(57)【要約】【課題】  プリンタ内部で発生した熱をプリンタ外部へ放出するための機構を特に設けなくても、プリンタ内部を冷却でき、印刷動作に要する消費電力を小さくすることができるようにする。【解決手段】  台形波電圧生成回路が台形波電圧を生成する過程でパワートランジスタ１３１、１３２に生じた熱は、ヒートシンク１５の基部１５１から放熱フィン１５ｎ、締結部材１７１、１７２を通じてインクチューブ９に伝導する。インクチューブ９内を流れるインクを暖める。インクの粘度を低くすることができるので、台形波電圧生成回路において台形波電圧の振幅を増大させる制御を行う必要がなくなる。印刷ヘッド１を駆動して印字動作を行うのに要する電力消費量を減少させることができる。強力な冷却ファン等の冷却手段を設けるなどの対策を講じなくても、プリンタ内部の温度が異常に高くなるようなことはない。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷ヘッド駆動回路に含まれるパワー能動素子から生じる熱を、インクを印刷ヘッドに供給するためのインクチューブに伝導させる熱伝導機構を備えるインクジェットプリンタ。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記熱伝導機構が、前記パワー能動素子が取付けられたヒートシンクを含むインクジェットプリンタ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記インクチューブが、熱伝導性の良好な材料から成る締結部材を介して前記ヒートシンクに取り付けられているインクジェットプリンタ。
【請求項４】
請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記インクチューブに、前記インクチューブ内のインクの温度を検出する温度検出手段を備えるインクジェットプリンタ。
【請求項５】
請求項４記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記インクチューブの外周を密着状態で覆う熱伝導性の良好な金属製のスリーブ状部材を更に備え、前記温度検出手段が、前記スリーブ状部材に取り付けられているインクジェットプリンタ。
【請求項６】
請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記印刷ヘッド駆動回路が、前記温度検出手段からの温度検出信号に基づいて、印刷ヘッドの駆動電圧を制御するようにしたインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷ヘッド駆動回路に含まれるパワー能動素子から生じた熱を有効利用することにより、省電力化と長時間に亘る連続印字（印刷）動作とを可能にしたインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットプリンタ（以下、「プリンタ」と略記する）において、実際の記録動作に合わせたタイミングで記録ヘッドの温度検出を行い、その検出結果に基づいて記録条件に温度補正を行うことができるようにしたプリンタが提案されている。該提案に係るプリンタでは、紙切れの発生や、インクカートリッジの交換等が所定のセンサにより検出された場合、或いは、画像データの入力が中断してから所定時間が経過した旨の通知がタイマからあった場合等に、検出タイミング制御部が温度センサを通じて印刷ヘッドの温度を検知する。そして、温度検出の結果、印刷ヘッドに温度低下が発生していると判断した場合には、印刷ヘッドの温度（インク温度）が低下する虞があるので、検出タイミング制御部は、温度補正部を制御して印刷ヘッドの温度がインクの吐出条件に適合するよう、温度補正を施すようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開2001-80069号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、印刷ヘッドに配置された複数のノズルの各々から吐出されるインクの粘度は、印刷ヘッドの温度や印刷ヘッドの周囲の温度が低い場合には高くなり、これとは逆に、印刷ヘッドの温度や印刷ヘッドの周囲の温度が高い場合には低くなる。そこで、上記従来のプリンタでは、印刷ヘッドの温度や印刷ヘッドの周囲の温度が低い場合には、インクの粘度を低くするため、上記各ノズルのピエゾ素子に駆動電圧（台形波電圧）を生成して出力する駆動電圧生成回路において、台形波電圧の振幅を増大させる制御を行い、振幅を増大させた台形波電圧を、上記各ピエゾ素子に出力していた。然るに上記台形波電圧の振幅と電力消費量とは比例関係にあるので、上記台形波電圧の振幅を増大させることによって、印刷ヘッドを駆動して印刷（印字）動作を行うのに要する電力消費量が増大するという問題点が生じる。
【０００５】
