JPH02162054A - インクジェットプリンタの温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、印写媒体に向ってインクヘッドから微小イン
ク滴を噴射せしめるインクジェットプリンタの温度制御
装置に関する。

（ロ）従来の技術 微小インク滴の付着により印写媒体表面に任意の画像を
印写するインクジェットプリンタにおいては、インクヘ
ッドから噴射するインク粒子の発生頻度は安定で且つ、
インク粒子の大きさが均一であることが鮮明な記録を行
うために必要である。

しかしながら、表面張力、粘性等のインク物性値は、周
囲の温度変化によって影響され、通常水性のインクの粘
度は温度上昇に反比例して低下することが知られている
。このように、周囲温度により、インクの物性値が変化
すると、周囲温度によってインクヘッドが噴射せしめら
れるインク粒子の大きさが不均一となり、鮮明な記録が
できない。

このような不都合を解消するべく、インクヘッドに収容
されているインクを加熱するヒータ、前記インクヘッド
近傍の温度を検出するための温度検出手段、前記検出手
段の出力に応じた電圧を発生する温度比較手段、前記温
度比較手段の出力電圧に比例した周波数のパルス数に変
換するＶ−Ｆ変換手段、前記Ｖ−Ｆ変換手段の出力に応
じて前記ヒータのオン時間とオフ時間との比を制御する
制御手段、とを備えてなるインクジェットプリンタの温
度制御装置が特開昭６３−２３０３５１号公報に開示さ
れている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで、上述した温度制御装置は、環境温度が一定の
ときは、安定に温度制御が行えるが、環境温度が変化す
ると、それにつれて安定となるインクヘッドの温度も変
動し、インクヘッドの温度が目標温度よりずれる問題が
あった。特に、プリンタ機溝上あるいは性能上の理由に
より、ヘッドホルダ等の材質を変更すると、熱容量が変
化するためこの問題が顕著になる。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明はインクヘッドに収容されているインクを加熱す
るヒータ、前記インクヘッド近傍の温度を検出するため
の第１の温度検出手段、インクヘッドの周囲温度を検出
するための第２の温度検出手段、前記第１及び第２の温
度検出手段の出力に応じて、所定の出力を発生する温度
比較手段、この温度比較手段の出力に応じて前記ヒータ
の過電制御を行なう制御手段、とを備えたことを特徴と
する。

更に、前記温度比較手段は、第１及び第２の温度検出手
段の出力に対応した電圧を発生し、この電圧に比例した
周波数のパルス数に変換し、このパルス数に応じて、前
記制御手段はヒータのオン時間とオフ時間との比を制御
するようにしてもよい。

（ホ）作　用 本発明は、インクヘッドの温度と環境温度の二つの検出
手段からの出力に対応して、ヒータの過電制御を行うの
で、環境温度が変化した際に、その変動を考慮した温度
制御が行え、常に安定したインクヘッド温度が得られる
。

（へ）実施例 第１図は、本発明装置を適用したインクジェットプリン
タを示し、（１）は、圧電振動板（２）のオンデマンド
的な微小振動変位をホーン状の変位増幅室（３）を介し
て小面積のパッシブ振動板（４）に伝え、該パッシブ振
動板（４）の前方に位置し噴射すべきインクを収容する
１鵬以下と肉薄なインク室（５）内の上記インクに増幅
された微小振動変位を加えることによって第１のオリフ
ィス（６）がらインク柱（７）を突出させるインクヘッ
ドで、上記第１のオリフィス（６）から突出したインク
柱（７）は、該インク柱（７）に作用する運動エネルギ
及び表面張力と、第１のオリフィス（６）の前方に設け
られた前方の室（８）にエアポンプ（９）から中心に向
がって付加される空気流（１ｏ）とが相俟ってインク滴
（１１）となり、最終的には第１のオリフィス（６）と
同軸上に穿たれた開孔径が約２倍の第２のオリフィス（
１２）から吐出される。

（１３）は上記インク滴（１１）が飛翔後付着する印写
媒体、（１４）は上記印写媒体（１３）を巻回し該媒体
を回転方向に主走査する円筒ドラムで、インクヘッド（
１）は該ドラム（１４）の主走査方向である回転方向に
対し垂直方向（円筒ドラムの軸方向）に図示していない
キャリッジにより副走査される。

