JPH04216055A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録手段から被記録材
へインクを吐出させて記録を行なうインクジェット記録
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピューターやワードプロセッサ等と
併用されたり、あるいは単独に使用されるプリンタ、複
写機、ファクシミリ等の記録装置は、画像情報に基づい
て、紙やプラスチック薄板等の被記録材に画像を形成し
ていくように構成されている。

【０００３】前記記録装置は、記録方式により、インク
ジェット式、ワイヤドット式、サーマル式、レーザービ
ーム式等に分けることができる。そのうち、インクジェ
ット式（インクジェット記録装置）は、記録手段から被
記録材にインクを吐出させて記録を行なうものであり、
高精細な画像を高速で記録することができ、ノンインパ
クト方式であるため騒音が少なく、しかも、多色のイン
クを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなど
の利点を有している。

【０００４】特に、インク吐出エネルギーとして熱を利
用するインクジェット式の記録手段（記録ヘッド）は、
エッチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロ
セスを経て、基板上に製膜された電気熱変換体、電極、
液路壁、天板などを形成することにより、高密度の液路
配置（吐出口配置）を有するものを容易に製造すること
ができる。

【０００５】インクジェット記録装置は、一般に、図６
に示すように、それぞれ一対のローラから成る上下の搬
送ローラ５１、５２により、用紙やプラスチック薄板等
のシート状の被記録材５３を搬送可能に保持するととも
に、該被記録材５３の裏面をプラテン５４に密着させ、
記録手段（記録ヘッド）５５から被記録材５３の記録面
へインクを吐出させるように構成されている。記録手段
５５と被記録材５３との間隔は、例えば、０．３ミリ〜
１．５ミリ程度に設定される。また、図示のように、被
記録材５３の幅方向に往復移動するキャリッジ５６に装
着した記録手段５５を用いるシリアル型式の他に、被記
録材５３の紙幅方向に長い固定式の記録手段を用いるラ
イン型式のものも使用されている。

【０００６】これらの記録装置は、１行分の記録を終了
するごとに記録を停止し、搬送ローラ５１、５１によっ
て被記録材５３を所定ピッチ（通常１行分）紙送りした
後、次の行を記録するように動作し、この動作を繰り返
すことにより被記録材５３の全体に画像を記録する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
ンクジェット記録装置では、被記録材５３を搬送するた
めの搬送経路が必要であり、装置の長さが被記録材の長
さ以上になって記録装置が大型になるとともに、構成部
品の数も多くなってしまう。すなわち、被記録材５３を
搬送するためには、該被記録材を保持するカセット（カ
ットシートの場合）あるいはロール紙保持装置（ロール
紙の場合）、該保持装置から給紙するローラ等から成る
給紙装置、被記録材を記録部へ搬送するローラ等から成
る搬送装置、被記録材を排出するローラ等から成る排紙
装置、排紙された被記録材を保持する排紙トレイ等の排
紙保持装置など、多くの構成部品が必要となってくる。

【０００８】本発明はこのような技術的課題に鑑みてな
されたものであり、本発明の目的は、被記録材を搬送す
るための搬送装置を必要とせず、簡単かつコンパクトに
構成し得るインクジェット記録装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題解決のための手段】本発明は、記録手段からから
被記録材へインクを吐出させて記録を行なうインクジェ
ット記録装置において、記録手段を回転中心軸に上下移
動可能に取り付け、前記回転中心軸と同心の円周内面に
被記録材を取り出し可能に固定し、前記記録手段からイ
ンクを吐出させるとともに、前記回転中心軸を１回転さ
せるごとに前記記録手段を上下方向に所定ピッチ移動さ
せながら記録を行なう構成とすることにより、被記録材
を搬送するための搬送装置を必要とせず、簡単かつコン
パクトに構成し得るインクジェット記録装置を提供する
ものである。

【００１０】別の本発明は、記録手段から被記録材へイ
ンクを吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置
において、上下方向に配列された多数の吐出口を有する
ライン型の記録手段を回転中心軸に固定し、該回転中心
軸と同心の円周内面に被記録材を固定し、前記記録手段
からインクを吐出させるながら、前記回転中心軸を１回
転させることにより前記被記録材に記録する構成とする
ことにより、被記録材を搬送するための搬送装置を必要
とせず、簡単かつコンパクトに構成し得るインクジェッ
ト記録装置を提供するものである。

【００１１】すなわち、上記本発明の構成によれば、円
筒の内面に被記録材を張り付け状態で取り外し可能に固
定し、該円筒の中心部に記録手段を回転可能に設けるの
で、被記録材の搬送機構を無くすことができ、簡単かつ
コンパクトな構成のインクジェット記録装置を提供する
ことができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明によるインクジェット記録装置
の一実施例の構成を模式的に示す一部破断斜視図であり
、図２は図１の記録装置の一部破断平面図であり、図３
は図１の記録装置の記録部の縦断面図である。