また、上記のように、駆動電圧生成回路において、台形波電圧の振幅を増大させる制御を行うと、駆動電圧生成回路を構成するプリアンプや電流増幅回路等に含まれるトランジスタ（以下、「ＴＲ」と表記する）の発熱量が増大し、プリンタ内部の熱を外部へ逃がすために、例えば強力な冷却ファン等の冷却手段を設けるなどの対策を講じなければならなくなるという問題点も生じる。
【０００６】
更には、プリンタ内部の発熱量が大きいために、長時間に亘って連続して印字（印刷）動作を行わせることができないという問題点もあった。
【０００７】
従って本発明の第１の目的は、プリンタ内部で発生した熱をプリンタ外部へ放出するための機構を特に設けなくても、プリンタ内部を冷却できるようにすることにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、印刷動作に要する消費電力を小さくすることが可能なプリンタを提供することにある。
【０００９】
更に、本発明の第３の目的は、長時間連続して印字（印刷）動作を行わせることが可能なプリンタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に従うインクジェットプリンタは、印刷ヘッド駆動回路に含まれるパワー能動素子から生じる熱を、インクを印刷ヘッドに供給するためのインクチューブに伝導させる熱伝導機構を備える。
【００１１】
本発明に係る好適な実施形態では、上記熱伝導機構が、上記パワー能動素子が取付けられたヒートシンクを含む。
【００１２】
上記とは別の実施形態では、上記インクチューブが、熱伝導性の良好な材料から成る締結部材を介して上記ヒートシンクに取り付けられている。
【００１３】
また、上記とは別の実施形態では、上記インクチューブに、上記インクチューブ内のインクの温度を検出する温度検出手段を備える。
【００１４】
また、上記とは別の実施形態では、上記インクチューブの外周を密着状態で覆う熱伝導性の良好な金属製のスリーブ状部材を更に備え、上記温度検出手段が、上記スリーブ状部材に取り付けられている。
【００１５】
更に、上記とは別の実施形態では、上記印刷ヘッド駆動回路が、上記温度検出手段からの温度検出信号に基づいて、印刷ヘッドの駆動電圧を制御するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、プリンタ内部で発生した熱をプリンタ外部へ放出するための機構を特に設けなくても、プリンタ内部を冷却できるようにすることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、印刷動作に要する消費電力を小さくすることが可能なプリンタを提供することができる。
【００１８】
更に、本発明によれば、長時間連続して印字（印刷）動作を行わせることが可能なプリンタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタが内蔵する印刷ヘッド、制御基板（メイン基板）、及びインクタンクを示す説明図である。
【００２１】
図１において、印刷ヘッド１には、例えば複数本のノズルや、各ノズル毎に配置された複数個のピエゾ素子や、ノズルセレクタや、ロジック回路等が備えられており、一方、メイン基板３上には、例えばＡＳＩＣ（Application Specific
Integrated Circuit）や、Ｄ／Ａコンバータや、台形波電圧生成回路（前置増幅器や電流増幅器を含む）等が搭載されている。そして、印刷ヘッド１側の上記各回路と、メイン基板３上の台形波電圧生成回路との間は、例えば平型ケーブルの一種であるＦＦＣ（Flexible Fiber Cable）５によって接続されている。台形波電圧生成回路からの出力電圧や、ＡＳＩＣからの制御信号等は、ＦＦＣ５を通じて印刷ヘッド１側の各回路に伝送される。
【００２２】
更に、インクタンク７に貯留されているインクを、印刷ヘッド１に配置されている各ノズルへ導くためのインクチューブ９が、上記ＦＦＣ５に沿って配置されている。インクチューブ９は、その一部分が（メイン基板３上に搭載された、上記台形波電圧生成回路の）上記電流増幅器を構成する（プッシュ・プル接続された）複数個のパワートランジスタが取付けられているヒートシンクに取付固定されている。インクチューブ９のヒートシンクへの取付構造については、後に詳述する。更に、インクチューブ９の外周の、印刷ヘッド１寄りの部位には、インクタンク７からインクチューブ９を通じて印刷ヘッド１側に供給されるインクの温度を検出するためのサーミスタ１１が取付けられている。サーミスタ１１のインクチューブ９への取付構造についても、後に詳述する。
【００２３】
図２は、図１に記載のインクチューブ９のヒートシンクへの取付構造を示す説明図である。
【００２４】
