JP2003182114A

JP2003182114A - カラーインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2003182114A
Application number: JP2002325952A
Authority: JP
Inventors: Takuro Sekiya; 卓朗関谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】複数個のインク吐出口が記録媒体の被印写幅
をカバーするように長尺化されたマルチノズル型インク
ジェット記録装置において、装置内で大量に使用される
インクが装置の主要部を汚したり、電気系統を破損しな
いようにする。【解決手段】マルチノズル型インクジェット記録ヘッ
ド２６をイエロー，マゼンタ，シアンの順に配列すると
ともに、該記録ヘッド２６にインクを供給するためのイ
ンク容器２７Ｙ〜２７Ｃを、連通手段２４を介して前記
記録ヘッド２６に接続する。該記録ヘッド２６と記録媒
体Ｐａと前記インク容器２７Ｙ〜２７Ｃの位置関係にお
いて、前記インク容器２７Ｙ〜２７Ｃを最下位とした前
記順序の上下位置関係とし、前記インク容器２７Ｙ〜２
７Ｃをイエロー，マゼンタ，シアンの順に配置し、前記
インク容器を離間、保持手段２９に載置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体幅全域に
インク吐出口を配列してなるカラーインクジェット装置
のインク供給手段ならびにそれを備える記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】記録媒体の記録面に対してインクを吐出
して付着させることにより、記録動作を行うインクジェ
ット記録装置が、広く実用に供されている。インクジェ
ット記録装置においては、一般に、インクを記録媒体の
記録面に対して吐出するインク吐出口形成面を有する記
録ヘッドを備えている。

【０００３】記録ヘッドは、例えば画像データに応じて
供給される駆動制御信号に基づいて制御される電気機械
変換体の圧力または電気熱変換体の加熱エネルギーによ
り形成されたインク滴を、インク吐出口形成面を通じて
記録媒体の記録面に対して吐出するものである。記録ヘ
ッドにおいては、高画質化および記録速度の高速化を図
るためにそのインク吐出口形成面に形成されるインク吐
出口が、例えば４００ｄｐｉ〜６００ｄｐｉのように比
較的高密度に配列されるとともに、そのインク吐出口数
も数十から数百のものが実現されている。ところで、近
年、よりいっそうの高速化を目的として、インク吐出口
が記録媒体の全記録領域、例えば記録媒体の全幅にわた
って形成される、いわゆるマルチノズル化され長尺化し
たものが検討されつつある。

【０００４】このような長尺化した記録ヘッドにおいて
は、インク吐出口（ノズル、オリフィス）の数が数千〜
数万にもおよび、使用されるインクの量も、従来の数十
〜数百程度のものとは比較にならない。このような大容
量のインクを使用する記録ヘッドが長尺化されたインク
ジェット記録技術は、まだ開発が始まったばかりであ
り、そのインク供給手段等はまだ不明かつ研究的要素を
含んだものであり技術が確立していない。とりわけ不慮
の事故が発生した場合の装置全体の安全性確保というよ
うな点についてはこれからの課題である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、その目的は、第１に、
複数個のインク吐出口が記録媒体の被印写幅をカバーす
るように長尺化されたマルチノズル型カラーインクジェ
ット記録装置において、装置内で大量に使用されるイン
クが装置の主要部を汚したり、電気系統を破損しないよ
うな装置構成を提案することにある。

【０００６】第２に、複数個のインク吐出口が記録媒体
の被印写幅をカバーするように長尺化されたマルチノズ
ル型カラーインクジェット記録装置において、装置内で
大量に使用されるインクが装置の主要部にかからないよ
うな装置構成ならびに各色のインク容器群の交換もしく
はそれらへのインク補給を行う際に大掛かりにならない
ような装置構成を提案することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、第１に、４００〜２４００ｄｐｉの配列
密度で数千個〜数万個の発熱体およびそれに対応したノ
ズルを、記録媒体の被印写幅をカバーするように長尺化
するとともに、１ノズルあたり数ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの
頻度でインクをオンデマンドで噴射するマルチノズル型
インクジェット記録ヘッドを複数色のインクを噴射する
ように複数個配列固定し、該複数個のマルチノズル型イ
ンクジェット記録ヘッドのノズル面に相対する位置でか
つ隣接して前記記録媒体を搬送し、インク滴噴射記録を
行うカラーインクジェット記録装置において、該カラー
インクジェット記録装置は、イエロー，マゼンタ，シア
ンのそれぞれの色のインクを噴射する前記マルチノズル
型インクジェット記録ヘッドをイエロー，マゼンタ，シ
アンの順に配列するとともに、前記マルチノズル型イン
クジェット記録ヘッドにインクを供給するためのインク
容器を、連通手段を介して前記マルチノズル型インクジ
ェット記録ヘッドに接続し、前記マルチノズル型インク
ジェット記録ヘッドと前記記録媒体と前記インク容器の
位置関係において、前記インク容器を最下位としたこの
順序の上下位置関係とし、前記インク容器をイエロー，
マゼンタ，シアンの順に配置し、前記インク容器を離
間、保持手段に載置するようにした。

