JP2733275B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フアクシミリ、複写機、プリンター等の機
能を有する画像記録装置及びそれ等機能を備える複合
機、ワークステーシヨン等の出力機器として用いられる
画像記録装置に関する。

〔従来の技術〕

ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音の発生
が無視しうる程度に極めて小さいという点に於いて、最
近関心を集めている。その中で高速記録の可能性が有
り、而も所謂普通紙に特定の定着処理を必要とせずに記
録の行えるインクジエツト記録法は極めて有力な記録法
である。

インクジエツト記録装置に適用される記録ヘツドは、
一般に微細な液体吐出口（オリフイス）、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具えている。

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、そこにある液体に
吸収させて発熱させ、該発熱による作用で液滴を吐出，
飛翔させるエネルギー発生手段を用いた記録方法、或い
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。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エツト記録方法に用い
られる記録ヘツドは、記録用の液滴を吐出して飛翔用液
滴を形成する為の液体吐出口（オリフイス）を高密度に
配列することができるために高解像力の記録をすること
が可能である。その中でも電気熱変換体を熱エネルギー
発生手段として用いた記録ヘツドは、記録ヘツドとして
全体的なコンパクト化も容易で且つ、最近の半導体分野
における技術の進歩と信頼性の向上が著しいIC技術やマ
イクロ加工技術の長所を十二分に活用でき、長尺化及び
面状化（２次元化）が容易であること等からマルチノズ
ル化、高密度実装化が容易で、しかも大量に生産性良
く、製造コストも安価なインクジエツト記録用ヘツド及
び該ヘツドを有する装置を提供する事が可能である。

このようにエネルギー発生手段に電気熱変換体を用
い、半導体製造プロセスを経て製造されたインクジエツ
ト用記録ヘツドは、一般には各オリフイスに対応した液
路を設け、該液路毎に該液路を満たす液体に熱エネルギ
ーを作用させて、対応するオリフイスより液体を吐出し
て飛翔用液滴を形成する手段としての電気熱変換体が設
けられている。又、それ等各液路には、各液路に連通し
ている共通液室より液体が供給される構造となってい
る。

こうした記録ヘツドは記録時の非記録部分、あるいは
非記録時にはそのノズル等インクの吐出口の内部にイン
クを残したまま放置されることになる。この際、ノズル
内のインク液の乾燥および粘度の増加が起こり、記録に
際してのノズルからのインクの不吐出を生じる。この不
吐出に対しては記録ヘツドの全ノズルを駆動し、記録紙
に画像記録を行うのと同様にインクを吐出する吐出回復
処理を行うことが必要である。これは画像記録を行うた
めの吐出ではないため空吐出と呼ばれる。空吐出に際し
ては吐出口からインクが流出するので、この流出したイ
ンク（以下これを廃インクという）を吸収し、かつ貯留
する部材を設けるのが望ましいこととなる。

具体的には、吐出口から流出した廃インクを瞬時に吸
収する吸収部材としては高分子からなる多孔質体等が使
用され、貯留部材としては、吸収部材により一時的にと
らえられた廃インクを貯留するための貯留容器いわゆる
廃液タンクが使用されるのが一般的である。そして、吸
収部材はその機能上吐出口に対向した位置に配設され、
所定の位置に設けた廃液タンクとはフレキシブルチユー
ブ等を介して連通がなされている。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかしながらインクジエツト方式の画像記録装置にお
いては、記録面を規制する記録紙の搬送手段がインク吐
出口に近接対向して設けられているので、前記空吐出を
行う際には搬送手段とインク吸収部材との置換を行わな
ければならない。

