JPH03187752A - 記録装置 - 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】 ｃａ業上の利用分野］ 本発明は記録装置に関し、詳しくはヒートパイプ等を用
いて記録ヘッドの冷却を行う構成を有した記録装置に間
する。

７）前記記録ヘッドを複数個並置し、カラー記録を行う
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の
記録装置。

８）前記記録ヘッドは、記録紙に幅に対応して複数の発
熱素子を配した記録ヘッドであることを特徴とする請求
項１ないし７のいずれかに記載の記録装置。

９）前記発熱素子は電気熱変換素子であり、該素子が発
生する熱エネルギーを利用してインク液滴を吐出し、該
インク液滴を記録媒体に付着させて記録を行うことを特
徴とする請求項８に記載の記録装置。

［従来の技術］ 従来、熱エネルギーを利用した記録方式は、感熱方式、
熱転写方式に代表されるように、高い信頼性で比較的高
ｍ質な画像を得ることができるため、ファクシミリ、複
写機等の記録装置に幅広く用いられている。

また、最近では、さらに記録の高速化や信頼性の向上、
また高画質化がはかれるものとして、熱エネルギーによ
り飛翔液滴を形成し画像を記録するバブルジェット方式
のインクジェット記録方式が注目されている。

これらの一般に熱エネルギーを利用した画像記録方式で
は、その記録速度の高速化を図るための一方法として発
熱素子を記録紙幅に対応して複数個設けたいわゆるフル
ラインタイプの記録ヘッドを用いる。

ところで、このタイプの記録ヘッドを用いた場合、発熱
素子の数が多いためヘッド全体の昇温が大きく、また、
吐出口の配列方向に温度分布を生じ易い、このため、吐
出されるインク液滴の量が、記録中に変化したり、また
、吐出口によって異なり記録画像に濃度むらを生じる場
合がある。

この様な問題に対し、記録ヘッドの吐出口配列に沿って
ヒートパイプを取り付け、このヒートパイプの熱伝導、
放熱を媒介として記録ヘッドの温度を調整することによ
り、記録ヘッドの温度や温度分布を制御することが行な
われてきた。

例えば、第４図に示すように、フルラインタイプの記録
ヘッド１の吐出口配列（吐出口は図示されない）に沿っ
てヒートパイプ２を設け、ファン４からの送風によりヒ
ートパイプ２に取付けられた放熱フィン３およびヒート
パイプ２を冷却し、また、温調ヒータ６によってヒート
パイプ２を加熱することによってヘッド温度の調節な行
う。

すなわち、ヒートパイプ２はその内部に収容した作動液
の気化によって記録ヘッドｌの熱を放熱フィン３まで効
率良く伝えることができるため、放熱効率が非常に良好
であり、記録ヘッド全体の昇温をおさえることができる
。また、ヒートパイプにおける作動液の気化および液化
により、吐出口配列方向の温度をほぼ均一に保つことが
できる。このように、ヒートパイプを設けることによっ
て精度の高い温度調節を可能としていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したような従来のヒートパイプを用
いた構成ではその放熱効率において、不十分であるとい
う問題があった。

すなわち、第５図に示すように、ファンによって生じる
ヒートパイプまわりの空気流は、バイブ表面から剥離し
、ヒートパイプ後方までその流れが回りこまない、この
ため、バイブの後方に形成される剥離領域に接するバイ
ブおよびフィンの熱が十分に放熱されず、その分だけ放
熱効率を損なうという問題があった。

本発明は、上述した従来の問題点を解消するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、ヒートパイ
プや冷却フィンまわりの空気流をその後方まで十分に回
りこむようにすることによって、ヒートパイプおよびフ
ィンにおける放熱効率を従来より向上させるようにした
記録装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では、記録ヘッドで発生する熱を放熱
するための構成を具えた記録装置において、記録ヘッド
にその一部が取付けられ、当該記録ヘッドで発生する熱
を伝導する熱伝導部材と、該熱伝導部材のまわりに気流
を生じさせる、気流生成手段と、該気流生成手段が生じ
させる気流中に設けられ、当該気流の前記熱伝導部材か
らの剥離を抑制するための部材と、を具えたことを特徴
とする。