（１５）は、インクヘッド（１）の背面に装着されたヒ
ータで、このヒータ（１５）は、例えば、良熱伝導性の
セラミック内に熱線が埋め込まれたセラミックヒータが
用いられる。又ヒータ（１５）にはサーミスタ等の第１
の温度検出手段（１６）が取り付けられ、この温度検出
手段（１６）からの温度検出信号が制御回路（２０）へ
導出される。制御回路（２０）へは、さらに、インクヘ
ッドの周囲温度、即ち、環境温度を検出するサーミスタ
等の第２の温度検出手段（１７）からの温度検出信号が
導入される。そして、この制御回路（４０）にて後述す
るように、ヒータ（１５）への過電が制御され、インク
ヘッド（１）内のインクの温度が所定値に保持される。

さて、本発明は、環境温度による目標温度の変動を考慮
し、プリンタの動作保証温度の最高温度のときに、イン
クヘッドが目標温度となるように調整する。例えば、動
作保証温度が２０℃〜３０℃とすると、３０℃のときに
ヘッドが目標温度になるように調整する。この時、ヘッ
ドの安定温度が環境温度の変動から影響を受ける場合に
は、環境温度が下がると安定温度が上昇するのと、その
逆に下降するのとの二通りある。どちらになるかは、ヘ
ッド、ヒータ、温度検出手段としてのサーミスタ、ヘッ
ドホルダ等により構成されるヘッド温度コントロール系
の熱容量等の特性によって決定される。

本実施例においては、環境温度が下がれば、安定温度が
上昇する場合について説明する。例えば、ヘッド目標温
度を３０℃としたときに、環境温度３０℃のときには、
３０℃で安定し、環境温度が２０℃のときには３５℃で
安定する場合を考える。この場合には、環境温度が２０
℃のときには目標温度を３０℃以下にし、ヘッド温度が
その結果３０℃で安定するようにすればよい。つまり、
環境温度に応じてヘッドの目標温度を変えてやればよい
。そのため、本発明では、環境温度であるインクジェッ
トヘッドの周囲温度を第２の温度検出手段（１７）で測
定し、この測定値を温度比較手段（２２）に取り込み、
環境温度の変化をヘッドの制御に反映させる。

次に、本発明の制御回路の一例を第２図に従い説明する
。第２図は本発明の一実施例の回路図である。インクヘ
ッド（１）の温度を検出するための第１の温度検出手段
として例えば、負特性のサーミスタが設けられている。

サーミスタ（１６）の−万端は接地され、他方端は差動
増幅器（２０）の入力端子に接続される。この入力端子
は、抵抗（２１）を介して電源に接続される。このよう
にして、抵抗（２１）とサーミスタ（１６）とによって
分圧回路が構成され、その分圧電圧が差動増幅器（２０
）の入力端子に与えられる。増幅！（２０）の出力端子
からは、その出力電圧が比較手段（２２）の差動増幅！
（３０）一方の入力端子に供給される。比較手段（２２
）の差動増幅器（３０）の他方の入力端子には抵抗（２
４）と可変抵抗器（２６）及びこの可変抵抗器（２６）
に接続された抵抗（２５）と・第２の温度検出手段とし
てのサーミスタ（１７）との協動によって分圧された電
圧が供給される。サーミスタ（１７）の抵抗値が環境温
度により変化するので差動増幅器（３０）の他方の入力
端子であるＡ点の電圧もそれに従って変化し、目標温度
が変化する。

環境温度が下がるにつれて、具体的に目標温度を何度に
すればよいかは実験的に最適な値を求める。そして、そ
の結果より可変抵抗！（２６）及び抵抗（２４）の値を
決定する。例えば、環境温度２０℃のとき、目標温度が
２７℃になるような抵抗値を選んだとすると、環境温度
が３０℃のときは目標温度は３０℃で、環境温度が低く
なるにつれて、目標温度は徐々に下がり、環境温度が２
０℃のときには、目標温度は２７℃になる。そして、こ
の目標温度にしたがって、サーミスタ（１７）の出力に
対応した電圧が温度比較手段（２２）から出力される。

差動増幅器（３０）の出力電圧はＶ−Ｆ変換手段（４０
）に与えられる。このＶ−Ｆ変換手段（４０）は。

通常のＶ−Ｆコンバータ（４０）であり、３つの差動増
幅器（４１）（４２）（４３）と、トランジスタ（４４
）で構成され、電波に比例した周波数のパルス波に変換
する。

Ｖ−Ｆコンバータ（４０）からのパルス信号はワンショ
ットマルチバイブレータ（５０）に与えられる。

このワンショットマルチバイブレータ（５０）は、Ｖ−
Ｆコンバータ（４０）からのパルス信号をトリガ信号と
するリトリガタイプのワンショットマルチバイブレーク
である。このワンショットマルチバイブレーク（５０）
の出力パルス幅ＴｗはＶ−Ｆコンバータ（４０）の最大
周波数Ｆ　ｍ　ａ　ｘに対してＴ　Ｗ＝　１　／　Ｆ　
ｍ　ａ　ｘ　＋　ａとなるように設定する。このａはノ
イズなどによる影響を考慮して確実に動作するようにＦ
ｍａｘの１０％程度の値としているが、必要に応じて設
定すればよい。

