JPH02179780A - 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
列することか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１７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
１１０５、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、岐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／　ｍ　ｍ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６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、　１２２２Ｍ。

１２２２０．１２２２Ｂ内に収容されたインクはポンプ
１２２３Ｙ、１２２３Ｍ、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１２１
３ａ、１２１３ｂ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。所定紙幅骨の画像記録を行うと再び
記録ヘッド１１０１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する課題〕

このようなインクジェット記録装置では、インクの小液
滴をノズルより飛ばして記録用紙上に付着させる際に、
ノズル各々の特性やノズル付近でのインクの付着などの
理由でインク滴がまがって吐出されることがある。その
ため複数のヘッドのノズル面と記録用紙との距離を記録
用紙全面に渡って０．５ｍｍ程度の一定値に保つ必要が
ある。この距離が一定に保たれないと、インク滴が記録
用紙の到達すべき点からずれてしまい、色ズレや色ノ、
うの原因となったり、線画の場合には直線がヨしてしま
ったりする。

従来は、記録ヘッドＩＣ〜ＩＢｋが固定された記録ヘッ
ド部３０５およびベルト搬送部３０４を各々位置決めし
ていたため、この距離を一定に保つことが難しい場合が
ある。特に、印字動作の際に毎回待機位置と印字位置の
間を移動する記録ヘッド部３０５の位置決め精度を保つ
ことは難しい場合がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記問題点を解決することを目的とし、記録ヘ
ッドのノズル面と記録用紙の印字面との距離を一定に保
つために、記録用紙を搬送する搬送ベルトの内側にベル
ト案内部材を設け、このベルト案内部材上に設けられた
つきあて部材を可動の記録ヘッドもしくは可動の記録ヘ
ッド位置決め手段につきあてる構成をとる。

〔実施例〕

第１図は本発明の要部を示す概略断面図である。

この図及び印字部の動きを説明する第３図により印字シ
ーケンスの詳細を説明する。

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７図を用いて説明
する。第７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。１ノかして本実施例の吐出口１６
５３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、供給りンク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１６０”ｌ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１
６５７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（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って画像情
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（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３０
３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（、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、ＬＭ、
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３０７
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。搬送ベルト１０１は記録紙載
置側か絶縁層（体積抵抗１０１２Ω・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１０４゜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１０２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ｌ＼ラッドＣ，ＩＭ。

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、Ｉ
Ｙ、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１０μｍ
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が設けらてい
て、それぞれが各色の記録ヘッドのつきあて部につきあ
たるようになっている。また、このピン１１６０〜１１
６８には第２図に示すようにプラテン１１５の前後に各
ヘッドに対応して１コずつ計８コ設けられている。

一方記録ヘッドＩＣ〜ＩＢｋは、その上部にはね１１７
Ｃ〜１１７Ｂｋを介してヘッドブロック６に、図中矢印
Ｂの方向に移動可能に支持されている。

ここで、記録ヘッド部３０５の動作について第３図を用
いて説明する。コピースタートの指令が出ると、記録ヘ
ッド部３０５が待機位置から印字位置に移動する。まず
（ａ）キャップについてはスタンバイ状態、あるいは休
止状態である。この状態において、印字モード（コピー
オン）が選択されることにより、まず前述した空吐出動
作が行われる。

つづいて、第３図（ｂ）ヘッドアップに示された状態、
すなわちヘッドを上方向へ退避させた状態となる。この
状態において、回復系容器２が右上方向へ退避する。こ
の状態が（Ｃ）ユニットオープンであり、この状態を経
て次に（ｄ）ヘッドダウンが行われる。これにより、第
３図（ｄ）に示されたように、ヘッドが印字可能な状態
に置かれ、又、回復系容器は待機位置に置かれる。

この第３図（ｄ）の状態に記録ヘッド部３０５が移動す
ると第１図の状態となる。この過程で各記録ヘッドのつ
きあて面がピン１１６Ｃ〜１１６Ｂｋにつきあたる。そ
して、第１図の印字状態まで記録ヘッド部３０５が達し
たときには、ばね１１７Ｃ〜１１７Ｂｋは所定量縮んで
、その反発力で記録ヘッドＩＣ〜ＩＢｋはピン１１６０
〜１１６Ｂｋに確実につきあたるようにすることができ
る。すなわち、記録ヘッドＩＣ−ｌＢｋとプラテン１０
５のベルト１０１と接する面との間にすきま！を精度良
く設定することができる。この場合、プラテン１１５が
前後でねじれていても、各記録ヘッドｉｃ〜ＩＢｋがそ
れぞれピン１１６０〜１１６Ｂｋにつきあたっているの
でプラテン面とヘッド面の間隔は一定に保たれる。

この状態で記録用紙はすきまｌを図中矢印Ａ方向に移動
し、各記録ヘッドでの印字をうける。このとき、記録用
紙は静電吸着力により搬送ベルト１０１に密着し、搬送
ベルト１０ｉはプラテン１０５に密着して移動するので
、記録用紙の記録面とヘッドの間隔も精度良く設定する
ことができる。印字終了後の記録用紙は次の定着部へ送
られた後、機外に排出される。

