JPH04197754A

JPH04197754A - インクジェット記録装置の温度制御装置

Info

Publication number: JPH04197754A
Application number: JP32593590A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Fujimura; 義彦藤村; Jun Isozaki; 準磯崎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-07-17

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、インクジェット記録装置の温度制御装置に
関し、特に、インクを少なくとも加熱して画像情報に応
じて吐出させることにより、画像の記録を行うインクシ
ェツト記録装置に使用される温度制御装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、上記インクジェット記録装置においては、画像の
記録をインク滴によって行うため、インクの物性によっ
て記録ドツト径などの特性が大きく変化することが知ら
れている。また、一般にインクは、その温度によって粘
度等の物性値が大きく変化する。従って、インクシェド
記録装置の記録特性は、インクの温度すなわちインクを
収容した印字ヘッドの温度に大きく依存することは明ら
かである。

このため、従来のインクジェット記録装置においては、
印字ヘッドの温度を一定に保ち安定した記録を可能とす
るため、温度制御装置が使用されている。このインクジ
ェット記録装置に使用される温度制御装置のうち最も一
般的なものとしては、第８図及び第９図に示すように、
先端に印字ヘッドｌＯＯが取り付けられた印字ヘッド取
付部材１０１の基端部に、温度検出手段１０２と加熱子
１段１０３とを設け、温度検出手段１０２によって検出
される温度が一定となるように加熱手段１０３に与える
エネルギを電力制御回路１０４によって制御するように
構成したものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を
有している。すなわち、上記温度制御装置の場合には、
温度検出手段１０２によって検出される温度が一定とな
るように、加熱手段１０３に与えるエネルギを電力制御
回路１０４によって制御するものであるため、制御が簡
易である。しかし、印字ヘッド１００がインクを加熱し
て画像情報に応じてインク滴として吐出させることによ
り画像の記録を行う方式である場合には、画像の記録動
作に伴ってインクが加熱されるため、印字ヘッド１００
の温度か上昇する。そして、印字へ、レド１００の温度
上昇を、印字ヘッド１００から離れた温度検出手段１０
２によって検出するものであるため、温度検出手段１０
２による温度の検出には、１印字ヘッド１００の温度上
昇に対して時間的遅れが生じる。そのため、印字へ・ソ
ド１００は、第１０図に示すように、その内部の温度と
温度検出手段１０２によって検出される温度との間に温
度差が生じ、印字ヘッド１００を一定温度に制御するこ
とは難しいという問題があった。

この問題点を解決するためには、印字ｌ＼・ノド１００
内部の温度と温度検出手段１０２によって検出される温
度との間の温度差を小さくする必要がある。そのため、
温度検出手段１０２を印字へ、ンド１００の内部に設け
る等の手段も考えられる。

しかしながら、かかる手段においては、印字ヘラＩ”　
ｌ　ＯＯ内部の温度を温度検出手段１０２によって正し
く検出することができるものの、加熱手段１０３から印
字ヘッド１００までの熱伝導に遅れが生じる。そのため
、温度検出手段１０２が温度変化を検出してから加熱手
段１０３による加熱の制御を行っても、第１１図に示す
ように加熱の制御が間に合わず、場合によっては熱的に
発振してしまうこともあり、十分な制御が不可能となる
という問題点が新たに生じる。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、印字
ヘッドの温度を温度差を生じることなく検出することが
できるとともに、印字ヘッドを熱の伝導遅れを可能な限
り生ぜずに加熱することができ、印字ヘッドを一定温度
に保持することが可能となり、高画質の画像記録が可能
なインクジェット記録装置の温度制御装置を提供するこ
とにある。

