JPH0538848A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 濃度が異なる複数の記録材に対応する複数の
記録ヘッドの温度制御手段を簡素化して、装置全体の構
成の簡略化を図る。 【構成】 ブラックの濃インク吐出用の記録ヘッド１−
ＫＫと、ブラックの淡インク吐出用の記録ヘッド１−Ｋ
Ｕとのそれぞれに、第１熱交換部２−ＫＫ，２−ＫＵ、
および第２熱交換部３，３を構成するヒートパイプを取
付け、これらのヒートパイプを連通部２−Ａにて互いに
連通させ、かつ第２熱交換部３，３の間に放熱フィン３
Ａを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギーを用いた
記録装置、詳しくは、濃度が異なる複数色の記録材を用
いて記録を行う記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、濃度が異なる複数種のインクを用
いて階調性を得る画像の記録装置としては、例えば、本
出願人が既に提案した特公平２−１４９０５号に開示さ
れたものがある。かかる方法によれば、一種類のドット
だけでは表現できない階調の表現も可能となる。

【０００３】一方、このような記録装置においては、例
えば、ＵＳＰＮｏ．４７２３１２９およびＵＳＰＮｏ．
４７４０７９６に開示されているような熱エネルギーを
用いたインクジェット記録素子を適用することが考えら
れる。このインクジェット記録素子は、自ら熱を発して
インク滴を吐出させるものであるため、その熱によって
インク粘度が変化して形成画像が変動しないように、所
定の温度範囲に制御して、記録画像の安定化を図ること
が必要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、記録ヘッド
をインク濃度の種類に応じて多数配備した記録装置にあ
っては、それぞれの記録ヘッドに、前述したような熱エ
ネルギーを用いて記録を行う記録素子を適用した場合
に、それぞれの記録ヘッドの温度制御を行うファンヒー
タなどの温度制御手段を各記録ヘッド毎に個別に備える
必要があった。そのため装置全体の構成が複雑となると
共に、高価化を招来するという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、濃度が異なる複数種の記
録材に対応する複数の記録ヘッドの温度制御手段を簡素
化して、装置全体の構成の簡略化を図ることができる記
録装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の記録装置は、濃
度が異なる複数の記録材毎に対応する複数の記録ヘッド
によって、記録媒体上への記録を行う記録装置におい
て、前記複数の記録ヘッドの相互間にて熱交換を行う熱
交換手段を備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の記録装置は、濃度が異なる記録材用の
複数の記録ヘッドの相互間にて熱交換を行うことによ
り、複数の記録ヘッドに対する温度制御手段を共通化し
て、装置全体の簡略化および低価格化を実現する。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【０００９】「第１の実施例」図２はインクジェットプ
リンタの記録部の斜視図である。

【００１０】図２において、１１は記録媒体としての記
録紙であり、プラテン１３とピンチローラ１４とにより
矢印１２の方向に移動されつつ、その上面に画像記録が
行われる。紙送りモータ１５の駆動力は、ギア１６〜２
１を介してプラテン１３に伝達されて、プラテン１３を
回転駆動する。２２はキャリッジ２３上に取りつけられ
たヘッドユニットであり、イエロー，マゼンタ，シア
ン、およびブラックの各濃淡インクを吐出するヘッド２
２ＹＫ，２２ＹＵ，２２ＭＫ，２２ＭＵ，２２ＣＫ，２
２ＣＵ，２２ＫＫ、および２２ＫＵを有する。ヘッド２
２ＹＫおよび２２ＹＵはイエローの濃インクおよび淡イ
ンクを吐出するものであり、同様に、ヘッド２２ＭＫお
よび２２ＭＵはマゼンタの濃インクおよび淡インクを吐
出し、ヘッド２２ＣＫおよび２２ＣＵはシアンの濃イン
クおよび淡インクを吐出し、ヘッド２２ＫＫおよび２２
ＫＵはブラックの濃インクおよび淡インクを吐出するも
のである。３０は、ガイドローラ２８および２９の間に
架け渡されたベルト２７を介してキャリッジ２３を駆動
するモータであり、そのキャリッジ２３はガイドロッド
２４および２５に沿って矢印２９の方向に移動する。