より好適には、記録ヘッドで発生する熱を放熱するため
の構成を具えた記録装置において、記録ヘッドにその一
部が取付けられ、当該記録ヘッドで発生する熱を伝導す
る熱伝導部材と、該熱伝導部材と接続し、当該熱伝導部
材が伝導する熱を放熱するための放熱部材と、該放熱部
材およびこれと接続する部分の前記伝熱部材のまわりに
気流を生じさせる気流生成手段と、該気流生成手段が生
じさせる気流中に設けられ、当該気流の前記、伝熱部材
および前記放熱部材からの剥離を抑制するための部材と
、を具えたことを特徴とする。

［作　用］ 以上の構成によれば、熱伝導部材や放熱部材のまわりの
空気流の、これら部材から剥離する位置が後方となるた
め、これら部材まわりに形成される剥離域等、空気流へ
の放熱効率の低下する領域が小さくなる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は、本発明の一実施例にかかるインクジェット記
録装置の要部を示す模式的斜視図である。

同図において、１は、記録紙ｌＯの幅に対応して複数の
吐出口を配列したフルラインタイプの記録ヘッドであり
、この装置において記録ヘッドｌを保持する構成や、こ
れの吐出を駆動する構成等の図示は省略されている。ま
た、記録ヘッドｌは、吐出口に対応して設けられインク
液滴を吐出するための吐出エネルギーを発生する電気熱
変換素子を、ヘッド１を構成するためその長手方向に延
在するＡ１基板上に配設している。記録紙ｌＯは、不図
示の搬送手段によって図中矢印方向に１ラインづつ搬送
され、この搬送に伴い記録紙１０に向けた記録ヘッドｌ
からのインク液滴吐出によって記録が順次なされて行く
。

２は、記録ヘッド１のへ１基板とその一部をシリコング
リースを介してヘッドｌに固定されるヒートパイプであ
る。ヒートパイプ２は、記録ヘッドｌと接する部分２Ａ
と、記録ヘッド１による記録領域外に延在する部分２Ｂ
とからなり、部分２Ｂには、複数のフィン３が取付けら
れる。

ヒートパイプ２の・部分２Ａにおいて、その周囲に沿っ
て取付は部材９が係合し、部材９を固定部材８によって
記録ヘッド１に固定することにより、ヒートパイプ２の
記録ヘッド１への固定がなされる。

３は、ヒートパイプ２の部分２Ｂにおいてその長手方向
と垂直に延在するよう取付けられるフィンであり、２■
■間隔で複数枚取付けられる。

これらフィン３には共通の側板、３Ａが両側に設けられ
、一方の側板３Ａには、後述される流路変更部３Ｂが設
けられる。

４は、空気流を生じさせるためのファンであり、フィン
３の延在方向と平行な空気流を生じるようフィン３の下
方に配設される。ファン４からの空気流はフィン３に向
けて流れ、最終的に装置上方に向けて流れるものであり
、従がって、記録ヘッドのインク液滴吐出にこの空気流
が影響を与えることはない、このファン４からの空気流
によって、ヒートパイプ２およびフィン３の熱が放熱さ
れる。

５は記録ヘッド１の温度を検出する温度センサであり、
６は、ヒートパイプ２を加熱するヒータである。７は、
温度センサ５が検出する記録ヘッドの温度に基づき、ヒ
ータ６による加熱およびファン４の駆動を制御する制御
装置であり、ｃｐｕ。

ＲＡＭ、　ＲＯＭ等よりなる０以上の構成により、記録
ヘッド１の温度およびその分布が調整される。

第２図は本発明の特徴を最も良く表す図であり、記録ヘ
ッドｌに取り付けたヒートパイプ２およびヒートパイプ
２の一部に取り付けた放熱フィン３の回りの空気流を示
し、第１図に示した部分２Ｂにおける模式的断面図であ
る。

同図に示すように、ファン４によって生じた空気流は、
フィン３の表面およびヒートパイプ２の円周部に沿って
流れるが、第５図に示した従来例では、円周回りの流れ
が剥離し、ヒートパイプ２の後方まで十分に回り込まな
いのに対し、本例では、流路変更部３Ｂにより流れの方
向をヒートパイプ後方側へ変化させることによってヒー
トパイプ円周表面での空気流の剥離を後方まで遅らせる
ことができる。これにより、ヒートパイプ後方に形成さ
れるいわゆる剥離領域を小さくすることができ、ヒート
パイプ２およびフィン３からの放熱が従来より効率よく
行なわれる。

