JPH0538815A

JPH0538815A - 画像記録装置

Info

Publication number: JPH0538815A
Application number: JP3199218A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Miura; 康三浦; Haruhiko Moriguchi; 晴彦森口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-08-08
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 1993-02-19

Abstract

(57)【要約】【目的】記録ヘッドの温度調整を行うための手段（ヒ
ータ，ファン等）の制御の遅れが生じず、記録ヘッドの
精度の高い温度調整を可能とする。【構成】現在記録を行おうとするライン（L1) とこれ
に続く複数ライン（L2〜L4）に含まれる画像データに応
じて（例えば記録されるドットの総和／全データ数）ヒ
ータ、ファン等の記録ヘッド温度調整手段の適切な駆動
制御を行う。すなわち、これから記録を行おうとする画
像データに応じて予め温度調整手段の駆動を行っておく
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像記録装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より記録液を記録ヘッドから吐出さ
せて文字や画像等の情報記録を行う液体噴射記録装置
（インクジェット記録装置）が広く知られている。

【０００３】この種装置の被記録材には主として紙やプ
ラスチックシートなどが使用され、特に他の記録方式に
比して動作騒音が小さく、基本的な機械的構造が簡単か
つ廉価で済む利点があり、更に液体吐出口を高密度に配
列することができるため、高解像度の記録が可能であ
り、近年ではコンピュータやワードプロセッサなどの記
録出力装置として各方面で採用されてきた。

【０００４】ところで、この種の装置においては、記録
液（以下でインクという）の吐出状態の変化が直ちに記
録画像の乱れとなって現れてくるので、安定して画像記
録を行うためには、インクの吐出状態の安定化が重要と
なる。一方、インクの吐出状態は記録ヘッドの吐出口内
部におけるインクの粘性、インクに熱エネルギを供給し
たときにその相変化により生じる気泡の生成過程および
最大容積に大きく依存し、また、インクの粘性変化は非
記録動作の時間とインク温度に、更にまた泡の生成過程
およびその最大容積も主としてやはりインク温度に依存
するために、インクの吐出状態の安定化を図るためには
最終的にインク温度を制御することが重要となる。

【０００５】そこで、温度検出手段と、加熱手段と、記
録ヘッドを放熱する送風機等の放熱手段とを具え、温度
検出手段により記録ヘッドの温度を検知し、これに基づ
いて放熱手段による記録ヘッドの放熱動作および加熱手
段による加熱動作を適切に制御することにより、記録ヘ
ッド温度を予め定めた設定温度に保ち、以て複数の記録
ヘッド間の温度差をなくして温度差に起因した画像変動
を防止するようにすることが考えられる（例えば特開平
1-108052号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
先行技術においては、記録ヘッドの温度を検知した後に
加熱手段、放熱手段などのヘッド温度調整手段を駆動す
るものであるので、ヘッドの温度制御の速応性に問題が
あり、画質の劣化が生じることがあった。例えば、イン
ク吐出に利用されるエネルギとして熱エネルギを用いる
ヘッドにあっては、図１（ａ）に示すように、ほぼ所定
の温度域にあるヘッドが記録動作を開始すると、熱エネ
ルギの発生素子の駆動により急激に昇温するが、放熱手
段（ファン）の制御が遅れて図１（ａ）の破線で示すよ
うにいわゆるオーバシュートが生じ、その結果、図１
（ｂ）の破線で示すように、画像光学濃度（Ｏ．Ｄ値）
の変動が生じることになる。

【０００７】本発明は、かかる問題点を解決し、ヘッド
温度調整手段の制御の遅れが生じず、精度の高い温度調
整を可能とすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明は、
記録媒体に対して記録を行うための記録ヘッドと、該記
録ヘッドを所定の温度範囲に保つための温度調整手段
と、記録しようとする画像信号に応じ、前記温度調整手
段を制御する手段とを具えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明によれば、記録ヘッドを所定の温度範囲
に保つための温度調整手段とを有する画像記録装置にお
いて、記録しようとする画像信号に応じ、予め温度調整
手段を制御する手段を具えることにより、高精度なヘッ
ド温度制御が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。

【００１１】インクを吐出するために利用されるエネル
ギとして、インク膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生
する電気熱変換素子を有した記録ヘッドを具備したイン
クジェット記録装置に本発明を適用する場合について例
示する。

【００１２】（実施例１）図２は本発明インクジェット
記録装置の一構成例を示す。ここで、１はキャリッジ２
に搭載した記録ユニットであり、電気熱変換素子に画像
記録信号に応じたパルス電圧が印加され、当該電気熱変
換素子から発生した熱エネルギにより発泡を生ぜしめて
インクを吐出させる記録ヘッド３を複数有している。

【００１３】図３は記録ユニット１を拡大して示すもの
で、各記録ヘッド３には、ヒータ５を配設してある。本
例では、記録ユニット１は４個の記録ヘッド3a、3b、3c、3
d から成り、それぞれを例えばイエロー、マゼンタ、シ
アン、ブラックに対応させることができる。