【００１１】次に、本実施例の装置に用いるインクジェ
ット記録ヘッドの吐出原理について説明する。

【００１２】インクジェット記録装置に適用される記録
ヘッドは、一般に微細な液体吐出口（オリフィス），液
路およびこの液路の一部に設けられるエネルギー作用部
と、該作用部にある液体に作用させる液滴形成エネルギ
ーを発生するエネルギー発生手段とを具えている。

【００１３】このようなエネルギーを発生するエネルギ
ー発生手段としてはピエゾ素子等の電気機能変換体を用
いたもの，レーザ等の電磁波を照射して、そこにある液
体に吸収させて発熱させ、該発熱による作用で液滴を吐
出，飛翔させるようにしたもの、あるいは電気熱変換体
によって液体を加熱して液体を吐出させるようにしたも
の等がある。

【００１４】その中でも熱エネルギーによって液体を吐
出させるインクジェット記録方式に用いられる記録ヘッ
ドは、記録用の液滴を吐出して飛翔用液滴を形成するた
めの液体吐出口（オリフィス）を高密度に配列すること
ができるために高解像力の記録をすることが可能であ
る。また、電気熱変換体をエネルギー発生手段として用
いた記録ヘッドは、記録ヘッドとして全体的なコンパク
ト化も容易で、かつ、最近の半導体分野における技術の
進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技
術の長所を十二分に活用でき、長尺化および面状化（２
次元化）が容易であること等から、マルチノズル化／高
密度実装化が容易で、しかも大量に生産性よく、製造コ
ストも安価なインクジェット記録用ヘッドを提供するこ
とが可能である。

【００１５】このようにエネルギー発生手段に電気熱変
換体を用い、半導体製造プロセスを経て製造されたイン
クジェット用記録ヘッドは、一般には各インク吐出口に
対応した液路を設け、該液路毎に該液路を満たす液体に
熱エネルギーを作用させて、対応するインク吐出口から
液体を吐出して飛翔用液滴を形成する手段としての電気
熱変換体が設けられ、各液路には、各液路に連通してい
る共通液室から液体が供給される構造となっている。

【００１６】なお、インク吐出部の製造方法について本
出願人は第１の基板上に少なくとも液路を形成するため
の固体層と、少なくとも液路の壁の形成に利用する活性
エネルギー線硬化性材料層と、第２の基板を順次積層し
た後、該第２の基板上にマスクを積層し、該マスクの上
方から活性エネルギー線を照射して、活性エネルギー線
硬化性材料層の少なくとも液路の壁を構成部分として硬
化させ、更に固体層と活性エネルギー線硬化性材料層の
未硬化部分を２つの基板間から除去し、少なくとも液路
を形成する方法を出願（特開昭６２−２５３４５７号公
報参照）した。

【００１７】図３は上述したインクジェット記録ヘッド
の概略構成を示す。この図から明らかなように記録ヘッ
ド１０１はエッチング蒸着，スパッタリング等の半導体
製造プロセス工程を経て、第１の基板である基板１０２
上に成膜された電気熱変換体１０３，電極１０４，液路
１１０を有する硬化した活性エネルギー線硬化性材料層
２１０および天板１０６で構成されている。

【００１８】しかしてこのような記録ヘッド１０１では
記録用液体１１２が図示していない液体貯蔵室から液体
供給管１０７を通して共通液室１０８内に供給される。
１０９は液体供給管用コネクタである。共通液室１０８
内に供給された液体１１２は毛管現象により液路１１０
内に供給され、液路先端のインク吐出口１１１でメニス
カスが形成されることにより安定に保持される。そこで
電気熱変換体１０３に通電されることにより、電気熱変
換体面上の液体が加熱され、発泡現象が発生し、その発
泡のエネルギーによりインク吐出口１１１から液滴が吐
出する。上述したような構成により、吐出口密度４００
ＤＰＩといった高密度の液路配管でマルチノズルのイン
クジェット記録ヘッドを形成することができた。

