JP2000158745A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録ヘッドと記録媒体との間隔を最適に維持
し得るインクジェット記録装置を提供する。 【解決手段】 インクを吐出して記録媒体Ｓに記録を行
うインクジェット記録装置において、インクを吐出する
記録ヘッド９を搭載可能であって、往復移動可能なキャ
リッジ６と、前記記録媒体Ｓを搬送するための搬送手段
と、前記キャリッジ６に対する記録ヘッド９の位置を変
化させて記録媒体Ｓと記録ヘッド９との間隔を調整する
間隔調整手段とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインク滴を吐出して
記録媒体に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】インクジェット記録を行う場合、記録紙
と記録ヘッドの間隔が大きいとインクの着弾位置の誤差
や着弾の玉割れ等が発生して記録品位を低下させる原因
となる。そのため記録品位を高めるにはプラテンによっ
て支持された記録紙と記録ヘッドのインク吐出口との間
隔（以下「紙間」という）を極力小さくすることが要求
される。しかし、前記紙間を小さくしすぎると、吐出さ
れたインク滴を吸収した記録紙が膨らみ変形（以下「コ
ックリング」という）したときに、記録ヘッドが記録紙
と擦れて記録面が汚れてしまうおそれがある。従って、
前記紙間はコックリングを考慮し、且つヘッド擦れが生
じないように設定しなければならない。

【０００３】そのため、従来は記録前に紙間を２〜３通
りに選択することを可能とし、紙質やインク吐出量等の
記録条件に応じて前記紙間を選択して記録を行うように
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現在では記録
紙が多様化しており、その厚さやコックリング量も多様
で、紙間調整が３段階程度では、必ずしも最適な設定を
なしえなくなっている。

【０００５】これを解決するため、近年では記録紙の厚
さが変化しても前記紙間が常に一定になるように紙パス
機構が動く機構が提案されている。しかし、この機構は
複雑であり、また記録紙の厚さに対しては対応している
が、コックリング量については最も大きい場合を想定し
て固定化してしまうため、通常記録における最適な紙間
を犠牲にしてしまうものであった。

【０００６】本発明は従来の上記点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、記録ヘッドと記録媒体との間隔
を最適に維持し得るインクジェット記録装置を提供する
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、インクを吐出して記録
媒体に記録を行うインクジェット記録装置において、イ
ンクを吐出する記録ヘッドを搭載可能であって、往復移
動可能なキャリッジと、前記記録媒体を搬送するための
搬送手段と、前記キャリッジに対する記録ヘッドの位置
を変化させて記録媒体を支持するプラテンと記録ヘッド
との間隔を調整する間隔調整手段とを有することを特徴
とする。

【０００８】そして、前記間隔調整手段を記録条件に応
じて制御することにより、自動調整可能とするものであ
る。

【０００９】上記構成にあっては、間隔調整手段によっ
て記録媒体と記録ヘッドとの間隔を調整でき、前記間隔
を記録条件に応じて自動調整することにより、記録媒体
の厚さやコックリング等の記録条件が変化しても常に最
適に維持することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明に係るインクジェット
記録装置の一実施形態を図１乃至図４を参照して具体的
に説明する。

【００１１】〔第１実施形態〕 ｛装置の全体構成｝まず、記録装置の全体構成について
説明すると、この記録装置は、図１はインクジェット記
録装置の縦断面側面説明図であり、図２は記録ヘッドを
上下方向に移動させる構成説明図である。図１に示すよ
うに、給送トレイ１にセットした記録紙やプラスチック
シート等の記録媒体Ｓをピックアップローラ２で給送す
ると共に、駆動回転する搬送ローラ３ａ及び該ローラ３
ａに記録媒体Ｓを押圧させて従動回転するピンチローラ
３ｂによってプラテン４上へ搬送し、記録手段によって
所定記録を行った後、駆動回転する排出ローラ５ａ及び
これに記録媒体Ｓを押圧して従動回転する拍車５ｂによ
って排出するように構成している。尚、前記拍車５ｂは
撥水性の高い材料から作られ、記録媒体Ｓの記録面と刃
状の円周部のみで接触するものであり、記録直後の記録
媒体上の未定着画像に接触しても画像に影響を与えずに
従動回転する。

【００１２】前記プラテン４上を搬送される記録媒体Ｓ
は記録手段によって画像を記録されるが、本実施形態に
係る記録手段はシリアル型のインクジェット記録方式を
用いており、キャリッジ６がシャーシ７に固定されたガ
イドシャフト８に沿って摺動可能に保持されており、図
示しないモータによって記録媒体Ｓの搬送方向と直交す
る方向に、プラテン４と対向して往復移動可能になって
いる。

