JPH0199849A - カラーインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ この発明は、カラーインクジェット記録装置に係り、特
に、カラー画像記録を行うに当って少なくとも静電エネ
ルギが含まれたエネルギ信号によってインクを飛翔させ
るようにしたカラーインクジェット記録装置の改良に関
する。

［従来の技術］ 従来のインクジェット記録装置のうち静電エネルギを利
用したものとしては、例えば、ヘッド本体に所定のイン
クが充填されるスリット状のインク室を形成し、このイ
ンク室の出口側のインク吐出部の一側には画素密度に応
じた電極群が配列されてなる電極アレイを設ける一方、
上記インク室のインク吐出口に対向した部位には対向電
極を設け、電極アレイの各電極と対向電極との間に画像
情報に応じた制御信号を印加することにより、電極アレ
イに面したインクに静電信号を印加し、インク面と対向
電極との間に画像パターンに対応した静電界を形成し、
この静電界に基づく誘引力によって、対向電極の手前側
に配置された記録シートに向かってインクを飛翔させる
所謂静電型タイプ（特開昭５６−３７１６３号公報）や
、本願発明者らが開発した所謂熱静電型タイプ、具体的
には、ヘッド本体に所定のインクが充填されるスリット
若しくは透孔状のインク室を形成し、このインク室の出
口側のインク吐出部の一側には画素密度に応じた発熱抵
抗体群が配列されてなる発熱抵抗体アレイ等を設ける一
方、インク面から記録シート側へ向けて−様な静電界を
作用させるべくインクに対して静電信号が印加される静
電信号印加手段を設け、発熱抵抗体アレイ等によって画
像情報に応じた熱信号をインクの各単位領域に印加する
と共に、静電信号印加手段からの所定の静電界の誘引力
によって加熱されたインクの各単位領域を画像パターン
に応じて記録シートへ飛翔させるようにしたもの（特願
昭６１−６７３０１号）が既に知られている。

ところで、この種の技術を応用して例えば熱静電型タイ
プのカラーインクジェット記録装置を構成すると第７図
に示すようなものが考えられる。

これは、記録シート１を搬送するシート搬送ロール２と
、このシート搬送ロール２に対向して配設されて複数の
色相インク（例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエ
ロ）で記録シート１上にカラー画像を形成する複数の熱
静電型記録ヘッド３（具体的には、ブラック用３ａ１シ
アン用３ｂ。

マゼンタ用３ｃ、イエロ用３ｄ、予備３ｅ）とを備えて
いる。

ところが、各色相インクの物性（特に粘度）は夫々異な
るため、各色相インクを飛翔可能な状態まで加熱する条
件がまちまちとなり、各記録ヘッド３への熱信号印加手
段を夫々別個独立に構成することが必要になる。すなわ
ち、各記録ヘッド３を構成するに当って、熱信号印加手
段の発熱抵抗体を共用化した場合には、印加すべき熱エ
ネルギ量の関係から、各発熱抵抗体への駆動用電源４（
具体的には４ａないし４ｅ）が各記録ヘッド３毎に必要
になり、しかも、発熱抵抗体への電圧印加時間と印加タ
イミングとを制御する同期制御回路５（具体的には５ａ
ないし５０）が必要となり、回路構成が複雑になるとい
う問題が生ずる。尚、符号６は各記録ヘッド３のインク
室に充填されるインクと上記シート搬送ロール２との間
に静電界を形成すべく各色相インクに上記熱信号に同期
した静電信号を印加するだめの静電誘導用高電圧電源で
ある。

また、各記録ヘッド３のインク室内に充填されるインク
は、各色相インクを夫々所定の濃度にしようとすると、
ある程度高粘度のインクを使用することが必要になる（
特に顔料分散型のインクを使用する場合）。すると、前
記インク吐出部へのインクの再供給性が必然的に悪くな
り、その分、印字速度が遅くなるという問題も生ずる。

尚、静電エネルギだけでインクを飛翔させるようにした
所謂静電型タイプにあっても、静電信号印加手段を各記
録ヘッド毎に別個独立に構成しなければならず、上述し
た熱静電型タイプと同様な問題が生ずる。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、以上の問題点に着目して為されたものであ
って、静電エネルギでインクを飛翔させるタイプを前提
とし、印字動作の高速化を図りながら、全体の構成を簡
略化できるようにしたカラーインクジェット記録装置を
提供するものである。