【００１９】図４に、計４組の濃淡記録ヘッドの内、代
表する１組を濃淡記録ヘッド２２Ｋおよび２２Ｕとし
て、それらに対する制御手段の一例を示す。なお、ここ
では、濃インクの染料濃度は淡インクの２倍程度である
とする。

【００２０】図４において、濃淡振り分け処理部４１
は、例えば後述する図５の濃淡振り分けテーブルにした
がって、画像信号を濃インク用の画像信号と、淡インク
用の画像信号とに振り分けて、それぞれを２値化処理部
４２へ送る。２値化処理部４２では、送られてきた画像
信号をそれぞれ２値化してから、それぞれを対応するヘ
ッドドライバ４３Ｋおよび４３Ｕへ送る。そして、ヘッ
ドドライバ４３Ｋおよび４３Ｕは、対応する記録ヘッド
２２Ｋおよび２２Ｕを駆動して、画像記録を行う。

【００２１】図５に示す濃淡振り分けテーブルは、画像
信号レベルが低いハイライト領域では、インクの粒状感
を軽減するために、１つ１つのドットが目立たないよう
に画像信号レベルに応じて淡インクによるドット数を増
やす。そして、淡インクによるドット数を所定数以上と
する高い画像信号レベルでは、その画像信号レベルに応
じて、濃インクによるドットを加えていくと同時に、そ
の濃インクのドットを打ち込む位置の淡インクのドット
を間引いていく。

【００２２】したがって、記録ヘッド２２Ｋおよび２２
Ｕの発熱量は、例えば図６に示すように変化する。本例
の場合は、濃ヘッド２２Ｋ、および淡ヘッド２２Ｕ共
に、それぞれ最大１０Ｗの発熱をするものとなってお
り、それぞれにおいては、１０Ｗの発熱に見合った放熱
手段が必要となる。

【００２３】しかし、本発明における記録装置は、後述
するように濃淡ヘッド２２Ｋおよび２２Ｕの相互間にて
熱交換を行う構成とすることにより、濃ヘッド２２Ｋの
発熱量と淡ヘッド２２Ｕの発熱量とを加えた発熱量（図
中の実線で示す）の最大値である１０Ｗに見合った１つ
の放熱手段によって、両ヘッド２２Ｋおよび２２Ｕの放
熱作用を同時に果すことができる。

【００２４】濃淡ヘッド２２Ｋおよび２２Ｕの相互間に
て熱交換を行うための構成の一例を図１に示す。

【００２５】図１において、１−ＫＫおよび１−ＫＵ
は、それぞれ濃淡ヘッド２２Ｋおよび２２Ｕの代表とし
て示すブラックの濃インクおよびブラックの淡インク吐
出用の記録ヘッドである。２−ＫＫおよび２−ＫＵは、
濃淡ヘッド１−ＫＫおよび１−ＫＵのそれぞれに取付く
ヒートパイプによって構成された第１熱交換部であり、
これら第１熱交換部は、ヘッド１−ＫＫおよび１−ＫＵ
から外れた外側の第２熱交換部３，３によって、外部の
空間領域との間にて熱交換が行われる。この第２熱交換
部３，３の相互間には、図示しない送風ファンの送風路
中に位置する放熱フィン３Ａが備えられている。第１熱
交換部２−ＫＫおよび２−ＫＵを構成するそれぞれのヒ
ートパイプは、連通部２−Ａにおいて互いに連通されて
おり、両ヘッド１−ＫＫおよび１−ＫＵの相互間におけ
る熱交換をスムーズなものとしている。また、４，４は
第２熱交換部３，３のそれぞれに取付けられた温調用ヒ
ータ、５−ＫＫおよび５−ＫＵは各ヘッド１−ＫＫおよ
び１−ＫＵの温度Ｔ_KKおよびＴ_KUを検出するための温度
センサである。

