JPH03184851A - 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］ 本発明は、記録ヘッドから被記録部材に対してインクを
吐出して記録を行うインクジェット記録装置に関する。

［従来の技術］ 記録液を記録ヘッドから吐出させて、文字や画像等の情
報記録を行う液体噴射記録装置（インクジェット記録装
置）が広く知られている。

この種の装置の被記録部材には主として紙やプラスチッ
クシートなどが使用され、特に他の記録方式に比べて動
作騒音が小さく、基本的な機械的構造が簡単かつ廉価で
済む利点があり、コンピュータ、ワードプロセッサなど
の記録出力装置として各方面で採用されてきた。

しかし、この種の装置では記録液（以下でインクという
〉を記録ヘッドのノズルから直接吐出させて記録を行う
ので、インクをつねに吐出可能な状態に保つために他の
方式の装置には見られない特別な配慮が必要とされる。

また、記録動作中のノズルの不使用によるインクの変質
が生じることがある。すなわち記録ノズルが複数設けら
れている装置では、記録データの統計的性質によっては
ほとんど記録に使用されないオリフィスがあり、このた
め吐出インターバルが非常に長くなるというようにノズ
ルの吐出駆動にバラツキがある。したがって、吐出回数
が少ない、ないしは吐出間隔が長い場合のノズル内のイ
ンクは、湿度や温度などの雰囲気の条件によっては乾燥
による粘度上昇が生じノズルのインク吐出が不安定にな
ったり、また吐出不能になったりする問題があった。

そこで、ある程度のインターバルでキャッピング手段中
のインク吸収部材へ向けてインクを吐出する、いわゆる
空吐出が行われていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来技術では、次のような欠点があ
った。

記録に関係しない空吐出を行うため、インクにムダが生
じる。

特にヘッドと対向して配置された搬送手段によυ被記録
部材をヘッドに沿って移動させつつ記録するライン型記
録装置においては、空吐出をすることにヘッドを記録ポ
ジションからインク受けのあるポジションに移動させね
ばならない。全突出のインターバルは、インク組成や外
部環境にもよるが１９程度の場合もあり、プリントスピ
ードが著しく低下してしまう。

本発明の目的は、わずかな空吐出であっても、インクの
吐出が不安定になったり、また吐出不能になったりする
ことがなく、インクのムダが少なく、プリントスピード
が早いインクジェット記録装置を′提供することである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明のインクジェット記録装置は、 記録ヘッドから被記録部材に対してインクを吐出して記
録を行うインクジェット記録装置において、 前記被記録部材を搬送する搬送体および記録時の前記記
録ヘッドのオリフィス面とともに、前記被記録部材が通
過するためのすきまを有する略閉空間を形成するチャン
バーが設けられている。

前記チャンバーは、前記記録ヘッド毎に独立して設けら
れている。

前記被記録部材が通過するためのすきまは、少なくとも
その一部をふさぐ、弾性を有する板状部材を備えている
。

前記記録ヘッドは、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吐出エネルギー発性体として熱
エネルギー発生素子を備えており、前記熱エネルギーに
よって生成する気泡により生ずる急激な圧力変化を利用
することでインクを吐出する。

前記記録ヘッドには、前記被記録部材の全幅にわたって
吐出口が設けられている。

［作用］ 記録時に記録ヘッドが所定の記録ポジションへ移動する
と、記録ヘッドのオリフィス面、搬送体およびチャンバ
ーによって略閉空間が形成される。上記記録ヘッドはオ
リフィス面が略閉空間に囲まれた状態でインクの吐出を
行う。略閉空間内ではすぐにインクの揮発成分が飽和状
態になり、オリフィス面からのインクの蒸発が抑制され
る。

このため、空吐出の回数を減らしてもインクの蒸発によ
る吐出不良が起こりにくい。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例の要部を示す。

４本のライン型の記録ヘッドｌには、図示しないがそれ
ぞれ下面に１６ドツト／ｍｍの間隔で、ヒーター加熱に
よるインクの発泡を利用した３４５６個のノズルが設け
てあり、ヘッドドライバー２０の制御により、それぞれ
２１６ｍｍ幅の記録を順次ライン毎に行う。前記４本の
記録ヘッド１は、その内の各１本がそれぞれブラック、
シアン、マゼンタおよびイエローの４色に対応し、被記
録部材２７の搬送方向である矢符ｘ１方向の間隔が一定
になるように２本のホルダー２で固定支持されている。