すなわち、この発明は、インクに少なくとも熱エネルギ
を画像情報に応じて印加することにより、インク滴を吐
出させて画像の記録を行う印字ヘッドを備えたインクン
エツト記録装置の温度制御装置において、上記印字ヘッ
ド近傍の温度を検出する温度検出手段と、上記印字ヘッ
ドを取付けるとともに当該印字ヘッドを構成する基板材
料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材料からなる
印字ヘッド取付部材と、この印字ヘッド取付部材の印字
５ツド近傍に固着された温度制御用の発熱素子と、上記
温度検出手段からの出力に基ついて発熱素子に印加する
エネルギを制御する制御手段とを有するように構成され
ている。

上記発熱素子の取付位置は、例えば印字ヘッド取付部材
の印字ヘッドが取付けられた面と反対側の面に設定され
る。しかし、これに限定される訳ではなく、発熱素子を
印字ヘッド取付部材の印字ヘッドが取付けられた面と同
じ面に取り付けるようにしても勿論よい。しかしながら
、一般に印字ヘッドの形状は、平板状の形状をしており
、印字ヘッドと温度制御用発熱素子の距離をできるだけ
短く設定し、両者の温度差を小さくするためには、印字
ヘッド取付部材を挟んだ両側に配置するのか好ましい。

また、上記印字ヘッドを構成する基板材料としては、例
えばシリコンが使用されるとともに、印字ヘッド取付部
材を構成する材料としては、例えば銅が使用される。し
かし、これに限定されるものではなく、印字ヘッド取付
部材の材料としては、印字ヘッドの基板材料よりも熱伝
導性の高い材料であれば良く、例えば熱伝導性の最も優
れた材料である銀を用いても良いことはいうまでもない
。

さらに、上記印字ヘッドを印字ヘッド取付部材に取付け
るには、例えば高熱伝導性の接着剤（例えば、銀粒子分
散エポキシ系の接着剤）を用いて接着固定されるが、両
者を固定する方法は、両者間の熱伝導を阻害しない方法
であれば、これに限定されるものではなく、例えば低融
点のクリーム半田を用いてもよく、あるいは両者を密着
させて圧着しても良い。

また更に、上記印字ヘッド取付部材を印字ヘッドを駆動
するキャリアに取り付ける際に、例えば両者間にＰＵＴ
フィルムを介在させ、印字ヘッド取付部材からキャリア
への熱の逃げを阻害して、印字ヘッドの予熱に必要なエ
ネルギを小さくすることが行われるが、この熱の逃げを
阻害する部材は特に設けなくてもよく、キャリアの形状
や材質を適宜選定するごとによってＰＥＴフィルムを設
けた場合と同様の効果を得ることができることは勿論で
ある。

〔作用〕

この発明においては、温度検出手段が印字へ、ット近傍
の温度を検出するように構成されているので、印字ヘッ
ドの温度を時間的な遅れを生じることなく検出すること
ができる。また、印字ヘッドは、当該印字ヘッドを構成
する基板材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する材
料からなる印字ヘッド取付部材に取り付けられていると
ともに、印字ヘッド取付部材の印字ヘッド近傍に温度制
御用の発熱素子が固着されているので、印字ヘッドから
放８される熱は、直ちに印字ヘッド取付部材に伝わり、
印字ヘッドと印字ヘッド取付部材とは殆ど同一温度とな
る。そして、上記温度検出手段からの出力に基ついて発
熱素子に印加するエネルギを制御手段によって制御する
ことにより、印字ヘッドを構成する基板材料の熱伝導率
より高い熱伝導率を有する印字ヘッド取付部材を介して
、良好な熱伝導特性により印字ヘッドの温度を時間的な
遅れか生じることなく制御することかでき、印字ヘッド
を略一定温度に精度良く保持することができる。

〔実施例〕

以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第２図はこの発明に係るインクジェット記録装置の温度
制御装置を適用したインクジェット記録装置を示す概略
構成図である。

図において、１は印字ヘッドであり、この印字ヘッドｌ
は、第３図及び第４図に示すように、Ｓ１ウエハ２上に
蓄熱層３、発熱層４、保護層５の順に積層形成された発
熱体基板６と、Ｓｉウニ／Ｓ７にノズル８．８・・・を
構成する溝を形成した対向基板９とを接合して構成され
ている。上記Ｓｉウェハ２としては、例えば厚さ０８６
〜１ｍｍ程度のものが用いられる。

