第２のペルチェ素子を有する。

この発明によると、共通流路の冷却をさらに促進でき、圧力室と共通流路との温度差の発生をさらに容易にできる。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記共通流路を加熱又は冷却する加熱冷却手段をさらに備え、前記共通流路は液体を供給する液体流路の本流から分岐して連通しており、前記制御手段は、前記本流から前記共通流
路内の所定位置までの距離に応じた所定の目標温度に前記共通流路の所定位置の温度が到達するよう前記加熱冷却手段を制御して前記共通流路を加熱又は冷却させる。

この発明によると、例えば共通流路内の温度が本流から離れるにつれて徐々に高くなるようにできる。この場合、本流から離れた位置を流れる液体を加熱して流体抵抗を低下させることができ、本流から離れた位置にも安定して液体を供給できる。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記制御手段は、前記本流から前記共通流路の所定位置までの距離に応じた温度範囲内に前記共通流路の所定位置の温度が到達するよう前記加熱冷却手段を制御する。

この発明によると、液体流路の本流からの距離に応じた温度範囲内に共通流路内の所定位置の温度が到達するよう制御できるため、例えば本流から離れるにつれて徐々に目標温度に近づくようにできる。このため、吐出する液体の温度がノズル毎にばらついて画像形成に悪影響を与えるのを防止できる。

請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記複数のノズルの吐出口付近に吐出液体の蒸発を防止するための液体を供給する液体供給手段をさらに備える。

この発明によると、吐出口付近の液体が乾燥して不吐出が発生することを防止できる。

請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備える画像記録装置である。

この液体吐出ヘッドから吐出される液体は、インク、現像用処理液や機能液など、様々な液体を含む。

上記発明によると、圧力室と共通流路との温度差が所定の温度差に到達するよう制御される。従って、例えば圧力室が共通流路よりも所定温度以下だけ高いように制御すれば、共通流路の液体の粘性が圧力室の液体の粘性よりも高くなり液体吐出時に圧力室から共通流路へ液体が逆流することを防ぐことができる。また、圧力室と共通流路の温度差より共通流路内に対流が発生し、気泡発生を防ぐことができる。

以下、添付した図面を参照し本発明の好ましい実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置１０の全体構成図である。

インクジェット記録装置１０は、記録紙１４に液滴を吐出して画像等のデータを記録するプリンターであって、記録紙１４を供給する供紙部１２、記録紙１４のカールを除去するデカール部１６、インクの色ごとに設けられた複数の印字ヘッドからインク滴を吐出させ記録紙１４上に画像等のデータを記録する印字部１１、印字部１１のノズル面（インク吐出面）に対向して設けられ、記録紙１４の平面性を保持しながら記録紙１４を搬送する吸着ベルト搬送部２０、印字部１１による印字結果を読み取る印字検出部２２、印字された記録紙１４に後処理を施す後乾燥部２４及び印字された記録紙１４を外部に排出する排紙部２６を備えている。

図１には供紙部１２の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、複数の用紙を利用可能な構成にした場合には、紙幅や紙質の異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットを備えてもよい。

複数の記録紙１４を利用可能な構成では、記録紙１４の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録紙１４の種類を自動的に判別し、記録紙１４の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

ロール紙を使用する装置構成では、図１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）３４が設けられており、カッター３４によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター３４は、少なくとも記録紙１４の搬送路幅以上の長さを有する固定刃３４Ｂと固定刃３４Ｂに沿って移動する丸刃３４Ａとから構成されており、印刷裏面側に固定刃３４Ｂが設けられ、搬送路を挟んで印刷面側に丸刃３４Ａが設けられている。カット紙を使用する場合にはカッター３４は不要である。

供紙部１２から送り出された記録紙１４は、マガジンに巻き付けられていることにより巻きくせが残りカールする。このカールを除去するために、デカール部１６においてマガジンの巻きくせ方向と逆方向に加熱ドラム３０で熱を与える。このとき、多少印刷面外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１４は吸着ベルト搬送部２０に送られる。吸着ベルト搬送部２０は、ローラー３６、３８間に無端状のベルト４０が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１１及び印字検出部２２に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト４０は記録紙１４の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。ローラー３６、３８に掛けられた搬送ベルト４０の内側の印字部１１のノズル面及び印字検出部２２のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー４２が設けられており、この吸着チャンバー４２をファン４４で吸引して負圧にすることによって搬送ベルト４０上の記録紙１４が吸着保持される。

ベルト４０が巻かれているローラー３６、３８の少なくとも一方にモータ（不図示、図５中符号２１４として記載）の動力が伝達されることにより、ベルト４０は図１の時計回り方向に駆動され、ベルト４０上に保持された記録紙１４は図１の左から右へと搬送される。

縁なしプリント等を印字するとベルト４０にもインクが付着するので、ベルト４０の所定の位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部４６が設けられている。ベルト清掃部４６の構成について詳細には図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、給水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式ではベルト線速度とローラー線速度とを変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２０に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印刷領域をローラー・ニップ搬送すると、印刷直後に記録紙１４の印刷面にローラーが接触し、画像がにじみ易いという問題があり、記録紙１４の印刷領域では印刷面をローラーに接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２０により形成される搬送路上において印字部１１の手前側（上流側）には加熱ファン４９が設けられている。加熱ファン４９は、印字前の記録紙１４に加熱空気を吹き付け、記録紙１４を加熱する。印字直前に記録紙１４を加熱しておくことにより、インクが記録紙１４に着弾後乾き易くなる。