本実施形態では、ヒートシンク１５は、図２に示すように、矩形の平板状を呈する基部１５１と、この平板部の一方の面に対して垂直に、且つ、所定の間隔を置いて並設された何れも矩形状を呈する複数枚の放熱フィン１５２〜１５ｎとにより構成されている。基部１５１と放熱フィン１５２〜１５ｎとを一体的に形成することによって、図２に示すヒートシンク１５が構成される。ヒートシンク１５を構成する材料には、例えば熱伝導性の良好な金属材料が用いられる。
【００２５】
ヒートシンク１５において、基部１５１の適宜な箇所には、上述した台形波電圧生成回路の電流増幅器を構成する複数個のパワートランジスタ１３１、１３２が、適宜な間隔を置いてねじ止めされている。一方、複数枚の放熱フィン１５２〜１５ｎのうちの、外側に位置する放熱フィン１５ｎの表面の適宜な箇所には、インクチューブ９が、例えば熱伝導性の良好な金属製の材料から成る複数（図２では２個）の締結部材１７１、１７２を介して複数箇所（図２では２箇所）に亘ってねじ止めされている。
【００２６】
図２に示した構成において、台形波電圧生成回路が（印刷ヘッド１の駆動電圧として）台形波電圧を生成する過程で上記パワートランジスタ１３１、１３２に生じた熱は、ヒートシンク１５の基部１５１から放熱フィン１５ｎ、及び締結部材１７１、１７２を通じてインクチューブ９に伝導することで、インクチューブ９内を流れるインクを温める。これにより、インクの粘度を低くすることができるので、台形波電圧生成回路において台形波電圧の振幅を増大させる制御を行う必要がなくなるため、印刷ヘッド１を駆動して印刷（印字）動作を行うのに要する電力消費量を減少させることが可能になる。また、例えば強力な冷却ファン等の冷却手段を設けるなどの対策を講じなくても、プリンタ内部の温度が異常に高くなるようなことはない。
【００２７】
なお、インクチューブ９のヒートシンク１５への取付構造は、図２に記載の態様のみに限定されるものではない。
【００２８】
図３は、図１に記載のサーミスタ１１のインクチューブ９への取付構造を示す説明図である。
【００２９】
本実施形態では、インクチューブ９の外周の、印刷ヘッド１寄りの部位には、図３に示すように、熱伝導性の良好な第１の金属製のスリーブ部材１９が、密着状態で覆うように取り付けられている。そして、第１の金属製のスリーブ部材１９には、該第１の金属製のスリーブ部材１９と略同一形状の第２の金属製のスリーブ部材２１が、該第１の金属製のスリーブ部材１９と一体的に取り付けられている。更に、第２の金属製のスリーブ部材２１には、インクチューブ９内を流れるインクの温度を検出するためのサーミスタ１１が、第２の金属製のスリーブ部材２１の内周面に密着状態で挿入されている。サーミスタ１１から出力される温度検出信号は、サーミスタ１１と台形波電圧生成回路とを接続している信号ケーブル２３を通じて台形波電圧生成回路に伝送される。
【００３０】
図４は、本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタが備える印刷ヘッド駆動回路の全体構成の一例を示すブロック図である。
【００３１】
上記印刷ヘッド駆動回路は、図４に示すように、ＡＳＩＣ２５と、Ｄ／Ａコンバータ（以下、「ＤＡＣ」と表記する）２７と、前置増幅器２９と、電流増幅器３１とを含み、ＡＳＩＣ２５と、ＤＡＣ２７と、前置増幅器２９と、電流増幅器３１とは、図１で示したメイン基板３上に搭載されている。図３で示したサーミスタ１１から信号ケーブル２３を通じて出力される温度検出信号は、ＡＳＩＣ２５に伝送される。一方、ノズルセレクタ３３と、複数個のピエゾ素子３５１〜３５ｎとは、図１で示した印刷ヘッド１に配置されている。
【００３２】
ＤＡＣ２７、及び前置増幅器２９は、印刷ヘッド１を駆動するための台形波を生成する台形波生成回路を、また、ＤＡＣ２７、前置増幅器２９、及び電流増幅器３１は、印刷ヘッド１を駆動するための駆動電圧を印刷ヘッド１側に供給する台形波駆動回路を、夫々構成する。上記台形波生成回路では、台形波の電圧値、及び勾配が任意に設定可能である。
【００３３】
ＤＡＣ２７は、ＡＳＩＣ２５から、台形波生成のための指令として出力される所定ビットのディジタルデータをＤ／Ａ変換（ディジタル／アナログ変換）することにより、所定電圧値の台形波の電圧信号を生成して、前置増幅器２９に出力する。
【００３４】
前置増幅器２９は、ＤＡＣ２７からの上記台形波の電圧信号を入力し、該電圧信号を所定の増幅度で電圧増幅して電流増幅器３１に出力するもので、前置増幅器２９には、電流増幅器３１の出力である台形波の駆動電圧を駆動電圧伝達線路３７を通じて検知して、電流増幅器３１をフィードバック制御するための制御機能が内蔵されている。
【００３５】