【０００８】第２に、４００〜２４００ｄｐｉの配列密
度で数千個〜数万個の発熱体およびそれに対応したノズ
ルを、記録媒体の被印写幅をカバーするように長尺化す
るとともに、１ノズルあたり数ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの頻
度でインクをオンデマンドで噴射するマルチノズル型イ
ンクジェット記録ヘッドを複数色のインクを噴射するよ
うに複数個配列固定し、該複数個のマルチノズル型イン
クジェット記録ヘッドのノズル面に相対する位置でかつ
隣接して前記記録媒体を搬送し、インク滴噴射記録を行
うカラーインクジェット記録装置において、該カラーイ
ンクジェット記録装置は、イエロー，マゼンタ，シア
ン，ブラックのそれぞれの色のインクを噴射する前記マ
ルチノズル型インクジェット記録ヘッドにインクを供給
するためのインク容器を、連通手段を介して前記マルチ
ノズル型インクジェット記録ヘッドに接続し、前記マル
チノズル型インクジェット記録ヘッドと前記記録媒体と
前記インク容器の位置関係において、前記インク容器を
最下位としたこの順序の上下位置関係とし、前記インク
容器を離間、保持手段に載置するとともに、前記各色の
インク容器群の交換もしくはそれらへのインク補給は、
前記カラーインクジェット記録装置の前記インク容器群
が配置される部分の側壁を開閉して行うようにした。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のインクジェット
記録装置に使用されるマルチノズル型インクジェット記
録ヘッドの一例を説明するための部分斜視図である。こ
こで示したインクジェット記録ヘッドの構造は、４００
〜２４００ｄｐｉといった高密度配列が容易に実現でき
るサーマルインクジェットの例であるが、必ずしもこの
構造に限定されるものではない。図１において、１６は
流路、１７はノズル、１８は共通液室、１９は天井板、
２０は接合層、２１は流路障壁である。この例では３ノ
ズル分のみ示しているが、実際には、後述するように記
録媒体の被印写幅をカバーするように長尺化されたマル
チノズル型インクジェット記録ヘッドであり、矢印方向
（記録媒体の被印写幅方向）にノズルが数千〜数万配列
されている。

【００１０】図２は、このようなサーマルインクジェッ
ト記録ヘッドに使用される発熱体基板を示したものであ
り、図２（Ａ）は斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の矢
視Ａ−Ａ線断面図で、発熱体部近傍の詳細を示す断面図
であり、図中、１は発熱体基板、２は第１電極（制御電
極）、３は第２電極（アース電極）、４，５はボンディ
ングパッド、７は基板、８は蓄熱層（ＳｉＯ₂）、９は
発熱体（ＨｆＢ₂）、１０は電極（Ａｌ）、１１は保護
層（ＳｉＯ₂）、１２は電極保護層（Ｒｅｓｉｎ）、１
３はさらに別の保護層、１４は発熱体部、１５は電極部
である。なお、煩雑を避けるため図２（Ａ）には要部と
なる発熱体と電極部のみを示している。

【００１１】発熱体基板１は、図２（Ｂ）に示すよう
に、アルミナ等のセラミック、ガラスあるいはＳｉ等の
基板７上に、スパッタリング等の薄膜形成技術やフォト
エッチング等のパターン形成技術により、蓄熱層（Ｓｉ
Ｏ₂）８、発熱体（ＨｆＢ₂）９、電極（Ａｌ）１０、保
護層（ＳｉＯ₂）１１、電極保護層１２、別の保護層１
３を順次形成し、表面部に発熱部１４と電極部１５を構
成している。各発熱体９は、図２（Ａ）に示すように、
それぞれ第１電極（制御電極）２、第２電極（アース電
極）３に接続され、また、それぞれの電極は、その端部
に第１電極２にはボンディングパッド４が、第２電極３
にはボンディングパッド５を有し、該ボンディングパッ
ド４，５は、外の画像情報入力手段（図示せず）に接続
され、各々の発熱体９は独立に駆動可能である。なお、
第２電極３は、複数個の発熱体９すなわち（第１電極）
２に対して１つの共通の第２電極とすることも可能であ
る。また、この例のように、１つ１つの発熱体を独立に
駆動するような構成ではなく、マトリックス駆動を行う
構成としてもよい。このような発熱体９の列は、例え
ば、その配列密度は、４００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉと
され、また、必要とされる記録媒体の印写幅に応じて、
数千〜数万個設けられ、それに対応してノズルが設けら
れる。

【００１２】基板７上には蓄熱層８を形成する。この蓄
熱層８は、後述の発熱体９で発生した熱が基板７の方へ
逃げないようにするためのものである。つまり発生した
熱を効率良くインクの方に伝達し、インク中で安定した
気泡を発生させるようにするためのものである。通常、
蓄熱層８としては、ＳｉＯ₂が用いられ、ＳｉＯ₂をスパ
ッタリング等の成膜技術を用い１μｍ〜５μｍの膜厚に
形成する。

【００１３】図２（Ｂ）に示すように、蓄積層（ＳｉＯ
₂）８の上には発熱体９の層が形成されるが、該発熱体
９を構成する材料として有用なものには、タンタル−Ｓ
ｉＯ ₂の混合物、窒化タンタル、ニクロム、銀−パラジ
ウム合金、シリコン半導体、あるいはハフニウム、ラン
タン、ジルコニウム、チタン、タンタル、タングステ
ン、モリブデン、ニオブ、クロム、バナジウム等の金属
の硼化物があげられる。金属の硼化物のうち最も特性の
優れているのは、硼化ハフニウム（ＨｆＢ₂)であり、次
いで、硼化ジルコニウム、硼化ランタン、硼化タンタ
ル、硼化バナジウム、硼化ニオブの順となっている。

【００１４】発熱体９は、前述の材料を用いて、電子ビ
ーム蒸着やスパッタリング等の手法により形成すること
ができる。発熱体９の膜厚は、単位時間当りの発熱量が
所望通りとなるように、その面積や材質及び熱作用部分
の形状及び大きさ、さらには実際面での消費電力等にし
たがって決定されるものであるが、通常の場合、膜厚
は、０.００１μｍ〜５μｍ、好適には０.０１μｍ〜１
μｍとされる。本発明の実施例では、ＨｆＢ₂を２００
０Å（０.２μｍ）の厚さにスパッタリングした例を示
した。

【００１５】電極１０を構成する材料としては、通常使
用されている電極材料の多くのものが有効に使用され、
具体的には、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ等
があげられる。これらを使用して、蒸着等の手法で所定
位置に所定の大きさ、形状、厚さで設けられる。本発明
では、Ａｌをスパッタリングにより１.４μｍ形成し
た。