上記印字ヘッド１は、第２図に示すように、印字ヘッド
取付部材１０の一側面に取付けられており、この印字ヘ
ッド取付部材ｌＯは、印字ヘッド１と路間等の厚さを有
しかつこれより大きい側面矩形状に形成されている。ま
た、上記印字ヘッド取付部材１０は、第１図に示すよう
に、印字ヘッド１から離れた位置でキャリッジ１１の上
面に突設された凸部１２先端に、ピン１３．１３て位置
決めした状態でネジ止めにより固着されている。

上記キャリッジ１１は、例えばアルミニウムやグラファ
イト等によって形成され、当該キャリッジ１１は、水平
方向に２本固定配置されたロッド１４．１４に摺動自在
に保持されている。なお、上記キャリッジ１１には、放
熱効果を高めるために多数のフィン１５、Ｉ５・・・か
設けられている。

また、上記印字ヘッド１には、ＰＷＢ　（プリント基板
）１６を介して電気信号が印加されるようになっており
、ＰＷＢ　１６は、印字ヘッド取付部材ｌＯの印字ヘッ
ド１と同一側の側面に固着されている。上記印字ヘッド
１とＰＷＢ　１６との間は、ワイヤボンディング１７に
より、ＰＷＢ　ｌ　６と駆動回路（図示せず）との間は
フレキシブルケーブル１８によってそれぞれ接続されて
いる。上記印字へラド１へのインクの供給は、図示しな
いインク溜カマらフレキシブルチューブ１９によって行
われる。

そして、上記インクジェット記録装置は、第２図に示す
ように、印字ヘッド１にフレキシブルケーブル１８等を
介して画像信号を印加し、印字ヘッド１内のインクを画
像信号に応じて加熱してノズル８．８・・・からインク
滴を吐出するとともに、印字ヘッド１をキャリッジ１１
によって水平方向に移動させることにより、背面側がプ
ラテン２゜によって支持された記録紙２１上に画像を記
録するように構成されている。

ところで、この実施例では、上記印字ヘッド近傍の温度
を検出する温度検出手段と、上記印字ヘッドを取付ける
とともに当該印字ヘッドを構成する基板材料の熱伝導率
よりも高い熱伝導率を有する材料からなる印字ヘッド取
付部材と、この印字ヘッド取付部材の印字ヘッド近傍に
固着された温度制御用の発熱素子と、上記温度検出手段
からの出力に基づいて発熱素子に印加するエネルギを制
御する制御手段とを有するように構成されている。

すなわち、上記印字ヘッドｌ　ｌｉ、第１図に示すよう
に、上述したように、印字ヘッド１と路間等の厚さを有
しかつひと回り大きい側面長方形状に形成された印字ヘ
ッド取付部材工０の先端に取付けられているが、この印
字ヘッド１の取付けは、高熱伝導性の接着剤（例えば、
銀粒子分散エポキシ系の接着剤）によって接着固定する
ことによって行われる。

この印字ヘッド取付部材１０を構成する材料としては、
印字ヘッド１を構成するシリコン基板の熱伝導率よりも
熱伝導率が高い材料か用いられ、例えば銀、銅等の金属
材料が使用される。

しかし、上記印字ヘッド取付部材１０は、印字ヘッドｌ
を取り付ける機械部品としての役割をも有するため、あ
る程度機械的強度が高く加工性か良いこと、コストが低
いこと、熱伝導率か高いことを考慮すると、印字ヘッド
取付部材１０の材料としては、銅が最も適している。そ
の結果、上記印字ヘッド取付部材ｌＯは、例えば厚さ２
ｍｍの銅板によって形成される。