そこで空吐出は、記録ヘツド部または搬送手段を移動
させた状態でインク吸収部材を記録ヘツド部に対して対
向可能として行われている。しかしながら空吐出は、記
録中にも全てのノズルから吐出していない場合を考慮し
て記録に使用しないノズルが不吐出となるのを防止する
ために、記録中にも行わなければならない。この場合、
記録ヘツド部または搬送手段の移動時間中は記録を行う
ことができないために、特に一度に複数枚の連続記録を
行う際などには記録動作を一旦中断して空吐出を行わな
くてはならず、記録時間の遅延（所定時間中に記録でき
る記録量の減少）が問題となる場合があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の画像記録装置は、 インクを吐出する吐出口が複数配列され記録紙に対し
て画像記録を行うための、長尺化された記録ヘッドと、 該記録ヘッドの前記複数の吐出口に対向する位置へ記
録紙を搬送するための搬送手段と、 該搬送手段の表面に当接して該表面を清掃するための
吸収体と、 を有し、 画像記録に無関係な、前記吐出口の回復のためのイン
クの吐出を前記搬送手段の表面に対して行うことを特徴
とする。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて、本発明の実施例について説明
する。

第１図は本発明の一実施例によるインクジエツト記録
装置の概略断面図であり、第２図は記録・搬送部分近傍
の模式的説明図である。まず、概略の構成について説明
すると、図において、301は原稿を読み取りそれを電気
信号に変換するスキヤナー部で、そのプリンタ部302の
記録ヘツド部305にドライブ信号として与えられる。給
紙部303にはその際の記録媒体としての記録紙が収納さ
れると共に必要時一枚ずつベルト搬送部304へ向って送
り出される。記録紙は前記ベルト搬送部304を通過する
際、前記記録ヘツド部305により画像記録がなされ、定
着排紙部307を経てトレイ308へ送り出される。なお、30
6は回復キヤツプ部であり、前記記録ヘツド部305が常時
印字可能な状態を維持させるための機能をもつ。

ここで、記録ヘツドは非記録時にそのノズル等インク
の吐出口の内部にインクを残したまま放置されることに
なる。この際記録ヘツドのノズル先端に接合可能なキヤ
ツピング手段を設け、非記録時にはこの接合を行うこと
によりいわば記録ヘツドに蓋をかぶせた状態で周囲の雰
囲気から密封し、かつ接合部分の空気層をインクの蒸気
で満たして飽和蒸気圧にすることによってノズル内のイ
ンク液の乾燥および粘度の増加を防止する手段をとって
いる。さらにこのような手段では低湿環境下や長期間記
録を休止するような場合には、上記の如きキヤツピング
を行って乾燥防止を図ってもインクの粘度の増加は避け
られず、従って記録に際してのノズルからのインクの不
吐出を防止することが困難である。このような休止後最
初にインクが吐出するかしないかの問題に対しては回復
ポンプ（不図示）を駆動してインクを加圧循環し、記録
ヘツドの全ノズルからインクを排出させるようにしたイ
ンク加圧循環手段をも併用して行っている。また上記の
不吐出の状態が軽微なものに対してはヘツドの全ノズル
を駆動し、用紙等に記録を行うと同様にインクを吐出す
る。これは画像記録を行うための吐出ではないため空吐
出と呼ばれる。

