JPH02179773A - 画像記録装置 - 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〕 本発明は、ファクシミリ、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、
ワークステーショ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〕

ノンイクパクト記録法は、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
行えるインクジェット記録法は極めて有力な記録法であ
る。

インクジェット記録装置に適用される記録ヘッドは、一
般に微細な液体吐出口（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飛翔用液滴
を形成する為の液体吐出口（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ッドは、記録ヘッドとして全
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ェット記録用ヘッド及び
該ヘッ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ェット用
記録ヘッドは、一般には各オリフィ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、対応するオリフィ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。

第４図はこの様なインクジェット記録ヘッドの概略構成
図であり、エツチング・蒸着・スパッタリング等の半導
体製造プロセス工程を経て、基板１１０２上に成膜形成
された電気熱変換体１１０３、電極１１０４、液路壁１
１０５、天板１１０６から構成されているインクジェッ
ト記録ヘッドが示されている。記録用液体１１１２は図
示していない液体貯蔵室から液体供給管１１０７を通し
て記録ヘッド１１０１の共通液室１１０８内に供給され
る。図中１１０９は液体供給管用コネクタである。共通
液室１１０８内に供給された液体１１１２は所謂毛管現
象により液路１１１０内に供給され、液路先端の吐出口
面（オリフィス面）でメニスカスを形成することにより
安定に保持される。ここで電気熱変換体１１０３に通電
することにより、電気熱変換体面上の液体が急峻に加熱
され、液路中に気泡が生起され、その気泡の膨張・収縮
により吐出口１１１１から液体を吐出し液滴が形成され
る。上述したような構成により、吐出口密度１６ノズル
／ｍｍといった高密度の吐出口配列で１２８吐出口或い
は２５６吐出口という、更には、記録幅内全域にわたっ
て吐出口が配置されたマルチノズルのインクジェット記
録ヘッドが形成できる。

第５図は上記したインクジェット記録ヘッドが実際に記
録装置に配置されているインクジェット記録装置の構成
例を示す模式的斜視図である。同図においては、前記し
た記録ヘッドと同様の記録ヘッド１１０１はモータ１２
１６の駆動によりレール１２１３ａ上を往復動されるキ
ャリッジ１２１４と一体的に構成されている。インクタ
ンク１２２２Ｙ、１２２２Ｍ１２２２Ｃ，１２２２Ｂ内
に収容されたインクはポンプ１２２３Ｙ、　　１２２３
Ｍ、　　１２２３ｃ、　　１２２３Ｂにより記録ヘッド
１１０１内に供給される。被記録部材（記録紙）はプラ
テンローラ１２１２に沿って搬送され一時停止する。そ
して、記録ヘッド１１０１はレール１２１３ａ、１２１
３ｂに沿って往動しながらインクを吐出して画像記録を
行う。所定紙幅分の画像記録を行うと再び記録ヘラＪ’
１ｌＯ１はレール１２１３ａ。

１２１３ｂに沿って復動しホームポジションへ戻るが、
この間に記録紙はプラテンローラ１２１２により所望量
搬送され再び停止する。そして、このような動作を繰り
返し画像記録は行われる。

このように停止している記録紙に対し記録ヘッドを往復
動させつつ印字を行う記録方式を以降シリアルスキャン
方式と呼ぶ。

〔発明が解決しようとしている課題〕

このような画像記録装置では、インクをオリフィスより
吐出して形成された飛翔液滴を被記録部材（記録紙）上
に付着させて記録を行うので、記録中の記録紙と記録ヘ
ッドとの距離は例えば０．５ｍｍ程度の一定値に保たれ
ることが望ましい。その為、記録紙を搬送するためのベ
ルト搬送部に吸着手段を設けてこれを作動させてベルト
と記録紙を密着させ、さらにベルト自体を平面にするた
めに記録ヘッドに対向した位置にベルト案内部材（プラ
テン）を設けている。そして吸着力を増し、この状態を
安定させることで記録領域内の記録紙の平面度を出し、
記録の安定性を出している。吸着の安定の為に従来では
例えば静電吸着を行う場合には強力な高圧電源を用いて
ベルトの表面電位を大きくしたり、エア吸引の場合には
大型のポンプで大きな負圧を発生させたりしており、事
務所あるいは家庭等の一般使用状況での使用においては
必ずしも実用的といえない場合があった。

