(57)【要約】【課題】インクジェット記録装置の記録ヘッドの熱を速く、コストをかけずに簡単に冷やす。【解決手段】記録ヘッドに放熱手段を設け、印刷中、記録ヘッドが昇温時、印刷停止時でも主走査し、空スキャンする。空スキャン速度は、印刷時のスキャン速度より速くする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電熱変換素子によりインクを膜沸騰を起こさせその膨張力でしインクを飛翔させる記録ヘッドを持ち、記録ヘッドを主走査して画像形成し印刷する印刷装置、または、熱を利用して、顔料、染料などのインクを転写して印刷する記録ヘッドを持ち、記録ヘッドを主走査して画像形成し印刷する印刷装置において、記録ヘッドに放熱手段を設け、印刷中、記録ヘッドが昇温時、印刷停止時でも主走査することを特徴とする記録装置。
【請求項２】
記録ヘッドに放熱手段を設け、印刷中、記録ヘッドが昇温時、印刷停止時でも主走査と予備吐を、することを特徴とする特許請求項１の記録装置。
【請求項３】
記録ヘッドに放熱手段を設け、印刷中、記録ヘッドが昇温時、印刷停止時でも主走査をし、その時には、印刷時より早く主走査することを特徴とする特許請求項１の記録装置。
【請求項４】
記録ヘッドに放熱手段を設け、印刷終了後、記録ヘッドが所定温度まで下がるまで、主走査することを特徴とする特許請求項１の記録装置。
【請求項５】
前記放熱手段は、羽やフィンであることを特徴とする特許請求項１の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録ヘッドから被記録材（記録媒体）に対しインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（技術背景）
プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置は、画像情報に基づいて、紙やプラスチック薄板等の被記録材上にドットパターンからなる画像を記録していくように構成されている。前記記録装置は、記録方式により、インクジェット式、ワイヤドット式、サーマル式、レーザービーム式等に分けることができ、そのうちのインクジェット式（インクジェット記録装置）は、記録ヘッドの吐出口からインク（記録液）滴を吐出飛翔させ、これを被記録材の記録媒体（メディア）に付着させて記録するように構成されている。記録ヘッドのノズル内に電熱変換素子（ヒータ）を設け、それに通電し、発熱させる。その熱で発生する気泡の膨張力で、インクを、吐出飛翔させる方式（バブルジェット（Ｒ）方式）のものがある。
【０００３】
インクジェット記録装置、特にバブルジェット（Ｒ）方式にはヒータでの発熱により記録ヘッドが昇温するという欠点がある。最近、インクジェット記録装置の高速化の為、吐出周波数を上げて駆動したり、記録ヘッドの長尺により多ノズル化している。それゆえにインク吐出時の発熱量が増えており記録ヘッドの昇温を助長する。ヘッドの昇温は不吐出、ヘッドヘのダメージの蓄積による破壊等、様々な悪影響を引き起こすので、記録ヘッドの昇温を抑制する対策を講じることが求められる。
【０００４】
最も一般的な昇温抑制対策は、記録ヘッドがある程度昇温してきたら、各スキャンの間に休止時間を設け、その間に放熱させるというものである。
【０００５】
たとえば、図１０の様に、記録ヘッドの温度が所定温度を超えたときには下がるまで休止する印刷装置は公知である。詳細を、図１０のフローチャートを用いて説明する。印刷開始でＳ１に行く。
【０００６】
Ｓｌでは、記録ヘッド内温度を測定し、所定の温度（例えば６０℃）を越えたか判定する。越えていないと、Ｓ４に行き、越えているとＳｌに戻る。この時、記録ヘッド内温度が、６０℃以下に下がるまで、Ｓ１→Ｓ１とル−プができて繰り返す。
【０００７】