すなわち、この発明は、記録シートを搬送するシート搬
送手段と、このシート搬送手段に対向して配設されて複
数の色相インクで記録シート上にカラー画像を形成する
複数の記録ヘッドとを備えてなるカラーインクジェット
記録装置を前提とし、インク吐出口が開設されたインク
室を有するヘッド本体と、上記インク室のインク吐出口
に面したインク吐出部に保持されたインクの各単位領域
に対し画像情報に応じた少なくとも静電エネルギが含ま
れるエネルギ信号を印加して記録シート側へインクを飛
翔させるエネルギ印加手段とで各記録ヘッドを構成し、
記録ヘッドの少なくとも一つには、エネルギ印加手段に
よるエネルギ信号の印加動作前にてインク室内の色相イ
ンクの粘度が略−定に調整される予熱手段を設けたもの
である。

このような技術的手段において、上記′シート搬送手段
としては、適宜設計変更して差支えないが、部品点数の
低減化を企図した場合には、全体をロール状に形成し、
静電信号印加時に必要な対向電極を兼用するように設計
してもよい。また、記録ヘッドとしては、熱静電タイプ
のものであってもよいし、静電タイプのものであっても
差支えない。

また、各記録ヘッドにて使用するインクについても、温
度上昇に伴って粘度が低下する温度依存性を有するもの
であれば目的とする色相のものを選定して差支えない。

また、上記記録ヘッドのヘッド本体としては、インク室
を有するものであればヘッド本体の構成部材やインク室
の形状等適宜設計変更して差支えなく、インク室のイン
ク吐出口の具体的態様についてもスリット、透孔のいず
れでもよい。

更に、エネルギ印加手段としては記録ヘッドのタイプに
応じて適宜選定して差支えなく、例えば熱静電タイプで
あれば、熱信号印加手段と静電信号印加手段とを組合せ
゛たものになり、この場合、熱信号印加手段としては、
画素密度に応じて複数の発熱抵抗体が配されてなる発熱
抵抗体アレイを用いて間接的にインクを加熱するように
してもよいし、輻射線を加熱源として画素密度毎にイン
クを加熱するようにしてもよいし、所定の抵抗率を持つ
インク自体を直接通電して加熱する等適宜選択して差支
えなく、一方、上記静電信号印加手段についても、熱信
号印加手段で加熱されたインクの単位領域を記録シート
側へ飛翔させる程度の静電誘引力を一様に生じさせるも
のであれば適宜設計変更して差支えない。また、静電タ
イプについては、インク吐出部のうち画素密度に対応し
たインクの単位領域を画像情報に応じて選択的に飛翔さ
せることができるものであれば、インク吐出部に画素密
度に応じて制御電極を配設し、各電極を介して対応する
インクの単位領域に画像情報に応じた静電信号を印加す
るもの等適宜設計変更して差支えない。

更にまた、上記予熱手段の配設対象については、基本的
に予熱動作が必要な記録ヘッドにのみ組込めばよく、必
ずしも記録ヘッドの全部に組込む必要はない。そして、
上記予熱手段の具体的構成として発熱抵抗体等の適宜の
加熱素子を用いて差支えな（、エネルギ印加手段として
熱信号印加手段を用いる場合には、熱信号印加手段の発
熱部と別個に設けてもよいし、両者を兼用するようにし
てもよい。また、上記加熱素子の配設箇所については、
インク室に面した箇所でもよいし、ヘッド本体の外側面
でもよいし、インクの供給路やインク溜め部分に設ける
ようにしてもよい。このとき、インクの熱伝導効率から
すれば、インク室に面した箇所に加熱素子を配設するこ
とが好ましく、製造性の観点からすると、ヘッド本体の
外側面に上記加熱素子を設けることが好ましい。そして
、インクの供給路やインク溜め部、分に加熱素子を設番
プるタイプについては、インク室にインクを供給する過
程における熱損失を防止する上でインクの供給路周辺を
断熱材で覆うように設計することが好ましい。また、各
予熱手段の作動タイミングについては各色相インクの粘
度が飛翔し易い所定値になるように適宜設計変更して差
支えないが、特に、エネルギ印加手段として熱信号印加
手段を含むりイブにおいては、画像のコントラストを良
好に保つという観点からすれば、インクの予熱時温度に
おける粘度とインクの飛翔部温度における粘度との比を
示ず粘度コントラストが３以上であることが好ましい。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、記録ヘッドの全部
若しくは一部に配設された予熱手段は、エネルギ印加手
段によるエネルギ信号の印加動作前にインクに対して予
め熱エネルギを所定量だけ与えるので、カラー画像を得
る上である程度高粘度のインクを使用したとしても、イ
ンクの粘度が上記予熱量だけ下がる。このため、上記予
熱手段の予熱量を適宜設定しておけば、各記録ヘッドに
おける各色相インクの粘度はエネルギ信号印加前にて飛
翔し易い状態で略一定に保たれる。