印字部１１は、最大紙幅に対応する長さを有する印字ヘッド（ラインヘッド）５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙを記録紙１４の搬送方向（副走査方向）と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルラインヘッドとなっている。

詳細な構造は後述するが、各印字ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙは、本プリンター１０が対象とする最大サイズの記録紙１４の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出孔（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。記録紙１４の搬送方向（紙送り方向）に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙが配置されている。記録紙１４を搬送しつつ各印字ヘッドからそれぞれの色インクを吐出することにより記録紙１４上にカラー画像を形成し得る。

なお、本例では、ＫＣＭＹの標準色の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部５２は、各印字ヘッド５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは不図示の管路を介して各印字ヘッド５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部５２は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２２は、ノズルの目詰まりなどの吐出不良をチェックするための手段であり、打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含んでいる。本実施形態の印字検出部２２は少なくとも各印字ヘッドによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサが用いられている。

印字検出部２２の後段には後乾燥部２４が設けられている。後乾燥部２４は、印字された印字面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字のインクが乾くまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。

多孔質のぺーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

加熱・加圧部６０は画像表面の光沢度を制御するために、印字面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー６２、６４で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

こうして生成されたプリント物は排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター３４と同様であり、固定刃４８Ｂと丸刃４８Ａとから構成される。

また、図１には示さないが、本画像の排出部２６Ａには、オーダ別に画像を集積するソーターが設けられる。なお、符号２６Ｂはテスト印字排出部である。

次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各印字ヘッド５０Ｋ，５０Ｃ，５０Ｍ，５０Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを示すものとする。

図２(a) は印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図２(b) はその一部の拡大図である。また、図２(c) は印字ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。図３はマトリックス状に配置されたインク室ユニット１０４の構成図である。記録紙面上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド５０は、図２(a) 〜(c) 及び図３に示したように、インク滴が吐出するノズル１００と、各ノズル１００に対応する圧力室１０２等からなる複数のインク室ユニット１０４を千鳥でマトリックス状に配置させた構造を有し、これにより見かけ上のノズルピッチの高密度化を達成している。

すなわち、本実施形態における印字ヘッド５０は、図２(a) ，(b) に示すように、インクを吐出する複数のノズル１００が印字媒体送り方向と略直交する方向に印字媒体の全幅に対応する長さにわたって配列された１列以上のノズル列を有するフルラインヘッドである。

また、図２(c) に示すように、短尺の２次元に配列されたヘッド５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、印字媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。

図３に示す如く、かかる構造を有する多数のインク室ユニット１０４は主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１０４を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなる。

すなわち、主走査方向については、各ノズル１００が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。以下、説明の便宜上、ヘッドの長手方向（主走査方向）に沿って各ノズル１００が一定の間隔（ピッチＰ）で直線状に配列されているものとして説明する。

なお、用紙（記録紙１４）の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン又は１個の帯状を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図３に示すようなマトリクス状に配置されたノズル１００を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル１００-11 、１００-12 、１００-13 、１００-14 、１００-15 、１００-16 を１つのブロックとし（他にはノズル１００-21 、…、１００-26 を１つのブロック、ノズル１００-31 、…、１００-36 を１つのブロック、…として）記録紙１４の搬送速度に応じてノズル１００-11 、１００-12 、…、１００-16 を順次駆動することで記録紙１４の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン又は１個の帯状の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。

図４はインクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。

インク供給タンク１５０はインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部５２に設置される。インク供給タンク１５０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。なお、図４のインク供給タンク１５０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部５２と等価のものである。

図４に示したように、インク供給タンク１５０と印字ヘッド５０の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ１５２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。

なお、図４には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１０には、ノズル１００の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ１５６と、ノズル１００面の清掃手段としてのクリーニングブレード１６２とが設けられている。

これらキャップ１５６及びクリーニングブレード１６２を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ１５６は、図示せぬ昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ１５６を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面（インク吐出面）をキャップ１５６で覆う。

印字中又は待機中において、特定のノズル１００の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、ピエゾアクチュエータが動作してもノズル１００からインクを吐出できなくなってしまう。

このような状態になる前に（ピエゾアクチュエータの動作により吐出が可能な粘度の範囲内で）ピエゾアクチュエータを動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ１５６（インク受け）に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き）が行われる。

また、印字ヘッド５０内のインクに気泡が混入した場合、アクチュエータが動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合には印字ヘッド５０にキャップ１５６を当て、吸引ポンプ１６４で圧力室１０２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク１６６へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室１０２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。

クリーニングブレード１６２は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構（ワイパー）により印字ヘッド５０のインク吐出面（ノズル板表面）に摺動可能である。ノズル板にインク滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード１６２をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。なお、該ブレード機構によりインク吐出面の汚れを清掃した際に、該ブレードによってノズル１００内に異物が混入することを防止するために予備吐出が行われる。

次に、インクジェット記録装置１０の制御について説明する。

図５はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０のシステム制御部２００は、ホストコンピュータ２０２から送られてくるデータを取得する通信インターフェース２０４、該画像データに基づいて各部を統括制御するシステムコントローラ２０６、印字ヘッドの制御を行うプリント制御部２０８（以下、単に制御部２０８とすることもある）及び画像メモリ２１０、画像バッファメモリ２１２から構成されている。

ホストコンピュータ２０２から送出された画像データは通信インターフェース２０４を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ２１０に記憶される。取り込まれた画像データは展開され、吸着ベルト搬送部２０のモータ２１４やヒータ２１６を制御する搬送系制御信号が生成される。搬送系制御信号はシステムコントローラ２０６からモータドライバ２１８及びヒータドライバ２２０へ加えられる。

