JPH08276574A - プリント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェットプリントヘッドの温度制御を
冷却水を用いて行う構成において、吐出口配列に沿った
ヘッド温度の分布を均一化する。 【構成】 プリントヘッド１１００のベースプレートに
取付けられた冷却水用の水管１１０５の一部１１０５Ｃ
をその断面積が徐々に変化する形状となる。これによ
り、上流側（Ａ′Ｍ′間）では徐々に冷却水の流速を大
きくし下流側（Ｍ′Ｂ′間）では大きな一定の流速とす
ることができる。その結果、単位時間当りの放熱量が同
様に変化し、ヘッド１１００がその吐出口１１０１の配
列方向において中央部（Ｍ′）が高い温度分布を生じ得
る場合にそれを均一化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリント装置に関し、詳
しくはプリントヘッドの温度制御を冷却液を用いて行う
プリント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント装置において、プリントヘッド
の温度制御はプリント品位を向上させる上で重要な技術
の１つである。例えばインクジェット方式のプリントヘ
ッドでは、ヘッドの温度、従って、その内部のインクの
温度がプリントの進行に伴なって変化するような場合に
はインク吐出量もそれに応じて変化することがあり、そ
の結果、プリント動作の初期のプリント濃度とその後の
プリント濃度が異なる場合がある。また、熱転写方式の
プリントヘッドでは、その温度変化に伴なって転写され
るインク量が変化し、同様に濃度の異なるプリントが行
われることもある。

【０００３】また、プリント品位低下の別の態様とし
て、プリントヘッドが複数のプリント素子を有する場合
にそれらのプリント素子間に生じる温度の不均一によっ
てもプリント濃度の不均一を生ずることもある。例えば
インクジェット方式のプリントヘッドでは、上記プリン
ト素子を構成するインク吐出口から吐出されるインク量
は、インク温度の不均一により各吐出口間で異なり、そ
の結果、プリント画像等に濃度むら等を生じることもあ
る。このような複数のプリント素子間で生じる温度の不
均一は、一般にこれらプリント素子を多数有する、いわ
ゆる長尺ヘッドで比較的目立つ傾向にある。

【０００４】図１はそのような長尺ヘッドに生じる温度
分布の一例を示す図である。

【０００５】図に示すヘッド１１００は熱エネルギーを
利用してインクを吐出するインクジェット方式のもので
あり、吐出口１１０１の配列方向に沿って中央部の温度
が高くなる分布を生じる。これは端部における吐出口程
放熱効果が高い等の理由で生じるものである。

【０００６】以上のようなヘッド温度に関するプリント
品位の低下を抑制するため、種々のヘッド温度制御のた
めの構成が従来より知られている。

【０００７】例えば、インクジェットヘッドにおいてイ
ンク吐出に利用される熱エネルギーを発生する吐出用ヒ
ータの他にサブヒータを設け、その駆動を制御すること
によりヘッド温度を調整するものが知られている。しか
し、このヘッド温度制御のための構成は、一般に比較的
吐出口の数が少ないヘッドを用いるプリンタにおいて採
用されるものである。

【０００８】これに対し、例えば布に対してインクを吐
出してプリント生地等を製造するインクジェット捺染機
等の工業用プリント装置では、上述の長尺ヘッドを用い
しかも長時間の連続運転を行うのが一般的であるためヘ
ッドの発熱量が多く、上述のような一般のプリンタに用
いられるヘッド温調の構成によっては十分な温度制御を
行うことができない。そこで、このような長尺ヘッドを
用いる場合には、そのヘッドの一部に水等の冷却液を流
通させ、これによってヘッド昇温を抑制するなどの温度
制御を行っている。

【０００９】図２はそのようなヘッドおよび冷却水流通
のための構成を示す模式的斜視図である。

【００１０】図２において、インクジェットヘッド１１
００の構造部材をなすベースプレート１１０３の一方の
面には冷却水を流通させるための水管１１０５が取付け
られている。水管１１０５は、ヘッド１１００における
吐出口１１０１の配列方向に沿った部分１１０５Ｂと、
これに垂直でベースプレート１１０３の両端部に設けら
れる部分１１０５Ａとからなり、各部分はそれぞれ冷却
水の流れる方向に対して一様な断面を有している。冷却
水は、不図示の冷却水供給部で所定の温度範囲内に管理
され、水管１１０５内を流れる間、ベースプレートと接
しながら流れる。これにより、ベースプレート１１０３
の熱は冷却水に放熱され、インク路等におけるインクの
温度は図１に示すような温度分布がより緩和された状態
では一定の温度範囲内に維持される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示す構造によるヘッド温度制御には、冷却水に起因して
新たな温度分布を生じてしまうことがある。図３（Ａ）
および（Ｂ）はこの現象を説明する図である。