【００１３】前記キャリッジ６には、記録手段として液
状インクを収納したインクタンクと一体となった記録ヘ
ッド９が取り外し可能に装填してある。前記記録ヘッド
９はインク吐出口がプラテン４と対向するように設けて
あると共に、キャリッジ６の移動に対応して記録ヘッド
９に記録信号を伝達することによって、前記吐出口から
液状インクを吐出して記録媒体Ｓに画像を記録するもの
である。

【００１４】ここで、前記記録ヘッド９は微細な液体吐
出口（オリフィス）、液路及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
を備えている。

【００１５】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械変換体を用
いた記録方法、レーザー等の電磁波を照射して発熱さ
せ、該発熱による作用で液滴を吐出させるエネルギー発
生手段を用いた記録方法、あるいは発熱抵抗体を有する
発熱素子等の電気熱変換体によって液体を加熱して液体
を吐出させるエネルギー発生手段を用いた記録方法等が
ある。

【００１６】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法に用いられる記録ヘッ
ドは、記録用の液滴を吐出して吐出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度の記録をすることが可能であ
る。その中でも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、コンパクト化も容易であり、高
密度実装化が容易で、製造コストも安価なことから有利
である。

【００１７】尚、本実施形態ではインクの吐出構成とし
て、記録信号に応じて電気熱変換体に通電し、その熱エ
ネルギーによってインクに生ずる膜沸騰を利用してイン
クに生ずる気泡の成長、収縮により、インクを吐出口か
ら吐出して記録を行うように構成している。

【００１８】｛記録ヘッドと記録媒体の間隔調整手段｝
前記記録ヘッド９はキャリッジに対して垂直方向（図１
の矢印ａ方向）に移動可能に装着され、プラテン４で支
持された記録媒体Ｓと記録ヘッド９のインク吐出口との
間隔である紙間が調整可能となっている。

【００１９】そのために、本実施形態に係る記録ヘッド
９はヘッドホルダ10に着脱可能な状態で取り付けられて
おり、このヘッドホルダ10はキャリッジ６の嵌合部６ａ
に嵌合状態で取り付けられ、垂直方向にスライド可能に
なっている。

【００２０】尚、前記ヘッドホルダ10とキャリッジ６の
嵌合部６ａはバネ（不図示）による片寄せ機構により、
ヘッドホルダ10とキャリッジ６間のガタ取りと適度な保
持力をもたせている。

【００２１】キャリッジ６の背面には紙間カム11が図２
の矢印ｂ方向にスライド可能に取り付けられており、斜
めの長孔によって構成されたカム溝11ａにはヘッドホル
ダ10のダボ部10ａが入っている。これにより、紙間カム
11のスライド量に対応してヘッドホルダ10が上下方向に
スライドし、記録ヘッド９とプラテン４の間隔を変化さ
せるようになっている。

【００２２】一方、ピンチローラ３ｂはピンチガイド12
に回転可能な状態で支持されており、ピンチガイド12は
ピンチローラ３ｂを搬送ローラ側にバネ（不図示）で押
しつけている。従って、ピンチローラ３ｂは搬送ローラ
３ａとによって搬送する記録媒体Ｓの厚さに応じて上下
するようになっている。

【００２３】また、センサレバー13がシャーシ７に設け
られた回転軸７ａを中心に回動可能に取り付けられてお
り、該センサレバー13の一方端部13ａがピンチローラ３
ｂの取り付け部に軽い力で付勢され、ピンチローラ３ｂ
の変位量に追従して回動するようになっている。そし
て、センサレバー13の他方端部13ｂは記録装置の制御部
等を備えた電装部14に取り付けられているセレクタ15に
連結されており、このセレクタ15はセンサレバー13の変
位量に応じた情報を電装部14へ出力する。尚、前記セレ
クタ15はピンチローラ３ｂの変位量を0.1mm 程度の刻み
で出力可能な感度を有している。

【００２４】そして、前記制御部は後述するように、セ
レクタ15からの出力、更には記録速度やインク打ち込み
量、記録媒体の種類等の記録条件の情報に基づいて記録
ヘッド９と記録媒体Ｓとの間隔（紙間）を調整するため
にキャリッジ６の駆動を制御する。

【００２５】次に記録に際しての紙間調整動作につい
て、図３及び図４を参照して説明する。尚、図３はイン
クジェット記録装置の縦断面正面説明図、図４は紙間調
整動作を示すフローチャートである。

【００２６】キャリッジ６は図３の左右方向（矢印ｃ方
向）に移動可能になっており、通常は位置Ｃで待機して
いる。即ち、位置Ｃがキャリッジ６のホームポジション
である。この待機状態では記録ヘッド９は初期位置にあ
ってプラテン４との間隔は最も離れた最上位の位置（図
１の位置Ｐ1 ）になっている。