【００１６】保護層１１に要求される特性は、耐インク
腐食性や、気泡の消滅による衝撃力からの保護（耐キャ
ビテーション性）であるとともに、発熱体９で発生させ
た熱を、感熱紙やインクリボン、あるいは記録液体であ
るインクに効果的に伝達することである。保護層１１を
構成する材料として有用なものには、例えば、酸化シリ
コン、窒化シリコン、酸化マグネシウム、酸化アルミニ
ウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム等があげられ、
電子ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用いて形成
することができる。また、炭化ケイ素、酸化アルミニウ
ム（アルミナ）等のセラミック材料も好適に用いられる
材料である。保護層１１の膜厚は、通常０.０１μｍ〜
１０μｍ、好適には０.１μｍ〜５μｍ、最適には０.１
μｍ〜３μｍとされるのが望ましい。本発明では、スパ
ッタリングにより、ＳｉＯ₂を１.２μｍ形成した。

【００１７】図２（Ｂ）には、さらに電極保護層１２や
別の保護層１３の例を示しているが、電極保護層１２と
してＲｅｓｉｎ層を２μｍ形成した。これは必要に応じ
て設けられるが必ずしも必要ではなく省略してもよい。
保護層１３の材料は、耐キャビテーション性を考慮して
タンタル（Ｔａ）が好適に用いられる。発熱体領域では
気泡発生によるキャビテーション衝撃力が加わるため、
破壊から保護するために、Ｔａをスパッタリングにより
４０００Å（０.４μｍ）形成することにより、良好な
性能が得られる。

【００１８】このような発熱体基板１を用いてインクジ
ェット記録ヘッドを構成することができるが、具体的に
は図３に示すような工程で製作することができる。図３
において、１９は天井板、２０は接合層、２１は流路障
壁、２２はフォトレジスト、２３はフォトマスクであ
る。

【００１９】インクジェット記録ヘッドの製作工程を、
図３（Ａ）〜図３（Ｆ）によって説明する。（１）発熱体基板を用意する（図３（Ａ））。発熱体基
板１は、基板７に発熱体９と発熱体９を保護絶縁する薄
膜からなる保護層１１が形成されている。（２）発熱体基板にフォトレジストをコーティングする
（図３（Ｂ））。図３（Ａ）に示した発熱体基板１の上
に、例えば、粘度が１０００〜２０００ｃＰ（センチポ
アーズ）のフォトレジスト２２をスピンコーティング、
ディップコーティングあるいはローラーコーティングに
よって５μｍ〜３０μｍ程度の厚さにコートする。この
厚さは、最終的に流路障壁２１の高さになり、発熱体９
の配列密度（印写密度）によってその高さも変わってく
る。２０μｍ以上の厚さのフォトレジスト２２の層を得
たい場合には、液状のフォトレジストではなく、ドライ
フィルムタイプのフォトレジストを用いればよい。続い
て、図３（Ｂ）に示すように、発熱体基板１面に設けた
フォトレジスト２２上に所定のパターンを有するフォト
マスク２３を重ね合わせた後、該フォトマスク２３の上
部から露光を行う。このとき、発熱体９の設置位置と前
記パターンの位置合わせを行っておく必要がある。

【００２０】（３）流路障壁を形成する（図３
（Ｃ））。フォトレジスト２２、露光したフォトレジス
ト２２の未露光部を炭酸ナトリウム水溶液などのアルカ
リ現像液により除去し、流路障壁２１を形成する。除去
部分は発熱体９を有する凹部となり、流路１６、共通液
室１８を構成する。（４）流路ならびに共通液室の天井となる基板を作成す
る（図３（Ｄ））。流路１６、共通液室１８の天井とな
る基板は、接合層２０とガラス基板とが接合したもの
で、ガラス基板は天井板１９となる。

【００２１】（５）基板を流路障壁に接合する（図３
（Ｅ））。発熱体基板１と天井板１９となるガラス基板
とをフォトレジスト２２と接合層２０を向かい合わせて
接合する。その際、熱硬化処理（例えば、１５０℃〜２
５０℃で３０分〜６０分加熱）、または紫外線照射（例
えば、５０ｍＷ／ｃｍ²〜２００ｍＷ／ｃｍ²、またはそ
れ以上の紫外線強度）を行い、耐インク性向上ならびに
接合強度向上をはかる。

【００２２】（Ｆ）吐出口を形成する（図３（Ｆ））。
最後に、発熱体９側の開口近傍のｙ−ｙ線部分を、ダイ
シングによって切断し、ノズル（吐出口）１７を形成
し、インクジェット記録ヘッドとして完成する。なお、
他の製作手段としては、流路ならびに共通液室部をポリ
サルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレン
オキサイド、ポリプロピレン、ポリイミドなどの樹脂の
一体成形で製作する方法がある。また、流路先端部に樹
脂フィルムを配し、エキシマレーザー等の手段で吐出口
を穿孔し、ノズル形成を行う手段も好適に用いられる。
エキシマレーザーによる吐出口穿孔方法はマスク形状に
よって任意の形状のノズルが形成できるので、丸形状に
したり、多角形、あるいは星型の放射状形状等、インク
吐出特性との関係を考慮してその形状を決定できるので
有利な方法といえる。この場合もポリサルフォン、ポリ
エーテルサルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリ
プロピレン、ポリイミドなどの樹脂が良好に使用でき
る。

【００２３】次に、このようなインクジェット記録ヘッ
ドによるインク噴射の原理を、図４によって簡単に説明
する。図４において、３１はインク、３２は気泡、３３
は吐出口、３４は流路、３５は発熱体基板、３６は発熱
体、３７は第１電極（制御電極）、３８は第２電極（ア
ース電極）、３９はインク滴である。発熱体３６には、
第１電極３７、第２電極３８を介し画像情報に応じて信
号パルスが入力され、該入力パルスに応じてインク中で
気泡３２が発生し、該気泡の作用力により、流路３４の
インク３１の一部が、吐出口３３より、インク滴３９と
して噴射され、記録媒体（例えば紙）に記録するという
ものである。