【００１２】すなわち、図３（Ａ）に示すように、冷却
水を用いない場合のプリントヘッドにおける吐出口配列
方向の温度分布は吐出口配列の中央部Ｍ′（図２参照）
が最も高い分布となる。これは図１においても説明した
通りである。

【００１３】このような温度分布を生じ得るプリントヘ
ッドに対し図２に示す構造により冷却水を流通させた場
合、冷却水は、図３（Ａ）に示すように水管１１０５の
部分１１０５Ｂを流れるに連れてベースプレート１１０
３から放熱された熱によって徐々に昇温することがあ
る。

【００１４】この場合、結果としてプリントヘッドに生
ずる温度分布は、図３（Ｂ）に示すように、ヘッド温度
は冷却水の下流側のみで均一化され、かつ上流側の温度
と大きな差を生ずることになる。このような場合、プリ
ント画像等において大きな濃度差を生じることは前述の
通りである。

【００１５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、冷却水を用いたヘッ
ド温度制御においてプリントヘッドのプリント素子の配
列方向に沿った温度分布を均一化することができるプリ
ント装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
プリントヘッドを用い、被プリント媒体にプリントを行
うプリント装置において、前記プリントヘッドにおい
て、当該プリントヘッドの温度に分布を生じ得る方向に
液体が流れるように設けられた流路部と、該流路部を流
れる液体に生じ得る前記温度分布に応じた流速の分布を
生じさせる手段と、を具えたことを特徴とする。

【００１７】より好ましくは、前記プリントヘッドは複
数のプリント素子を有し、前記温度分布が生じる方向は
前記複数のプリント素子の配列方向であることを特徴と
する。

【００１８】さらに好ましくは、前記手段は、前記流路
部の当該流れの方向に対する断面積を異ならせて前記流
速の分布を生じさせるものであることを特徴とする。

【００１９】

【作用】以上の構成によれば、例えば、インク吐出口等
のプリント素子の配列方向にヘッド温度の不均一な分布
が生じ得る場合、その方向に冷却用の流体を流し、その
生じ得るヘッド温度の分布に応じて、上記液体の流速を
変化させることができるので、単位時間当りにヘッドか
ら奪う熱量を、液体の自己昇温を考慮しつつそのヘッド
温度分布に応じて異ならせることができ、これによりヘ
ッド温度分布の均一化を図ることが可能となる。

【００２０】

【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。

【００２１】装置の全体構成の説明 本発明にもとづくプリント装置の一例としてのインクジ
ェット捺染装置の概略的構成を図４に示す。この図にお
いて参照符号１は被プリント媒体としての布帛であり、
巻出しローラ１１の回転に応じて巻出され、中間ローラ
１３および１５を介して、プリンタ部１０００に対向す
る部位に設けた搬送部１００により実質的に水平方向に
搬送された後、送りローラ１７および中間ローラ１９を
介して巻取りローラ２１に巻取られる。

【００２２】搬送部１００は、大略、布帛１の搬送方向
上、プリンタ部１０００の上流側および下流側に設けた
搬送ローラ１１０および１２０と、それらローラ間に巻
回された無端ベルト形態の搬送ベルト１３０と、プリン
タ部１０００によるプリントに際し布帛の被プリント面
を平坦に規制するべく搬送ベルト１３０を所定範囲適切
な張力で展張し、平坦性を向上すべく設けた一対のプラ
テンローラ１４０とを有している。ここで、搬送ベルト
１３０は、本例では特開平５−２１２８５１号公報に開
示されたような金属製のものを用いており、図４中部分
的に拡大して示すようにその表面には粘着層（シート）
１３３が設けられている。そして、布帛１は貼付けロー
ラ１５０によって粘着層１３３によって搬送ベルト１３
０に接着され、プリント時の平坦性が確保される。

【００２３】そのように平坦性が確保された状態で搬送
される布帛１は、プラテンローラ１４０間の領域内でプ
リンタ部１０００によりプリント剤が付与され、搬送ロ
ーラ１２０の部位において搬送ベルト１３０ないし接着
層１３３から剥離され、巻取りローラ２１によって巻取
られて行くが、その途中において乾燥ヒータ６００によ
り乾燥処理が施される。なお、乾燥ヒータ６００として
は、温風を布帛１に対して吹付けるもの、赤外線を照射
するもの等、適宜の形態のものを用いることができる。

