JPH02182641A - 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〕

ノンイクバクト記録法は、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年段と
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５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、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叶出口
或いは２５６叶出口という、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。

１２２２Ｃ，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１ｉｏｔはレール！２１
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。所定紙幅分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〕

このような画像記録装置（インクジェット記録装置）で
は、搬送ベルト１０１がプラテン１１５上を摺動するこ
とが不可欠であるが、第１０図の模式的説明図に示した
角度α、βが大きいと、プラテン１１５の角部での抵抗
が増加し、これが前記搬送ベルトの移動精度を悪化させ
てしまう。この精度が悪くなると、各ヘッドによって同
じ位置に打つべきインク滴が違う場所に打たれてしまい
、これがひどい場合には色ズレとなって著しい画像品位
の低下をおこしてしまうという問題が生ずる場合があっ
た。

〔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
ち、かつ記録用紙の搬送精度を保つ為に記録用紙を搬送
する搬送ベルトの内側に搬送手段案内部材を設け、この
搬送手段案内部材の搬送ベルトの進入部分と出口部分に
ローラを設けて成る。また、前記搬送手段案内部材につ
きあて部材を設け、これを記録ヘッドもしくは記録ヘッ
ド位置決め手段につきあてる構成とする。

〔実施例〕

第１図ａ、　ｂ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。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】６５２に圧送
し、気泡の排出と共に記録液を吐出口１６５３から吐出
させることかで゛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
だけで全面画像が得られるので、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り、また印字部３
０５も印字時の移動の必要がない為、安定した画像形成
を行える。

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。この
とき、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。このために、ベルト搬送部３０４と記
録ヘッド部３０５は第　図に示すような構成をとってい
る。

記録用紙は吸着ローラ１０７と帯電器１０６で表面電位
数百Ｖを与えられた搬送部材（以下搬送ベルトと呼ぶ）
１０１に挟まれた時点で搬送ベルト１０１に密着する。

搬送ベルト１０１は、搬送手段案内部材（以下プラテン
と呼ぶ）１１５上を摺擦しながら移動していき、その間
に記録ヘッドｌＣ〜ＩＢｋにより印字をうける。このと
きプラテン１１５の搬送ベルト１０１との摺擦面は平面
度が１００μｍ以下におさえられ、またこの面上に設け
られたつきあてピン１１６によりヘッドとの間隔は設定
されるので、正確な印字画像を得ることができる。

第１０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、４
１６）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１０′！Ω・ｃｍ以上とする
のが望ましい。）、反対側が導電層（体積抵抗１０ｓΩ
・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。記録ヘッド部３０５はヘッドブロック
６、記録ヘッドＩＣ，ＩＭ、ＩＹ、ＩＢｋを有し、前記
記録ヘッドＩＣ，ＩＭ、ＩＹ、ＩＢｋに対向する側には
プラテン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１１
５は記録ヘッド部３０５側に押圧支持されている。記録
領域においては、記録ヘッドＩＣ，ＩＭ、ＩＹ、ＩＢｋ
と記録紙の記録面との間隔を所望の設定値に対して１０
０μｍ程度の精度に保たれることが高品質な画像記録を
得るためには望まれる。そのためにプラテン１１５は搬
送ベルト１０１が記録領域において実質的に平面を形成
するように、搬送ベルト１０１と接する面のプラテン１
１５の平面度が数十μｍ程度以内におさえられている。

また記録ヘッドＩＣ，ＩＭ、ＩＹ、ＩＢｋはすべてのヘ
ッドの吐出口面によって形成される平面の平面度が数十
μｍ程度以内になるようにヘッドブロック６に位置決め
固定されている。また、プラテン１１５には位置決めの
ためのピン１１６が取付けられている。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１
１７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すきまｌが形成される。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ｌＯ１に密着しているので、記録領域での
記録紙の記録面と各記録ヘッドの吐出口面との距離精度
は設定値に対して所望の範囲内に保たれる。

記録紙は、この記録領域を通過する際記録ヘッドＩＣ，
ＬＭ、ＩＹ、ＩＢｋによって順次と記録情報に応じた画
像記録がなされる。このときに搬送ベルト１０１の速度
変動が大きいと各ヘッドによる記録位置がずれ、カラー
画像においての色ズレや色ムラを生じてしまう。これを
防ぐ為に搬送ベルト１０１の厚み精度、駆動ローラ１０
２の外径フレ、駆動モータの回転精度などを所望の範囲
内とし、搬送ベルト１０１の速度変動が実質的に問題の
ないよう十分小さくなるように構成されている。