プリント制御部２０８では、画像メモリ２１０から送られた画像データを印字ヘッド５０へ出力するための各種加工、補正などの処理が行われる。プリント制御部２０８で必要な処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ２２２を介して印字ヘッド５０のインク滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。また、必要に応じて印字検出部２２から得られる情報に基づいて、印字ヘッド５０に対する各種補正を行うこともある。プリント制御部２０８には画像データ処理時に画像データやパラメータなどを一時的に格納する画像バッファメモリ２１２が備えられている。

通信インターフェース２０４にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。

システムコントローラ２０６はＣＰＵ（演算部）と画像処理用ＩＣ（ＤＳＰ）、メモリコントローラから構成してもよいし、これらの機能をワンチップ化したＩＣ（プロセッサ）で構成してもよい。

画像メモリ２１０にはＲＡＭが適用されるが、半導体素子だけでなくハードディスクなどの磁気媒体を用いてもよい。

画像バッファメモリ２１２はプリント制御部２０８に付随して設けられている態様を例示したが、画像メモリ２１０と兼用することも可能である。また、プリント制御部２０８に用いられるプロセッサに内蔵されているメモリを用いてもよい。

ヘッドドライバ２２２はプリント制御部２０８から画像データに基づいて各色ヘッドのピエゾアクチュエータを駆動する。ヘッドドライバ２２２にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２２はプリントされた画像を読み取り、所定の信号処理を行った後、各ノズルの吐出の有無や打滴ばらつきなどの印刷状況を検出してプリント制御部２０８に送出する。

図６は、図２（ｂ）中の３−３線に沿うインクジェットヘッドの断面図である。このインクジェットヘッドは、複数の積層基板を用いて形成される。積層基板により形成された共通流路１よりインク供給口２を経て圧力室１０２にインクを供給し、圧力室１０２の一部をなす振動板４に接着層５を介して接着された下部電極層１２０ｂとピエゾ薄板８と上部電極層１２０ａとからなるピエゾ素子６を、制御部２０８から上部電極層１２０ａと下部電極層１２０ｂに電圧を印加することにより駆動しユニモルフ効果により振動板４を屈曲させ、圧力室１０２内に圧力を発生させ、ノズル１００よりインク滴を吐出させる。以下、振動板４と接着層５とピエゾ素子６とからなる部分をピエゾアクチュエータと称する。

ピエゾアクチュエータは、振動板４と、ブラスト加工により個別化されたピエゾ薄板８の両面にめっきもしくはスパッタ工法により形成された上部電極層１２０ａと下部電極１２０ｂをもつピエゾ素子６と、振動板４とピエゾ素子６とを接合する接着層５とにより形成される。ピエゾアクチュエータは、ワイヤボンディング、もしくはＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）などにより上部電極層１２０ａと下部電極層１２０ｂに導線１２２ｃが接続され、導線１２２ｃには制御部２０８が接続される。

共通流路１と圧力室１０２の内部にはそれぞれサーミスタ７ａ、７ｂが設置されており、サーミスタ７ａ、７ｂはそれぞれ共通流路１の温度（以下Ｔ２で表す）と圧力室１０２の温度（以下Ｔ１で表す）を検出する。サーミスタ７ａ、７ｂはそれぞれ導線１２２ａ、１２２ｂにより制御部２０８に接続されている。後述のように制御部２０８はヒータ１２３及びペルチェ素子７０の駆動を制御して共通流路１と圧力室１０２の温度差を所定温度内に保つ。ペルチェ素子７０の駆動電力供給はペルチェ素子駆動回路２２３より行われ、この電力供給を制御部２０８により制御することでペルチェ素子の駆動を制御する。圧力室１０２と共通流路１の間の層にはインク供給口形成基板１１ａ、共通流路上基板１１ｂによりヒータ１２３が接合されている。ヒータ１２３は導線１２２ｆにより制御部２０８と接続されており、ヒータ１２３の電気抵抗等による熱エネルギー発生は制御部２０８の電圧印加により制御される。つまり、ヒータ１２３により、圧力室１０２と共通流路１の隔壁を形成する共通液室上基板１１ｂが加熱される。

ノズル１００の吐出口を配置するノズル板１５と共通流路１の間の層にはそれぞれ熱伝導部材で形成された共通流路下基板１３ａ、吐出流路形成基板１３ｂによりペルチェ素子７０が接合されており、ペルチェ素子７０の周囲はセラミックなどの断熱部材１２４で囲まれている。ペルチェ素子７０は導線１２２ｄによりペルチェ素子駆動回路２２３と接続され、ペルチェ素子駆動回路２２３は導線１２２ｅにより制御部２０８と接続されている。制御部２０８は、ペルチェ素子７０が共通流路下基板１３ａに接合する部分（以下、第１接合部１７という）が吸熱しかつペルチェ素子７０が吐出流路形成基板１３ｂに接合する部分（以下、第２接合部１８という）が発熱を行うよう、あるいは逆に第１接合部１７が発熱しかつ第２接合部１８が吸熱を行うようペルチェ素子駆動回路２２３に周期Ｔａ毎にパルス電流を期間Ｔｂ供給してペルチェ素子駆動回路２２３によるペルチェ素子７０への電力供給を制御する。以下、制御部２０８により第１接合部１７を加熱、冷却させる制御をそれぞれ第１加熱制御、第１冷却制御という。また、制御部２０８により第２接合部１８を加熱、冷却させる制御をそれぞれ第２加熱制御、第２冷却制御という。