【００２７】図４のフローチャートに示すように、記録
命令がくるとピックアップローラ２や搬送ローラ３ａに
よって記録媒体Ｓが搬送される（Step１）。このとき、
記録媒体Ｓが搬送ローラ３ａとピンチローラ３ｂに挟持
されると、ピンチローラ３ｂは記録媒体Ｓの厚さ分上方
へ上がる。このピンチローラ３ｂの変位量はセンサレバ
ー13やセレクタ15を介して電装部14へ送られ、これら情
報に基づいて制御部が最適な紙間を決定する（Step
２）。

【００２８】次にキャリッジ６を図３のＤ方向へ移動さ
せ、記録媒体Ｓに対する記録ヘッド９の間隔を調整する
（Step３、４）。即ち、図３のＤの位置にはシャーシ７
に右側突起部７ｂが設けられており、キャリッジ６がＤ
方向へ移動すると紙間カム11に設けられたダボ部11ｂが
前記右側突起部７ｂに当たり、紙間カム11が図２の矢印
ｂ1 方向へスライドし、これに連動してヘッドホルダ10
及び記録ヘッド９が紙間が適正な位置（図１の位置Ｐ2
）になるまで下がってくる。例えば、記録媒体Ｓが非
常に厚い場合（約１mm程度）は、制御部が出すキャリッ
ジ６への移動量は少なく、よって記録ヘッド９は殆ど初
期位置から下がらない。一方、記録媒体Ｓが薄いときは
キャリッジ移動量が多く、記録ヘッド９が初期位置から
下方へ下がり、紙間を狭くする。

【００２９】そして、紙間が適正となる位置まで記録ヘ
ッド９が下がると、キャリッジ６はホームポジションに
戻る（Step５）。

【００３０】次に記録媒体Ｓが記録開始位置まで搬送さ
れると、キャリッジ６は記録領域（図３のＢの位置）に
おいて搬送ローラ３ａによる記録媒体Ｓの搬送と同期し
て往復移動し、記録ヘッド９からインクを吐出して記録
を行う（Step６、７）。

【００３１】この記録中に制御部は記録媒体Ｓやインク
打ち込み量、記録スピード、記録装置の温度・湿度等の
記録条件をパラメータとして記録中の記録媒体Ｓのコッ
クリング量を推定し、記録媒体Ｓと記録ヘッド９の擦れ
の可能性があるか否かを判断する（Step11）。

【００３２】尚、記録中のコックリング量判断のパラメ
ータは、記録媒体Ｓについてはホストから受けた記録情
報の中に含まれる記録媒体の種類の情報から、温度や湿
度は記録装置に設けられたセンサから、またインク打ち
込み量や記録速度等は装置のコントロール情報から得
る。

【００３３】そして、ヘッド擦れの可能性有りと判断し
た場合には、記録動作を中断してキャリッジ６を図３の
Ａの領域へ移動させる（Step12）。図３のＡの位置には
シャーシ７に左側突起部７ｃが設けられており、キャリ
ッジ６がＡ方向へ移動すると紙間カム11のダボ部11ｂが
前記左側突起部７ｃに当たり、紙間カム11が図２の矢印
ｂ2 方向へスライドし、これに連動してヘッドホルダ10
及び記録ヘッド９が紙間がヘッド擦れを生じない適正な
位置になるまで上がっていく。そして、紙間が適正位置
まで記録ヘッド９が上昇すると（Step13）、キャリッジ
６は記録領域へ戻って記録を再開する。

【００３４】尚、本実施形態に係る装置にあっては記録
中にキャリッジ６を図３のＤの領域へ移動させ、紙間カ
ム11のダボ部11ｂを右側突起部７ｂに当てることによっ
て広げた紙間を再び狭くすることも可能となっている。

【００３５】上記の如くして記録が完了すると、キャリ
ッジ６が図３のＡ領域へ移動して紙間カム11のダボ部11
ｂを左側突起部７ｃに当て、記録ヘッド９を最上位の初
期位置へ戻した後に（Step８、９）、ホームポジション
に戻る（Step10）。

【００３６】上記のように記録中に生ずるコックリング
に応じて紙間を調整することにより、紙間は常に適正に
維持され、ヘッド擦れを生ずることなく且つ記録媒体Ｓ
と記録ヘッド９との間隔を最小にして記録を行うことが
でき、高品位の画像を得ることができる。

【００３７】〔他の実施形態〕尚、前述した実施形態で
は記録媒体Ｓの厚さを検出する手段として、センサレバ
ー13及びセレクタ15を用いた例を示したが、これに代え
て図３に示すように、ピンチガイド12にマーカ16を設
け、これに対向する位置に赤外光反射型位置センサ17を
設け、記録媒体Ｓの厚さをピンチローラ３ｂの変位をマ
ーカ16の変位としてセンサ17で検出するようにしてもよ
い。