［実施例］ 以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの発明の詳細
な説明する。

第１図においては、熱静電型のカラーインクジェット記
録装置にこの発明を適用したものであり、その基本的構
成は、記録シート１を搬送するシート搬送ロール２と、
このシート搬送ロール２に対向して配設されて複数の色
相インク（例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエロ
）で記録シート１上にカラー画像を形成づる複数の熱静
電型記録ヘッド３（具体的にはブラック用３ａ、シアン
用３ｂ、マゼンタ用３Ｃ，イエ日用３ｄ、予備用３ｅ）
とを備えている。

この実施例において、上記各記録ヘッド３は、第１図及
び第２図に示すように、インク吐出口１３ａが開設され
たスリット状のインク室１３を有するヘッド本体１０と
、インク室１３のうちインク吐出口１３ａに面したイン
ク吐出部１３ｂに保持されたインク１４の各単位領域に
対してエネルギ信号を印加するエネルギ印加手段２０と
、上記インク室１３のインク吐出部１３ｂ内のインク１
４をエネルギ信号印加動作前にて予め加熱する予熱手段
４０とで構成されている。

上記ヘッド本体１０は、一対のアルミナセラミックス等
からなる絶縁基板１１．１２をスペーサ部１２ａを介し
て例えば５０μｍ程度離間配置し、両絶縁基板１１．１
２間にスリット状のインク室１３を確保すると共に、こ
のインク室１３のインク吐出口１３ａに面した部分を飛
翔インク保持用のインク吐出部１３ｂとしたものである
。そして、この実施例においては、予備用の記録ヘッド
３ｅを除く各記録ヘッド３ａないし３ｄのインク室１３
に収容される各色相インク１４°としては、パラフィン
、オレフィン等の油性媒体に適宜色相の顔料、染料を分
散または溶解したもので、第５図に点線（ブラック）、
実線（シアン）、−点鎖線（マゼンタ）、二点鎖線（イ
エロ）で示すような温度−粘度特性を有するものが用い
られる。そしてまた、上記インク室１３にはインク供給
パイプ１５が連通接続されており、このインク供給パイ
プ１５にはインクポンプ及びインクタンク（いずれも図
示せず）が連通配設され、インクポンプがインクタンク
内の各色相インク１４をインク供給パイプ１５を介して
インク室１３に順次供給するようになっている。このと
き、上記インク３の供給圧はインク１４飛翔動作前にお
いて各色相インク１４がインク吐出口１３ａから流出し
ないように制御されている。

また、上記エネルギ印加手段２０は、インク吐出部１３
ｂ内のインク１４の各単位領域に画像情報に応じた熱信
号を印加する熱信号印加手段２１と、インク１４面から
記録シート１側に向かう静電誘引力を形成すべくインク
１４に静電信号を印加する静電信号印加手段２７とで構
成されている。

この実施例において、熱信号印加手段２１は、第２図及
び第３図に示すように、画素密度（例えば８ドツト／　
ｔｔｔｘ　）毎にＴａ２Ｎ薄膜からなる発熱抵抗体２２
を配列してなる発熱抵抗体アレイが用いられる。各発熱
抵抗体２２は一方の絶縁基板１１の内面のうちインク吐
出部１３ｂに面して形成されるもので、各発熱抵抗体２
２は通電用電極２３を介して各記録ヘッド３共通の駆動
用電源２４に接続されると共に、この駆動用電源２４に
は、各発熱抵抗体２３に対する電圧印加時間及び印加タ
イミングを制御する各記録ヘッド３共通の同期制御回路
２５が接続されている。尚、符丹２６は上記発熱抵抗体
２２及び通電用電極２３を絶縁被覆する５ｉ０２等の絶
縁層である。