制御部２０８の第１冷却制御に従ってペルチェ素子駆動回路２２３からペルチェ素子７０に電流が供給されているときは、ペルチェ素子７０の第１接合部１７は温度が低下する。この温度の低下量は、ペルチェ素子７０の特性により定まり、第１接合部１７と第２接合部１８との温度差Ｃで表される。したがって、制御部２０８から第１冷却制御に従ってペルチェ素子駆動回路２２３からペルチェ素子７０に電流が供給されているときは、第１接合部１７と第２接合部１８との温度差がＣとなる。なお、制御部２０８の第１冷却制御に従ってペルチェ素子駆動回路２２３からペルチェ素子７０に電流が供給されているときは、ノズル板１５に接合する第２接合部１８が発熱してノズル板１５を加熱するため、ノズル１００の吐出口付近の温度が上昇して吐出口近傍のインクの粘度を低下させることができ、これにより高粘度インクの吐出性能を向上させることができる。以下、インクの粘度が高粘度であるとは、３０℃で粘度５０〜３０００ｍＰａｓ、望ましくは１００〜５００ｍＰａｓであり、６０℃で粘度２〜３０ｍＰａｓであると定義する。なお、３０℃で粘度５０ｍＰａｓ以下の場合、画像がにじみやすく、３０００ｍＰａｓ以上の場合は画質平滑性が失われる。また、６０℃で粘度３０ｍＰａｓ以上の場合はノズル１００のインク吐出性能が劣化するため、特にピエゾアクチュエータで吐出する場合、２〜３０ｍＰａｓであることが好ましい。

さらに制御部２０８のペルチェ素子７０及びヒータ１２３の制御の詳細を説明する。制御部２０８は、圧力室１０２の温度Ｔ１をＴｍａｘ、共通流路１の温度Ｔ２をＴｍｉｎに保つようペルチェ素子７０及びヒータ１２３を制御する。ここで、Ｔｍａｘ、Ｔｍｉｎ、温度ＴｍａｘとＴｍｉｎの差ΔＴ＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎは、以下のように決定することが好ましい。Ｔｍａｘは、ノズル１００から吐出するインクの粘度と温度の関係、及び温度に対するインクの空気溶解度に応じて決定することが好ましい。例えば、あるインクの粘度曲線が図７のような場合、Ｔｍａｘは温度に対して粘度変化の低下する（即ち温度に関わらず粘度が安定し、吐出も安定する）３０〜１００℃が好ましいが、インクの溶解度曲線が図８のような場合、１００℃以上ではインク内に溶解する空気が気泡化するため、Ｔｍａｘは４０〜７０℃がより好ましい。また、差ΔＴは、吐出流路形成基板１３ｂと共通液室上基板１１ｂの温度差から共通流路１内に対流が生じ、共通流路１内の気泡発生を延滞させるような温度差となるように決定することが好ましい。さらに、差ΔＴは、共通流路１から圧力室１０２へのインク供給から吐出が行われるまでの間（以下吐出周期という）に圧力室１０２のインクがＴｍａｘにまで加熱されるよう決定することが好ましい。例えば、ΔＴが１０℃以上であると吐出周期内に共通流路１のインクをＴｍａｘにまで加熱できない場合があるため、ΔＴは１０℃以内とすることが好ましく、例えばΔＴ＝５℃とすることが好ましい。以上のようにして好ましいＴｍａｘ及びΔＴを決定し、Ｔｍｉｎ＝Ｔｍａｘ−ΔＴとしてＴｍｉｎを決定すればよい。

図９は、ノズル１００からインクの吐出が行われる際の制御部２０８による共通流路１及び圧力室１０２の温度差をΔＴとするための制御（以下、吐出時制御という）の流れを示すフローチャートである。Ｓ１１では、制御部２０８はサーミスタ７ａから現在の共通流路１の温度Ｔ２を取得する。Ｓ１２では、制御部２０８はＴ２＞Ｔｍｉｎか否かを判断する。Ｔ２＞Ｔｍｉｎの場合はＳ１３に移行し、Ｔ２≦Ｔｍｉｎの場合はＳ１４に移行する。Ｓ１３では、制御部２０８は第１冷却制御を行う。これに従い、ペルチェ素子７０の第１接合部１７は共通流路下基板１３ａを介して共通流路１の下面を冷却する一方、ペルチェ素子７０の第２接合部１８は吐出流路形成基板１３ｂを介してノズル板１５を加熱する。Ｓ１４では、制御部２０８はＴ２＜Ｔｍｉｎか否かを判断する。Ｔ２＜Ｔｍｉｎの場合はＳ１５に移行し、Ｔ２≧Ｔｍｉｎの場合はＳ１６に移行する。Ｓ１５では、制御部２０８は第１加熱制御を行う。これに従い、ペルチェ素子７０の第１接合部１７は共通流路
下基板１３ａを介して共通流路１の下面を加熱する。

Ｓ１６では、制御部２０８はサーミスタ７ｂから現在の圧力室１０２の温度Ｔ１を取得する。Ｓ１７では、制御部２０８はＴ１＜Ｔｍａｘか否かを判断する。Ｔ１＜Ｔｍａｘの場合はＳ１８に移行し、Ｔ１≧Ｔｍａｘの場合はＳ１１に戻る。Ｓ１８では、制御部２０８はヒータ１２３を発熱させるよう制御する。ヒータ１２３は、インク供給口形成基板１１ａを介して圧力室１０２を加熱する一方、共通流路上基板１１ｂを介して共通流路１の上面を加熱する。なお、上記の処理ステップＳ１１〜１８は、吐出周期内に略Ｔ１−Ｔ２＝ΔＴとなるようにするため、１回の吐出周期内で少なくとも１回実行することが好ましく、１回の吐出周期内で複数回繰り返して実行することがより好ましい。