【００２４】プリンタ部構成の説明 図５はプリンタ部１０００および布帛１の搬送系を模式
的に示す斜視図ある。

【００２５】図４および図５において、プリンタ部１０
００は、布帛１の搬送方向（副走査方向）Ｆとは異なる
方向、例えば搬送方向Ｆに直交する布帛１の幅方向Ｓに
走査されるキャリッジ１０１０を有している。１０２０
は当該Ｓ方向（主走査方向）に延在する支持レールであ
り、スライドレール１０２２を支持している。このスラ
イドレール１０２２は、キャリッジ１０１０に固着した
スライダ１０１２を支持し、案内する。１０３０はキャ
リッジ１０１０の主走査を行われるための駆動源をなす
モータであり、その駆動力はキャリッジ１０１０が固定
されたベルト１０３２その他の適宜の伝動機構を介して
キャリッジ１０１０に伝達される。

【００２６】キャリッジ１０１０は、所定方向（本例で
は搬送方向Ｆ）に複数のインク吐出口を配列したプリン
トヘッド１１００を、上記所定方向とは異なる方向（本
例では主走査方向Ｓ）に複数保持し、かつ本例ではこれ
を搬送方向に２段保持している。各段のプリントヘッド
１１００は、色を異にするインクに対応して複数設けら
れ、これによってカラープリントを可能とする。インク
の色およびプリントヘッドの個数は、布帛１上に形成し
ようとする画像等に応じて適宜選択できるが、例えば印
刷の三原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およ
びシアン（Ｃ）、あるいはさらにこれにブラック（Ｂ
ｋ）を加えたものとすることができる。またはそれらに
代えて、もしくはそれらとともに、三原色では表現が不
能もしくは困難である特色（金色，銀色などの金属色
や、鮮やかなレッド，ブルーなど）なども用いることが
できる。あるいは、同一色であっても、濃度に対応して
複数のインクを用いるようにしてもよい。

【００２７】本例においては、主走査方向Ｓに複数配置
したプリントヘッド１１００を、図４に示すように、搬
送方向Ｆに２段設けている。各段のプリントヘッドが用
いるインクの色，配置個数，配置順序等は、プリントし
ようとする画像等に応じて各段毎で同一としてもよく、
異ならせてもよい。また、１段のプリントヘッドの主走
査によってプリントされる領域に対し、次段のプリント
ヘッドによって再度プリントを行うようにすることもで
きるし（各段のプリントヘッドによって相補的な間引き
プリントを行うものでも重ねプレートを行うものでもよ
い）、プリント領域を分担させて高速プリントを行うよ
うにすることもできる。さらに、プリントヘッドの段数
は２段に限らず、１段もしくは３段以上としてもよい。

【００２８】本例においては、プリントヘッド１１００
としてインクジェットヘッド、例えばインクを吐出する
ために利用されるエネルギとしてインクに膜沸騰を生じ
させる熱エネルギを発生する発熱素子を有した、いわゆ
るバブルジェットヘッドを用いている。そして、搬送部
１００によって実質的に水平方向に搬送させる布帛１に
対し、インク吐出口を下向きとした状態で用い、以て各
吐出口間での水頭差を無くし、吐出条件を均一化して良
好な画像形成を可能とするとともに、全吐出口に対する
均一な回復処理を可能としている。

【００２９】これらのプリントヘッド１１００それぞれ
には、後述されるように冷却水を流通させる水管が設け
られている。

【００３０】図６は上記捺染装置で用いられるインクジ
ェット方式のプリントヘッド１１００の一部を断面で示
す図である。

【００３１】基板２０１上には、エッチング等の半導体
製造プロセスにより電気熱変換素子２０２、およびこれ
に電力を供給するための電極２０３が形成され、また流
路壁２０４が各電気熱変換素子に対応して配設される。
これらが設けられた基板２０１には天板２０５が積層さ
れ、これによってインク吐出口１１０１に連通するイン
ク路２１０、共通液室２０９が形成される。基板２０１
の裏側には、ヘッド構造部材としてのベースプレート１
１０３が接続されている。インクは不図示のインクタン
クから液体供給管２０７を介してプリントヘッド１１０
０内の共通液室２０９に供給される。なお、図中２０８
は液体供給管用のコネクタである。

【００３２】共通液室２０９内に供給されたインクは毛
細管現象によりインク路２１０内に供給されインク路先
端の吐出口１１０１の近傍にメニスカスを形成する。こ
の状態で電気熱変換素子２０２に通電することにより、
電気熱変換素子２０２上のインクが加熱されて発泡し、
その発泡のエネルギーにより吐出口２１１からインク滴
が吐出される。