【００２４】ここで、信号パルスの継続時間は、数μｓ
〜１０数μｓが望ましく、長くても３０μｓまでとされ
る。これは、いったん発熱体３６上に気泡３２が発生す
ると、その後は発熱体３６の熱を気泡３２がブロックし
てしまうため、気泡３２の大きさはほとんど変化するこ
とがなく、不必要に長時間通電しても、無駄になるだけ
でなく、発熱体３６を破損せしめるからである。通電を
止めた後、気泡３２は、発熱体基板３５および周囲のイ
ンク３１により、熱を奪われ、収縮して消滅する。この
説明から明らかなように、本発明にインク噴射原理に作
用する気泡３２は、非常に短時間の間に急激に加熱され
ることによって得られる気泡であり、伝熱工学の分野
で、いわゆる膜沸騰と呼ばれている現象の気泡であり、
発生〜消滅の繰り返し再現性が非常に良いものである。

【００２５】また、他の吐出原理として、図４に示した
発熱体３６の位置を吐出口３３に近づけ、より微小なイ
ンク滴を吐出するようにしたり、あるいは発生した気泡
が吐出口３３の外側までせり出す、あるいは破裂するよ
うにしてもよい。また上記説明はインクジェット記録ヘ
ッドの製作方法も含めて、すべてサーマルインクジェッ
ト方式の例をもとに行ったが、ピエゾ素子を利用するよ
うなインクジェット方式であってもよい。

【００２６】図５は、本発明のような複数個のインク吐
出口が記録媒体の被印写幅をカバーするように長尺化さ
れたマルチノズル型インクジェット記録装置の記録部を
示すものである。記録部２６は、各記録ヘッド７０Ｃ、
７０Ｍ、７０Ｙ、７０Ｂと、後述する加熱式定着装置７
６とを内蔵するヘッドブロック７２を備えている。ヘッ
ドブロック７２は、記録媒体（用紙Ｐａ）の搬送路に沿
った両端部にそれぞれ設けられる突起部７２Ａを介して
記録部２６内部に支持されている。

【００２７】記録ヘッド７０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｙ、７０
Ｂは、それぞれ順次、用紙Ｐａの搬送路の上流側から下
流側に向けて所定の相互間隔をもって配されている。そ
の際、記録ヘッド７０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｙ、７０Ｂは、
これらのヘッドのすべての吐出口面によって形成される
平面の平面度が数十μ程度以内になるようにヘッドブロ
ック７２に位置決め固定されている。

【００２８】各記録ヘッド７０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｙ、７
０Ｂは、それぞれ例えば、前述のようなサーマルインク
ジェット方式とされ、シアン、マゼンタ、イエロー、ブ
ラックのインクを吐出するものである。即ち、各記録ヘ
ッド７０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｙ、７０Ｂは、その吐出口に
通じる液流路に電気熱変換体としてのヒータを有し、そ
のヒータによりインクが加熱されることにより形成され
るインク滴を吐出するものである。各記録ヘッド７０
Ｃ、７０Ｍ、７０Ｙ、７０Ｂは、用紙Ｐａの搬送方向に
対し略直交する方向に沿って配列される複数の吐出口を
有している。複数の吐出口は、用紙Ｐａの記録面におけ
る搬送方向に対し略直交する方向の全幅に亘って形成さ
れている。

【００２９】各記録ヘッド７０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｙ、７
０Ｂは、インク供給路２４に接続され、後述するインク
容器からインク供給を受ける。なお図では１本のライン
で示しているが、インク供給路２４は各色で独立してい
ることはいうまでもない。ここでインク供給路２４には
耐インク腐食性が要求され、テフロン（登録商標）、ポ
リエチレン等の樹脂チューブや、ステンレスパイプ等が
用いられる。

【００３０】各記録ヘッド７０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｙ、７
０Ｂの記録動作は、同一の１枚の用紙Ｐａに対してそれ
ぞれ行うものとされ、例えば、１番目に記録ヘッド７０
Ｃが記録し、２番目に、記録ヘッド７０Ｃが記録した記
録面に重ね、または、新たな位置に記録し、３番目に記
録ヘッド７０Ｙがさらに同様に記録し、そして、最後に
記録ヘッド７０Ｂが、記録するものとされる。また、記
録ヘッドがイエロー、マゼンタ、シアンの３色の各イン
クジェット記録ヘッドからなるカラーインクジェット記
録装置においては、色毎のインクジェット記録ヘッドを
イエロー、マゼンタ、シアンの順に配列する。そしてこ
の際、３色の各インクジェット記録ヘッドにそれぞれの
色のインクを供給するためのインク容器の配列もイエロ
ー、マゼンタ、シアンの順にする。なお、記録ヘッド７
０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｙ、７０Ｂは、インクを吐出するも
のに限られることなく、例えば、少なくとも１つの記録
ヘッドが、インクを不溶化する処理液を吐出するもので
あってもよい。あるいは、インク吐出前に用紙Ｐａに用
紙Ｐａ上で画素が必要以上に広がったりにじんだりしな
いようにするための処理液を吐出するものであってもよ
い。

【００３１】このようなインクジェット記録方式におい
ては、被記録材に対して付着されたインクが被記録部材
中に浸透することにより、そのインクが被記録部材に対
して定着する。あるいは、付着されたインクは、インク
の溶媒の蒸発プロセスを経て被記録材上に定着される。
しかし、このインクが付着してから定着するまでの時
間、つまり、定着速度は、被記録材の構成・物性に大き
く依存されるだけでなく、外部雰囲気の状態によっても
大きく左右される。また、自然に定着する速度は、物理
特性によってある時間より短くすることはできない。上
述したように、インクが被記録材上に付着し浸透する速
度は、また、使用するインクの組成によっても大きく変
わる。

【００３２】通常、インクの組成に関しては、そのイン
クの被記録材に対する浸透性の大小によって区別される
ことが多い。一般的には、浸透性が高いインクは、被記
録材に対する浸透速度が速いため定着性という観点から
みると、有利であるが、反面、浸透し過ぎるために、被
記録材に対するにじみが多く画像品位が低下することが
問題となる。また、インクが被記録材中に深く浸透する
ため、画像濃度の低下にもつながりやすい。