以上の制御により、共通流路１の下面と上面の温度差がΔＴとなるため、共通流路１内に対流が生じ、共通流路１内の気泡発生を延滞させることができる。また、この温度差ΔＴのため、共通流路１のインクの粘性が圧力室１０２のインクの粘性よりも高くなる。従って、ピエゾアクチュエータの圧力発生によるインク吐出時に圧力室１０２から共通流路１へインクが逆流するのを防止できる。また、圧力室１０２をヒータ１２３で温度Ｔｍａｘまで加熱するため、高粘度インクの吐出が可能である。

一方、インクジェットヘッドを長時間作動させず放置すると、共通流路１に残留するインクに溶解していた気体が気泡化する場合があり、気泡が発生した状態でインクジェットヘッドを再び作動させようとすると、気泡がインク供給口２を閉塞して圧力室１０２へインクが供給されずインクが吐出不可能となるおそれが生じる。このため、本実施形態のインクジェットヘッドは、画像記録を行わない時には共通流路１の温度を気泡が発生せず、さらには共通流路１上流から流入した気泡をインクに溶解させることが可能な温度に冷却する制御（以下、非吐出時制御という）を行う。図１０は、インクジェットヘッドの立ち上げ時、長期放置時、保管時などノズル１００からインクの吐出が行われない際の制御部２０８による非吐出時制御の流れを示すフローチャートである。Ｓ２１では、制御部２０８はサーミスタ７ａから現在の共通流路１の温度Ｔ２を取得する。Ｓ２２では、制御部２０８はＴ２＞Ｔ’ｍｉｎか否かを判断する。ここで、Ｔ’ｍｉｎは、インクの溶解度曲線が図８のような場合、インク内に空気が十分溶解する０〜２０℃が好ましく、５〜１５℃がより好ましい。Ｔ２＞Ｔ’ｍｉｎの場合はＳ２３に移行し、Ｔ２≦Ｔ’ｍｉｎの場合はＳ２４に移行する。Ｓ２３では、制御部２０８は第１接合部１７側を冷却するようペルチェ素子７０を制御する（第１冷却制御）。ペルチェ素子７０の第１接合部１７は、共通流路下基板１３ａを介して共通流路１を冷却する。Ｓ２４では、制御部２０８は第１接合部１７側の冷却を停止するようペルチェ素子７０を制御する。

Ｓ２５では、制御部２０８は特定のスイッチ押下などによるインクジェットヘッドの動作開始（即ち画像記録の開始）の指示を待機する。動作開始指示があった場合はＳ２６に移行し、動作開始指示がない場合はＳ２１に戻る。Ｓ２６では、制御部２０８は吸引やパージなど所定のメンテナンス動作をノズル１００に行わせ、圧力室１０２に残留するインクをノズル１００から記録媒体以外の所定位置に吐出する。

Ｓ２７では、制御部２０８はサーミスタ７ｂから現在の圧力室１０２の温度Ｔ１を取得する。Ｓ２８では、制御部２０８はＴ１＜Ｔｍａｘか否かを判断する。Ｔ１＜Ｔｍａｘの場合はＳ２９に移行し、Ｔ１≧Ｔｍａｘの場合はＳ３０に移行する。Ｓ２９では、制御部２０８はヒータ１２３を発熱させるよう制御する。ヒータ１２３は、インク供給口形成基板１１ａを介して圧力室１０２を加熱する一方、共通流路上基板１１ｂを介して共通流路１の上面を加熱する。Ｓ３０では、ヒータ１２３の加熱を停止するよう制御する。

以上の制御により、インクジェットヘッドの立ち上げ時や長期放置時には共通流路１をＴ’ｍｉｎまで冷却して気泡をインクに溶解させることができ、気泡を溶解させたインクを所定のメンテナンス動作により排出できる。

なお、インクカートリッジ交換時などのインクジェットヘッドへのインク初期充填時に、制御部２０８は以下のような制御を行ってもよい。即ち、制御部２０８は、ヒータ１２３を加熱するよう制御し、これに従いインク供給口形成基板１１ａ、共通流路上基板１１ｂが加熱され、インク充填時のぬれ性が向上し、インク供給口２に気泡を付着させることなくインクを充填させることが可能となる。

［第２実施形態］
図１１は、本発明の好ましい他の実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成図である。第１実施形態と同一の部材は図６と同一の符号を付している。本実施形態では、第１実施形態と異なり、圧力室１０２と共通流路１との間の層にペルチェ素子７０が配置されている。圧力室１０２の下面にはインク供給口形成基板１１ａによりペルチェ素子７０の第１接合部１７が接合されており、共通流路１の上面には共通流路上基板１１ｂによりペルチェ素子７０の第２接合部１８が接合されている。ペルチェ素子７０の第１接合部１７及び第２接合部１８以外の部分は断熱部材１２４で囲まれている。ノズル板１５と共通流路１の間の層には共通流路下基板１３ａ、吐出流路形成基板１３ｂによりヒータ１２３が接合されている。ヒータ１２３は導線１２２ｆにより制御部２０８と接続されて制御される。ペルチェ素子７０は導線１２２ｄによりペルチェ素子駆動回路２２３と接続され、ペルチェ素子駆動回路２２３は導線１２２ｅにより制御部２０８と接続されている。