このように、Ｔｗを設定することにより、ヒータ（１５
）に印加される電力エネルギーが連続ＯＮからほぼ零ま
での間で比例制御することが可能となる。

ワンショットマルチバイブレーク（５０）からの出力は
、抵抗論理和回路（５１）を介してベース電圧として、
スイッチングトランジスタ（５２）のベースに供給され
る。スイッチングトランジスタ（５２）のエミッタは接
地され、コレクタはヒータ（１５）の一方の端子に接続
される。ヒータ（１５）の他方の端子は、電源＋２４Ｖ
＋：、ｔ＆続される。

従って、ヒータ（１５）はスイッチングトランジスタ（
５２）のオン・オフに応じて電流の導通が制御される。

この結果、インクヘッド温度は常に３０℃で安定する。

ところで、前述した環境温度の影響による安定温度のズ
レの補正量及び補正カーブはヘッドホルダ、ヘッドヒー
タ、サーミスタ等の温度コントロール系の特性により決
定する。従って、上述の実施例においては、サーミスタ
（１７）と抵抗（２５）は並列に接続されているが直列
に接続されているほうがよい補正となる場合も考えられ
る。また、環境温度が低くなると安定温度が下がる場合
には、サーミスタ（１７）をＤ点より抵抗（２４）側に
入れて、抵抗と直列あるいは並列に接続するよう制御回
路を変更すれば、環境温度が低くなると、目標温度が上
がるように補正できる。

尚、スイッチングトランジスタ（５２）の前段に設けら
れた論理和回路（５１）の−人力には、ヘッドの加熱を
早めるための加速加熱部（６０）からの出力が入力され
る。この加速加熱部（６０）はインクヘッドとサーミス
タ（１６）の埋め込んであるヘッドホルダとの熱容量の
違いにより、ヘッド加熱開始時インクヘッド温度はゆる
やかに上昇し、目標温度に到達するまでの時間が長いの
で、その対策としてサーミスタ（１６）によって検出さ
れるインクヘッド温度がある値（Ｔｏ）を超えるまでヒ
ータ（１５）を連続過電し、加熱を加速するための回路
である。

差動増幅器（２０）からの出力が差動増幅器（６１）の
一方の入力端子Ｃ点に入力される。差動増幅器（６１）
の他方の入力端子Ｂ点に可変抵抗器（６２）と抵抗（６
３）によりＢ点での電圧を温度（ＴＯ）に対応した値に
設定する。ヘッド加熱開始時には、インクヘッド温度に
対応した０点の電圧がＢ電圧以下になるまで差動増幅器
（６１）と論理和回路（５１）の動作によりスイッチン
グトランジスタ（５２）がＯＮＬつづけ、ヒータ（１５
）を連続加熱する、インクヘッド温度がＴｏをいったん
超えると差動増幅器（６１）は反転し、且つ大きなヒス
テリシスをとっているため、加速加熱部（６０）は切り
離されたのと同一になる。

（ト）発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、環境温度の変化に
かかわらず、インクヘッドの温度を一定温度により制御
でき、インク粒子の大きさが均一に保たれ、鮮明な記録
が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を通用したインクジェットプリンタの要
部断面図、第２図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。 （１）・・・インクヘッド、（１５）・・・ヒータ、（
１６）・・・サーミスタ（第１の温度検出手段）、（１
７）・・・サーミスタ（第２の温度検出手段）、（２０
）・・・増幅器、（２２）・・・比較手段、（３０）・
・・増幅器、（４０）・・・Ｖ−Ｆコンバータ、（５０
）・・・ワンショットマルチバイブレーク、（５２）・
・・スイッチングトランジスタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクヘッドに収容されているインクを加熱する
   ヒータ、 前記インクヘッド近傍の温度を検出するための第１の温
   度検出手段、 インクヘッドの周囲温度を検出するための第２の温度検
   出手段、 前記第１及び第２の温度検出手段の出力に応じて、所定
   の出力を発生する温度比較手段、この温度比較手段の出
   力に応じて前記ヒータの過電制御を行なう制御手段、 とを備えてなるインクジェットプリンタの温度制御装置
   。
2. （２）前記温度比較手段は、第１及び第２の温度検出手
   段の出力に対応した電圧を発生し、この電圧に比例した
   周波数のパルス数に変換し、このパルス数に応じて、前
   記制御手段はヒータのオン時間とオフ時間との比を制御
   する第１の請求項に記載するインクジェットプリンタの
   温度制御装置。