一方、上記静電信号印加手段２７は、上記発熱抵抗体ア
レイを設けた側の絶縁基板１１の絶縁層２６上に被覆さ
れる導体からなる静電誘導用電極層２８と、上記シート
搬送ロール２上に設けられる導体からなる対向電極層２
９と、静電誘導用電極層２８及び対向電極層２９間に介
装されて静電駆動パルスを発生すると共に静電信号をイ
ンク１４に印加する静電誘導用電源３０とで構成され、
上記静電駆動パルスの印加タイミングは、熱信号印加手
段２１の駆動タイミングに同期するように上記同期制御
回路２５によって制御されている。

更に、上記予熱手段４０は、第２図及び第４図に示すよ
うに、上記一方の絶縁基板１２の内面にインク室１３の
長手方向に沿って帯状の予熱用発熱抵抗体４１を耐熱性
接着材（図示せず）で接着固定したものであり、この予
熱用発熱抵抗体４１の上には絶縁層４２が被覆されてい
る。そして、上記予熱用発熱抵抗体４１の両端には通電
用電極４３が配設され、この通電用電極４３を介して温
度制御回路４４が接続されている。この渇瓜制御回路４
４は、例えば熱雷対４５で検出される温度情報に従って
予め設定された制御温度Ｔ℃に到達するまでインク１４
を予熱するようになっている。

この実施例においては、四つ記録ヘッド３ａないし３ｄ
に充填されるインク１４の粘度がエネルギ印加手段２０
によるエネルギ信号印加動作前に略一定（この実施例で
は約３７ｃｐｓ）になるように上記制御温度Ｔ℃が設定
されている。具体的には、ブラックインクは２５℃、シ
アンインクは６１℃、マゼンタインクは５１℃、イエロ
インクは３７゜５℃に設定されている。

次に、この実施例に係るカラーインクジェット記録装置
の作動について説明する。

各記録ヘッド３においては、インク吐出部１３ｂ内の各
色相インク１４の各単位領域には熱信号印加手段２１に
より画像情報に応じた熱信号が印加され、この状態で、
熱信号が印加された各色相インク１４の単位領域の粘度
、表面張力が低下して飛翔可能な状態に設定される。そ
して、この熱信号の印加動作タイミングに同期して静電
信号が印加されると、この静電信号に基づく静電誘引力
により飛翔可能な状態に達した各色相インク１４が記録
シート１側へ隆起し、隆起したインク柱１４ａ　　（第
２図中仮想線で示す）の先端が記録シート１に接触付着
し、各色相インク１４による印字ドツトＤが形成される
のである。

このような印字動作過程において、上記予熱手段４０を
作動させない状態で各色相インク１４を飛翔させるには
、以下の表に示すような条件で熱信号印加手段２１を作
動させなければならない。

この場合、飛翔時粘度と常温時粘度との粘度差が各色相
インク１４でまちまちになるため、上記発熱抵抗体２２
への印加エネルギも０．５０〜０．７０ｍｊまで幅がで
きてしまう。

ところが、この実施例にあっては、熱信号印加手段２１
動作前において、予熱手段４０が働いて各色相インク１
４の粘度を予め３７ｃｐｓ程度にインク１４温度を制御
してしまうため、飛翔時粘度との粘度差が略一定になり
、その結果、発熱抵抗体２２への印加エネルギが略０．
５ｍｊで一定になる。従って、予熱手段４０を作動させ
ない場合には、印加エネルギが各色相インク１４毎に異
なるため、第７図に示すように、夫々の記録ヘッド３に
つき個別に駆動用電源４（４ａないし４ｅ）及び同期制
御回路５（５ａないし５ｅ）が必要になってしまうが、
この実施例にあっては、−組の駆動用電源２４と同期制
御回路２５とがあればよいことになり、その分、装置構
成が簡略化される。