図１１の構成を有するインクジェットヘッドは、第１実施形態の吐出時制御と同様の制御を行うことができるが、以下の点が異なる。Ｓ１３では、制御部２０８は第２接合部１８側を冷却するようペルチェ素子７０を制御する（第２冷却制御）。Ｓ１５では、制御部２０８は第２接合部１８側を加熱するようペルチェ素子７０を制御する（第２加熱制御）。Ｓ１８では、制御部２０８は第１接合部１７側を加熱するようペルチェ素子７０を制御する（第１加熱制御）。このような制御により、共通流路１と圧力室１０２との温度差がΔＴとなるため、共通流路１内に対流が生じ、共通流路１内の気泡発生を延滞させることができる。

また、図１１の構成を有するインクジェットヘッドは、第１実施形態の非吐出時制御と同様の制御を行うことができるが、以下の点が異なる。Ｓ２１では、制御部２０８はサーミスタ７ｂから現在の圧力室１０２の温度Ｔ１を取得する。Ｓ２２では、制御部２０８はＴ１＞Ｔ’ｍｉｎか否かを判断する。Ｔ１＞Ｔ’ｍｉｎの場合はＳ２３に移行し、Ｔ１≦Ｔ’ｍｉｎの場合はＳ２４に移行する。Ｓ２３では、制御部２０８は第１接合部１７側を冷却するようペルチェ素子７０を制御する（第１冷却制御）。ペルチェ素子７０の第１接合部１７は、インク供給口形成基板１１ａを介して圧力室１０２を冷却する。Ｓ２４では、制御部２０８は第１接合部１７側の冷却を停止するようペルチェ素子７０を制御する。

Ｓ２８では、制御部２０８はＴ１＜Ｔｍａｘか否かを判断する。Ｔ１＜Ｔｍａｘの場合はＳ２９に移行し、Ｔ１≧Ｔｍａｘの場合はＳ３０に移行する。Ｓ２９では、制御部２０８は第１接合部１７側を加熱するようペルチェ素子７０を制御する（第１加熱制御）。これに従い、ペルチェ素子７０の第１接合部１７は、インク供給口形成基板１１ａを介して圧力室１０２を加熱する。Ｓ３０では、制御部２０８は第１接合部１７側の加熱を停止するようペルチェ素子７０を制御する。

以上の制御により、インクジェットヘッドの立ち上げ時や長期放置時には圧力室１０２をＴ’ｍｉｎまで冷却して気泡をインクに溶解させることができ、気泡を溶解させたインクを所定のメンテナンス動作により排出できる。

［第３実施形態］
図１２は、本発明の好ましい他の実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成図である。第１実施形態と同一の部材は図６と同一の符号を付している。本実施形態では、第１実施形態と異なり、圧力室１０２の下面にはインク供給口形成基板１１ａによりペルチェ素子７０の第１接合部１７が接合されている。ペルチェ素子７０の第２接合部１８はＳＵＳ（Steel Use Stainless）などからなる熱伝導部材１９の上面と接合されている。ペルチェ素子７０の第１接合部１７及び第２接合部１８以外の部分は断熱部材１２４で囲まれている。熱伝導部材１９の下面はノズル１００の吐出口を配置するノズル板１５に接合されている。

本実施形態のインクジェットヘッドは、第１実施形態の吐出時制御と同様の処理（ただしＳ１８は除く）を実行できるが、この場合熱伝導部材１９の熱伝導により圧力室１０２と共通流路１との温度差は略Ｃとできる。即ち、圧力室１０２を高温、共通流路１を低温とするため、供給口２に気泡が付着するのを防止できる。

［第４実施形態］
図１３は、本発明の好ましい他の実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成図である。第１実施形態と同一の部材は図６と同一の符号を付している。本実施形態では、第３実施形態（図１２参照）と同様、共通流路１がインク供給口形成基板１１ａを介して圧力室１０２の下層に形成されている。一方、第１のペルチェ素子７０ａの第１接合部１７ａはインク供給口形成基板１１ａを介して圧力室１０２の下面に接合され、第１のペルチェ素子７０ａの第２接合部１８ａは共通流路上基板１１ｂの上面に接合されており、第１のペルチェ素子７０ａは共通流路１と同層に配置されている。第１のペルチェ素子７０ａの第１接合部１７ａ及び第２接合部１８ａ以外の部分は断熱部材１２４ａで囲まれている。共通流路上基板１１ｂの下面には第２のペルチェ素子７０ｂの第１接合部１７ｂが接合されている。即ち、共通流路上基板１１ｂは第１のペルチェ素子７０ａと第２のペルチェ素子７０ｂとの間に挟まれている。第２のペルチェ素子７０ｂの第２接合部１８ｂにはＳＵＳ（Steel Use Stainless）などからなる熱伝導部材１９の上面が接合されている。熱伝導部材１９の下面はノズル板１５に接合されている。第２のペルチェ素子７０ｂの第１接合部１７ｂ及び第２接合部１８ｂ以外の部分は断熱部材１２４ｂで囲まれている。

第１のペルチェ素子７０ａは導線１２２−１ｄによりペルチェ素子駆動回路２２３と接続され、第２のペルチェ素子７０ｂは導線１２２−２ｄによりペルチェ素子駆動回路２２３と接続されている。

本実施形態のインクジェットヘッドにおいて、制御部２０８は第１実施形態の吐出時制御と同様の制御を実行できるが、以下の点が異なる。具体的には、Ｓ１３では、制御部２０８は第２接合部１８ａ側を冷却するようペルチェ素子７０ａを制御する一方、第１接合部１７ｂ側を冷却するようペルチェ素子７０ｂを制御する。Ｓ１５では、制御部２０８は第２接合部１８ａ側を加熱するようペルチェ素子７０ａを制御する一方、第１接合部１７ｂ側を加熱するようペルチェ素子７０ｂを制御する。Ｓ１８では、制御部２０８は第１接合部１７ａ側を加熱するようペルチェ素子７０ａを制御する。それ以外の処理ステップは第１実施形態と同様である。