【００３８】また、記録媒体Ｓの厚さ等を検出する手段
の他例として、図３に示すように、ヘッドホルダ10の底
面（記録面との対向部）にレーザー反射型測距センサ18
を設け、記録媒体Ｓの厚さはピンチガイド12の端部12ａ
との距離変化を、またコックリング量は記録媒体Ｓの記
録面との距離変化を直接検出可能とし、これら値に基づ
いて紙間を最適に制御するようにしてもよい。

【００３９】また、前述した実施形態では記録ヘッドと
して電気熱変換体によって印加される熱エネルギーによ
り、インクに生ずる膜沸騰を利用してインクに生ずる気
泡の成長，収縮により、インクを吐出口より吐出して記
録を行うようにしたが、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 47407
96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
ティニュアス型の何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ーを発生せしめ、
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内の気泡を形成出
来るので有効である。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、特に優れた液体
の吐出が達成出来、より好ましい。

【００４０】前記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。

【００４１】尚、前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、更に優れた記録を行うことが出来る。

【００４２】記録ヘッドの構成としては、前述の各明細
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（直線状液流路又は直角液流路）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、同第 4459600号明細書を
用いた構成も本発明に含まれるものである。

【００４３】また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ーの圧力波を吸
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号公報に基づいた構成としても本発明の効果
は有効である。即ち、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良く行
うことが出来るようになるからである。

【００４４】また本発明の記録装置の構成として設けら
れる、記録ヘッドの回復手段、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出来るので好まし
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
或いは吸引手段、電気熱変換タイプ或いはこれとは別の
加熱素子或いはこれらの組合せによる予備加熱手段、記
録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定
した記録を行うために有効である。

【００４５】またキャリッジに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
であって良い。即ち、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でなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成する複数個の組合せによるかいずれで
も良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも適用し得
る。

【００４６】更に加えて、前述した実施例に於いてはイ
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、室温で軟化若しくは液化するも
の、或いはインクジェット記録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
すものであれば良い。加えて、積極的に熱エネルギーに
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
のエネルギーとして使用せしめることで防止するか、ま
たはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化する
インクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの
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、記録シートに到達する時点で
はすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギーに
よって初めて液化する性質のインクを使用する場合も適
用可能である。

【００４７】このような場合のインクは、特開昭54− 5
6847号公報或いは特開昭60− 71260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良い。上述した各インクに対し
て最も有効なものは、前述した膜沸騰方式を実行するも
のである。

【００４８】更に、前述した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
力端末装置として用いられるものの他、リーダ等と組み
合わせた複写装置、更には送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態をとるもの等であっても良い。

【００４９】

【発明の効果】本発明は前述のように構成したために、
間隔調整手段によって記録媒体と記録ヘッドとの間隔を
調整でき、前記間隔を記録条件に応じて自動設定するこ
とにより、記録媒体の厚さやコックリング等の記録条件
が変化しても常に最適に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録装置の縦断面側面説明図で
ある。

【図２】記録ヘッドを上下方向に移動させる構成説明図
である。

【図３】インクジェット記録装置の縦断面正面説明図で
ある。

【図４】紙間調整動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｓ …記録媒体 １ …給送トレイ ２ …ピックアップローラ ３ａ …搬送ローラ ３ｂ …ピンチローラ ４ …プラテン ５ａ …排出ローラ ５ｂ …拍車 ６ …キャリッジ ６ａ …嵌合部 ７ …シャーシ ７ａ …回転軸 ７ｂ …右側突起部 ７ｃ …左側突起部 ８ …ガイドシャフト ９ …記録ヘッド 10 …ヘッドホルダ 10ａ …ダボ部 11 …紙間カム 11ａ …カム溝 11ｂ …ダボ部 12 …ピンチガイド 12ａ …端部 13 …センサレバー 13ａ …一方端部 13ｂ …他方端部 14 …電装部 15 …セレクタ 16 …マーカ 17 …赤外光反射型位置センサ 18 …レーザー反射型測距センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出して記録媒体に記録を行う
   インクジェット記録装置において、 インクを吐出する記録ヘッドを搭載可能であって、往復
   移動可能なキャリッジと、 前記記録媒体を搬送するための搬送手段と、 前記キャリッジに対する記録ヘッドの位置を変化させて
   記録媒体を支持するプラテンと記録ヘッドとの間隔を調
   整する間隔調整手段と、 を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記間隔調整手段は、記録条件に応じて
   自動調整されることを特徴とする請求項１記載のインク
   ジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記間隔調整手段は、記録ヘッドを垂直
   方向に移動させることを特徴とする請求項１記載のイン
   クジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記記録ヘッドは、電気熱変換体によっ
   て印加される熱エネルギーにより、インクに生ずる膜沸
   騰を利用して吐出口よりインクを吐出させることを特徴
   とする請求項１記載のインクジェット記録装置。