以上のことを確認するため、第５図に示す従来例との比
較実験を行った。

用いた放熱フィンは、両者とも３０ｘ　６０ｍｍ、厚さ
０．３１−の銅板とし、これをピッチ２１で４０枚を直
径１２．７ｍｍのヒートパイプ（最大熱輸送力ａ＜１２
０　Ｗ：５０℃のとき）に圧入によって取付けたものを
使用した。また、ヒートパイプの全長は約５００Ｉｌ１
１であり、記録ヘッドは、全長３５０■■のフルライン
タイプのヘッドであり、吐出口をその密度が４００ｄｐ
ｉで４４３６個配列したものを使用した。さらに、記録
条件は、駆動周波数２．１にＨ２で８０％デユーティ−
のハーフトーンをＡ３サイズの記録紙に連続３０枚記録
した。このときの平均発熱量は約６０Ｗである。

また、ファンからの空気流の流速は４■／Ｓであり、温
調ヒータ６により、非記録時は約４５℃にヘッド温度を
保ち、ヘッド温度が上昇し４７℃を越えた場合、ファン
４を始動し、冷却を行うものとした。

まず、第５図に示す従来例の放熱フィンによる実験を行
ったところ、記録ヘッドの温度は５２℃まで上昇し、１
枚目と３００枚目の間に濃度で約０．１５の差が生じ、
画像品位を落すことになった。

これに対し、第２図に示す本実施例による放熱フィンを
用いた実験を行ったところ、ヘッド温度は常に４８℃以
下に保つことができ、記録の経過に伴う画像濃度変動も
認めることはできなかった。

また、本例の効果をさらに確実に知るために、放熱フィ
ン通過直後の空気流の温度を測定したことろ、従来例で
は、３０℃（ヒートパイプ表面温度４２℃、環境温度２
５℃）、本実施例では３５℃であり、本実施例の方が効
率良く空気流へ放熱が行なわれていることがわかフた。

なお、記録ヘッドの温度分布については、上述のように
フィンおよびヒートパイプによる冷却が適切に行なわれ
れば、本例の場合制御装置７の制御によって、温度分布
を適切なものとすることができるのは勿論である。

第３図は、記録ヘッドを複数個並置し、カラー画像の記
録を行う場合を示す第２図と同様の図であり、本発明は
、このような場合特に有効である。

すなわち記録ヘッド毎に加熱、冷却を制御するには、記
録ヘッドを並置する方向（図中Ａ）に対して垂直方向（
図中Ｂ）にファン４からの空気流を通すと良い、ところ
が、この場合、フィン幅ａは、ヘッド間距離によって制
限される。このヘッド間距離は、装置の小型化、低コス
ト化等のため小さな値とされることが多く、従ってフィ
ン幅ａも、より小さなものが要請される。この様な場合
、放熱フィンの表面積を拡大し放熱能力を更に向上させ
ることは困難である。従がワて上記実施例の様に流路変
更部を設けることにより放熱能力を向上させることが有
効となる。

なお、上記実施例では、ファンからの空気流の流れの方
向を変化させることによってヒートパイプ表面における
空気流の剥離位置を後方にずらすものとしたが、例えば
ヒートパイプ表面にその長手方向に沿ってワイヤ等を設
けることによりいわゆる境界層制御を行ない剥離位置を
後方にずらすこともできる。

また、上記実施例では、ヒートパイプにフィンを設ける
ものとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく
、記録ヘッドの駆動時の温度によっては、フィンを用い
ずヒートパイプのみをファンからの空気流によって冷却
することもでき、このような場合にも本発明を適用する
ことができる。

さらに上記実施例では、インクジェット方式の記録ヘッ
ドにヒートパイプを用いた場合において説明したが、感
熱方式や熱転写方式の記録ヘッドであってもヒートパイ
プを用いて記録ヘッドの冷却や温度制御を行う必要があ
る場合にも本発明は有効である。

（その他） なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
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。