【００３３】これに対して、浸透性の低いインクを使用
すると、上述したように、浸透するまでに時間を要し、
定着性という観点からいうと、本発明のような高速性が
要求される記録媒体の被印写幅をカバーするように長尺
化されたマルチノズル型インクジェット記録ヘッドを用
いた装置においては、多色印字の場合、各インク色間で
のインクの混色やにじみ、被記録材の排出時の画像のこ
すれ、いわゆる、耐擦過性の問題が生ずる。よって、定
着性、画像濃度、にじみ、耐擦過性を考慮した装置の構
成が重要となる。従来のシリアルスキャン記録装置で
は、そのような定着性は、記録速度の関係上ある程度簡
単な構成で対処できるものが多かった。

【００３４】しかし、特に本発明の実施例のような高速
記録及びカラー記録が行われてくると、上述したよう
に、被記録材に打ち込まれたインクを所望の状態に被記
録材上に定着させるために定着速度の短縮化と効率化を
行うための以下に述べられるような加熱式定着装置７６
が必要となる。加熱式定着装置７６は、例えば図５に示
されるように、搬送路における記録ヘッド７０Ｂに対し
て下流側とし、かつ、比較的近い位置に対応して設けら
れている。今、ここでは加熱式定着装置７６として、ハ
ロゲンヒータ８４と、ハロゲンヒータ８４からの熱線を
反射させる反射板８２とよりなる例を示す。

【００３５】この例のように、本発明では、記録媒体
（用紙Ｐａ）の被印写面側を非接触加熱している。つま
り、印写部を表面から加熱するようにしているので、水
等のインク中の揮発成分を効率的に乾燥させることがで
きる。ここでは加熱式定着装置７６として、加熱部とし
てのハロゲンヒータ８４と、ハロゲンヒータ８４からの
熱線を反射させる反射板８２と、ハロゲンヒータ８４と
搬送路との間を仕切る加熱部遮蔽部材８６と、ハロゲン
ヒータ８４からの熱の記録ヘッド７０Ｂへの熱伝達を断
つ断熱部としての断熱装置７８とを含んで構成されてい
るものを例としてあげたが、他の例としてセラミックヒ
ータを利用しても良好に定着を行うことができる。

【００３６】また、以上の実施例では印写後に加熱／乾
燥させるように説明したが、前述のような各種加熱手段
を印写前の記録媒体Ｐａの搬送経路中に配し、記録媒体
Ｐａをあらかじめ加熱した状態にしておいてから印写を
行う方法も、効果的なインク乾燥を行ううえで良い方法
である。

【００３７】次に、本発明のように記録媒体の被印写幅
をカバーするように長尺化されたマルチノズル型インク
ジェット記録ヘッドを適用したカラーインクジェット複
写装置の全体の構成を説明する。従来、いわゆる複写機
と称するものは、一般に電子写真方式によるものを指し
ている。このような電子写真方式は、広く普及してはい
るものの、原理が複雑で装置も大変大掛かりなものにな
るという欠点がある。一方、インクジェット記録はその
原理が簡単で、これを記録原理として複写装置を構成す
ると従来にはない画期的にシンプルな複写装置が実現で
きる。

【００３８】図６は、本発明のカラーインクジェット複
写装置を示しており、カラーインクジェット複写装置
は、その原稿台１１６上に載置される原稿Ｂｏにおいて
複写される面の画像を読み取ることにより、その原稿Ｂ
ｏについて順次、画像データを形成するスキャナ部１０
２と、スキャナ部１０２からの画像データに基づいて記
録媒体としての用紙Ｐａの記録面に対してインクを吐出
し付着させることにより、記録動作を行う記録部２６
と、記録部２６の下方に配され、記録部２６の記録動作
に応じて所定のタイミングで用紙Ｐａを後述する排紙搬
送部１３６に搬送する搬送部１３４と、搬送部１３４に
より搬送される印刷された用紙Ｐａ’を排紙トレー１３
８上に排出する排紙搬送部１３６と、給紙部１３０から
の用紙Ｐａを１枚づつ記録部２６に搬送する給紙搬送部
１３２と、記録部２６の各記録ヘッドに対して回復処理
を選択的に行う回復処理装置１４０とを含んで構成され
ている。

【００３９】このようなカラーインクジェット複写装置
において、記録部２６、スキャナ部１０２、給紙部１３
０等の駆動／制御は、電装系ユニット６０によって行わ
れる。ここで、電装系ユニット６０は水に対して弱いの
で、できるだけインク等の水分から離れたところに設置
されるのが望ましい。本発明では、この点に鑑み、電装
系ユニット６０をインク容器２７よりも上になるような
構成としている。これにより、万が一、インク容器２７
からインクが漏れたりしても、電装系ユニット６０はイ
ンク容器２７よりも上にあるので、電装系ユニット６０
がインクに浸かり、それによって電装系ユニット６０を
故障に至らしめるという事故を回避できる。

【００４０】図６には、電装系ユニット６０がインク容
器２７よりも上にあり、さらに記録部２６よりも上にあ
る例を示したが、このような故障／事故回避の基本的な
考え方は、大量のインクを収容するインク容器２７が一
番下に配置されるということである。記録部２６もイン
クが漏れる恐れがないわけではないので、図６のように
電装系ユニット６０を記録部２６よりも上に配置するこ
とが望ましいが、最も危険なものを一番下に配置するこ
とにより、不慮の事故による電装系ユニット６０の冠水
（インク）を防ぐのである。