４本の記録ヘッドｌおよび２本のホルダー２で構成され
たヘッドユニット３は、へ移動手段２４によって上下お
よび矢符Ｘｉ、Ｘ２方向に移動可能となっている。４個
のインクタンク４のそれぞれには、各記録ヘッド４に対
応してそれぞれブラック、シアン、マゼンタおよびイエ
ローのインクが収容されている。各インクタンク４内の
インクは、４本のインク供給チューブ５をそれぞれ経て
各記録ヘッド１に導かれる。各インクタンク４から各記
録ヘッドｌへのインクの供給は、各記録ヘッド１のノズ
ルの毛細管現象を利用しており、各インクタンク４内の
インクの水頭は、各オリフィス面より一定距離低く設定
されている。各インクタンク４にそれぞれ設けられたイ
ンクポンプ３７は、ポンプドライバー３５によって各別
に制御され、ノズル目詰まり時にそのノズルからインク
を押し出す。各インクポンプ４にそれぞれ設けられたイ
ンク弁２５は、弁ドライバー３６によって各別に制御さ
れ、各インクタンク４から各記録ヘッドｌへの流路の開
閉をそれぞれ行う。

モータードライバー２１に制御されるベルトモーター８
の回転によって動作するベルト６は、被記録部材２７を
矢符Ｘ１方向に搬送する搬送体であるシームレスベルト
で、表面に５０μｍ程度の厚さの高抵抗層（ｔｏ”ΩＣ
ｌ１１程度）を有し、内面はアースされている。帯電器
ドライバー２２に制御される一方の帯電器１２ａは、ベ
ルト６の表面を＋１５００Ｖ程度に帯電させ、同じく帯
電器ドライバー２２に制御される他方の帯電器１２ｂは
、被記録部材２７にマイナス電荷を注入し、ベルト６表
面に被記録部材２７を静電吸着させる。

ベルトガイド２８は、各記録ヘッド１の記録ポジション
近傍のベルトに当接して該ベルト６の平面性を維持する
。レジストローラー１１は、給紙された被記録部材２７
を受は止めてループさせ、該被記録部材２７の先端の搬
送方向との直交性を確保するレジスト機能を有するとと
もに、該被記録部材２７をベルト６に圧接し、吸着を強
化するピンチローラ−である。モータードライバー２３
に制御される給紙モーター１６の回転により動作する搬
送ローラー１４およびピンチローラ−１５は、被記録部
材２７を給紙してレジストローラー１１の位置まで搬送
する。クリーニングユニット１７はベルト６上の紙粉等
を除去する。クリーニングユニット１７はベルト６上の
紙粉等を除去する。排紙トレイ１８は、記録済の被記録
部材２７を積載するためのものであり、排紙トレイ移動
手段３８の制御により矢符ＸＩ、Ｘ’２方向に移動可能
である。制御回路１９は、ヘッドドライバー２０、モー
タードライバー２１．２３，３９、帯電器ドライバー２
２、ヘッド移動手段２４、ポンプドライバー３５、弁ド
ライバー３６および排紙トレイ移動手段３８の動作順序
等を総合的に制御する。ウェブ２９は、各記録ヘッド１
のオリフィス面に付着したインクを拭き取る（オリフィ
スクリーニングをする）ためのものであり、吸液性に秀
れた不織布で構成されている。このウェブ２９は、オリ
フィスクリーニングが行われる際、常にきれいな部分が
上記各オリフィス面に当接するように、モータードライ
バー３６に制御されるウェブモーター３３の動作により
巻き取られるようになっている。

第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１図のＡ−Ａ線断面
図、Ｂ−Ｂ線断面図である。第２図（ａ）、（ｂ）にお
いて、４０はチャンバーであって、該チャンバー４０は
ベルトガイド２８の記録領域以外のベルト６が当接しな
い部分に脚部４０ｂが固着され、ベルト６の上面および
両側部を囲んでいる。