かかる方式によれば記録の高密度化、高精細化が達成で
きるからである。

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うものが好
ましい、この方式は所謂オンデマンド型、コンティニエ
アス型の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越える急速な温度上昇
を与える少なくとも１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を発生せしめ、記録ヘ
ッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆
動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形
成できるので有効である。この気泡の成長、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１つの滴を形成する。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、さらに優れた記録を行うことができる。

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、電気熱変換体の組合せ構成（
直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈曲
する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４
５５８３３３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
−１２３８７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する
開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−
１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効果
は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのよう
なものであフても、記録を確実に効率よく行いつるから
である。

さらに、シリアルタイプの記録ヘッドであって、装置本
体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装
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、予備的な補助手段等を付加
すること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。これらを具体的に挙げれば、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
或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子
或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。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数について
も、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられ
たものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対
応して複数個数設けられるものであってもよい。

さらに加えて、本発明記録装装置の形態としては、コン
ピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いら
れるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、さらには
送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの
であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明から明らかなように、本発明によれば熱伝導部
材や放熱部材のまわりの空気流の、これら部材から剥離
する位置が後方となるため、これら部材まわりに形成さ
れる剥離域等、空気流への放熱効率の低下する領域が小
さくなる。

この結果、放熱フィン等の放熱部材からの放熱能力をよ
り向上させることができ、高精度な記録ヘッドの温度制
御が可能となる。

これにより、高品位な画像が記録でき、また、特に放熱
フィンの表面積を拡大することなく放熱能力を向上させ
ることが可能であるため、装置の小型化も図ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るインクジェット記録
装置を要部を示す模式的斜視図、第２図は、第１図に示
したヒートパイプおよびフィンまわりの空気流の詳細を
示す模式的断面図、 第３図は、本発明の実施例に係るカラー記録装置の場合
の第２図と同様な模式的断面図、第４図は、ヒートパイ
プ装着した記録ヘッドの一従来例を示す立面図、 第５図は、ヒートパイプおよびフィンまわりの空気流の
一従来例を示す模式的断面図である。 １・・・記録ヘッド、 ２＃壷・ヒートパイプ、 ３・・・放熱フィン、 ３Ａ−・・側板、 ３Ｂ・・・流路変更部、 ４・・・ファン。 １１・・・空気流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録ヘッドで発生する熱を放熱するための構成を具
   えた記録装置において、 記録ヘッドにその一部が取付けられ、当該記録ヘッドで
   発生する熱を伝導する熱伝導部材と、該熱伝導部材のま
   わりに気流を生じさせる、気流生成手段と、 該気流生成手段が生じさせる気流中に設けられ、当該気
   流の前記熱伝導部材からの剥離を抑制するための部材と
   、 を具えたことを特徴とする記録装置。 ２）記録ヘッドで発生する熱を放熱するための構成を具
   えた記録装置において、 記録ヘッドにその一部が取付けられ、当該記録ヘッドで
   発生する熱を伝達する熱伝導部材と、該熱伝導部材と接
   続し、当該熱伝導部材が伝導する熱を放熱するための放
   熱部材と、 該放熱部材およびこれと接続する部分の前記伝導部材の
   まわりに気流を生じさせる気流生成手段と、 該気流生成手段が生じさせる気流中に設けられ、当該気
   流の前記熱伝導部材および前記放熱部材からの剥離を抑
   制するための部材と、 を具えたことを特徴とする記録装置。 ３）前記部材は、前記気流の流れの方向を変更する部材
   であることを特徴とする請求項１または２に記載の記録
   装置。 ４）前記部材は、境界層制御部材であることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の記録装置。 ５）前記放熱部材は、板状のフィンであることを特徴と
   する請求項１ないし４のいずれかに記載の記録装置。 ６）前記熱伝導部材は、ヒートパイプであることを特徴
   とする請求項１ないし５のいずれかに記載の記録装置。 ７）前記記録ヘッドを複数個並置し、カラー記録を行う
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の
   記録装置。 ８）前記記録ヘッドは、記録紙に幅に対応して複数の発
   熱素子を配した記録ヘッドであることを特徴とする請求
   項１ないし７のいずれかに記載の記録装置。 ９）前記発熱素子は電気熱変換素子であり、該素子が発
   生する熱エネルギーを利用してインク液滴を吐出し、該
   インク液滴を記録媒体に付着させて記録を行うことを特
   徴とする請求項８に記載の記録装置。