電流増幅器３１は、前置増幅器２９からの上記台形波の電圧信号を入力し、該電圧信号を所定の増幅度で電流増幅して印刷ヘッド１側に出力するもので、電流増幅器３１は、印刷ヘッド１が多数のノズル（図示しない）を有する場合でも、各ノズル（図示しない）に対応する個々のピエゾ素子（３５１〜３５ｎ）に対して台形波の駆動電圧が供給可能に構成されている。電流増幅器３１は、複数個のＮＰＮパワートランジシスタ、及び複数個のＰＮＰパワートランンジスタを含む。電流増幅器３１において、プラス側にバイアスされた電位を中間電位とするための線路（駆動電圧伝達線路）３７の高電位側に、各ピエゾ素子３５１〜３５ｎに対する充電回路が、駆動電圧伝達線路３７の低電位側に、各ピエゾ素子３５１〜３５ｎの放電回路が、夫々構成されている。
【００３６】
印刷ヘッド１では、ノズルセレクタ３３と、ノズルセレクタ３３を通じて駆動電圧伝達線路３７に対し、互いに並列接続されている多数のピエゾ素子３５１〜３５ｎとを備える。各ピエゾ素子３５１〜３５ｎは、個々のノズル（図示しない）別に、個々のノズル（図示しない）のアクチュエータとして配設されている。
【００３７】
図５は、パワートランジスタ１３１、１３２のヒートシンク１５の温度とインク温度との関係を示した図である。この図５で示した関係は、ヒートシンク１５の温度とインク温度との関係を示すデータとして、例えばＡＳＩＣ２５に内蔵されている。図５に示すように、ヒートシンク１５の温度の遷移を表す実線３９と、インク温度の遷移を表す二点鎖線４１との間には一定の関係があるので、サーミスタ１１によってインク温度値が検出されれば、該検出されたインク温度値と上記データとから、該検出されたインク温度値に対応するヒートシンク１５の温度を求めることが可能である。
【００３８】
図６は、本発明の一実施形態に係るパワートランジスタ１３１、１３２のヒートシンク１５の温度と、印刷ヘッド１の駆動電圧との関係を示すテーブルの一例を示した説明図である。
【００３９】
図６に記載のテーブルは、インクの粘度を適切な値に調整するために必要な台形波電圧の振幅値が、ヒートシンク１５の温度が15℃〜20℃の温度範囲内である場合には35Ｖ（Ｖｈ（＝20Ｖ）＋15Ｖ）であり、また、ヒートシンク１５の温度が20℃〜25℃の温度範囲内である場合には30Ｖ（Ｖｈ（＝20Ｖ）＋10Ｖ）であり、また、ヒートシンク１５の温度が25℃〜30℃の温度範囲内である場合には25Ｖ（Ｖｈ（＝20Ｖ）＋5Ｖ）であり、更に、ヒートシンク１５の温度が30℃以上の温度範囲内である場合には20Ｖ（Ｖｈ（＝20Ｖ））であることを示している。なお、図６に記載のテーブルは、例えばＡＳＩＣ２５に内蔵されている。ＡＳＩＣ２５は、信号ケーブル２３を通じてサーミスタ１１から出力されるインク温度検出信号に基づいてインク温度値を把握すると共に、該把握したインク温度値に対応するヒートシンク１５の温度値を、例えば上述した図５に記載のデータによって求め、この求めたヒートシンク１５の温度値に対応する台形波電圧の値を、図６に記載のテーブルを参照することによって求め、該求めた電圧値に従ってＤＡＣ２７に台形波電圧生成の指令を出力する。
【００４０】
図７は、本発明の一実施形態に係る印刷ヘッドの駆動電圧波形を示すタイミングチャートである。
【００４１】
図７に示した駆動電圧波形は、ＡＳＩＣ２５からＤＡＣ２７に出力される台形波電圧生成の指令に基づいて、台形波電圧生成回路の電流増幅器３１から駆動電圧伝達線路３７を通じて印刷ヘッド１側に出力される。図７において、実線４３は、サーミスタ１１によって検出されたインクの温度値と、図５で示したデータと、図６で示したテーブルとに基づいて、ヒートシンク１５の温度値が20℃〜25℃の温度範囲内にあるとＡＳＩＣ２５が判断したときに、台形波電圧生成回路の電流増幅器３１から出力される台形波電圧の波形を示す。また、破線４１は、サーミスタ１１によって検出されたインクの温度値と、図５で示したデータと、図６で示したテーブルとに基づいて、ヒートシンク１５の温度値が30℃以上の温度範囲内にあるとＡＳＩＣ２５が判断したときに、台形波電圧生成回路の電流増幅器３１から出力される台形波電圧の波形を示す。
【００４２】
図８は、サーミスタ１１が検出したインク温度値に基づいて、台形波電圧生成回路が実行する台形波電圧の振幅制御の処理動作を示すフローチャートである。
【００４３】
図８において、まず、ＡＳＩＣ２５は、信号ケーブル２３を通じてサーミスタ１１から出力されるインク温度の検出信号を読み込んで、該インク温度検出値と上記図５に記載の（ヒートシンク１５の温度とインク温度との関係を示す）データとから、該インク温度検出値に対応するヒートシンクの温度値を求める。そして、求めたヒートシンク１５の温度値と、予め定められた温度閾値とを比較することによって、求めたヒートシンク１５の温度値が低温領域に属するか否かを判断する（ステップＳ５１）。この判断の結果、上記ヒートシンク１５の温度値が低温領域に属していないと判断すると（ステップＳ５１でNO）、ＡＳＩＣ２５は、例えば図６で示したテーブルを読み出して、ヒートシンク１５の温度値が何れの温度範囲に属するかチェックする（ステップＳ５２）。そして、ヒートシンク１５の温度値が属している温度範囲に対応する台形波電圧の振幅データを、図６で示したテーブルから読み出し（ステップＳ５３）、該読み出した振幅データを、台形波生成のための指令としてＤＡＣ２７に出力する。