次に本装置の電源投入以降の画像記録のシーケンスを
説明する。

まず、画像記録装置の電源が投入されると、前述した
インク加圧循環による不吐出回復動作を行う。

この一連の動作により電源投入前に長時間の装置の停
止状態があり、インクの増粘（乾燥により粘度が増すこ
と）による固着や泡の発生によるインクの不吐出を防止
できる。このインク加圧循環動作は電源投入時直後にの
み実行される訳ではない。例えばインクの増粘等の生じ
易い高温、高湿環境下での使用や電源投入後、再び長時
間の非使用、放置状態があり、前記固着、泡の発生等の
問題が生ずることを考慮し、タイマー手段等により一定
時間（上記問題の生ぜぬ許容時間内以後サイクル時間と
呼ぶ）毎に上記インク加圧循環動作を行わせしめること
により解決している。さらに記録ヘツド部305近傍に湿
度センサー（図示せず）が設けられており、その信号に
より前記インク加圧循環動作を何時間毎に行うか、及び
インク加圧時間を何秒間行うかの変更制御を行ってい
る。すなわち低湿度状態において使用する際には前記サ
イクル時間を短くするか、前記インク加圧時間を長くす
るようにしている。また、両者を同時に変更することに
よりさらに効果があることも確認されている。記録開始
の信号が入力されると、全記録ヘツドの全ノズルに対し
吐出パルスを一定数与えインク吐出を行わせしめる空吐
出動作を行い、記録直前の不吐出防止を行う。この空吐
出のパルス数も前記したインク加圧循環動作時と同様に
前記湿度センサーの信号により制御される。すなわち、
低湿度の状態時には空吐出のパルス数を増加させてい
る。インク加圧循環動作の空吐出動作との不吐出防止に
対する効果の差は前者の方が大きく、従って空吐出動作
によってもインクの増粘・固着等により不吐出が防止出
来なくなる時間が、インク加圧循環動作をさせる前記サ
イクル時間の決定要因となっている。従って非使用時に
は、前記キヤツピング手段により記録ヘツドの吐出面を
外気より遮断し、インクが乾燥し固着するのをある程度
防止し、空吐出動作のみでヘツドの全ノズルが吐出可能
な状態となるように構成されている。

ここで記録用紙に対して印字を開始するために、カセ
ツト411に収納されている記録用紙がピツクアツプロー
ラ412により給紙され、搬送ローラ413,414及びガイド部
419を経て停止しているレジストローラ対415,416のニツ
プ部へ送り込まれている。ここで用紙はレジスタローラ
対415,416のニツプ部にその先端が当接した後さらに若
干の時間搬送ローラ413,414によりさらに送り出され、
その分により用紙にはガイド部419内にループが形成さ
れる。この動作は電子写真複写機等が通常行っているレ
ジスト合せの手段で、ループ力により先端レジスト合
せ、及び用紙斜行の矯正がなされる。

次にレジスタローラ対415,416が回転を開始しガイド4
17,418を経て搬送ベルト101上へ送り出されるが、この
レジスタローラ対415,416の回転開始の信号をベースに
原稿の走査開始の信号及び各ヘツド1C,1M,1Y,1Bkの印字
開始信号が発せられる。搬送ベルト101上に送り込まれ
てきた記録用紙は静電吸着力によりその先端から順次搬
送ベルト101表面上に密着され、記録ヘツド1C,1M,1Y,1B
kの直下を通過する際に印字が行われる。この後用紙は
定着・排紙部307へ搬送されるが、用紙が搬送ベルト101
からガイド213へ受け渡される際、駆動ローラ102の直径
を比較的小さく設定し、紙の腰の強さにより自然分離さ
せる所謂曲率分離の手段により行っている。ここで駆動
ローラ102の直径はその一回転により摩擦駆動されるベ
ルト101の表面の移動距離が第１番目のヘツドであるヘ
ツド1Cと第４番目のヘツドであるヘツド1Bkの各々の吐
出口間の距離を等しくなるように設定してある。これは
駆動ローラ102の径に偏心成分があった場合画像上レジ
ズレとして発生するのを考慮したものである。理想的に
は、隣り合うヘツドの各々の吐出口間の距離分駆動ロー
ラの１回転によりベルト101の表面が駆動されることで
あるが、機械的強度を考慮して駆動ローラ102の直径の
最小値としては限度があり、これを考慮すると比較的大
きいものとなる。これが４ヘツド間で３倍の距離が必要
となるので装置の大型化をまねくこととなる。従ってヘ
ツド距離として一番離れておりその他のレジズレの要因
を多く含む第１番目のヘツドと第４番目のヘツド間を考
慮している。しかしながら、それは第１番目のヘツドと
第３番目のヘツド間でも良く、当然ながら隣り合うヘツ
ド間でも良く、前記のものに限定されるものではない。
但し、前記した如き駆動ローラの径及びヘツド間距離に
対しては何らかの配慮は必要である。