【００４１】なお、記録部２６は、前述のように各色の
インクを吐出する記録ヘッド７０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｙ、
７０Ｂよりなり、それらはインク供給路２４に接続され
た各色のインク容器２７からインク供給を受ける。ま
た、インク容器２７は、イエロー用インク容器２７Ｙ、
マゼンタ用インク容器２７Ｍ、シアン用インク容器２７
Ｃ、ブラック用インク容器２７Ｂよりなり、それらはイ
ンク容器トレイ２９に載置される。ここで、インク容器
トレイ２９は、それぞれのインク容器が離間して載置さ
れるように、独立障壁構造となっている。図６では低い
独立障壁構造を示しているが、必ずしもこの構造に限定
されるものではなく、例えばインク容器の上部もすべて
覆うようにした各色完全に独立障壁構造とすることも良
い方法である。

【００４２】このような構造とすることにより、例えば
インクがなくなって、インク補給を行う場合や、インク
容器そのものを交換する場合等に、インク容器からイン
クがこぼれたり、あふれたりして周囲を汚したり、ある
いは噴出したインクが隣のインク容器を汚したりするこ
とを防止することができる。特に、各色完全に独立障壁
構造とした場合、仮に何らかの予期せぬ理由によって、
インクが噴出したりした場合に、隣のインク容器にイン
クが混じってしまうというような事態も回避することが
できる。

【００４３】なお、本発明では、大量にインクを使用す
るので、そのインク供給にポンプ２５を設けることが望
ましい。記録ヘッドの駆動周波数（インク滴吐出頻度）
を非常に遅くして（例えば１ノズルあたり、数Ｈｚ〜数
百Ｈｚ）使用するような場合は、ポンプ手段を用いなく
ても、毛管作用によってインクが供給できるが、１ノズ
ルあたり、数ｋＨｚ〜３０ｋＨｚで駆動して使用するよ
うな場合には、ポンプ手段によって、記録ヘッドに強制
的にインクを供給させる必要がある。

【００４４】図６は、記録ヘッドとインク容器をつなぐ
インク供給路２４の途中にポンプ２５を設けた例を示し
ている。いうまでもないが、このポンプ２５も詳細構造
は示さないが、各色ごとに独立駆動、供給できるように
なっている。スキャナ部１０２は、原稿Ｂｏの複写され
るべき画像を読み取る原稿走査ユニット１０４と、原稿
走査ユニット１０４を図６の矢印Ｓの示す方向、及びそ
の反対方向に沿って移動可能に支持するガイドレール１
１２と、図示が省略されるが、ガイドレール１１２に支
持される原稿走査ユニット１０４を例えば、図６に実線
で示される位置と二点鎖線で示される位置との間を所定
の速度で往復動させる駆動部とを含んで構成されてい
る。

【００４５】原稿走査ユニット１０４は、ロッドアレイ
レンズ１０６と、カラー情報の読み取りセンサであるカ
ラーイメージセンサとしての等倍型色分解のラインセン
サ１１０と、ランプ光源等の露光ユニット１０８とを主
要な構成要素として含んで構成されている。原稿走査ユ
ニット１０４が、駆動部により、透明な材料で作られる
原稿台１１６上の原稿Ｂｏの画像を読取るべく矢印Ｓの
方向に移動走査せしめられる場合、露光ユニット１０８
内の露光ランプが点灯され、原稿Ｂｏからの反射光がロ
ッドアレイレンズ１０６により導かれてラインセンサ１
１０に集光される。ラインセンサ１１０は、その反射光
があらわすカラー画像情報をカラー別に読取り、電気的
なディジタル信号に変換し、それを後述するインクジェ
ットプリンタ部１１８における制御ユニットに画像デー
タとして供給する。従って、後述する記録部２６におけ
る各カラー別の各記録ヘッドは、それぞれ、これらの画
像データに基づく駆動制御パルス信号に応じて記録に用
いられる液体、例えば、異なる色のインクの吐出を行う
ものとされる。

【００４６】本発明においては、前述のように、このよ
うなスキャナ部１０２は水に弱いランプ光源等より構成
されており、前述の電装系ユニット６０のインクによる
故障／事故回避の基本的な考え方を適用すべきである。
すなわち、図６より明らかなように、本発明ではスキャ
ナ部１０２は、大量のインクを収容するインク容器２７
より上になるようにレイアウトされている。また、イン
ク滴噴射を行う記録部２６よりも上に配置して、不慮の
事故によるスキャナ部１０２の冠水（インク）およびそ
れに起因する破損／故障を防いでいる。

【００４７】給紙部１３０に積載されて収容される所定
の規格サイズの用紙Ｐａは、図示が省略される駆動モー
タが作動状態とされるとき、１枚ずつピックアップロー
ラユニット１３０ＲＡにより、取り出され、それが給紙
搬送部１３２に供給される。インクジェット記録方式で
はインクの小液滴が飛翔され、それが紙等の記録用紙面
に付着せしめられて記録を行うものなので、用紙Ｐａ
は、インクが用紙面で必要以上ににじんで印字がぼけた
りしないものであることが必要である。また、用紙Ｐａ
は、用紙Ｐａに付着したインクが、速やかにその内部に
吸収されるような特質を有するものが好適とされる。用
紙Ｐａは、特に異なる色のインクが、短時間内に用紙Ｐ
ａにおける同一箇所に重複して付着した場合でもインク
の流れ出しおよびしみ出しの現象がなく、しかも印字ド
ットの広がりを、画質の鮮明さを損なわない程度に抑え
られるような特質を有するものが好適とされる。

【００４８】これらの特質は、電子写真式の複写機等で
使用される普通紙と呼ばれる複写用紙等やその他一般の
記録用紙として用いられているものでは充分に満足され
ていない場合もある。これらの用紙においては、一色の
みの印字もしくは２色の重ね合せの場合、画像品位とし
てある程度満足できるものが得られるときが多いが、し
かし、例えば、３色以上のインクの重ね合せによるフル
カラー画像を印字記録する際のように用紙に付着するイ
ンクの量が増える場合、充分満足できる画像品位の記録
が得られていないこともある。上述した特質を満足する
用紙としては、基紙の上に上述の特質が得られるような
コーティング（例えば、微粉ケイ酸）を施した用紙が用
いられてもよい。