【００１４】なお、ヒータ５としては、例えば、パワー
トランジスタあるいは発熱素子を使用することができ
る。

【００１５】再び図２を参照するに、７は記録ヘッド3a
〜3dに対して設けた例えばファン形態の送風手段であ
り、これを駆動することによりヘッドユニット１を放熱
可能である。13は紙送りモータであり、この紙送りモー
タ13の駆動に応じて用紙等の記録媒体Ｐはモータ13の軸
に結合したローラ12により、図中ｆ方向に搬送される。
ローラ14はローラ12と協動して記録媒体Ｐを平坦に規制
し、記録ユニット１に対する記録面を形成するためのロ
ーラである。

【００１６】15はキャリッジ２を固定したキャリッジ駆
動用のベルト、16はそのベルト14を図中Ｓ方向に騒動す
るモータ、18はキャリッジ２のガイドレールである。す
なわち、キャリッジ２はモータ16の駆動に応じてガイド
レール18に沿って図中Ｓ方向に移動し、記録面に対する
記録を行なうことができる。

【００１７】図４は本例装置の記録ヘッド駆動回路の１
例である。この回路は記録データ111 を１ラインずつ順
次書き込んでいくための５つのラインバッファ112-1 〜
112-5を備えている。セレクタ113 は図示しないライン
同期信号を受け、１ライン分の記録データ111 が供給さ
れるたびにその接点をサイクリックに切り換える。図示
のように、セレクタ111 が第１のラインバッファ112-選
択している状態では、第２のラインバッファ112-5 に記
録の行われるラインの記録データが既に書き込まれてい
る。また、このとき第４のラインバッファ112-4 にはこ
れよりも１ライン前の記録データが、第３のラインバッ
ファ112-3 には更に１ライン前の記録データが、第４の
ラインバッファ112-2 には更に１ライン前の記録データ
がそれぞれ書き込まれている。

【００１８】これらのラインバッファ112-1 〜112-5 の
出力端側には、現在記録データ111の書き込みを行って
いるラインバッファ以外の４つのラインバッファを選択
するセレクタ114 が配置されている。図４に示した状態
では、第１のラインバッファ112-1 に対して記録データ
11の書き込み動作を行っているので、他の４つのライン
バッファ112-2 〜112-5 の出力端が選択されている。

【００１９】セレクタ114 によって選択された記録デー
タ115-1〜115-4 は、Xi演算器116に入力される。ここで
Xi演算器116 は、記録ヘッドの蓄熱状態を演算する演算
器であって、その演算結果はXi演算出力信号117 として
出力され、この信号によりヒータ／ファン駆動回路118
を介して記録ヘッドの温度調整を行う手段である。ヒー
タ５およびファン（送風手段）７を駆動する。

【００２０】ここで、図５を用いてXi演算器116 にて行
う演算を説明する。図５中最も下に配置されたデータ列
L1はこれから記録を行おうとするラインにおけるデータ
を表している。またこれより１つ上にあるデータ列L2
は、１ライン後に記録を行うデータを表し、更にデータ
列L3は２ライン後、データ列L4は３ライン後のデータを
表している。Xi演算器116 ではこれらデータの中で記録
信号を与えるデータの総和を求めこれらデータ内におけ
る記録比率（記録デューティ）Ｘを計算する。すなわ
ち、ａを記録を行うデータ形成（ドット）の総和、Ａを
全データ数として、Ｘ＝ａ／Ａを演算する。次にこの値
Ｘに従い、ヒータ５およびファン７の駆動タイミングを
制御する信号を選択し、Xi演算器出力信号117 を決定す
る。例えば、Ｘ≧0.75 → ファンON，ヒータOFF 0.25≦Ｘ＜0.75 → ファンOFF ，ヒータOFF 0 ≦Ｘ＜0.25 → ファンOFF ，ヒータON の様にヘッド温度調整手段を駆動することで、図１の実
線に示す様に、オーバシュートのないより精度の高い温
度制御が可能となった。

【００２１】なお、演算器116 の構成としては、ソフト
ウェアにより上記演算等を行うものとすることができる
他、上記ａ値を計数するためのカウンタと、Ｘ値を演算
するための除算器と、Ｘ値と上記駆動条件とを対応づけ
たテーブル格納手段もしくは論理回路等とを含むものと
することができる。

【００２２】（実施例２）実施例１で述べた、温度調整
手段（ファン、ヒータ）の駆動を選択する印字デューテ
ィ値Ｘの設定値を適宜の部位に設けられたセンサにより
環境温度を測定し、当該環境温度に応じて変化させるこ
とで、環境温度が変化した場合においても精度高く温度
制御を行うことが可能となる。例えば、環境温度をＴ
（℃）、デューティ値をＸとして、 15≦Ｔ＜20のとき：Ｘ≧0.85 → ファンON，ヒータOFF 0.35≦Ｘ＜0.85 → ファンOFF ，ヒータOFF 0≦Ｘ＜0.35 → ファンOFF ，ヒータON 20≦Ｔ＜25のとき：Ｘ≧0.75 → ファンON，ヒータOFF 0.25≦Ｘ＜0.85 → ファンOFF ，ヒータOFF 0≦Ｘ＜0.25 → ファンOFF ，ヒータON 20≦Ｔ＜32.5のとき：Ｘ≧0.65 → ファンON，ヒータOFF 0.15≦Ｘ＜0.65 → ファンOFF ，ヒータOFF 0≦Ｘ＜0.15 → ファンOFF ，ヒータON のように設定することで、精度の高い温度制御を行うこ
とができた。