【００２６】しかして、各ヘッド１−ＫＫおよび１−Ｋ
Ｕに関しての熱交換は、次のように行う。

【００２７】まず、各ヘッド１−ＫＫおよび１−ＫＵの
検出温度Ｔ_KKおよびＴ_KUのいずれかが所定のファン制御
温度（例えば、５０℃）を越えた場合には、送風ファン
を作動させて、放熱フィン３Ａからの放熱量を増す。一
方、検出温度Ｔ_KKおよび／またはＴ_KUが所定のヒータ制
御温度（例えば、４５℃）を下まわった場合には、その
ヒータ制御温度を下まわったヘッド１−ＫＫおよび／ま
たは１−ＫＵに対応するヒータ４を発熱させる。なお、
ヒータ４と送風ファンが同時に動作するような状態のと
きは、送風ファンのみを動作させて、ヘッド温度の上限
を保証する。

【００２８】ところで、図７からも分かるように、本実
施例では、濃淡ヘッド２２Ｋおよび２２Ｕの総発熱量が
１０Ｗを越えず、またそれらのヘッドのデューティによ
って画像信号が１２８レベル以上のときでは総発熱量が
全く変動しないため、温度調節の応答性不良による温調
温度リップルを最小限に抑えることができる。

【００２９】「第２の実施例」濃淡ヘッドの相互間にて
熱交換を行なうための構成は、図１に示したような各ヘ
ッドに取りつけたヒートパイプの相互間を連通させる構
成のみに限られるものではない。

【００３０】例えば、１本のヒートパイプの両面に、濃
淡ヘッドを熱的に接触させるようにしてもよい。また、
図３のインクジェット記録素子の基板１０２を熱伝導性
の良い部材として、共通の基板上に濃淡ヘッドを形成す
るような濃淡一体型ヘッドを作成してもよい。

【００３１】「第３の実施例」また、本発明は、熱記録
素子を用いた画像形成装置、例えば、熱転写方式，感熱
方式，昇華性熱転写方式等による画像形成装置に対して
も適用できる。

【００３２】（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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の記録装置
は、濃度が異なる記録材用の複数の記録ヘッドの相互間
にて熱交換を行う構成であるから、複数の記録ヘッドに
対する温度制御手段を共通化して、装置全体の簡略化お
よび低価格化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に備わる熱交換手段の構
成図である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す要部の斜視図であ
る。

【図３】図２に示す記録ヘッドの概略構成を示す斜視図
である。

【図４】図２に示す記録ヘッドの制御手段を示すブロッ
ク図である。

【図５】図４に示す濃淡振り分け処理部の動作の説明図
である。

【図６】図４に示す記録ヘッドの個々の発熱量の説明図
である。

【図７】図４に示す記録ヘッドの総合発熱量の説明図で
ある。

【符号の説明】

１−ＫＫ ブラックの濃インク吐出用の記録ヘッド １−ＫＵ ブラックの淡インク吐出用の記録ヘッド ２−ＫＫ，２−ＫＵ 第１熱交換部 ２−Ａ 連通部 ３ 第２熱交換部 ３Ａ 放熱フィン ４ ヒータ ５−ＫＫ，５−ＫＵ 温度センサ １１ 記録紙（記録媒体） ２２ＹＫ，２２ＹＵ イエローの濃淡インク吐出用の記
録ヘッド ２２ＭＫ，２２ＭＵ マゼンタの濃淡インク吐出用の記
録ヘッド ２２ＣＫ，２２ＣＵ シアンの濃淡インク吐出用の記録
ヘッド ２２ＫＫ，２２ＫＵ ブラックの濃淡インク吐出用の記
録ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── 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 9012−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３ Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濃度が異なる複数の記録材毎に対応する
   複数の記録ヘッドによって、記録媒体上への記録を行う
   記録装置において、 前記複数の記録ヘッドの相互間にて熱交換を行う熱交換
   手段を備えたことを特徴とする記録装置。
2. 【請求項２】 前記熱交換手段は、前記複数の記録ヘッ
   ド毎に取付けた複数のヒートパイプを互いに連結してな
   ることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 【請求項３】 前記記録ヘッドは、インクを吐出するイ
   ンクジェット記録ヘッドであって、インクを吐出するた
   めに利用されるエネルギーとして前記インクに膨沸騰を
   生じさせる熱エネルギー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１または２に記載の記録装
   置。