【００４４】
一方、上記ヒートシンク１５の温度値が低温領域に属していると判断した場合には（ステップＳ５１でYES）、ＡＳＩＣ２５は、上記と同様に例えば図６で示したテーブルを読み出して、ヒートシンク１５の温度値が何れの温度範囲に属するかチェックする（ステップＳ５４）。そして、ヒートシンク１５の温度値が属している温度範囲に対応する台形波電圧の振幅データを、図６で示したテーブルから読み出し（ステップＳ５５）、該読み出した振幅データを、台形波生成のための指令としてＤＡＣ２７に出力する。
【００４５】
以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、印刷ヘッドの温度や印刷ヘッドの周囲の温度が低い場合でも、ヒートシンク１５を介して伝導されるパワートランジスタ１３１、１３２からの熱によってインクチューブ９内を流れるインクを暖めることができるので、インクの粘度を低くするために、台形波電圧生成回路において台形波電圧の振幅を増大させる制御を行わなくて済むから、印刷ヘッドを駆動して印刷（印字）動作を行うのに要する電力消費量を低減させることができる。
【００４６】
また、プリンタ内部の発熱量を小さくすることができるから、長時間に亘って連続して印字（印刷）動作を行わせることも可能になった。
【００４７】
更には、印刷ヘッド１の温度や印刷ヘッドの周囲の温度ではなく、インクの温度を検出することによって台形波電圧の振幅を制御するようにしたので、台形波電圧の制御をより精度良く行うことが可能になる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。例えば、上記実施形態では、インクチューブ９を締結部材１７１、１７２を介して、ヒートシンク１５の放熱フィン１５ｎに取り付けることとして説明したが、インクチューブ９をヒートシンク１５の放熱フィン１５１〜１５ｎに同士の隙間に通すようにしても良い。また、インクチューブ９をヒートシンク１５ではなく、パワートランジスタ１３１、１３２に直接接触させるようにして設けることとしても良い。また、サ−ミスタ１１についても、印刷ヘッド１内部の適宜な箇所や、インクチューブ９内などに配置することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタが備える印刷ヘッド、制御基板（メイン基板）、及びインクタンクを示す説明図。
【図２】図１に記載したインクチューブのヒートシンクへの取付構造を示す説明図。
【図３】図１に記載したサーミスタのインクチューブへの取付構造を示す説明図。
【図４】本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタが備える印刷ヘッド駆動回路の一例を示すブロック図。
【図５】パワートランジスタのヒートシンクの温度と、インク温度との関係を示した図。
【図６】本発明の一実施形態に係るヒートシンクの温度と印刷ヘッドの駆動電圧との関係を示すテーブルの一例を示した説明図。
【図７】本発明の一実施形態に係る印刷ヘッドの駆動電圧波形を示すタイミングチャート。
【図８】サーミスタが検出したインク温度値に基づいて、台形波電圧生成回路が実行する台形波電圧の振幅制御の処理動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５０】
１  印刷ヘッド
３  メイン基板
５  ＦＦＣ（Flexible Fiber Cable）
７  インクタンク
９  インクチューブ
１１  サーミスタ
１３１、１３２  パワートランジスタ
１５  ヒートシンク
１７  締結部材
１９  第１の金属製のスリーブ部材
２１  第２の金属製のスリーブ部材
２３  信号ケーブル
２５  ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）
２７  ＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）
２９  前置増幅器
３１  電流増幅器
３３  ノズルセレクタ
３５１〜３５ｎ  ピエゾ素子
３７  駆動電圧伝達線路
【図１】
2005280141.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005280141.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005280141.tif 000008
【図７】
2005280141.tif 000009
【図８】
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