【００１３】図１〜図３において、台部材１上には円筒
状の枠部材２が固定されており、該枠部材２の上面には
着脱自在の天板３が装着されている。前記台部材１には
、前記枠部材２の中心に位置する垂直な回転中心軸４が
軸支されている。なお、この回転中心軸４の上端部も前
記枠部材２または前記天板３によって適宜軸支されてい
る。前記回転中心軸４は、台部材１に設置されたモータ
５により、タイミングベルト６およびプーリ（またはギ
ア）７、８等から成る伝動機構を介して回転駆動される
。

【００１４】前記回転中心軸４には、ヘッド取り付けボ
ス９が上下方向移動可能に装着されており、該ヘッド取
り付けボス９には半径方向を向いた記録手段（記録ヘッ
ド）１０が取り付けられている。このヘッド取り付けボ
ス９の内部にはギア付きモータ１１が装着されており、
該ギアは回転中心軸４に沿って形成された直線ギア（ラ
ックギア）１２と噛み合っている。したがって、前記ギ
ア付きモータ１１を所定方向に回転駆動することにより
、前記記録手段（記録ヘッド）１０を回転中心軸４に沿
って上下方向に移動させることができる。また、該ギア
付きモータ１１を所定の回転位置で停止させることによ
り、記録手段１０を上下方向所定位置に保持することが
できる。

【００１５】前記台部材１上にはインクタンク１３が装
着されており、該タンク１３内のインクは、インク供給
チューブ１４および回転中心軸４の中心孔を通して、記
録手段１０へインクへ供給される。また、前記ヘッド取
り付けボス９内のギア付きモータ１１と台部材１内部の
モータ制御回路（不図示）とは、該台部材１内から前記
回転中心軸４の内部を通して添設された電気配線（不図
示）で電気的に接続されている。

【００１６】円筒状の枠部材２の内面には電荷を帯電さ
せ得る静電吸着シート１５が添設されている。この静電
吸着シート１５は、例えば、アルミ箔等の金属フイルム
あるいは導電性材料の蒸着層などで形成することができ
、不図示の電源で電位を与えることにより帯電させるよ
うに構成されている。また、前記円筒状の枠部材２の内
面には、シート状の被記録材１６を取り出し可能に固定
するための係止具１７が設けられている。この係止具１
７は、用紙またはプラスチック薄板等のシート状の被記
録材１６の周辺部を位置決め保持するように該被記録材
１６の周辺と合致する位置に配設されている。さらに、
上記円筒状の枠部材２には、図２に示すように、被記録
材１６を取り付け取り外しするための開口１８が形成さ
れており、矢印方向から被記録材１６を挿入して前記係
止具１７に挟み込みできるように構成されている。

【００１７】前記記録手段（記録ヘッド）１０は、熱エ
ネルギーを利用してインクを吐出する記録手段であって
、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えた
ものである。また、前記記録手段１０は、前記電気熱変
換体によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸
騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利
用して、吐出口よりインクを吐出させ、記録を行なうも
のである。

【００１８】図４は、前記記録手段（記録ヘッド）１０
のインク吐出部の構造を模式的に示す部分斜視図であり
、同図において、被記録材に所定の隙間（例えば、約０
．５〜２．０ミリ程度）をおいて対面する吐出口面２１
には、所定のピッチで複数の吐出口２２が形成され、共
通液室２３と各吐出口２２とを連通する各液路２４の壁
面に沿ってインク吐出用のエネルギーを発生するための
電気熱変換体（発熱抵抗体など）２５が配設されている
。図１〜図４に示すインクジェット記録装置では、記録
手段（記録ヘッド）１０は、前記吐出口２２が回転中心
軸４の回転方向（走査方向）と交叉する方向に並ぶよう
な位置関係で、ヘッド取り付けボス９に搭載されている
。こうして、画像信号または吐出信号に基づいて対応す
る電気熱変換体２５を駆動（通電）して、液路２４内の
インクを膜沸騰させ、その時に発生する圧力によって吐
出口２２からインクを吐出させる記録手段（記録ヘッド
）１０が構成されている。

【００１９】以上図１〜図４のインクジェット記録装置
で記録する時は、まず、用紙等の被記録材１６を開口１
８から挿入し、該被記録材１６を各係止具１７に挟み込
むとともに静電吸着層１５を有する円筒状の内面に静電
吸着させることにより位置決め固定する。インクタンク
１３から記録手段（記録ヘッド）１０にインクを供給し
、モータ５によって回転中心軸４および該記録手段１０
を回転させながら、画像信号に基づいて該記録手段１０
の吐出口２２からインク滴を吐出させることにより、被
記録材１６の記録面（円筒状内面）に記録を行なう。 記録手段１０を１回転させることにより、１周分（例え
ば、１行分）の記録を行なう。１周分の記録を行なった
後、ギア付きモータ１１を作動させて記録手段１０を上
下方向に所定ピッチ分移動させ、再び記録手段１０を１
回転させながら次の行の記録を行なう。以上の動作を繰
り返すことにより、被記録材１６の１枚分の記録を行な
う。