このチャンバー４０には、第２図（ｂ）に示すように、
上面に４個の穴部４０ａが設けられりており、各穴部４
０ａに各記録ヘッドｌのオリフィス面を含む先端部が電
源オフのときおよび印字（記録）中にそれぞれ挿入され
る。このチャンバー４０の熱容量はヘッド基板４本の容
量とほぼ同じである。チャンバ−４０内部上壁はベルト
６表面と２〜３＋ｎｍのクリアランスを有し、チャンバ
ー４０の給紙側には、チャンバー４０の内部を外部から
隔離する弾性を有する板状部材であるシール板４１が設
けられている。また、チャンバー４０の排紙側は、記録
済の被記録部材２７上のインクが乾いていなくても該被
記録部材２７を汚さない程度のクリアランス（０，５〜
１ｍｍ）に設定されている。上記チャンバー４０および
ベルト６は、記録時に上記各記録ヘッドｌのオリフィス
面近傍が上記各穴部４０にそれぞれ挿入されることで、
各オリフィス面近傍の湿度を一定に維持することが可能
な被記録部材２７が通過するためのすきまを有する略閉
空間を形成する。

次に、第１図および第２図（ａ）　、　（ｂ）に示す実
施例の動作について第３図を参照して説明する。

第２図（ａ）、（ｂ）の状態から電源がオンされる（ス
テップ１０１）と、まずヘッドユニット３がヘッド移動
手段２４によりチャンバー４０の外に１ｍｍ程度持ち上
げられる（ステップ１０２）。次に、ノズル回復信号が
あるか否かをチエツクしくステップ１０３）、ノズル回
復信号がある場合は、まず排紙トレイ１８が矢符Ｘ１方
向に退避した（ステップ１０４）のうち、ヘッドユニッ
ト３がヘッド移動手段２４により矢符Ｘｉ方向に移動し
、各記録ヘッド１のオリフィス面がそれぞれウェブ２９
の当接する部位に対向する位置で停止する（ステップ１
０５）。次にヘッドユニット３が再び下降し、各記録ヘ
ッドｌのオリフィス面がそれぞれウェブ２９に当接され
る（ステップ１０６）。続いて各インク弁２５が開き（
ステップ１０７）、各インクポンプ３７が０．５秒程度
駆動されてインクは各記録ヘッド１のノズルからそ１ れぞれ押し出され、同時にウェブモーター３３が駆動さ
れてウェブ２９が一定距離送られる（ステップ１０８）
。これにより、押し出されたインクはウェブ２９に吸収
される。ここでヘッドユニット３が再び上昇する（ステ
ップ１０９）。次に各インク弁２５が閉じ（ステップ１
１０）、１０パルス程の吐出信号が与えられて各記録ヘ
ッド１のヒーターより先のインクを捨てる、１０発の空
吐出をする（ステップ１１１）。この状態でヘッドユニ
ット３が下降して（ステップ１１２）、ウェブ２９が送
られ、各オリフィスのまわりに付着したインクを完全に
拭き取る（ステップ１１３゜１１４）。続いてヘッドユ
ニット３は上昇し、矢符ｘ２方向に移動して記録ポジシ
ョン上で停止した後、再びヘッドユニット３は下降し、
各記録ヘッド１のオリフィス面がチャンバー４０の対応
する各穴部４０ａに挿入される。同時に排紙トレイ１８
も記録ポジションに戻る（ステップ１１５）。その後、
または上記ステップ１０３のチエツクの結果、ノズル回
復信号がある場合は、２ 各インク弁２５が開く（ステップ１１６）。

次に、給紙モーター１６がオンし、搬送ローラー１４お
よびピンチローラ−１５にはさまれて記録２７が１枚給
紙される（ステップ１１７）。

給紙された被記録部材２７は、先端がレジストローラー
１１１にならい、搬送方向との直交性が確保されるまで
搬送される（ステップ１１８゜１１９）。その後、ベル
トモーター８および帯電器１２ａ、１２ｂがオンしくス
テップ１２０）、マイナスに帯電された被記録部材２７
はプラスに帯電されたベルト６に吸着されて搬送され、
シール板４１に先端を押さえられた後、チャンバー４０
内に侵入する。チャンバー４０内は排紙側に面積のごく
小さい外気との連通口があるだけであり、半密閉状態を
維持しているため、各記録ヘッド１の各ノズル内のイン
クが蒸発しにくくなっている。ベルトモーター８の起動
と同期して被記録部材２７の送りはカウントされ、被記
録部材２７の先端がそれぞれの記録ヘッドｌに達した時
点から各色の記録（印字）がおこなれる（ステップ１２
１　）。

