JPH03184871A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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］ ５己録液を、；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
か生じることがある。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。したかって、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
空吐出か行われていた。

しかし空吐出による方法には、次のような欠点があった
。

１）インクのムダか生しる。

２）ライン型記録装置においては、空吐出時にヘッドを
記録ポジションから退避させる必要があるため、連続枚
数印字時にプリントスピードが落ちてしまう。

３）空打ちから印字までの時間は各ノズルにより異なる
ので、その時間に応じてノズル内のインク中の水の蒸発
量に差が生じインクの濃度が変化するため、画像に濃度
ムラが生じる。

以上３つの欠点に鑑み、本発明者らは、ヘッドのオリフ
ィス面とともに形成した略閉空間内に水蒸気を供給しつ
つ記録するインクジェット記録装置を提案した。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら前記したインクジェット記録装置ては、略
閉空間を形成するチャンバーへの結露を防止するため、
チャンバーに専用のヒーターを搭載しなければならなか
った。しかもチャンバー全体をある温度以上に制御する
には、前記ヒーターと制御手段が複数個必要となり、装
置コストが高くなるという欠点かあった。

本発明の目的は、わずかな空吐出で記録のための吐出か
安定し、かつ装置コストが低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、 ヘッド加熱手段とヘッド放熱手段により温度制御される
記録ヘッドと、被記録部材の搬送体の上面および両面部
を囲み、かつ上面に前記記録ヘッドのオリフィス面が押
入される穴部が形成されたチャンバーとを備え、前記チ
ャンバー、前記オリフィス面および搬送体表面によって
形成される略閉空間内に水蒸気を供給する上記供給源を
有するインクジェット記録装置において、 前記記録ヘッドと前記チャンバーとを熱的に結合する熱
伝導体を有する。

前記ヘッド加熱手段と前記チャンバーとを熱的に結合す
る熱伝導体を有する。

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
エネルギー発性素子を備えており、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叶出する。

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］ 温度制御された記録ヘッドとチャンバーとを熱伝導体を
介して熱的に結合することで、所定温度である記録ヘッ
ドの熱がチャンバーに伝達されるため、チャンバーは記
録ヘッドと一体的に温度制御される。このため、チャン
バーを温度制御するための専用のヒーターおよびその制
御手段が不要になる。

［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図は本発明の一実施例の要部を示す。

４木のライン型の記録ヘッド１には、図示しないかそれ
ぞれ下面に１６ドツト／ｎｕｎ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Ｘ】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１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、ヘッド移動手段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１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から各記録へラド１
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搬送体としてのベルト６は、被
記録部材２７を矢符Ｘ１方向に搬送するシームレスベル
トで、表面に５０μｍ程度の厚さの高抵抗層（１０”Ω
ｃｔｎ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
を除大する。排紙トレイ１８は、記録済の被記録部材２
７を積載するためのものであり、排紙トレイ移動手段３
８の制御により矢符ＸＩ　、Ｘ２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２２、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
織布て構成されている。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３
６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図は第１図のＡ−Ａ線断面図である。第２図におい
て、４０はチャンバーてあって、該チャンバー４０はベ
ルトガイド２８の記録領域風　０ 外のベルト６が当接しない部分に脚部４０ｂが回着され
、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３図に示すように、上面に４個の穴
部４０ａが設けられており、各穴部４０ａに各記録ヘッ
ド１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本分の容量とほぼ同じで
ある。チャンバー４０内部土壁はベルト６表１ＩＪ１と
２〜３ｎｕ＋＋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図示しないシール板が設
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）Ｈ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
〜１１１１１１１）に設定されている。Ｌ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１の
オリフィス面近傍の部分が上記各穴部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
１ 持することか可能な略閉空間を形成する。この略閉空間
内に水蒸気を供給する供給源として、第３図に示すよう
に、ベルトガイド２８の左右端にそれぞれ蒸気供給口２
８ａが設けられ、各蒸気供給口２８ａの下側にそれぞれ
設けられている蒸気タンク４２中の水は、それぞれシー
ズヒーター４３と熱（ｉ対により約５０℃に温調されて
いる。

またベルトガイド２８自身も図示しない熱漬対により温
度を検知することにより、面状ヒーター４５で温調され
ている。これによりベルト６上への結露を防止している
。なお、チャンバー４０内には図示しない温度検知用の
センサーが設けられている。

また、第１図には示していないか、祁４図に示すように
、記録ヘッド１にはヒーター５２によって加熱されるビ
ートパイプ４８が取付けられており、その一端側にはフ
ァン５０によって冷却されるフィン４９が取付けられて
おり、熱漬対５１の温度情報に基づいてコントローラー
５３にてヒーター５２とファン５０を制御し、各記録ヘ
ッド１２ の温度を保っている。すなわち上記ヒーター５２はヘッ
ド加熱手段、フィン４９およびファン５０はヘッド放熱
手段である。また５４は、ヒートバイブ４８に取付けら
れ、該ヒートバイブ４８の熱を上記チャンバー４０に伝
える熱伝導体としてのＬ字形の伝熱体である。