【００２３】（実施例３）図６に示すように、記録媒体
Ｐの幅に対応した範囲にわたって吐出口を配列してな
る、所謂フルラインタイプのヘッド41を使用する場合に
も本発明は有効である。この場合、図に示した様に、作
動液を収容したヒートパイプ42を介し、各ヒートパイプ
42に対して設けたヒータ46およびファン44により記録ヘ
ッド41を加熱／冷却し、より精度良く記録ヘッドを温調
するとともに、例えば図４のような制御系を構成するこ
とで、ヒートパイプ42を介在させたことによる記録ヘッ
ド41の発熱状態と温度調整手段（ヒータ46，ファン44）
の駆動タイミングとの時間的なずれを補うことができ
た。

【００２４】なお、図において43は放熱を効率よく行う
ためにヒートパイプ42に設けたフィン、48は記録媒体Ｐ
を搬送するための搬送ベルトである。

【００２５】（実施例４）フルラインタイプの記録ヘッ
ドを複数本使用し、カラー画像を記録する場合におい
て、図７に示すように各々のヘッド（51-BK,51-C,51-M,
51-Y）に備えたヒートパイプ52をある一ケ所（例えば部
分58）で連通／連結させ、制御装置のコストダウン、放
熱能力の向上を図る場合がある。この場合、例えば、４
本の記録ヘッドのそれぞれの記録データを実施例１と同
様にカウントし、それぞれのヘッドの記録デューティX
_BK , X_C , X_M , X_Yを計算し、 X_max＝max ( X_BK , X_C , X_M , X_Y ) X_min＝min ( X_BK , X_C , X_M , X_Y ) を求め、そしてこの値に従って例えば、Ｘ_max ≧0.75 → ファンON，ヒータOFF Ｘ_max ＜0.75かつＸ_min ≧0.25 → ファンOFF ，ヒータOFF Ｘ_max ＜0.75かつＸ_min ＜0.25 → ファンOFF ，ヒータON と制御することで精度高く記録ヘッドの温度制御を行う
ことができた。

【００２６】なお、図７において53は放熱フィン、56は
ヒータであり、ファンについては図示を省略している。

【００２７】（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、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
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。

【００２８】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４７４０
７９６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，
コンティニュ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。

【００２９】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
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４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００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５９−１２３６７０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っても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００３０】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００３１】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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
体的にインクタンクが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。

【００３２】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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を用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００３３】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。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００３４】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。

【００３５】さらに加えて、本発明インクジェット記録
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等であってもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
記録ヘッドの温度制御の精度をより向上させ、良好な画
像記録を行うことができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の効果を説明
するための線図である。

【図２】本発明を適用可能なインクジェット記録装置の
構成例を示す模式的斜視図である。

【図３】その記録ヘッドユニットの構成例を示す模式的
斜視図である。

【図４】図２に示した装置に適用した本発明の一実施例
による温度調整手段制御系の構成例を示すブロック図で
ある。

【図５】そのXi演算器の動作を説明するための説明図で
ある。

【図６】本発明を適用可能なインクジェット記録装置の
主要部の他の構成例を示す斜視図である。

【図７】本発明を適用可能なインクジェット記録装置の
主要部のさらに他の構成例を示す上面図である。

【符号の説明】

１記録ヘッドユニット３，41,51 記録ヘッド５，46,56 ヒータ７，44 ファン 42,52 ヒートパイプ 43,53 放熱フィン 111 記録データ 112 ラインバッファ 113,114 セレクタ 115 選択された記録データ 116 Xi演算器 117 演算出力信号 118 ヒータ／ファン駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 29/377 9012−2ＣＢ４１Ｊ 3/04 １０４Ｆ 8804−2Ｃ 29/00 Ｐ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体に対して記録を行うための記録
ヘッドと、該記録ヘッドを所定の温度範囲に保つための
温度調整手段と、記録しようとする画像信号に応じ、前
記温度調整手段を制御する手段とを具えたことを特徴と
する画像記録装置。
【請求項２】前記記録ヘッドは、前記記録媒体に対し
インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッド
の形態を有することを特徴とする請求項１に記載の画像
記録装置。
【請求項３】前記インクジェット記録ヘッドは、前記
インクを吐出するために利用されるエネルギとして前記
インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する電気
熱変換素子を有することを特徴とする請求項２に記載の
画像記録装置。
【請求項４】前記温度調整手段は、前記記録ヘッドの
加熱手段および冷却手段を有することを特徴とする請求
項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像記録装置。