また、制御部２０８は第２実施形態の非吐出時制御と同様の制御を実行できるが、以下の点が異なる。具体的には、Ｓ２３では、制御部２０８は第１接合部１７ａ側を冷却するようペルチェ素子７０ａを制御する。Ｓ２９では、制御部２０８は第１接合部１７ａ側を加熱するようペルチェ素子７０ａを制御する。それ以外の処理ステップは第２実施形態と同様である。

ここで、ペルチェ素子７０ａの特性で定まる第１接合部１７ａと第２接合部１８ａの温度差をＣａ、ペルチェ素子７０ｂの特性で定まる第１接合部１７ｂと第２接合部１８ｂの温度差をＣｂとすると、インク供給口形成基板１１ａと熱伝導部材１９との温度差は最大｜Ｃａ＋Ｃｂ｜、インク供給口形成基板１１ａと共通流路上基板１１ｂとの温度差（即ち共通流路１と圧力室１０２の温度差）は最大｜Ｃａ−Ｃｂ｜確保できる。従って、共通流路１と圧力室１０２の間、圧力室１０２と熱伝導部材１９との間で所望の温度差を容易に設ける制御を行うことができる。また、熱伝導部材１９を介してノズル板１５をペルチェ素子７０ｂの第２接合部１８ｂにより加熱することもできる。この場合、ノズル１００の吐出口付近の温度が上昇してインクの粘度を低下させることができ、ノズル１００から高粘度のインクを吐出することが可能である。

［第５実施形態］
図１４は、図２（ｂ）の３’−３’線に沿った断面図である。図１４に示すように、共通流路１はインク供給タンク１５０に連通する本流４００と連通しており本流４００からインクの供給を受ける。共通流路１の上部の層には、図１２と同様、振動板４と接着層５と電極層１２０をもつピエゾ素子８とからなるピエゾアクチュエータ６が接合されている。各ピエゾアクチュエータの電極層１２０と、共通流路１及び圧力室１０２に設置されたサーミスタ７ａ、７ｂと、ペルチェ素子７０は図１２と同様制御部２０８に接続されている。サーミスタ７ａは、本流４００から共通流路１が離れていく方向（以下、下流方向という）に沿って、本流４００内、本流４００に最も近い共通流路１内の位置（上流位置）、本流４００から最も離れた共通流路１内の位置（下流位置）、上流位置と下流位置の略中間の位置（中流位置）に設置されている。図２（ｂ）の３−３線に沿った断面図は、図１２と同様であり、各供給口２には共通流路１が接続されており、共通流路１と同層にペルチェ素子７０が設置されている。

共通流路１を流れるインクの流体抵抗は、本流４００から離れるに従って流路の距離が増すため増加する。このため、ノズル１００が本流４００から下流方向に沿って離れるに従ってノズル１００からのインク吐出の性能が変化することになり、画像劣化の原因となりうる。そこで、本実施形態の制御部２０８は以下のような制御を行う。即ち、本流４００から分岐する共通流路１に沿って本流４００から徐々に離れるように設置されているサーミスタ７ａの検知した温度に基づき、共通流路１の温度を本流４００からの下流方向に沿った距離に応じて制御する。例えば、本流４００から下流方向に向かって徐々に高くなるような共通流路１の温度目標値を予め設定しておき、制御部２０８はこの設定値に基づいてペルチェ素子７０を制御する。さらに、本流４００から各共通流路１までの下流方向に沿った距離に応じ、温度目標値に対する許容範囲を徐々に縮小するよう設定し、この許容範囲に基づいてペルチェ素子７０を制御してもよい。具体的には、本流４００の温度を３０℃±５％（３０℃±１．５℃）の範囲とすると、サーミスタ７ａの設置された共通流路１内の各位置の温度の許容範囲は、上流位置３２℃±３％、中流位置３５℃±３％、下流位置３８℃±３％とする。また、サーミスタ７ｂの温度と圧力室１０２内の許容範囲は、４０℃±１％とする。このようにすれば、本流４００から分岐する共通流路１に沿って本流４００から徐々に離れるように設置されている共通流路１の温度を、徐々に目標温度に近づけるよう制御できる。また、共通流路１内の温度のばらつきを抑えることができ、インク吐出の安定化につながる。本流４００と圧力室１０２の温度差は、好ましくは０．１〜１０℃、より好ましくは１〜５℃である。なお、温度差が１０℃以上となると、本流４００から圧力室１０２までの共通流路１でインク粘度の変動が大きく、インクの安定供給がされず画像劣化が生じるおそれが高い。

なお、上記の制御と同時に、第１実施形態の吐出時制御を行って共通流路１と圧力室１０２との温度差を所定温度内に保ってもよい。

［第６実施形態］
図１５は、本発明の好ましい他の実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成図である。第３実施形態と同一の部材は図１２と同一の符号を付している。本実施形態では、第３実施形態と異なり、ペルチェ素子７０の下面に接合されている熱伝導層１９と同層にインク蒸発防止用液の供給タンク８０が設けられている。供給タンク８０の下部には供給口８１が設けられており、供給口８１は下層の多孔質層８２に通じている。多孔質層８２はノズル１００の吐出口まで延在している。供給口８１は制御部２０８の制御に応じて開閉され、多孔質層８２を介してノズル１００の吐出口付近にインク蒸発防止用液（例えば水）を提供する。多孔質層８２の下面は被覆層８３で覆われておりインク蒸発防止用液の蒸発を防止する。