なお、本実施例で用いたインクの組成は水５５％、ジエ
チレングリコール４０％、染料５％となっており、５０
℃での飽和蒸気圧は湿度８８％でつりあう。

次に、第１図ないし第４図に示す実施例の動作について
第５図を参照して説明する。

第２図の状態から電源がオンされる（ステップ１０１）
と、まずヒーター５２がオンし、ヘッド温度およびチャ
ンバー温度が５０℃になるまで加熱される（ステップ１
０２）。なお記録中には図示しない吐出ヒーターの熱に
よりヘッド温度が上昇するのでファン５０のオン、オフ
も行う。同時にヒーター４３が駆動し蒸気タンク４２内
の水が５０℃になるまで加熱され（ステップ１０３）、
　３ さらにベルトガイド２８も５０℃になるまで加熱される
（ステップ１０４〉。図示しない湿度センサーにより湿
度９０％か検知される（ステップ１０５）と、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１０６）。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１０７）、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１０８）
のち、ヘッドユニット３がヘッド移動手段２４により矢
符Ｘ１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１０９）。次にヘッドユニット３が再
び下降し、各記録ヘッドエ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１１０）。続いて各イ
ンク弁、２５が開き（ステップ１１１）、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のノズルからそれぞれ押し出され、同時にウェブモー
ター３３が駆動され　４ てウェブ２９が一定距離送られる（ステップ１１２）。

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か再び上昇する（ステッ
プ１１３）。次に各インク弁２５が閉じ（ステップ１１
４〉、１０パルス程の吐出信号か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１１５）。この状態でヘッドユニッ
ト３か下降して（ステップ１１６）、　ウェブ２９か送
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１１７゜１１８〉。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１１９）。その後、
または上記ステップ１０７のチエツクの結果、ノズル回
復信号がない場合は、各インク弁２５か開く（ステップ
１２０）。

５ 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１２１）。

給紙された被記録部材２７は、先端がレジストローラー
１１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１２２゜１２３）。その後、ベルト
モーター８および帯電器１２ａ、１２ｂかオンしくステ
ップ１２４）、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内は排紙側にごく面積の小
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〈〈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１に達した時点
から各色の記録（印字）が行われる（ステップ１２５）
。

　６ 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１２６）、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１２８）、行われる場合は［−記ステップ１
２１に戻る。次の記録が行われない場合は、上記各ステ
ップ１０８〜１１９とそれぞれ同様のシーケンスである
各ステップ１２９〜１４０を行い、ヘッドユニット３が
下降して（ステップ１４１）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
れた後、電源がオフされる（ステップ１４２）。

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−ヒに移動して５０〜
１００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。

本実胞例は、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”Ｃ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。

Ｅ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か、各記録ヘッド毎に独立し
てチャンバーをそれぞれ設けても、各記録ヘッドのオリ
フィス面、ベルトおよび各チャンバーによって略閉空間
を形成できる。

さらに、Ｌ記実施例では、チャンバーをベルトガイドに
固定したものを丞したが、ヘッドユニットの移動ととも
にチャンバーか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ヘルドガ
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。

　８ 以−１−のように本発明は、特にインクジエ・ソト記録
方式の中でもバブルジェット方式の記録へ・ント、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４７
２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開
示されている基本的な原理を用いて行なうものが好まし
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か、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）内の気泡な形成できるので有
効である。この気体の成長１．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。

　９ 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寸明
細書、同第４３４５２６２号明細書に２己載されている
ようにものか適している。なお、１．記熱作用面の温度
上！Ａ−率に関する発明の米国特許第４３１］１２４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　０ 口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９年１
３８４６１号公報に基す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−Ｅ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１ してのキャッピング手段、クリーニング手段、加汗ある
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なうことも
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
ドたけでなく、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ても良いが、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効である。

［発明の効果］ 以−Ｅ説明したように本発明は、温度制御された記録ヘ
ッドの熱によってチャンバーの温度を制御するのでチャ
ンバーを温度制御するための専用のヒーターおよびその
制御手段を不要にすることかできるため、装置コストを
低く抑えることができ、また記録ヘッドの熱を有効に利
用できるため、消費電力を最小限に抑えることができる
とい２ う効果がある。

【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一実施例の
要部を示す斜視図、第２図は第１図の主要部のＡ−Ａ線
断面図、第３図はチャンノ＼−４０の斜視図、第４図は
記録ヘッド１およびチャンバ−４０を温調するための構
成を示す斜視図、第５図は動作フローチャートである。 １・・・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、１　ｚｂ・−４ｔＦ電器、 １４・・・搬送ローラー １５・・・ピンチローラ− １６・・・給紙モーター ３ 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・・・被記録部材、 ２８・・・ヘルドガイド、 ２８ａ・・・蒸気供給口、 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・・・チャンバー ４０ａ・・・穴部、 ４０ｂ・・・脚部、 ４２・・・蒸気タンク、 　４ ４３・・・シーズヒーター ４４・・・熱電対、 ４５・・・面状ヒーター ４８・・・ヒートバイブ、 ４９・・・フィン、 ５０・・・ファン、 ５１・・・熱電対、 ５２・・・ヒーター ５３・・・コントローラー ５４・・・伝熱板、 １０１〜１４２・・・ステップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ヘッド加熱手段とヘッド放熱手段により温度制御さ
   れる記録ヘッドと、被記録部材の搬送体の上面および両
   面部を囲み、かつ上面に前記記録ヘッドのオリフィス面
   が挿入される穴部が形成されたチャンバーとを備え、前
   記チャンバー、前記オリフィス面および前記搬送体上面
   によって形成される略閉空間内に水蒸気を供給する蒸気
   供給源を有するインクジェット記録装置において、前記
   記録ヘッドと前記チャンバーとを熱的に結合する熱伝導
   体を有す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
   て熱エネルギー発性素子を備えており、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または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、または３のいずれかに記載のインクジェット記録
   装置。