記録の終了した被記録部材２７は、ベルト６から曲率分
離され、排紙トレイ１８に排出される。

排紙が終了した後（ステップ１２２）、ベルトモーター
８および帯電器１２ａ、１２ｂはオフする（ステップ１
２７）。ここで、次の記録が行われるか否かチエツクし
くステップ１２４）、行われる場合は上記ステップ１１
７に戻る。次の記録が行われない場合は、上記各ステッ
プ１０４〜１１５とそれぞれ同様のシーケンスである各
ステップ１２５〜１３６を行い、ヘッドユニット３が下
降して（ステップ１３７）各記録ヘッドｌのオリフィス
面がチャンバー４０の対応する各穴部４０ａに挿入され
た後、電源がオフされる（ステップ１３８）。

なお、連続印字の際には１０分ごと（２００枚印字ごと
）に各記録ヘッドｌはウェブ２９上に移動して５０〜１
００発の空打ちを行ったのち記録を再開する。２００枚
以上の連続印字の実施の少なさを考えると１０分ごとの
空打ちはプリントスピードにほとんど影響しないと考え
られる。

本実施例は、ヒーターの加熱によるインクの発泡を利用
してインクを噴射するものであり、インクが蒸発しやす
いので、チャンバーを用いて略閉空間を形成することが
インクの蒸発の抑制にきわめて有効である。

上記実施例では、４本の・記録ヘッドに対し１つのチャ
ンバーを設けたものを示したが、第４図に示すように、
各記録ヘッドｌａ毎に独立してチャンバー４２をそれぞ
れ設けても、各記録ヘッドｌａのオリフィス面、ベルト
６および各チャンバー４２によって略閉空間を形成でき
る。

また、上記各実施例では、被記録部材を搬送する搬送体
としてベルトを用いたものを示したが、第５図に示すよ
うに、搬送体としてドラム４４を用い、ドラム４４の周
囲に各記録ヘッドｉｂを配置したものに対して、ドラム
４４に沿ってチャンバー４３を設け、チャンバー４３の
給紙側にシール板４１ａを取り付けることもできる。

さらに、上記実施例では、チャンバーをベルト１　り ガイドに固定したものを示したが、ヘッドユニットの移
動とともにチャンバーが移動するようにチャンバーをヘ
ッドユニットに固定し、記録時にチャンバーの左右端を
ベルトガイドに突き当てるようにしてもよい。

また、上記実施例ではライン型の記録ヘッドを有するも
のを示したが、これに限らずシリアル型の記録ヘッドを
有するものの場合も同様に構成可能である。

以上のように本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもバブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置に置
いて、優れた効果をもたらすものである。その代表的な
構成や原理については、例えば米国特許第４７２３１２
９号明細書、同第４１４０７９６号明細書に開示されて
いる基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方
式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型いず
れにも適用可能であるが、特にオンデマンド型の場合に
は、液体（インク〉が保持されているシートや液路に対
応して配置されている電気熱変換体に記録情報に対応し
ていて、核沸騰を得る急速な温度上昇を与える少なくと
も一つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換
体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面
に核沸騰させて、結果的にこの駆動信号に一対一対応し
液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。

この気体の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（
インク）を吐出させて、少なくとも一つの液を形成させ
る。