制御部２０８は第２実施形態の非吐出時制御（図１０参照）のＳ２１〜Ｓ２６と同様の制御を実行できるが、特にＳ２３が繰り返し実行される場合（Ｓ２２で“Ｙ”）、制御部２０８はさらに供給口８１を開くよう制御し、ノズル１００の吐出口付近にインク蒸発防止用液を供給してもよい。一方、動作が開始した場合（Ｓ２５で“Ｙ”）、制御部２０８は供給口８１を閉じるよう制御し、インク蒸発防止用液の供給を停止してもよい。このようにノズル１００の吐出口付近にインク蒸発防止用液を供給することでノズル１００の吐出口付近のインクが乾燥して増粘しインクジェットヘッドによる画像記録時に不吐出が発生することを防止できる。なお、多孔質層８２の内部に水を浸潤させておくことで、多孔質層８２から水が蒸発し、ノズル１００の吐出口付近が乾燥するのを防止することもできる。

また、制御部２０８がペルチェ素子７０の第２接合部１８を加熱するよう制御すれば、熱伝導層１９を介してノズル板１５が加熱され、ノズル板１５付近のインク蒸発防止用液が蒸発して蒸気が発生する。この蒸気によりノズル１００内のインクが大気と接する部分（所謂メニスカス）が乾燥してインクが増粘するのを防止できる。本実施形態は、第１、２、４実施形態のノズル板１５の吐出側に多孔質層が形成され、ノズルメニスカスの乾燥を防止する形態でもよい。

［第７実施形態］
上記第１〜６実施形態において、ピエゾアクチュエータがインクを吐出させない程度に圧力室１０２に圧力を加えて圧力室１０２中の気泡を分解させてインク中に溶解させるようにしてもよい。また、上記第１〜６実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータの変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。

［第８実施形態］
上記第１〜７実施形態のインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタ（画像記録装置）も本発明に含まれる。上述したような実施の形態に示した液滴吐出ヘッドならびに画像記録装置の構成はインクジェットヘッドならびにインクジェットプリンタに限定されるものではなく、例えば印画紙に非接触で現像用処理液を塗布する液体吐出ヘッド及び写真画像形成装置などにも本発明を適用できる。即ち、インクに限らず、処理液や機能液、その他の液体を媒体に塗布する液滴吐出工程が含まれる他の画像記録装置についても本発明を広く適用できる。

インクジェット記録装置の構成を示すブロック図 ノズルの配列 マトリックス状に配置されたインク室ユニットの構成 インクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図 インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの概念図 インクの粘度曲線の例 インクの空気溶解度曲線の例 吐出時制御のフローチャート 非吐出時制御のフローチャート 第２実施形態に係るインクジェットヘッドの概念図 第３実施形態に係るインクジェットヘッドの概念図 第４実施形態に係るインクジェットヘッドの概念図 第５実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図 第６実施形態に係るインクジェットヘッドの概念図

符号の説明

１…共通流路、７０…ペルチェ素子、１００…ノズル、１０２…圧力室、１２３…ヒータ

Claims (10)

1. 液滴を吐出するための複数のノズルと、各ノズルと各々連通する複数の圧力室と、液体を貯蔵する液体貯蔵手段より連通し、各圧力室に各々液体を供給する共通流路と、各圧力室の液体を各ノズルから吐出させる複数の吐出手段とを備える液体吐出ヘッドであって、
   前記圧力室と前記共通流路との温度差を発生させる温度差発生手段と、
   前記共通流路の温度を検出する共通流路温度検出手段と、
   前記圧力室の温度を検出する圧力室温度検出手段と、
   前記共通流路の温度及び前記圧力室の温度に従い、前記共通流路と前記圧力室との温度差が所定の温度差に到達するよう前記温度差発生手段を制御する制御手段と、
   を備える液体吐出ヘッド。
2. 前記温度差発生手段は、前記圧力室の一方の面に接合され前記圧力室を加熱する圧力室加熱手段と、前記共通流路の一方の面に吸熱面が接合されたペルチェ素子とを有する請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記温度差発生手段は、前記圧力室と前記共通流路と間の層に設置され、前記圧力室の一方の面に発熱面が接合されかつ吸熱面が前記共通流路の一方の面に接合されているペルチェ素子である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記ノズルを配置するノズル板を加熱するノズル加熱手段をさらに備える請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記温度差発生手段は、前記共通流路と同層に設置され、発熱面が前記圧力室の一方の面に接合されかつ前記共通流路に接合する熱伝導部材の一方の面に吸熱面が接合されている第１のペルチェ素子を有する請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記温度差発生手段は、前記共通流路に接合する熱伝導部材の他方の面に吸熱面が接合された第２のペルチェ素子を有する請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記共通流路を加熱又は冷却する加熱冷却手段をさらに備え、
   前記共通流路は液体を供給する液体流路の本流から分岐して連通しており、
   前記制御手段は、前記本流から前記共通流路内の所定位置までの距離に応じた所定の目標温度に前記共通流路の所定位置の温度が到達するよう前記加熱冷却手段を制御して前記共通流路を加熱又は冷却させる請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記制御手段は、前記本流から前記共通流路の所定位置までの距離に応じた温度範囲内に前記共通流路の所定位置の温度が到達するよう前記加熱冷却手段を制御する請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記複数のノズルの吐出口付近に吐出液体の蒸発を防止するための液体を供給する液体供給手段をさらに備える請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備える画像記録装置。

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