また、１印字ヘッド取付部材ＩＯの印字ヘッド１と反対
側の側面には、温度制御用発熱素子としてのシリコンラ
バーヒーター２２がネジ止めによって固定されている。

上記シリコンラバーヒーター２２への通電は、図示しな
しケーブルを介して行われる。しかし、上記温度制御用
発熱素子としては、シリコンラバーヒーター以外に絶縁
層によって被覆された発熱抵抗体等からなるものを用い
ても勿論よい。

さらに、上記印字ヘッド取付部材１０には、第１図に示
すように、印字ヘッドｌの中央部直下に対応した位置に
、印字ヘッドｌの背面に近接してサーミスタからなる温
度検出手段２５か埋設されている。このサーミスタ２５
を埋設する材料としては、例えば、銀粒子分散エポキシ
系の接着剤等の高熱伝導性接着剤などが用いられる。

さらに、上記印字ヘッド取付部材ＩＯは、印字ヘッド１
及びシリコンラバーヒーター２２から少し離れた位置で
、第１図に示すように、厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム
（マイラーフィルム）２６を介してキャリッジ１１の上
面に突、設された凸部１２の先端に、ピン１３．１３で
位置決めした状態でネジ止めにより固着されている。

上記温度検出手段２５は、第５図に示すように、電力制
御回路２７に接続されており、電力制御回路２７は、温
度検出手段２５からの信号に応じてシリコンラバーヒー
ター２２に供給する電力を制御するようになっている。

なお、上記印字ヘッド１及びシリコンラバーヒーター２
２から発生した熱の大半は、キャリッジ１１の上面に突
設された凸部１２を介してキャリッジ１１に流入し大気
中に放熱されていく。このキャリッジ１１の凸部１２は
、印字ヘラｌ”　１及びシリコンラバーヒーター２２か
ら発生した熱を流すだけの熱伝導性があれば良く、印字
ヘッド取付部材１０はど熱伝導率が高い材料は必要とし
ない。

むしろ、シリコンラバーヒーター２２の発熱によって印
字ヘッドｌを所定の温度に予熱しておく場合には、キャ
リッジ１１の凸部１２の熱伝導性が高すぎると、予熱に
必要なエネルギが大きい、っまり１所定の温度に予熱さ
れるまでの時間が長いなどの問題が生じることがある。

そのため、印字ヘッド取付部材１０からキャリッジＩＩ
の凸部１２を介しての熱の流れは、必要最小限であるこ
とが望ましい。

以上の構成において、この実施例に係るインクジェット
記録装置の温度制御装置では、次のようにして印字ヘッ
ドの温度が制御される。すなわち、上記インクジェット
記録装置は、第５図に示すように、非印字時にサーミス
タ２５の出力が所定の値となるように、電力制御回路２
７によって設定された一定電力（例えば１０Ｗ）がシリ
コンラバーヒーター２２に供給され、印字ヘッド１の温
度は、一定の温度たとえば４０°Ｃに制御される。上記
電力制御回路２７は、温度検圧手段２５の出力と設定温
度とを比較し、シ＋）コンラバーヒーター２２への通電
時間を変化させて制御を行うものか用いられる。しかし
、これに限定されるものではなく、上記電力制御回路２
７は、温度検出手段２５の出力と設定温度との差に基づ
いてシリコンラバーヒーター２２への印加電圧を変化さ
せて制御を行うものであっても勿論よい。さらに、上記
電力制御回路２７は、周辺環境温度を第２のサーミスタ
によって測定し、該周辺環境温度に応じてシリコンラバ
ーヒーター２２への通電時間等を制御するようなものを
用いても良い。

その結果、印字ヘッド１の温度は、非印字時に略一定に
予熱され、十分予熱された後は、シリコンラバーヒータ
ー２２に供給される電力がほぼ一定となる。

そして、上記インクジェット記録装置によって画像の記
録を行うには、第２図に示すように、印字ヘッド１にフ
レキシブルケーブル１８等を介して画像信号を印加する
ことにより、印字ヘッド１内のインクを画像信号に応じ
て加熱してノズル８．８・・・からインク滴として吐出
するとともに、印字ヘッドｌをキャリッジＩｆによって
水平方向に移動させることにより、背面側がプラテン２
０によって支持された記録紙２１上に画像を記録する。