Ｓ４では、通常の印刷で、キャリッジを主走査し、インクを吐出し、記録ヘッドの幅分印刷しＳ５に行く。このインクを吐出する時、電熱変換体より、熱が発生しヘッド内部の温度が上昇する。
【０００８】
Ｓ５は、紙送りで、ヘッドのノズルの並び幅（バンド幅）分、メディアを送り、Ｓ６に行く。
【０００９】
Ｓ６では、１ページの印刷が終わるまで繰り返す。１ページ分印刷が終了したら終了、まだならＳ１に戻って、次のバンドを印刷する。
【００１０】
このように、ヘッド内部の温度が、所定温度以下ならば、Ｓｌ−Ｓ４−Ｓ５−Ｓ６−Ｓｌとループができて印刷が終了するまで繰り返す。
【００１１】
しかし、この方法では記録ヘッドが昇温すると、休止モードにはいるので印刷時間が遅くなると言う欠点がある。
【００１２】
また、他に印字時の発熱により昇温したヘッドの冷却方法としてファンを用いることは有用であり、記録ヘッドのキャリッジにファンを固定するという実施形態は公知である。しかし、キャリッジにファンを固定するとキャリッジが重くなって駆動周波数を上げるのが困難となり、またインク滴の小液滴化に伴い、印時中に風を当てることによる着弾位置のずれが懸念される、等の問題点がある。
【００１３】
そこで、以下のような提案が成されている。
【００１４】
（先行技術）
（要約）特開平１１−２６８３７８号公報プリンタの冷却装置及び冷却方法
（課題）プリンタ内部を効率的に冷却すること。
【００１５】
（解決手段）所定条件により、冷却ファンを作動させる。
と記載してある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２提案は、いずれにしても、ファン等の冷却手段を設けて、ヘッドを冷やす。ファン等の冷却手段を設けることは、コストが掛かる、騒音が出る、作動するのに電力を消費する等の欠点がある。
【００１７】
本発明に係る第１、２の発明の目的は、上記に鑑みてなされるものであって、更に簡単な構成で、効率的、かつ低コストで記録ヘッドを冷却することが可能なインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明に係る第３、４、５の発明の目的は、記録ヘッドを素早く冷やすことができるので、印刷時間のロスが少なくて済む、印刷装置が提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
（手段）
本出願に係る第１の発明は、熱によりインクを膜沸騰を起こさせその膨張力でインクなどを飛翔させる記録ヘッドを持ち、記録ヘッドを主走査して画像形成し印刷する印刷装置、または、熱を利用して、顔料、染料などのインクを転写して印刷する記録ヘッドを持ち、記録ヘッドを主走査して画像形成し印刷する印刷装置において、記録ヘッドに放熱手段を設け、印刷中、記録ヘッドが昇温時、印刷停止時でも主走査することを特徴とする。
【００２０】
（作用）
記録ヘッドに取り付けられた、放熱フィンに効率よく気流の流れを発生させ記録ヘッドを素早く冷やす。
【００２１】
（手段）
本出願に係る第２の発明は、記録ヘッドに放熱手段を設け、印刷中、記録ヘッドが昇温時、印刷停止時でも主走査と予備吐を、することを特徴とする。
【００２２】
（作用）
キャリッジの空スキャンによる空気の流れによる、ノズル付近のインクの乾きを防ぐ。
【００２３】
（手段）
本出願に係る第３の発明は、記録ヘッドに放熱手段を設け、印刷中、記録ヘッドが昇温時、印刷停止時でも主走査をし、その時には、印刷時より速く主走査することを特徴とする。
【００２４】
（作用）
空気の流れを速くして、記録ヘッドを更に素早く冷やす。
【００２５】
（手段）
本出願に係る第４の発明は、記録ヘッドに放熱手段を設け、印刷終了後、記録ヘッドが所定温度まで下がるまで、主走査することを特徴とする。
【００２６】
（作用）
印刷終了時、次の印刷に備えて記録ヘッドを素早く冷やす。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。図５はインクジェット記録装置の概念的構成を示す物である。