【００２０】被記録材１枚分の記録が終了すると、被記
録材１６を開口１８から取り出す。記録を続ける場合は
、次の被記録材１６を挿入固定して記録を再開する。 なお、被記録材１６を新たにセットする際には、図３中
に二点鎖線１０で示すごとく、記録手段１０を該被記録
材１６の幅（または高さ）以外の位置へ移動させておく
。また、被記録材１６の円筒面への固定は、該被記録材
１６の先端部を係止部１７内に突き当てて挟むように挿
入し、さらに該被記録材１６の後端部を手前側の係止部
１７内に挿入固定して行なう。この場合、被記録材１６
の上下端部の少なくとも一端部も同様の係止部１７に挿
入固定される。

【００２１】前記係止部１７としては、例えば、厚さ５
０ミクロン（０．０５ミリ）以上のマイラー等のプラス
チックフイルムが使用される。また、本実施例では、被
記録材１６を静電吸着力で固定したが、被記録材は、こ
れを磁性材料で形成して磁力で固定させるなど、他の方
法で固定させることもできる。

【００２２】以上説明した実施例によれば、円筒中心部
に回転可能に記録手段（記録ヘッド）１０を設けるとと
もに、円筒内面に被記録材１６を固定する構成としたの
で、該被記録材１６の給紙、紙送り、排紙等を行なうた
めの搬送装置を設ける必要がなく、簡単かつコンパクト
に構成し得るインクジェット記録装置が得られた。

【００２３】図５は本発明によるインクジェット記録装
置の他の実施例の要部を示す模式的斜視図であり、本実
施例においては、多数（被記録材の全幅分）の吐出口２
２を有する長い記録手段（記録ヘッド）３１が使用され
、該記録手段３１は回転中心軸３２に対し上下動しない
ように固定されており、図１〜図３の実施例におけるギ
ア付きモータ１１および回転中心軸上の直線ギア１２は
省略されている。図５の実施例によれば、回転中心軸３
２を１回転するだけで被記録材１６の全体を記録するこ
とができる。

【００２４】図５の実施例は、前述した点で図１〜図４
の実施例と相違するが、その他の部分では実質上同じ構
造を有しており、それぞれ対応する部分を同一符号で示
し、それらの詳細説明は省略する。したがって、図６の
実施例によれば、前述の実施例の場合と同様の効果が得
られる他、構成をさらに簡単にすることができ、記録速
度を大幅に向上させ得るという効果が得られた。

【００２５】なお、以上の実施例では、１個の記録手段
（記録ヘッド）１０または３１を使用して記録する場合
を例示したが、本発明は、異なる色で記録する複数の記
録手段（記録ヘッド）を備えたカラーインクジェット記
録装置、あるいは色彩が同じで濃度が異なる複数の記録
手段を使用する諧調記録用のインクジェット記録装置な
ど、記録手段の個数に関係無く同様に適用でき、同様の
作用効果を達成し得るものである。さらに、以上の各実
施例における記録手段（記録ヘッド）１０または３１と
しては、記録ヘッドとインクタンクを一体にした交換可
能なカートリッジタイプの記録手段を使用することもで
き、その場合は、インクタンク１３やインク供給チュー
ブ１４を省略することができる。

【００２６】なお、本発明は、インクジェット記録装置
であれば、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変換体等を
用いる記録手段（記録ヘッド）を使用するものに適用で
きるが、中でも、キヤノン株式会社によって提唱されて
いるバブルジェット方式のインクジェット記録装置にお
いて優れた効果をもたらすものである。かかる方式によ
れば、記録の高密度化、高精細化が達成できるからであ
る。

【００２７】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行なうのが好ましい。この方式は、所謂オンデマンド型
、コンティニュアス型の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越える
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、記録手段（記録ヘッド）の熱作用面に膜沸騰
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）内の気泡を形成出来るので有効である。

【００２８】この気泡の成長、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
滴を形成する。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なわれるので、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４
４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に
記載されているようなものが適している。尚、上記熱作
用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１
２４号明細書に記載されている条件を採用すると、更に
優れた記録を行なうことができる。

【００２９】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
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（直線状液流路又は直角液流路）の他
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４
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孔を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた
構成としても本発明は有効である。すなわち、記録ヘッ
ドの形態がどのようなものであっても、本発明によれば
、記録を確実に効率よく行なうことができるようになる
からである。