このように、印字ヘッドｌには、印字時に印字データに
対応したエネルギが印加される。すなわち、１ラインの
キャリッジ走査時間内に印字ヘッドＩには、印字データ
のドツト数と１個のドツトを印字するのに必要なエネル
ギの積に対応した熱エネルギが印加される。この熱エネ
ルギは、その２０〜３０％が印字に際してインク滴とと
もに失われるが、７０〜８０％は印字ヘッドｌに残留し
、第６図に示すように、印字ヘッド１の温度を変化させ
る主な要因となる。

その際、上記印字ヘッド１は、第１図に示すように、熱
伝導性が比較的高いシリコン基板によって形成されてお
り、且つシリコン基板の厚さも０゜６〜］、ｍｍと薄い
ため、印字ヘッド１の内部は、はぼ一定温度となってい
る。さらに、上記印字ヘッド】は、当該印字ヘッド１を
構成するシリコン基板よりも熱伝導性の高い銅からなる
印字ヘッド取付部材ＩＯに密着して取付けられているた
め、印字ヘッド取付部材ｌＯも印字ヘッド１とほぼ同一
の一定温度となっている。

この実施例では、第１図に示すように、印字ヘッド取付
部材１０の印字ヘッド１取付１位置の直下にサーミスタ
２５が埋設されているため、サーミスタ２５によって検
出された温度はＳ印字ヘッド１内部の温度とほぼ等しい
。

そして、電力制御回路２７は、サーミスタ２５によって
検出された温度が規定されたレベルに等しくなるように
、温度制御用のシリコンラバーヒーター２２への電力供
給を制御する。

その際、上記シリコンラバーヒーター２２に通電するこ
とにより発熱した熱エネルギは、速やがに印字ヘッド取
付部材ＩＯを介して印字へ１．ド１に伝達される。上記
印字ヘッド取付部材１０は、熱伝導率が高いので、シリ
コンラバーヒーター２２の通電によって印字ヘッドｌが
取付けられた部位の温度が変化するまでの時間は極めて
わずかである。

従って、印字ヘッド１によって印字を開始し、印字ヘッ
ドｌに熱エネルギが与えられて内部の温度が上昇しはじ
めてから、サーミスタ２５の出力が変化し、サーミスタ
２５の出力変化に応じて温度制御用のシリコンラバーヒ
ーター２２に印加する電力を、電力制御回路２７によっ
て制御し、印字ヘッドｌが取付けられた部位の温度が制
御されるまでにほとんど時間遅れがなく、印字ヘッドｌ
の温度は安定に保たれる。

その結果、印字ヘッド１の温度は、第７図に示すように
、設定温度から大きく外れることがなく、略一定の温度
に保持することができる。そのため、印字ヘッド１の温
度変化は、従来より十分小さく押さえることが可能とな
る。

ところで、本実施例の印字ヘッドｌては、印字ヘッド１
の温度力月０Ｃ増す毎に印字ドツトの大きさが直径で約
１％太き（なることが実験的に知られており、特にグラ
フィック画像において良好な記録を行うには、印字ヘッ
ドｌの温度変動を＝５０Ｃ以下に制御することが望まし
い。

そこで、本発明者は、この実施例の効果を確認する実験
を行った。

比較例として、従来の装置を用いてＡ３サイズの幅でベ
タ黒の画像を印字した場合、印字へ１．ト１の温度は、
その蓄熱によって約２０１０Ｃ上昇し、印字ドツトの大
きさが走査終了直前で通常より約２０％大きくなってお
り、濃度変化の原因となった。