この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の
成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（イ
ンク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形
状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明
細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているよ
うにものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇
率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に
記載されている条件を採用すると、更に優れた記録を行
うことができる。記録ヘッドの構成としては、上述の明
細書に開示されているような吐出口、液路電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
ほかに熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を
開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれ
るものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して共
通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９年１３８４６１号公報に基ずいた構
成としても本発明の効果は有効である。更に、記録装置
が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有する
フルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細
書に開示されているような、複数記録ヘッドに組み合わ
せによって、その長さを満たす構成や、一体的に形成さ
れた一個の記録＼ ヘッドとしての構成のいずれでもよいが、本発明は上述
した効果を一層有効に発揮することができる。加えて、
装置本体に装着されることで、装置本体との電気的接続
や、装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在
のチップタイプの記録ヘッドあるいは記録ヘッド自体に
一体的に設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを
用いた場合にも本発明は有効である。また、本発明に、
記録装置の構成として設けられる記録ヘッドに対して回
復手段、予備的な補助手段などを付加する事は本発明の
効果を一層安定できるので好ましいものである。これら
を具体的な上げれば記録ヘッドに対してのキャッピング
手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸収手段、電気
熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれら
の組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を
行う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行うた
めに有効である。更に記録装置の記録モードとしては黒
色などの主流色のみの記録モードだけでなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか、複数個の組み合わせによって
でも良いが、異なる色の複色カラーまたは、混色による
フルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は
きわめて有　９ 効である。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明は、記録ヘッドのオリフィス
面を、それ自身、搬送体およびチャンバーによって形成
される略閉空間で囲むことにより、オリフィス面からの
インクの蒸発を抑制し、インクの蒸発による吐出不良発
生を防止して空吐出の回数を減らすことができる。この
結果、ムダなインクの消費量を減らすことができるとと
もに、プリントスピードを向上できる効果がある。

チャンバーを各記録ヘッド毎に独立して設けても、もち
ろん上記効果を奏する。

また、板状部材で記録紙が通過するためのすきまをふさ
いだものは、より顕著に上記効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェット記録装置の第１の実施
例の要部を示す斜視図、第２図（ａ）は第１図のＡ−Ａ
線断面図、第２図（ｂ）は第１図の　０ Ｂ−Ｂ線断面図、第３図は動作フローチャート、第４図
、第５図はそれぞれ第２、第３の実施例の主要部を示す
断面図である。 １、ｌａ、ｌｂ・・・記録ヘッド、 ２・・・ホルダー ３・・・ヘッドユニット、 ４・・・インクタンク、 ５・・・インク供給チューブ、 ６・・・ベルト、 ８・・・ベルトモーター １１・・・レジストローラー １２ａ、１２ｂ−帯電器、 １４・・・搬送ローラー １５・・・ピンチローラ− １６・・・給紙モーター １７・・・クリーニングユニット、 １８・・・排紙トレイ、 １９・・・制御回路、 ２０・・・ヘッドドライバー ２１．２３．３９・・・モータードライバー２２・・・
帯電器ドライバー ２４・・・ヘッド移動手段、 ２５・・・インク弁、 ２７・・・記録紙、 ２８・・・ベルトガイド、 ２９・・・ウェブ、 ３３・・・ウェブモーター ３５・・・ポンプドライバー ３６・・・弁ドライバー ３７・・・インクポンプ、 ３８・・・排紙トレイ移動手段、 ４０．４２．４３・・・チャンバー ４０ａ・・・穴部、 ４０ｂ・・・脚部、 ４１．４１ａ・・・シール板、 ４４・・・ドラム、 １０１〜１３８・・・ステップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録ヘッドから被記録部材に対してインクを吐出し
   て記録を行うインクジェット記録装置において、 前記被記録部材を搬送する搬送体および記録時の前記記
   録ヘッドのオリフィス面とともに、前記被記録部材が通
   過するためのすきまを有する略閉空間を形成するチャン
   バーが設けられていることを特徴とするインクジェット
   記録装置。 ２、前記チャンバーは、前記記録ヘッド毎に独立して設
   けられていることを特徴とする請求項１に記載のインク
   ジェット記録装置。 ３、前記被記録部材が通過するためのすきまは、少なく
   ともその一部をふさぐ、弾性を有する板状部材を備えて
   いることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載
   のインクジェット記録装置。 ４、前記記録ヘッドは、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吐出エネルギー発性体とし
   て熱エネルギー発生素子を備えており、前記熱エネルギ
   ーによって生成する気泡により生ずる急激な圧力変化を
   利用することでインクを吐出することを特徴とする請求
   項１、２、又は３のいずれかに記載のインクジェット記
   録装置。 ５、前記記録ヘッドには、前記被記録部材の全幅にわた
   って吐出口が設けられていることを特徴とする請求項１
   、２、３又は４のいずれかに記載のインクジェット記録
   装置。