【００２８】
この、インクジェット記録装置において、キャリッジ２００は無端ベルト２０１に固定され且つガイドシャフト２０２にそって移動可能になっている。無端ベルト２０１は、プーリ２０３および２０４に巻回されている。プーリ２０３には、キャリッジ駆動モータ２０５の駆動軸が連結されている。したがって、キャリッジ２００は、モータ２０５の回転駆動によってガイドシャフト２０２にそって往復方向（Ａ方向）にスキャン走査される。キャリッジ２００上には、複数のインク吐出ノズルが並設された記録ヘッド１及びインクを収納する容器としてのインクタンク５が搭載されている。
【００２９】
記録ヘッド１には、記録媒体としての用紙Ｐと対向する面に、用紙Ｐの搬送方向に並設された複数個のインク吐出口が形成されている。記録ヘッド１には、この複数個の吐出口のそれぞれに連通してインク路が設けられ、それぞれのインク路に対応して、インク吐出のための熱エネルギーを発生する電気熱変換体が設けられている。電気熱変換体は、駆動データに応じて電気パルスを印可されることによって熱を発生し、これによりインクに膜沸騰を生じさせ、その気泡の生成に伴って上記吐出口からインクを吐出させる。各インク路には、これらに共通に連通する共通液室が設けれており、この共通液室は、インクタンク５に接続されている。
【００３０】
また、この装置には、キャリッジの移動位置を検出するなどのためにリニアエンコーダ２０６が設けられている。すなわち、キャリッジ２００の移動方向に沿ってリニアスケール２０７があり、このリニアスケール２０７には１インチ間に６００個などの等間隔でスリットが形成されている。一方、キャリッジ２００には、例えば、発光部及び受光センサを有するスリットの検出系２０８および信号処理回路が設けられている。従って、エンコーダー２０６からは、キャリッジ２００が移動されるに従って、インクを吐出タイミングを示す吐出タイミング信号及びキャリッジの位置情報が出力される。スリット検出毎にインクを吐出すれば、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度の印刷を実行することが可能となる。
【００３１】
記録媒体としての記録紙Ｐは、キャリッジ２００のスキャン方向と直交する矢印Ｂ方向に間欠的に搬送される。記録紙Ｐは上流側の一対のローラユニット２０９、２１０と、下流側一対のローラユニット２１１、２１２とにより支持され、一定の張力を印可されてヘッド１に対する平面性を確保した状態で搬送される。各ローラユニットに対する駆動力は、この場合図示しない用紙搬送モータによって付与される。
【００３２】
このような構成によって、キャリッジ２００の移動に伴いヘッド吐出口の配列幅に対応した幅のプリントと用紙Ｐの送りを交互に繰り返しながら、用紙Ｐ全体にプリントがなされる。
【００３３】
キャリッジ２００は、記録開始時または記録中に必要に応じてホームポジションで停止する。このホームポジションには、各ヘッドの吐出面側をキャッピングするキャップ部材２１３が設けられ、このキャップ部材２１３には、吐出口から強制的にインクを吸収して吐出口の目詰まりを防止するための吸引回復手段（不図示）が接続されている。
【００３４】
図６は、インクジュット記録装置の制御系の構成を示すものである。
【００３５】
ＣＰＵ１００は、ホスト装置から印刷情報を受け取ると、記録装置各部の制御やデータ処理などを実行する。
ＲＯＭ１０１には、各処理手順に関する処理プログラムが記憶され、ＲＡＭｌ０２はその処理手順実行の際のワークエリアなどとして用いられる。すなわち、ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１０１に記憶されている制御プログラムに基づき、ホスト装置から受信した印字情報をＲＡＭｌ０２などの周辺ユニットを用いて処理し、印字データに変換するなどの処理を実行する。またＣＰＵ１００は、上記した電気熱変換体の駆動データすなわち印字データ及び駆動制御信号をヘッドドライバ１０３に出力する。ヘッドドライバ１０３は、入力された駆動データに基づいて記録ヘッド１の電気熱変換体を駆動する。