【００３３】（実施例１）図７は、本発明の第１実施例
に係る冷却水の水管構造を示す模式的斜視図である。な
お、図２等に示した要素と同様の要素には同一の符号を
付してその説明は省略する。

【００３４】本実施例の水管は、吐出口１１０１の配列
に沿った部分においてその断面形状によって中央点Ｍ′
を境に２つの部分１１０５Ｂと１１０５Ｃとに分けられ
る。部分１１０５Ｂは、図２に示した従来例のものと同
様、冷却水の流れる方向に対する断面積は一様であり、
これに対し部分１１０５Ｃは断面積は流れの下流側に向
かって一定の割合で減少するものである。そして中央点
Ｍ′において部分１１０５Ｃと部分１１０５Ｂとの断面
積が等しいものとなっている。

【００３５】上述した本実施例の構成によれば、水管の
部分１１０５Ｃおよび１１０５Ｂにおいてその断面積が
小さい部位程、冷却水の流速が大となる。従って、水管
１１０５を流れる冷却水が単位時間にベースプレート１
１０３から奪う熱量は、その断面積が小さい部位程多く
なることになる。より具体的には水管の部分１１０５Ｃ
では流れの下流側に向かってその断面積は小さくなって
いくため、その部分１１０５Ｃでは、ベースプレート１
１０３から冷却水が単位時間に奪う熱量は徐々に多くな
り、また、部分１１０５Ｂでは、冷却水が単位時間に奪
う熱量は一定となる。

【００３６】以上の構成によれば、図３（Ａ）に示す温
度分布を生じ得るプリントヘッドにおいて、まず部分
Ａ′からＭ′まで徐々に高くなり得るヘッド温度に対
し、水管の部分１１０５Ｃにおける冷却水の流速が徐々
に大きくなることによって、結果としてヘッド温度を均
一化し、また、部分Ｍ′からＢ′の範囲では、ヘッド温
度が徐々に低くなり得るのに対し、冷却水の流速が一定
であることおよび冷却水の自己昇温の効果によってヘッ
ド温度は同様に均一化され、結果としてヘッド全体とし
て図８に示す温度分布を得ることができる。

【００３７】（実施例２）図９は、本発明の第２実施例
に係る冷却水の水管構造を示す模式的斜視図である。

【００３８】本実施例では、水管１１０５の断面積が変
化する部分１１０５Ｃの形状をベースプＲート１１０３
の面に沿った方向で変化するようにする。これにより、
上記第１実施例で説明したのと同様にヘッド１１００の
吐出口配列方向に沿った温度分布を均一化することがで
きる。これとともに、断面の変化する部分をベースプレ
ートの面に沿って変化させることにより、冷却水の流抵
抗を小さくすることもでき、これにより、冷却水を流動
させる動力源であるポンプ等の能力をより小さなものと
することもできる。

【００３９】なお、本実施例では、水管の部分１１０５
Ｃでは結果として冷却水がベースプレート１１０３に接
する面積が拡がり、放熱面積が増すことになる。そのた
め、この放熱面積増大による放熱効率をも考慮に入れて
その断面積の変化の割合を定めることが望ましいが、こ
の面積による放熱の効果よりも流速による放熱の効果
が、より支配的である。

【００４０】図１０は、図９に示すプリントヘッド１１
００のある１つの吐出口におけるその吐出方向の縦断面
およびその方向に沿ったヘッドの温度分布を示す図であ
る。

【００４１】図に示すように、水管１１０５は発熱源で
ある電気熱変換素子２０２の位置よりも後方に位置し、
従って、冷却水は、アルミ等よりなるベースプレート１
１０３を介して上記熱源で発生し熱を放熱させることに
なる。

【００４２】（実施例３）図１１は本発明の第３実施例
に係る水管構造を示す模式的斜視図である。

【００４３】本実施例では、図１１に示すように水管の
断面積が変化する部分１１０５Ｃを吐出口配列の両端部
に設け、後流側でも断面積が変化し流速が徐々に小さく
なる場合でも図３（Ａ）に示すようなヘッド温度を均一
化できる例を示すものである。

【００４４】すなわち、水管１１０５を流れる冷却水の
流速が比較的大きく、あるいはプリントヘッドの発熱量
が小さい場合には、流速による放熱の効果が支配的とな
り、冷却水の自己昇温の効果は無視できるものとなる。
このため、図３（Ａ）に示すプリントヘッドの温度分布
を生じ得る場合に、プリントヘッドの中央部で流速を大
きくすることによってその部分の温度を相対的に低く
し、これにより、温度分布を均一化することができる。