尚、この実施例にあっては、インク室１３の内壁に予熱
手段４０としての発熱抵抗体４１を設けているが、第６
図に示すように、ヘッド本体１０の外側面に予熱用発熱
抵抗体４６を設けると共に、安全上の観点から上記予熱
用発熱抵抗体４６を絶縁Ｆ１４７で被覆し、絶縁基板１
１を介してインク１４を間接的に予熱するようにしても
よい。このタイプによれば、熱伝達効率が若干低下する
ものの、実施例で示したものと略同様な作用、効果を奏
するぽか、エネルギ印加手段２０の発熱抵抗体２２アレ
イや静電誘導用電極層２８との干渉等を考慮することな
く、上記予熱用発熱抵抗体４６を独自に配設することが
可能になるため、ヘッド本体１０の製造作業をより簡単
なものにすることができる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明に係るカラーインク
ジェット記録装置によれば、各記録ヘッドにおける各色
相インクの粘度をエネルギ信号印加前にて飛翔し易い状
態で略一定にすることができるので、高粘度インクを使
用したとしても、インク吐出部へのインクの再供給性を
速めることができる分、印字動作の高速性を実現すると
ができると共に、各色相インクに対するエネルギ信号の
印加度合を共通にすることが可能になる分、装置構成自
体を簡略化づることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るカラーインクジェット記録装置
の一実施例を示す概略図、第２図は上記実施例に係るカ
ラーインクジェット記録装置で用いられる記録ヘッドの
詳細を示す説明図、第３図及び第４図は第２図中■方向
及び■方向から見た矢視図、第５図はこの実施例に係る
カラーインクジェット記録装置で用いられる各色相イン
クの特性を示すグラフ図、第６図はこの実施例において
用いられる記録ヘッドの変形例を示す説明図、第７図は
従来におけるカラーインクジェット記録装置の一例を示
す説明図である。 ［符号の説明］ １・・・記録シート ２・・・シート搬送ロール（シート搬送手段）３・・・
記録ヘッド １０・・・ヘッド本体 １３・・・インク室 １３ａ・・・インク吐出口 １３ｂ・・・インク吐出部 １４・・・インク ２０・・・エネルギ印加手段 ２１・・・熱信号印加手段 ２７・・・静電信号印加手段 ４０・・・予熱手段 ４１．４６・・・予熱用発熱抵抗体 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代　理　人　　
弁理士　　中村　初演 （外２名） 第３図 第４図 第５図 インク温度（’Ｃ） ４６：予熱用発熱抵抗体 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録シート（１）を搬送するシート搬送手段（２）
   と、このシート搬送手段（２）に対向して配設されて複
   数の色相インク（１４）で記録シート（１）上にカラー
   画像を形成する複数の記録ヘッド（３）とを備えてなる
   カラーインクジェット記録装置において、上記各記録ヘ
   ッド（３）は、インク吐出口（１３ａ）が開設されたイ
   ンク室（１３）を有するヘッド本体（１０）と、上記イ
   ンク室（１３）のインク吐出口（１３ａ）に面したイン
   ク吐出部（１３ｂ）に保持されたインク（１４）の各単
   位領域に対し画像情報に応じた少なくとも静電エネルギ
   が含まれるエネルギ信号を印加して記録シート（１）側
   へインク（１５）を飛翔させるエネルギ印加手段（２０
   ）とを含み、 記録ヘッド（３）の少なくとも一つには、エネルギ印加
   手段（２０）によるエネルギ信号の印加動作前にてイン
   ク室（１３）内の色相インクの粘度が略一定に調整され
   る予熱手段（４０）を設けたことを特徴とするカラーイ
   ンクジェット記録装置。 ２）エネルギ印加手段（２０）は、インク吐出部（１３
   ｂ）内のインク（１４）の単位領域毎に画像情報に応じ
   た熱信号を印加する熱信号印加手段（２１）と、前記熱
   信号に同期してインク（１４）面から記録シート（１）
   側へ向かう静電誘引力を形成すべくインク（１４）に対
   し静電信号を印加する静電信号印加手段（２７）とを備
   えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   カラーインクジェット記録装置。 ３）予熱手段（４０）は、インク室（１３）の壁面に設
   けられた予熱用発熱抵抗体（４１）を備えているとを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のカラーインクジェ
   ット記録装置。 ４）予熱手段（４０）は、ヘッド本体（１０）の外側面
   に設けられた予熱用発熱抵抗体（４６）を備えているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のインクジェ
   ット記録装置。