さらに上記搬送ベルトから記録紙を分離する際にも、曲
率分離方式だけでは十分に分離できず、分離爪などの補
助手段が必要となっていた。このため、分離爪によって
ベルト表面に傷がついたり、分離爪作動時に記録紙にシ
ョックを与え、記録画像を乱したりする場合があった。

また、記録に用いられたインク量が多い場合には、イン
クの揮発成分が十分に揮発してから（インクが充分に乾
燥してから）ベルトから分離しないと、記録紙が凸凹に
なったり、カールが強くなって排紙部までの間でＪＡＭ
が生ずる場合もあった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記課題を解決することを目的とし、記録紙を
記録ヘッドでの記録中に、平面を保って搬送する為に、
吸着手段による吸着動作が行われてから実質的に完全に
記録紙を搬送ベルトに吸着させてから記録を開始し、記
録が行われてから十分な長さ吸着したまま搬送し、その
後分離することで記録中の記録紙と記録ヘッドの間隔を
正確に保つことができる。

〔実施例〕

第１図及び第２図は夫々本発明の記録領域を含む近傍の
搬送手段の要部を示す概略断面図及び上視図である。第
３図は吸着部及び分離部での記録紙の様子を説明するた
めの模式的説明図である。

以下図面を用いて、本発明における吸着動作の説明を行
う。

まず本実施例に用いられているフルライン化された長尺
記録ヘッドへのインク供給について第６図を用いて説明
する。第６図はその長尺記録ヘッドとインクの供給手段
との構成を模式的に示す説明図であり、１６０１はその
記録ヘッド、１６５２は記録ヘッド１６０１内の共通液
室、１６５３は記録液吐出面１６５４に配された液体吐
出用の吐出口である。しかして本実施例の吐出口１６５
３は、対象とされる被記録材の記録可能幅いっばいにそ
の数が配されており、その個々の吐出口１６５３に通じ
る不図示の液路に設けられた発熱素子を選択的に駆動さ
せることによって記録液を吐出させ、ヘッド自体の移動
走査なしに記録を実施することが可能である。

１６５５は記録液を記録ヘッド１６０１に供給する記録
液供給タンク、１６５６は供給タンク１６５５に記録液
を補充するためのメインタンクであり、供給タンク１６
５５から供給管１６５７により記録液を記録ヘッド１６
０１の共通液室１６５２に供給し、また、記録液補充の
ときにはメインタンク１６５６から一方通行の補充用整
流弁１６５８を介して回復用ポンプ１６５９により供給
タンク１６５５に記録液を補充可能である。また、１６
６０は記録ヘッド１６０１の吐出機能回復のためになさ
れる回復動作時に使用される一方通行の回復用整流弁、
１６６１は回復整流弁１６６０が介装されている循環用
管、更にまた、１６６２は先に述べた第１の供給管１６
５７に介装されている電磁弁、１６６３は供給タンク用
空気抜弁である。

このように構成された記録ヘッド１６０１とその記録供
給系および回復系においては、記録実施時、電磁弁１６
６２は開の状態に保たれており、供給タンク１６５５か
ら液の自重により記録液が共通液室１６５２に補給され
、液室１６５２から不図示の液路を介して吐出口１６５
３に導かれる。また、共通液室１６５２や供給系に残留
する気泡の除去と共に記録ヘッド１６０１を冷却するた
めに実施される回復動作時には、回復ポンプ１６５９を
駆動して記録液を、循環管１６６１により共通液室１６
５２に送り込み、共通液室１６５２から第１供給管１６
５７により記録液を供給タンク１６５５に戻して循環さ
せることができる。更にまた、液路等の初期充填時には
電磁弁１６６２を閉成した状態でポンプ１６５９により
循環管１６６１を経て記録液を共通液室１６５２に圧送
し、気泡の排出と共に記録液を吐出口１６５３から吐出
させることができる。