これに対して、この実施例の装置を使用した場合には、
印字ドツトの大きさの変動が±５％以下になり、濃度変
化の小さい良好な記録が行われた。

このように、温度検出手段２５が印字へ１．ド１近傍の
温度を検出するように構成されているので、印字ヘッド
ｌの温度を時間的な遅れを生しることなく検出すること
かできる。また、印字ヘッドｌは、当該印字ヘッドｌを
構成する基板材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有す
る材料からなる印字ヘッド取付部材１０に取り付けられ
ているとともに、印字ヘッド取付部材１０の印字ヘッド
近傍にシリコンラバーヒーター２２が固着されているの
で、印字ヘッドｌから放出される熱は、直ちに印字ヘッ
ド取付部材１０に伝わり、印字ヘッド１と印字ヘッド取
付部材１０とは殆ど同一温度となる。そして、上記温度
検出手段２５からの出力に基づいてシリコンラバーヒー
ター２２に印加する電力を電力制御回路２７によって制
御することにより、印字ベツドｌを構成する基板材料の
熱伝導率より高い熱伝導率を有する印字ヘッド取付部材
ｌＯを介して、良好な熱伝導特性により印字ヘッド１の
温度を時間的な遅れが生じることなく制御することがで
き、印字ヘッドｌを略一定温度に精度良く保持すること
ができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上の構成及び作用よりなるもので、印字ヘ
ッドの温度を温度差を生しることなく検出することがで
きるとともに、印字ヘッドを熱の伝導遅れを可能な限り
生ぜずに加熱することができ、印字ヘッドを一定温度に
保持することか可能となり、高画質の画像記録か可能な
インクジェット記録装置の温度制御装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るインクジェット記録装置の温度
制御装置の一実施例を示す断面図、第２図は同インクジ
ェット記録装置を示す斜視図、第３図は印字ヘッドの取
り付は部を示す斜視図、第４図は印字ヘッドの基板を示
す断面図、第５図はインクジェット記録装置を示す側面
構成図、第６図及び第７図は印字ヘッドの温度変化をそ
れぞれ示すグラフ、第８図及び第９図は従来の温度制御
装置を適用したインクジェット記録装置をそれぞれ示す
構成図、第１Ｏ図及び第１１図は従来の装置の動作をそ
れぞれ示すグラフである。〔符号の説明〕 ■・・・印字ヘッド１０・・・印字ヘッド取付部材２２・・・シリコンラバーヒーター２５・・・温度検出手段２７・・・電力制御回路特　許　出　願　人　　富士セロックス株式会社代　理
　人　弁理士　　中村　智廣（外人名）第１図　　　１
．□７．７、第２図２２　　シリコンラバーヒーター第３図第４図第５図 ■　　　第６図第７図温度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　電力
第８図第９図第１０図第１１図時間

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インクに少なくとも熱エネルギを画像情報に応じ
て印加することにより、インク滴を吐出させて画像の記
録を行う印字ヘッドを備えたインクジェット記録装置の
温度制御装置において、上記印字ヘッド近傍の温度を検
出する温度検出手段と、上記印字ヘッドを取付けるとと
もに当該印字ヘッドを構成する基板材料の熱伝導率より
も高い熱伝導率を有する材料からなる印字ヘッド取付部
材と、この印字ヘッド取付部材の印字ヘッド近傍に固着
された温度制御用の発熱素子と、上記温度検出手段から
の出力に基づいて発熱素子に印加するエネルギを制御す
る制御手段とを有することを特徴とするインクジェット
記録装置の温度制御装置。
（２）前記発熱素子の取付位置が印字ヘッド取付部材の
印字ヘッドが取付けられた面と反対側の面であることを
特徴する請求項第１項記載のインクジェット記録装置の
温度制御装置。
（３）前記印字ヘッドを構成する基板材料がシリコンで
あり、前記印字ヘッド取付部材を構成する材料が銅であ
ることを特徴する請求項第１項又は第２項記載のインク
ジェット記録装置の温度制御装置。