一方、印字終了後の記録ヘッド部３０５は、第３図（ｅ
）、　　（ｆ）の状態を経て、待機位置（第３図（ａ）
）に戻る。

また、記録用紙を分離した後の搬送ベルト１０１は、ク
リーナー１２０によって清掃される。クリーナーはイン
ク吸収体１　］、　９がベルト面に当接してインク他の
汚れをふきとり、吸収されたインクは開口１２０により
外部に流出、回収される。

他の実施例を第４図、第５図に示す。記録ヘッドＩＣ−
ｌＢｋは一般的に非常に薄く、また、複数の・記録ヘッ
ドを限られた空間に配置する為に、第１図のように各記
録ヘッドに対してばね１１７を設けられない場合がある
。

その場合は、第４図のように、位置決め手段として位置
決め軸１３０を設けてもよい。位置決め軸１３０は、両
端に一方取り部分が設けられ、この部分にばね１１７が
当接している。ヘッドブロック６は、この位置決め軸１
３０が図中矢印Ｂ方向に移動できるような構成になって
いる。

この位置決め軸１３０の上部をつきあて基準として記録
ヘッドＩＣ，ＩＭ、ＩＹ、ＩＢｋは不図示の例えば付勢
手段で固定されている。プラテン１１５と記録ヘッドＩ
ｃ、ＩＭ、ＩＹ、ＩＢｋとの距離は前述の実施例と同様
にプラテン１１５上のピン１１６が記録ヘッド部３０５
側の部材につきあたるところで設定されるが、この例で
は前記位置決め軸１３０の下部につきあてることで設定
される。一般に、軸の外径公差や真直度は数１０μｍの
精度で製作することができるので、この場合の記録ヘッ
ドｌＣ〜ＩＢｋとプラテン１１５との距離も正確に出す
ことができ、前述のように、記録用紙の記録面とヘッド
面との間隔を精度良く設定することができる。また、第
５図のように位置決め軸１３０は記録ヘッドの両側に１
本づつ設けられており、ピン１１６を各位置決め軸１３
０毎に２コ、合計４コ設けることで、プラテン１１５が
前後でねじれた場合でも記録用紙とヘッドの間隔を保つ
ことができる。さらに、ピン１１６を別部材にすること
な（、プラテン１１５と単一部材で形成してもよく、例
えば板金でプラテン１１５を製作し、折り曲げや絞り加
工でピンに相当する機能をもたせてもよい。

また、上述の例を通じて、搬送ベルｌ−１０１がプラテ
ン１１５を面接触で摺擦する場合を示したが、この場合
、プラテン１１５を例えばばねなどでつかせておくと、
振動しやすくなる。従って、本発明のようにプラテンは
固定し記録ヘッド側が可動であるような構成にしたほう
が、振動による画像への影響という点からも良い効果が
ある。

以上説明したように、記録用紙を搬送する搬送手段を案
内する搬送手段案内部祠と、複数のヘッドあるいは複数
のヘッドを固定した位置決め手段とを、つきあて部材を
介して位置決めし、しかも、記録ヘッド側を可動にし、
プラテンは固定にすることで、記録ヘッドのノズル面と
記録用紙の記録面との間隔を正確に保つことができ、し
かも振動も防止されるので、線画の乱れや、カラーの場
合には色ズレや色ムラのない高品位な画像を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部を示す概略断面図、第２図は第１
図に示す発明の要部の上視概略図、第３図は回復系のス
タンバイ状態から印字状態に入る場合および逆に戻る場
合の状態図、第４図、第５図は他の実施例を示す概略断
面図及び斜視図、第６図は従来のインクジェット記録ヘ
ッドの概略構成図、第７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Ｇ装置の構成図、第８図は
長尺記録ヘッドとインクの供給手段との構成図、第９図
は第８図の長尺記録ヘッドを４本使用した画像形成装置
の概略断面図である。 １０１・・・搬送ベルト １１５・・・案内部材（プラテン） １１６・・・ピン ６・・・ヘッドブロック Ｉｃ−ｌＢｋ・・・印字ヘッド １１７・・・はね

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、 複数の記録ヘッドと、 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、 前記複数の記録ヘッドと前記搬送手段案内部材との間に
   設けられるつきあて部材と、を備え、前記複数の記録ヘ
   ッドが可動であることを特徴とする画像記録装置。
2. （２）被記録部材を搬送する搬送手段と、 複数の記録ヘッドと、 前記複数の記録ヘッドを位置決めする手段と、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、 前記位置決め手段と搬送手段案内部材との間に設けられ
   るつきあて部材と、を備え、 前記位置決め手段が可動であることを特徴とする画像記
   録装置。
3. （３）前記位置決め手段は、前記記録ヘッドの両端近傍
   に設けられることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の画像記録装置。
4. （４）前記つきあて部材が、前記搬送手段案内部材と一
   体化されているか、又は、単一部材であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項〜第３項記載の画像記録装置
   。