【００３６】
またＣＰＵ１００は、キャリッジ２００を往復運動させるためのキャリッジ駆動モータ２０５及び記録用紙Ｐを搬送するための用紙搬送（ＰＦ）モータ１０４を、モータドライバ１０５、１０６を介してそれぞれ制御する。ヘッドドライバ１０３は、上記エンコーダ２０６から吐出タイミング信号及びキャリッジの位置情報が入力される。
【００３７】
（第１の実施形態）
以下、図１〜図７にしたがって、本発明の第１の実施形態を説明する。
【００３８】
図１は、記録ヘッド１の側面のノズルの並び方向に切断した断面図である。２は、共通液室で、５のインクタンクより、インクを供給される。３は、放熱フィンでヘッドの熱を逃がす。放熱フィン３は、複数の羽で構成されており、表面積を稼いで放熱効果をあげている。４は、吐出ノズルで、実際には、２５６以上のノズルが並んでいる。インクタンク５は、６の半生部と、７の生部より成り立っている。半生部６は、多孔質の部材でできており、インクがしみ込んでおりインクタンク交換時に、インクが漏れ出すのを防ぐとともに、ヘッド液室内を負圧にする効果もあって、記録ヘッド１より、インクが漏れ出すのを防ぐ。生部７は、インクが詰まっている。
【００３９】
図２は、記録ヘッドを正面より見て、インク流路付近で切断した断面図である、カラーの印刷装置なので、イエローのインクタンク５、マゼンタ色のインクタンク６、シアン色のインクタンク７、黒色のインクタンク８が並んでいる。
【００４０】
図３は記録ヘッド１を、下から見た図（メディア側から見た図）つまり、インクがこちら側に吐出される方向より見た図である。図中、３は、放熱フィンで、４は、吐出ノズルで並設された複数個のインク吐出口が形成されている。１１は、温度センサーである。数ｐｌ（ピコリットル）の微小液滴を吐出しなければならないので、ノズル４は、半導体製造技術をもちいて製造される。そのため、シリコンチップを加工して製造されることが多い。シリコンチップ上に、吐出ノズルと共にＰＮ接合ダイオードを作っておく。ダイオードは、温度係数を持っているので、所定電流を流したときのＶｆ（ドロップする電圧）を測定すれば、記録ヘッド内温度が変化した量を知ることができる。
【００４１】
図４は、図２の吐出ノズル１個を拡大した図である。２は、共通液室で、他のノズルともつながっている。９は、ノズルのインク路で、１０は、電気熱変換体である。この複数個の吐出口４のそれぞれに連通したインク路が設けられ、それぞれのインク路９に対応して、インク吐出のための熱エネルギーを発生する電気熱変換体１０が設けられている。電気熱変換体１０は、駆動データに応じて電気パルスを印可されることによって熱を発生し、これによりインクに膜沸騰を生じさせ、その気泡の生成に伴って上記吐出口４からインクを吐出させる。各インク路には、これらに共通に連通する共通液室２が設けられており、この共通液室は、インクタンク５に接続されている。
【００４２】
次に動作を、図７のフローチャートを用いて説明する。印刷開始でＳｌに行く。
【００４３】
Ｓｌでは、ヘッド内温度を測定し、６０℃を越えたか判定する。越えていないと、Ｓ４に行き、越えたならＳ２に行く。
【００４４】
Ｓ２は、空主走査（空スキャン）で、インクの吐出と、紙送りは行わないで、キャリッジのみ駆動して、主走査する。空気の中を、空スキャンすることにより、発生する気流の流れが放熱フィンを包み込み効率的にヘッド内部の熱を放熱する。空スキャンが終わったら、Ｓｌに戻る。この時、ヘッド内温度が、６０℃に下がるまで、Ｓｌ−Ｓ２−Ｓｌとループができて繰り返す。
【００４５】
Ｓ４では、通常の主走査で、印刷のために、インクを吐出しＳ５に行く。この時、電熱変換体１０より、熱が発生しヘッド内部の温度が上昇する。