こうした記録ヘッドは通常の場合非記録時にはインクの
吐出口の内部にインクを残したまま放置される。記録ヘ
ッドの吐出口面あるいは吐出口面側に接合可能なキャッ
プを有するキャッピング手段を設け、非記録時には前記
キャップと記録ヘッドとの接合を行うことにより、いわ
ば記録ヘッ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
キャップと記録ヘッドとで形成される空間をインクの飽
和蒸気圧にすることによって液路内のインク液の蒸発お
よびそれにともなう粘度の増加や液路内のインクの乾燥
を防止する。しかしながら、低湿環境下や長期間記録を
休止するような場合には、上記の如きキャッピングを行
って液路内のインク液の蒸発防止を図ってもインクの粘
度の増加が発生する場合があり、記録休止期間後の記録
に際して吐出口からのインクの不吐出や不安定吐出を防
止することができない場合がある。本発明では、休止後
最初にインクが吐出するかしないかの問題を以下「発−
問題」と呼ぶ。この発−問題に対しては前記した如く回
復ポンプ１６５９を駆動してインクを循環加圧し、記録
ヘッドの全吐出口からインクを排出させるようにしたイ
ンク循環加圧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ッドの全エネル
ギー発生手段を駆動し、用紙等に記録を行うのと同様な
インク吐出動作を行う。これは画像記録を行うための吐
出ではないため本発明では以下「空吐出」と称する。

以上述べたように長時間の非記録放置状態によりインク
が乾燥し粘度が増加して吐出口及び／又は液路内が固着
している場合にはインクの加圧循環により、また非記録
状態が比較的短時間で、それ等の固着状態が軽微なもの
は空吐出動作により印字記録可能な状態にヘッドを回転
するようにしている。

第７図に前述のマルチオリフィス化された長尺記録ヘッ
ドを用いた画像形成装置の模式的構成図を示す。

第７図において３０１は原稿の画像情報に従つて画像情
報を電気信号に変換するスキャナ一部で、変換された電
気信号に基づく信号はプリンタ一部３０２の記録ヘッド
部３０５にドライブ信号として与えられる。゛給紙部３
０３には記録紙が収納され、必要時１枚づつベルト搬送
部３０４にむかって送り出される。このとき記録ヘッド
部３０５は破線で示される待機位置３０５′　でなく、
実線で示される記録位置に位置している。記録紙は前記
ベルト搬送部３０４と記録ヘッド部３０５のすきまＤを
通過する際に画像情報に基づいた記録ヘッドＩＣ，ＩＭ
、ＩＹ、ＩＢｋから吐出されるインクを受けることで記
録紙上に画像記録がなされる。その後、定着排紙部３０
７を経てトレイ４２０上に送り出される。なお、３０６
は回復キャップ部であり、前記記録ヘッド部３０５が常
時安定した記録状態を維持することができるような機能
を有している。

この構成の装置では記録ヘッド部が紙幅をカバーしてい
るので、記録用紙が記録ヘッド部３０５の下を通過する
だけで記録紙全面にわたる画像記録を得ることが可能に
なるため、前述のシリアルスキャン方式に比べて高速の
印字が可能である。また記録ヘッド部３０５も記録時に
おける走査移動の必要がない為、より一層安定した画像
形成を行える。

第１図は被記録部材（記録紙）搬送手段の（ベルト搬送
部）の概略を示すレジストローラ（第１図４１５゜４１
６）を出た記録紙はガイド板４１７．４１８に沿って搬
送ベルト１０１に達する。このとき、記録紙が搬送ベル
ト上でずれないように、レジストローラの搬送スピード
は搬送ベルトのそれよりも速く設定されている。搬送ベ
ルト１０１は記録紙載置側が絶縁層（体積抵抗１０′２
Ω・ｃｍ以上とするのが望ましい。）、反対側が導電層
（体積抵抗１０８Ω・ｃｍ以下とするのが望ましい。）
の２層構成とされている。

この搬送ベルト１０１は駆動ローラ１０２、従動ローラ
１０３、テンションローラｌＱ４．１０５に巻回され、
例えば２〜５ｋｇの張力で装着されている。搬送ベルト
１０１は駆動ローラ１０２に接続された駆動ローラ１０
２に駆動力を与えるモータ（不図示）によって図中矢印
ＡＡの方向に移動される。