【００４９】本発明のインクジェット複写機は、前述の
ように記録媒体の被記録部の幅より大きい範囲をカバー
するようなインクの加熱式定着装置を有するので、定着
能力に余裕がある。よって瞬時のインクの乾燥／定着を
行うことができるので、連続印写／複写時にも未乾燥イ
ンクの裏写りが起こることなく、高速、高画質、高品質
の印写／複写物を得ることができる。特に、複数個のイ
ンク吐出口が記録媒体の被印写幅をカバーするように長
尺化されたマルチノズル型インクジェット原理によるも
のは、その原理上大変高速な印写／複写が可能である
が、本発明のように定着能力に余裕があるような構成と
することにより、その能力を十分に発揮できる高速複写
機が実現できる。

【００５０】図７、図８は本発明の他の実施例を説明す
るための図である。前述のように本発明では、インク容
器２７を装置の下部に配置し、電装系ユニット６０やス
キャナ部１０２が不慮の事故によって冠水（インク）
し、それによって、破損／故障することを防いでいる
が、ここでは、さらに他の安全策として、インク容器２
７を装置の電装系ユニット６０やスキャナ部１０２から
確実に離間するような構成例を示したものである。図７
は、第１の離間壁５２Ａを装置に配した例であり、図８
は第２の離間壁５２Ｂとし、インク容器２７を完全に別
室とした例である。図８のように完全に別室となるよう
な離間壁構造とすると、インク容器２７へのインク補給
等は、その部分のみ装置の側壁の開閉を行うだけでよ
い。よって、インク補給時に不必要な部分まで装置の内
部を開ける必要がないので、インク漏れ、あるいはイン
ク噴出等の不慮の事故による電装系ユニット６０やスキ
ャナ部１０２の保護がより確実なものとなる。

【００５１】次に、本発明のさらに他の実施例を説明す
る。図６〜図８に本発明では底板５１を設ける例を示し
た。このような底板５１は、一般に電子写真方式の複写
機あるいはプリンタ等を構成する場合、装置の剛性が維
持できるのであれば設ける必要はない。しかしながら本
発明では、インクという液体を大量に扱うので万が一イ
ンクが漏れた場合、漏れたインクが床に落ち、床を汚す
ので、それを防止するために底板５１を設けている。こ
のように底板５１を設けると、万が一インクが漏れた場
合でも底板５１でインクの床への落下を阻止できるだけ
ではなく、図６〜図８に示したように、インク容器２７
あるいはそれを保持するインク容器トレイ２９やポンプ
２５等、本発明の記録装置、複写機を構成する部品／ユ
ニットも設置できるというメリットがある。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、４００〜２４００ｄｐｉの配
列密度で数千個〜数万個の発熱体およびそれに対応した
ノズルを、記録媒体の被印写幅をカバーするように長尺
化するとともに、１ノズルあたり数ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ
の頻度でインクをオンデマンドで噴射するマルチノズル
型インクジェット記録ヘッドを複数色のインクを噴射す
るように複数個配列固定し、該複数個のマルチノズル型
インクジェット記録ヘッドのノズル面に相対する位置で
かつ隣接して前記記録媒体を搬送し、インク滴噴射記録
を行うカラーインクジェット記録装置において、該カラ
ーインクジェット記録装置は、イエロー，マゼンタ，シ
アンのそれぞれの色のインクを噴射する前記マルチノズ
ル型インクジェット記録ヘッドをイエロー，マゼンタ，
シアンの順に配列するとともに、前記マルチノズル型イ
ンクジェット記録ヘッドにインクを供給するためのイン
ク容器を、連通手段を介して前記マルチノズル型インク
ジェット記録ヘッドに接続し、前記マルチノズル型イン
クジェット記録ヘッドと前記記録媒体と前記インク容器
の位置関係において、前記インク容器を最下位とした上
記順序の上下位置関係とし、前記インク容器をイエロ
ー，マゼンタ，シアンの順に配置し、前記インク容器を
離間、保持手段に載置するようにしたので、複数個のイ
ンク吐出口が記録媒体の被印写幅をカバーするように長
尺化されたマルチノズル型インクジェット記録装置にお
いて、装置内で大量に使用されるインクが装置の主要部
を汚したり、電気系統を破損しないような装置構成を提
供することができる。

【００５３】また、本発明は、４００〜２４００ｄｐｉ
の配列密度で数千個〜数万個の発熱体およびそれに対応
したノズルを、記録媒体の被印写幅をカバーするように
長尺化するとともに、１ノズルあたり数ｋＨｚ〜３０ｋ
Ｈｚの頻度でインクをオンデマンドで噴射するマルチノ
ズル型インクジェット記録ヘッドを複数色のインクを噴
射するように複数個配列固定し、該複数個のマルチノズ
ル型インクジェット記録ヘッドのノズル面に相対する位
置でかつ隣接して前記記録媒体を搬送し、インク滴噴射
記録を行うカラーインクジェット記録装置において、該
カラーインクジェット記録装置は、イエロー，マゼン
タ，シアン，ブラックのそれぞれの色のインクを噴射す
る前記マルチノズル型インクジェット記録ヘッドにイン
クを供給するためのインク容器を、連通手段を介して前
記マルチノズル型インクジェット記録ヘッドに接続し、
前記マルチノズル型インクジェット記録ヘッドと前記記
録媒体と前記インク容器の位置関係において、前記イン
ク容器を最下位とした前記順序の上下位置関係とし、前
記インク容器を離間、保持手段に載置するとともに、前
記各色のインク容器群の交換もしくはそれらへのインク
補給は、前記カラーインクジェット記録装置の前記イン
ク容器群が配置される部分の側壁を開閉して行うように
したので、複数個のインク吐出口が記録媒体の被印写幅
をカバーするように長尺化されたマルチノズル型インク
ジェット記録装置において、装置内で大量に使用される
インクが装置の主要部にかからないような装置構成なら
びに各色のインク容器群の交換もしくはそれらへのイン
ク補給を行う際に大掛かりにならないような装置構成を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラーインクジェット記録装置に適
用されるマルチノズル型インクジェット記録ヘッドを示
す部分斜視図である。