【００４６】
Ｓ５は、紙送りで、ヘッドのノズルの並び幅（バンド幅）分、メディアを送り、Ｓ６に行く。
【００４７】
Ｓ６では、１ページの印刷が終わり判定で、１ページ分印刷が終了したら終了、まだならＳｌに戻って、次のバンドを印刷する。
【００４８】
このように、ヘッド内部の温度が、所定温度を超えるまでは、Ｓｌ−Ｓ４−Ｓ５−Ｓ６−Ｓｌとループができて印刷をする。
【００４９】
本発明では、キャリッジを空スキャンする事により、冷却手段を用いなくても効率的にヘッドを冷やすことにより、印刷時間のロスを最小限にくい止めることができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
つぎに、図８に従って本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態の改善で、インクを吐出しないで、キャリッジを空スキャンしていると、ヘッドを冷やすと共に、ノズル表面にも、空気の流れが生じるために、吐出ノズル近傍のインクの水分が蒸発してしまい、インクの粘性が上がったり、インクの濃度が濃くなってしまう欠点がある。書き出しのインクが濃くなると、微妙に色が濃くなり画質が悪くなる。第２の実施形態は、上記問題を解決するために、空スキャン毎に予備吐をするようにした。
【００５１】
次に動作を、図８のフローチャートを用いて説明する。印刷開始でＳｌに行く。
【００５２】
Ｓｌでは、ヘッド内温度を測定し、６０℃を越えたか判定する。越えていないと、Ｓ４に行き、越えたならＳ２に行く。
【００５３】
Ｓ２は、空スキャンで、インクの吐出と、紙送りは行わないで、キャリッジのみ駆動して、主走査のみする。空気の中を、空スキャンすることにより、発生する気流の流れが放熱フィンを包み込み効率的にヘッド内部の熱を放熱する。空スキャンが終わりキャリッジが、キャップの位置まで来たところで、Ｓ３に行き、予備吐する。空スキャンにより濃度の濃くなったインクが、予備吐により捨てられるので、新しいインクがノズル内に入ってくる。予備吐が終わったら、Ｓｌに戻る。この時、ヘッド内温度が、６０℃に下がるまで、Ｓｌ→Ｓ２→Ｓ３→Ｓｌとループができて繰り返す。
【００５４】
Ｓ４では、通常の主走査で、印刷のために、インクを吐出しＳ５に行く。この時、電熱変換体１０より、熱が発生しヘッド内部の温度が上昇してしまう。
【００５５】
Ｓ５は、紙送りで、ヘッドのノズルの並び幅（バンド幅）分、メディアを送り、Ｓ６に行く。
【００５６】
Ｓ６では、１ページの印刷が終わるまで繰り返す。１ページ分印刷が終了したら終了、まだならＳｌに戻って、次のバンドを印刷する。
【００５７】
このように、ヘッド内部の温度が、所定温度以下ならば、Ｓｌ→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓｌとループができて印刷が終了するまで繰り返す。
【００５８】
本発明では、キャリッジを空スキャンする事により、冷却手段を用いなくても効率的にヘッドを冷やすことにより、印刷時間のロスを最小限にくい止めることができる。また、空スキャンにより、濃くなったインクは予備吐により捨てられるので、画質の劣化等がない。
【００５９】
本出願の発明における、実施形態では、インクジュット記録装置について説明したが、ヘッドを主走査しメディアを副走査して印刷する印刷装置で、サーマル式、熱転写印刷装置などにも応用できる。
【００６０】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を説明する。第３の実施形態では、第１、第２の実施形態で、Ｓ２での空スキャン時には、主走査速度を速くしたものである。
【００６１】