以上のように印字、記録された記録紙は排紙ローラ21
1,212により搬送、蹴り出されてトレイ420に積載され
る。

次に先に述べた不吐出防止のシーケンスについて説明
する。先の述べたように装置に電源が投入された際、非
記録状態に長時間放置されていた場合を考慮してインク
の循環回復動作を行う。この後キヤツピングの状態で記
録開始の信号が入力されるまで待機するが、その間固着
タイマー手段が作動すると再び循環回復動作を行う。こ
の固着タイマー手段とは、電源投入後であっても非記録
状態が長時間続いた場合のインク粘度増加による不吐出
を防止するもので、インクの特質及びその使用環境によ
っても異るものであるが何時間というオーダーのもので
ある。次に記録開始の信号が入力されると、搬送ベルト
が回転すると同時に搬送ベルト上に空吐出が行われる。
空吐出は記録紙が記録ヘツドの真下を通過する前に終了
し、続いて記録紙に対して印字記録が行われる。空吐出
されたインクが付着した搬送ベルトの表面はインク吸収
体119を備えたクリーナー120によって清掃される。イン
ク吸収体119は例えばポリビニルホルマール樹脂などの
連続多孔質部材で形成され、吸収されたインクは開口12
0より外部に流出・回収される。このため空吐出された
インクが搬送ベルト表面に残り記録紙を汚すことはな
い。記録中に発一タイマーが作動した場合には再び空吐
出を行う。通常記録紙と記録紙の間は50〜150mm程度の
間をあけて搬送されるが、記録中に行う空吐出はこの記
録紙間の搬送ベルトに向けて行われる。このため空吐出
により記録を中断する必要がない。

前記した発一タイマーは記録中に全てのノズルから吐
出していない場合を考慮して記録に使用しないノズルが
不吐出となるのを防止するために、タイマー手段により
前の空吐出から一定時間後に行うものである。これは軽
微な不吐出を空吐出手段により回復されるもので、比較
的短時間の何分というオーダーのものである。こうして
設定枚数分の画像記録が終了すると、発一残タイマーの
設定時間のある一定時間はヘツドダウンの状態を保ち、
次の記録開始の入力信号を待つ。ここで発一残タイマー
の設定時間内に記録開始の信号が入力されない場合に
は、ヘツドアツプしキヤツピング状態となる。また設定
時間内に記録開始の信号が入力された場合には、そのま
ま記録を開始して前記した如き画像記録のシーケンスを
とる。ここで発一残タイマーとは前回の空吐出から画像
記録終了までの時間を発一タイマー時間から差し引いた
時間のことであるが、ヘツドがヘツドダウン状態でキヤ
ツピングされていない状態での待機時間であるため、イ
ンクが乾燥し易い事を考慮して計算上の差し引き時間よ
りも若干短く設定される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の画像形成装置によると、
インクジエツトヘツド部へと記録紙を搬送するための搬
送ベルト上の記録紙間に直接インクの空吐出を行うこと
により、記録動作を中断することなく記録ヘツドのイン
ク不吐出の防止、回復を行うことができる効果がある。

また、吸収体が搬送手段の表面に当接して該表面を清
掃するので、装置は清浄な状態に保たれ、記録紙の汚れ
が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるインクジエツト記録装
置の概略断面図、第２図は本発明を説明するための模式
的説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 節 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 三富 達夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクを吐出する吐出口が複数配列され記
   録紙に対して画像記録を行うための、長尺化された記録
   ヘッドと、 該記録ヘッドの前記複数の吐出口に対向する位置へ記録
   紙を搬送するための搬送手段と、 該搬送手段の表面に当接して該表面を清掃するための吸
   収体と、 を有し、 画像記録に無関係な、前記吐出口の回復のためのインク
   の吐出を前記搬送手段の表面に対して行うことを特徴と
   する画像記録装置。
2. 【請求項２】前記搬送手段の表面に対するインクの吐出
   は記録紙間で行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の画像記録装置。
3. 【請求項３】前記吸収体は連続多孔質部材である特許請
   求の範囲第１項に記載の画像記録装置。
4. 【請求項４】前記記録ヘッドは、前記吐出口からインク
   を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する発
   熱素子を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の画像記録装置。