記録領域で記録された記録紙は、搬送ベルト１０１に密
着したまま駆動ローラ１０２に達し、ここで駆動ローラ
１０２によって形成される搬送ベルトの曲率によって搬
送ベルト１０１から分離し、定着部に送られる。

その後、搬送ベルト１０１の表面はインク吸収体１１９
を備えたクリーナ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１２０より外部に流出・回収される。

尚、本実施態様例においては、搬送ベルト１０１を絶縁
層と導電層とを有する２層構成とした例を示したが、搬
送ベルト１０１は、所望の体積抵抗を有する絶縁層−層
であってもよいし、絶縁層と導電層を多層構成としたも
のであってもよい。

また、プラテン１１５に搬送ベルト１０１の進入部と出
口部にはローラ１４０が設けられている。このローラ１
４０は、前記記録ヘッド側に最も近い部分とプラテン１
１５上面との距離ｔが０．２〜１．０ｍｍ近い位置に支
持されている（第１図ｂ）。そのために搬送ベルト１０
１はプラテン１１５上で浮くことはなく、平面を正確に
保ちながら移動することができる。

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、回復系容器は待避位置
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。このときヘッドブロック６の
ピンつきあて面６Ｐがピン１１６の上面につきあたり、
プラテン１１５を押し下げるような動作をする。そして
、第１図の印字状態までプラテン１１５が押し下げられ
たとき、ばね１１７の反発力によって４つのビン１１６
がすべてビンつきあて面６Ｐにつきあたるようにするこ
とができ、印字ヘッドＩｃ、ＩＭ、ＩＹ、ＩＢｋと搬送
ベルト１０１の間にすきまｌを精度良く形成することが
できる。

この場合、例えばヘッドブロック６のヘッドつきあて面
６Ｈやビンつきあて面６Ｐが前後で傾いていても、４つ
のビン１１６がつきあたるように、ばね１１７の反発力
を適当に選定すれば、その傾きにプラテン１１５がなら
うので、ｌの値は正確に保たれる。また、ビン１１６を
ねじ込みなどの交換可能な状態にしておけば、ｌの値を
変更することも容易である。

この状態で記録用紙はすきまｌを図中矢印入方向に移動
し、各印字ヘッドでの印字をうける。記録用紙は静電吸
着力によりベルト１０１に密着し、ベルト】０１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形成することができる。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。また、記録用紙を分離したベルト１０１は必
要に応じてクリーナー１２０によって清掃される。

一方、印字終了後の印字ヘッド部は、第３図（ｅ）。

（ｆ）の状態を経て、待機位置（第３図（ａ））に戻る
。

また、ヘッドブロック６に精度よくつきあて面を形成す
ることは困難な場合も多い。その場合の他の実施例を第
４図、第５図に示す。

第４図は位置決め手段として位置決め軸１３０を用いて
いる。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１３１が当接している。ヘッドブロ
ック６は、この位置決め軸１３０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、ｌＢｋは不図示の例えば付勢
手段で固定されている。搬送ベルト１０１と記録ヘッド
ＩＣ−ｌＢｋとの距離は、ビン１１６が位置決め軸１３
０につきあたってプラテン１１５の搬送ベルト１０１と
の摺動面とのギャップを決定することで保たれる。

この場合も第５図のように、位置決め軸１３０は記録ヘ
ッドＩｃ−ｌＢｋの両側に設けられ、前後の距離差がな
いようにしている。

また、ビン１１６を別部材にすることな（、プラテン１
１５と単一部材としても良く、例えばプラテンＩＩ５を
板金で形成してビン１１６にあたる機能を曲げや絞り加
工で設けても良い。

〔効果〕

以上説明したように、記録用紙を搬送する搬送手段をガ
イドする搬送手段の両側にローラを設けたもの、案内部
材と、複数の記録ヘッドを位置決めする部材とを、つき
あて部材を介して位置決めすることで、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、また、搬送手段の移動精度も正確に保つことがで
き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断面図
及び概略斜視図、 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
ェット記録装置の構成図、 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、 第１０図は従来の画像印字部を示す概略断面図である。 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−ｌＢｋ・・・印字ヘッド １４０・・・ローラ

Claims (2)

【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、 前記記録ヘッドを収容する収容容器と、 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、を備え、前記搬送手段案内部材
   の前記搬送手段の進入部分と出口部分にローラを設けた
   ことを特徴とする画像記録装置。
2. （２）前記搬送手段案内部材の前記搬送手段の接する面
   が、前記ローラの前記記録ヘッドに近い側の外接線より
   も、前記記録ヘッドに近いことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の画像記録装置。