【００４５】なお、上記各実施例において、プリントヘ
ッドの温度分布は、冷却水の熱容量、プリントヘッドの
発熱量等によって異なることは勿論であり、一般に冷却
水の熱容量が小さく、また、流速が小さく、さらに発熱
量の大きなヘッド程、分布が大きくなる。また、冷却水
がプリントヘッドから奪う熱量は、冷却水とヘッドとの
温度差にも影響される。

【００４６】また、本発明は水管内の冷却水の流速分布
をそのプリントヘッドの温度分布に応じて変化させるこ
と、その特徴とするものであり、そのような構成は本発
明の範囲に含まれるものである。

【００４７】さらに、上記各実施例では、熱エネルギー
を利用するインクジェット方式のプリントヘッドについ
て説明したが、他の方式のインクジェットヘッドや熱転
写方式のプリントヘッド等、１つのヘッドの中で温度分
布を生じることがあるヘッドにも本発明を適用できるこ
とは明らかである。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば例えば、インク吐出口等のプリント素子の配列
方向にヘッド温度の不均一な分布が生じ得る場合、その
方向に冷却用の流体を流し、その生じ得るヘッド温度の
分布に応じて、上記液体の流速を変化させることができ
るので、単位時間当りにヘッドから奪う熱量を、液体の
自己昇温を考慮しつつそのヘッド温度分布に応じて異な
らせることができ、これによりヘッド温度分布の均一化
を図ることが可能となる。

【００４９】この結果、冷却水を用いたヘッド温度制御
を良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットプリントヘッドの吐出口配列に
沿った温度分布を説明する図である。

【図２】冷却水用の水管を備えたプリントヘッドの一従
来例を示す模式的斜視図である。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は従来例におけるプリント
ヘッドの温度分布およびそれに対する冷却水の効果を説
明する図である。

【図４】本発明の一実施例に係るインクジェット捺染装
置の概略構成を示す側面図である。

【図５】図４に示した装置のプリント部の構成を示す斜
視図である。

【図６】図４に示した装置で用いられるインクジェット
プリントヘッドの詳細な構成を示す斜視図である。

【図７】本発明の第１実施例に係る水管の構造を示す模
式的斜視図である。

【図８】上記第１実施例によるヘッド温度制御の効果を
示す線図である。

【図９】本発明の第２実施例に係る水管の構造を示す模
式的斜視図である。

【図１０】上記第２実施例によるインクジェットヘッド
および水管の縦断面およびその温度分布を示す図であ
る。

【図１１】本発明の第３実施例に係る水管の構造を示す
模式的斜視図である。

【符号の説明】 １１００ プリントヘッド １１０１ 吐出口 １１０３ ベースプレート １１０５ 水管 １１０５Ａ，１１０５Ｂ，１１０５Ｃ 水管の部分

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリントヘッドを用い、被プリント媒体
   にプリントを行うプリント装置において、 前記プリントヘッドにおいて、当該プリントヘッドの温
   度に分布を生じ得る方向に液体が流れるように設けられ
   た流路部と、 該流路部を流れる液体に生じ得る前記温度分布に応じた
   流速の分布を生じさせる手段と、 を具えたことを特徴とするプリント装置。
2. 【請求項２】 前記プリントヘッドは複数のプリント素
   子を有し、前記温度分布が生じる方向は前記複数のプリ
   ント素子の配列方向であることを特徴とする請求項１に
   記載のプリント装置。
3. 【請求項３】 前記手段は、前記流路部の当該流れの方
   向に対する断面積を異ならせて前記流速の分布を生じさ
   せるものであることを特徴とする請求項１または２に記
   載のプリント装置。
4. 【請求項４】 前記断面積は、当該流路部の上流側にお
   いて一定の割合で小さくなるものであることを特徴とす
   る請求項３に記載のプリント装置。
5. 【請求項５】 前記断面積は、当該流路部の上流側およ
   び下流側においてそれぞれ一定の割合で小さくおよび大
   きくなることを特徴とする請求項３に記載のプリント装
   置。
6. 【請求項６】 前記プリントヘッドは、熱エネルギーを
   利用してインクに気泡を生じさせ、該気泡の生成に基づ
   いてインクを吐出するもの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プリント装置。
7. 【請求項７】 前記プリントヘッドのインクを吐出する
   ための吐出口は前記プリント素子を構成することを特徴
   とする請求項６に記載のプリント装置。
8. 【請求項８】 複数のインク吐出口を有したインクジェ
   ットヘッドにおいて、 前記複数のインク吐出口の配列方向に沿って液体が流れ
   るよう設けられた流路部であって、当該流れの方向に対
   する当該流路部の断面積を異ならせた流路部を具えたこ
   とを特徴とするインクジェットヘッド。