印刷時の主走査速度は通常、主走査方向の印刷密度と吐出周波数で決まる。印刷密度は、１インチの間にどれだけのドット（インク滴）が打たれるかを示す、ｄｐｉ（ドット／インチ）で表す。吐出周波数は、１個のノズルが、１秒間に何発のインク液滴を吐出できるかを表す。たとえば、印刷密度が１２００ｄｐｉで、吐出周波数が、６ｋＨｚの時、のキャリッジは、１２００発インクを吐出したら、１インチ進むので、
６０００÷１２００＝５インチ／秒
で、印刷時のキャリッジの主走査速度は５インチ／秒とかなり遅い。空スキャン時の主走査速度は、印刷密度に関係なくできるので、３０インチ／秒など、５、６倍の主走査速度にて空スキャンができる。
【００６２】
このように、空スキャン時には、キャリッジ速度を、速くすることにより、記録ヘッドの放熱効果を高めている。
【００６３】
（第４の実施形態）
つぎに、図９に従って本発明の第４の実施形態を説明する。第４の実施形態では、印刷中は、第１〜第３の実施形態と同様である。Ｓｌ〜Ｓ６は同じで、印刷が終わって、Ｓ７に行くところが違う。印刷が終わり、不図示のプリンター内部に設けられた周辺温度センサーにより測定した、プリンター内部温度とヘッドの温度を比較する。ヘッド温度が、周辺温度より所定温度以上高い場合、Ｓ８に行って、キャリッジを空スキャンして、ヘッドを冷やし、Ｓ７に戻る。ヘッドの温度が、所定温度より下がると印刷終了する。
【００６４】
ヘッド温度が下がるまでに、次の印刷命令が来たときには、割り込み操作にてこのループを抜ける。連続で印刷すると、どうしても記録ヘッドが昇温してしまうので、一連の印刷が終わったときには、次の印刷に備えて記録ヘッドを冷やす。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る第１の発明によると、通常の印刷装置に必要な手段、つまり、キャリッジを空スキャンするだけでヘッドの冷却が可能となることにより、ファンや、ペルチェクーラー等の冷却手段が不要となるので、その分省エネで、かつ、コストの安い印刷装置を提供できる。
【００６６】
更に、従来例のように、記録ヘッドを、ファンで冷やすと、風の当たっている１部の面しか放熱できないが、本発明によると、キャリッジ全体で風を受けるので、全ての面で放熱が可能となっていることにより、記録ヘッドを素早く冷やすことができるので、印刷時間のロスが少ない印刷装置が提供できる。
【００６７】
本出願に係る第２の発明によると、キャリッジの空スキャンによって、インクが濃くならず、高品位な印刷が可能な印刷装置を提供できる。
【００６８】
本出願に係る第３の発明によると、キャリッジの空スキャン時には、印刷時より速く主走査することにより、素早く冷やすことができる。
【００６９】
連続で印刷すると、どうしても記録ヘッドが昇温してしまう。
本出願に係る第４の発明によると、一連の印刷が終わったときには、次の印刷に備えて記録ヘッドの温度を冷やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態における主走査方向より見たヘッドの断面図。
【図２】本発明に係る実施形態における副走査方向より見たヘッドの断面図。
【図３】本発明に係る実施形態におけるヘッドを下から見た図。
【図４】本発明に係る実施形態におけるヘッドの１ノズルの断面図。
【図５】本発明に係る実施形態における構成図。
【図６】本発明に係る実施形態における制御系の構成図。
【図７】本発明に係る第１の実施形態における動作フローチャート。
【図８】本発明に係る第２の実施形態における動作フローチャート。
【図９】本発明に係る第４の実施形態における動作フローチャート。
【図１０】従来例における動作フローチャート。
【符号の説明】
１　記録ヘッド
２　共通液室
３　放熱用のフィン
４　ノズル
５　インクタンク
１１　ヘッド内の温度センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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