【図２】マルチノズル型インクジェット記録ヘッドの
一実施例として適用されるサーマルインクジェット記録
ヘッドの発熱体基板を説明するための図である。

【図３】サーマルインクジェット記録ヘッドの製作工
程を説明するための図である。

【図４】サーマルインクジェット記録ヘッドの動作説
明をするための図である。

【図５】本発明のマルチノズル型インクジェット記録
装置の記録部及びその周辺部分を示す側断面図である。

【図６】本発明のマルチノズル型インクジェット記録
装置を利用した複写装置を示す側断面図である。

【図７】本発明のマルチノズル型インクジェット記録
装置を利用した複写装置の他の実施例を示す側断面図で
ある。

【図８】本発明のマルチノズル型インクジェット記録
装置を利用した複写装置のさらに他の実施例を示す側断
面図である。

【符号の説明】

１…発熱体基板、２…第１電極（制御電極）、３…第２
電極（アース電極）、４，５…ボンディングパッド、７
…基板、８…蓄熱層（ＳｉＯ₂）、９…発熱体（Ｈｆ
Ｂ₂）、１０…電極（Ａｌ）、１１…保護層（Ｓｉ
Ｏ₂）、１２…電極保護層（Ｒｅｓｉｎ）、１３…別の
保護層、１４…発熱部、１５…電極部、１６…流路、１
７…ノズル、１８…共通液室、１９…天井板、２０…接
合層、２１…流路障壁、２２…フォトレジスト、２３…
フォトマスク、２４…インク供給路、２５…ポンプ、２
６…記録部、２７…インク容器、２７Ｙ…イエロー用イ
ンク容器、２７Ｍ…マゼンタ用インク容器、２７Ｃ…シ
アン用インク容器、２７Ｂ…ブラック用インク容器、２
９…インク容器トレイ、３１…インク、３２…気泡、３
３…吐出口、３４…流路、３５…発熱体基板、３６…発
熱体、３７…第１電極（制御電極）、３８…第２電極
（アース電極）、３９…インク滴、５１…底板、５２Ａ
…第１の離間壁、５２Ｂ…第２の離間壁、６０…電装系
ユニット、７２…ヘッドブロック、７２Ｙ…イエローイ
ンク用ヘッドブロック、７２Ｍ…マゼンタインク用ヘッ
ドブロック、７２Ｃ…シアンインク用ヘッドブロック、
７２Ｂ…ブラックインク用ヘッドブロック、７８…断熱
装置、８０…空気層、８４…ハロゲンヒータ、１０２…
スキャナ部、１０４…原稿走査ユニット、１０６…ロッ
ドアレイレンズ、１０８…露光ユニット、１１０…ライ
ンセンサ、１１２…ガイドレール、１１６…原稿台、１
１８…インクジェットプリンタ部、１３０…給紙部、１
３２…給紙搬送部、１３４…搬送部、１３６…排紙搬送
部、１３８…排紙トレー、１４０…回復処理装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４００〜２４００ｄｐｉの配列密度で数
千個〜数万個の発熱体およびそれに対応したノズルを、
記録媒体の被印写幅をカバーするように長尺化するとと
もに、１ノズルあたり数ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの頻度でイ
ンクをオンデマンドで噴射するマルチノズル型インクジ
ェット記録ヘッドを複数色のインクを噴射するように複
数個配列固定し、該複数個のマルチノズル型インクジェ
ット記録ヘッドのノズル面に相対する位置でかつ隣接し
て前記記録媒体を搬送し、インク滴噴射記録を行うカラ
ーインクジェット記録装置において、該カラーインクジ
ェット記録装置は、イエロー，マゼンタ，シアンのそれ
ぞれの色のインクを噴射する前記マルチノズル型インク
ジェット記録ヘッドをイエロー，マゼンタ，シアンの順
に配列するとともに、前記マルチノズル型インクジェッ
ト記録ヘッドにインクを供給するためのインク容器を、
連通手段を介して前記マルチノズル型インクジェット記
録ヘッドに接続し、前記マルチノズル型インクジェット
記録ヘッドと前記記録媒体と前記インク容器の位置関係
において、前記インク容器を最下位とした前記順序の上
下位置関係とし、前記インク容器をイエロー，マゼン
タ，シアンの順に配置し、前記インク容器を離間、保持
手段に載置したことを特徴とするカラーインクジェット
記録装置。
【請求項２】４００〜２４００ｄｐｉの配列密度で数
千個〜数万個の発熱体およびそれに対応したノズルを、
記録媒体の被印写幅をカバーするように長尺化するとと
もに、１ノズルあたり数ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの頻度でイ
ンクをオンデマンドで噴射するマルチノズル型インクジ
ェット記録ヘッドを複数色のインクを噴射するように複
数個配列固定し、該複数個のマルチノズル型インクジェ
ット記録ヘッドのノズル面に相対する位置でかつ隣接し
て前記記録媒体を搬送し、インク滴噴射記録を行うカラ
ーインクジェット記録装置において、該カラーインクジ
ェット記録装置は、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラ
ックのそれぞれの色のインクを噴射する前記マルチノズ
ル型インクジェット記録ヘッドにインクを供給するため
のインク容器を、連通手段を介して前記マルチノズル型
インクジェット記録ヘッドに接続し、前記マルチノズル
型インクジェット記録ヘッドと前記記録媒体と前記イン
ク容器の位置関係において、前記インク容器を最下位と
した前記順序の上下位置関係とし、前記インク容器を離
間、保持手段に載置するとともに、前記各色のインク容
器群の交換もしくはそれらへのインク補給は、前記カラ
ーインクジェット記録装置の前記インク容器群が配置さ
れる部分の側壁を開閉して行うことを特徴とするカラー
インクジェット記録装置。