記録紙は導電ローラ１０７の直前で搬送ベルト１０１上
に載置される。このとき搬送ベルト１０１の表面は帯電
器１０６によって数百〜数千Ｖの電位を与えられている
。搬送ベルト１０１に載置された記録紙が、接地された
導電ローラ１０７に達すると、記録紙と搬送ベルト１０
１とがより密着した状態に静電吸着力によって維持され
るため、記録紙は搬送ベルト１０１に密着して搬送ベル
ト１０１とともに移動する。

この状態で、記録紙は記録ヘッド部３０５に対向する記
録領域に達する。

１０８は、ヘッドブロック６、記録ヘッドＩＣ，ＬＭ。

ＩＹ、ＩＢｋを有し、前記記録ヘッドＩＣ，ＬＭ、ＩＹ
。

ＩＢｋに対向する側にはベルト案内部材（以下プラテン
と呼ぶ）１１５が搬送ベルト１０１を介して設けられて
いる。又、プラテン１１５にはピン１１６が設けられ、
ばね１１７．ガイドピン１１８によってプラテン１１５
は記録ヘッド部３０５側に押圧支持されている。従って
、プラテン１１５は搬送ベルト１０１をばね１１７の力
によってヘッドブロック６の方向に押し上げている。こ
のときに、搬送ベルト１０１と記録ヘッドＩｃ、ＬＭ、
ＩＹ、ＩＢｋに対する距離を所定範囲内とする為に、搬
送ベルトに接する面プラテン１１５の平面度は、数１０
μｍ程度以下とされるのが望ましい。プラテン１１５の
前記搬送ベルトに接する面側には、ピン１１６が設けら
れている。

このピン１１６は、第２図に示されるようにプラテン１
１５の前・後に各２コずつ設けられている。

方、記録ヘッドＩＣ，ＩＭ、ＩＹ、ＩＢｋはそれぞれが
ヘッドブロック６のヘッドつきあて面６Ｈにつきあてら
れている。ヘッドつきあて面６Ｈの外側はピン１１６が
当接されるピンつきあて面６Ｐになっており、ヘッドつ
きあて面６Ｈとピンつきあて面６Ｐの平行度は記録紙と
記録ヘッドの間隔を保つ為、各記録ヘッドによる記録差
が実質的にあられれない程度の精度（例えば数十μｍ程
度）に保たれている。

この状態でプラテン１１５をガイドピン１１８をガイド
とし、ばね１１７の反発力でヘッドブロック６の方向に
押し上げれば、ピン１１６の上部とヘッドブロック６が
つきあたり、記録紙通過のための間隙ができる。このよ
うな構成で記録紙を搬送すると記録紙は静電吸着力によ
って搬送ベルト１０１に密着して記録されることになり
、そのときのヘッドと記録紙との距離は略々一定に保た
れる。記録後の記録紙は、搬送ベルト１０１に密着した
まま駆動ローラ１０２に達し、ここで曲率によって搬送
ベルト１０１から分離し、定着部に送られる。また、搬
送ベルト１０１はクリーナー１２０によってインクなど
の汚れを除去される。

尚、上記説明において、搬送ベルト１０１を絶縁層と導
電層を有する２層構成とした例を説明したが、搬送ベル
ト１０１は所望の体積抵抗を有する絶縁層−層で構成さ
れていてもあるいは絶縁層と導電層とで多層構成されて
いても良いものである。