【００３０】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても、本発明は有効に適用できる。そのよ
うな記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組み合わせ
によってその長さを満たす構成や、一体的に形成された
１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００３１】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
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
体的にインクタンクが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。

【００３２】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の回復手段、予備的な補助
手段等を付加すること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。これらを具体的に挙げれば、
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、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは
別の加熱素子或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なう予備吐出モードを行なう
ことも安定した記録を行なうために有効である。

【００３３】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば、単色のインクに対応して１個
のみが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複
数のインクに対応して複数個数設けられるものであって
もよい。すなわち、例えば、記録装置の記録モードとし
ては、黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、
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
よるか、いずれでもよいが、異なる色の複色カラー又は
、混色によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置
にも本発明は極めて有効である。

【００３４】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するもの、あるいは、インクジェット方式では
、インク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調
整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温
度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与
時にインクが液状をなすものであればよい。

【００３５】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで防止するか、または、イ
ンクの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインク
を用いるかして、いずれにしても、熱エネルギーの記録
信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インク
が吐出されるものや、記録媒体に到達する時点ではすで
に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって
初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は
適用可能である。

【００３６】このような場合のインクは、特開昭５４−
５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公
報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔
に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変
換体に対して対向するような形態としてもよい。

【００３７】本発明においては、上述した各インクに対
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。

【００３８】さらに加えて、本発明によるインクジェッ
ト記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理
機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ
等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有す
るファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい
。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなごとく、本発明
によれば、記録手段からから被記録材へインクを吐出さ
せて記録を行なうインクジェット記録装置において、記
録手段を回転中心軸に上下移動可能に取り付け、前記回
転中心軸と同心の円周内面に被記録材を取り出し可能に
固定し、前記記録手段からインクを吐出させるとともに
、前記回転中心軸を１回転させるごとに前記記録手段を
上下方向に所定ピッチ移動させながら記録を行なう構成
としたので、被記録材を搬送するための搬送装置を必要
とせず、簡単かつコンパクトに構成し得るインクジェッ
ト記録装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェット記録装置の一実施
例を模式的に示す一部破断斜視図である。

【図２】図１の記録装置の一部破断平面図である。

【図３】図１の記録装置の記録部を示す部分縦断面図で
ある。

【図４】図１中の記録手段のインク吐出部の構造を模式
的に示す部分斜視図である。

【図５】本発明によるインクジェット記録装置の他の実
施例を模式的に示す斜視図である。

【図６】従来のインクジェット記録装置の要部構成を模
式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

２　　　　　　　　円筒状の枠部材 ４　　　　　　　　回転中心軸 ５　　　　　　　　モータ １０　　　　　　記録手段（記録ヘッド）１１　　　　
　　ギア付きモータ １５　　　　　　静電吸着層 １６　　　　　　被記録材 ２２　　　　　　吐出口 ２５　　　　　　電気熱変換体 ３１　　　　　　記録手段（記録ヘッド）３２　　　　
　　回転中心軸

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　記録手段からから被記録材へイン
   クを吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置に
   おいて、記録手段を回転中心軸に上下移動可能に取り付
   け、前記回転中心軸と同心の円周内面に被記録材を取り
   出し可能に固定し、前記記録手段からインクを吐出させ
   るとともに、前記回転中心軸を１回転させるごとに前記
   記録手段を上下方向に所定ピッチ移動させながら記録を
   行なうことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】　　　　前記記録手段が、熱エネルギーを
   利用してインクを吐出する記録手段であって、熱エネル
   ギーを発生するための電気熱変換体を備えているインク
   ジェット記録手段であることを特徴とする請求項１のイ
   ンクジェット記録装置。
3. 【請求項３】　　　　前記記録手段が、前記電気熱変換
   体によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸騰
   による気泡の成長によって生じる状態変化を利用して、
   吐出口よりインクを吐出させることを特徴とする請求項
   ２のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】　　　　記録手段から被記録材へインクを
   吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置におい
   て、上下方向に配列された多数の吐出口を有するライン
   型の記録手段を回転中心軸に固定し、該回転中心軸と同
   心の円周内面に被記録材を固定し、前記記録手段からイ
   ンクを吐出させるながら、前記回転中心軸を１回転させ
   ることにより前記被記録材に記録することを特徴とする
   インクジェット記録装置。
5. 【請求項５】　　　　前記記録手段が、熱エネルギーを
   利用してインクを吐出する記録手段であって、熱エネル
   ギーを発生するための電気熱変換体を備えているインク
   ジェット記録手段であることを特徴とする請求項４のイ
   ンクジェット記録装置。
6. 【請求項６】　　　　前記記録手段が、前記電気熱変換
   体によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸騰
   による気泡の成長によって生じる状態変化を利用して、
   吐出口よりインクを吐出させることを特徴とする請求項
   ５のインクジェット記録装置。