第３図（ａ）及び第３図（ｂ）は、夫々第１図のうち、
吸着手段から第１ヘツドまでの部分と、第４ヘツドから
分離手段までの部分をより詳細に説明するための要部説
明図である。第３図（ａ）において、導電ローラ１０７
によって吸着された記録紙は記録ヘッド１ｃのオリフィ
ス部分直下に達したときには、搬送ベルト１０１に密着
した状態にしておくことが望まれる。ところが、前述の
ように、記録紙にはレジストローラ１６０の搬送速度と
搬送ベル）　１０１の搬送速度との差によるたわみが導
電ローラの上流側につ（られている。そのため記録紙の
コシが強く、たわみによる力が強い場合には、吸着ロー
ラ１０７によるおさえがきかず、図中Ｆ１で示される力
が記録紙に働く場合がある。このとき、吸着長さＩ！１
が短いと、Ｆ、の力に抗しきれずに記録紙がずれた場合
には、正確な画像が表現できな（なることがある。実験
によれば、搬送ベルト１０１の表面電位を１０００Ｖに
し、１１≧２０ｍｍにすることにより、ＯＨＰ用紙を含
むインクジェットに一般に用いることができる被記録部
材を用いた場合に記録ヘッドｌｃの位置でのすべりを実
質的になくすることができた。また、第３図（ｂ）にお
いて、各記録ヘッドＩＣ，１Ｍ、ＩＹ、ＩＢｋによって
記録された記録紙は駆動ローラ１０２上で曲率分離され
るが、そのとき記録紙は搬送ベルト１０１の移動方向に
搬送されながら分離するため記録紙の進行方向は、記録
ヘッド下での記録紙の進行方向（搬送ベルトの進行方向
）よりも、図面上で下に向（。そのため、記録紙が搬送
され、後端の吸着領域Ｅ２が短（なると、既に分離され
ている部分のために記録紙と搬送ベルト１０１との間の
吸着をはがそうとする力Ｆ２が働き、これによって後端
がはねあがったり、またはずれてしまい、記録ヘッドＩ
Ｂｋでの記録が乱れてしまう。あるいは記録直後の未乾
燥の画像が例えばヘッドブロック６などにこすれてしま
う場合がある。駆動ローラ１０２の径が３０　ｍ　ｍ以
下程度において前記と同じ条件で実験を行うと１２≧２
０　ｍ　ｍにすると、駆動ローラ１０２上での曲率分離
の際に、記録ヘッドＩＢｋでの記録中においても記録紙
後端のずれやはねがな（、正確な画像記録が行える。

〔他の実施例〕

上述の実施例においては、記録ヘッドが複数のものにつ
いて説明を行ってきたが、記録ヘッドが１つの場合であ
っても良い。

また、吸着手段１０７として、ローラを用いたものを示
したが、ブラシなど他の手段を用いてもよいのはもちろ
んである。

また、搬送ベルト１０１に対する吸着も静電吸着のもの
について説明してきたが、プラテン１１５内部に負圧を
発生させて、その力で記録用紙を吸弓するエア吸引方式
を用いても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、記録ヘッドより吸着手段までの距
離を２０ｍｍ以上、また記録ヘッドより分離手段までの
距離を２０　ｍ　ｍ以上にすることで、記録ヘッドによ
る印字中の記録用紙が、搬送ベルト上でずれたりはがれ
たりすることがなくなり、より高品質の画像記録を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の要部を示す概略断面図及び上
視図、第３図（ａ）及び（ｂ）は夫々第１図に示す発明
の要部の模式的説明図、第４図は本発明に適用可能なイ
ンクジェット記録ヘッドの概略構成図、第５図は第５図
における記録ヘッドを配置したインクジェット記録装置
の模式的構成図、第６図は長尺記録ヘッドとインクの供
給手段との構成図、第７図は第６図の長尺記録ヘッドを
４本使用した画像記録装置の概略断面図である。 １０１・・・搬送ベルト １１５・・・ベルト案内部材（プラテン）１１６・・・
ビン ６・・・ヘッドブロック ＩＣ〜ＩＢｋ・・・印字ヘッド ８２の

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被記録部材を搬送する搬送手段と、 記録ヘッドと、 前記搬送手段を記録ヘッドとの間に置くように配置され
   た搬送手段案内部材と、 前記記録ヘッドよりも搬送方向上流に設けられた吸着手
   段と 前記記録ヘッドよりも搬送方向下流に設けられた分離手
   段とを備え、 前記分離手段に最も近い前記記録ヘッドノズル部から分
   離手段までの距離が２０ｍｍ以上であることを特徴とす
   る画像記録装置。
2. （２）前記分離手段が曲率分離を行うローラであること
   を特徴とする第１項記載の画像記録装置。
3. （３）前記吸着手段から前記吸着手段に最も近い記録ヘ
   ッドノズル部までの距離が２０ｍｍ以上であることを特
   徴とする第１項〜第２項記載の画像記録装置。
4. （４）前記記録ヘッドが複数であることを特徴とする第
   １項〜第３項記載の画像記録装置。