JPH0483644A - インクジェット記録方法 - 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 本発明は吐出エネルギー発生手段による夜エネルギーで
液滴を吐出させる記録ヘッドを用いたインクジェット記
録装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種のインクジェット記録装置は、吐出エネル
ギー発生手段によるエネルギーで液滴を吐出させるイン
クジェット記録ヘッドと、記録媒体と該インクジェット
記録ヘッドを相対移動させる相対移動手段とを有し、該
インクジェット記録ヘッドと記録媒体を対向配置させ画
像形成を行なフている。

第４図はインクジェット記録装置の従来例を示す構成図
であり、１“は記録ヘッド、４２′は圧力発生手段、７
′は記録媒体であり記録ヘッド１°の中のインク４３゛
を圧力発生手段４２゛による圧力で押し出し、記録媒体
７′上にインク液滴を付着させ（図示しない）記録媒体
搬送手段によりて矢印Ａの方向に搬送し画像形成する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来のインクジェット記録装置は、記録媒体と
記録ヘッドの間に電界があり、液滴が帯電されている場
合に、液滴の運動が電気的な力によって影響を受け、液
滴が記録媒体上の意図したところに着弾せず、画像乱打
の原因となる場合がある。

本発明は上記欠点に鑑み、飛翔する液滴の帯電を強制的
に中和させ、液滴の運動に悪影響を及ぼさないインクジ
ェット記録装置を提供することを目的とする。

［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、液滴を吐出させる
インクジェット記録ヘッドと、記録媒体と前記インクジ
ェット記録ヘッドとを相対移動させる相対移動手段とを
具備するインクジェット記録装置において、 前記インクジェット記録ヘッドと前記記録媒体との間の
ギャップ近傍に電極を配設し、前記電極に交流電圧を印
加するものである。

好ましくは、相対移動手段が静電吸着搬送手段であり、 さらに好ましくは、インクジェット記録ヘッドは、記録
媒体の記録域の全幅にわたって、複数の吐出口を備えて
いるフルラインタイプの記録ヘッドであり、 または、インクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを
利用して吐出［Ｊからインクを吐出させるものて、熱エ
ネルギーを発生せさる手段として電気熱変換体を有して
いる。

［作用コ 液滴がインクジェット記録ヘッドから吐出され、記録媒
体に向けて飛翔する際に、交流電圧が印加された電極か
ら、交流電圧を受は液滴内の電荷が強制的に中和される
。したがって、飛翔する液滴は、記録媒体とインクジェ
ット記録ヘッド間にある電界の影響を受けず正確に飛翔
し、記録媒体上の意図した所に着弾する。

［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図は本発明のインクジェット記録装置の第１の実施
例を模式的に示す構成図である。

ＩＢｋ、ｌｙ、ｉｎ、ｌｃはそれぞれブラック、イエロ
ー、マゼンタ、シアンのインク色に対応したバブルジェ
ット方式の記録ヘッドであり、内蔵する吐出エネルギー
発生体に発熱抵抗体を用い、該発熱抵抗体の通電時に発
生する熱エネルギーを利用してインク中に生じる気泡に
よって吐出口よりインク液滴を吐出させるものであり、
ブロック２にそれぞれ固定されている。各記録ヘッドユ
ニットは、４００ｄｐｉ　（ドツト・パー・インチ）の
密度で４７３６個の吐出口が配列されている。

３はキャッピングユニットであり、スタンバイ時等、被
記録時にブロック２を図中−点鎖線で示す位置Ａまで引
き上げ、引き上げたブロック２にキャッピングユニット
３を対向させてキャップする。また、キャッピングユニ
ット３は、循環回復時には（図示しない）回復ポンプ、
インク供給系より送り込まれ、吐出口から押し出された
廃インクの受は皿ともなる。廃インクは図示しない廃イ
ンクタンクに導かれる。

４はエンドレスの帯電吸着ベルトであって、記録ヘッド
ユニットＢｋ、ｌｙ、１ｍ、ｌｃの各々に所定間隔を有
して対向配設きれ帯電ローラ３１によって帯電されてい
ると共に、図示しない駆動源により駆動されて記録シー
トを搬送する。５は帯電吸着ヘルド４を介して各記録ヘ
ッドユニットに対向配設されるバックプラテンである。

６は普通紙等の記録シート７が収納さね、装置本体に取
り外し自在に装着される給紙カセットであり、８は最上
面の記録シート７を１枚だけ送り出して給紙するピック
アップローラである。９はピックアップローラ８より送
り出されて記録シート７を搬送路１０へ搬送する一対の
搬送ローラであり、１１は搬送路１０の出口側に配設さ
れた一対の搬送ローラである。

１３および１４は記録によって記録シート７に付着した
インク液滴を熱風により乾燥定着させるヒータおよびフ
ァン、１５は定着の終了した記録シート７を装置外に排
出する排出ローラ、１６は排出された記録シート７を順
次ストックするトレイである。３３は湿度測定手段、３
２は電源３５からの電荷を記録シートに注入するブラシ
状電極である。

次に第１図の実施例の動作について説明する。

まず、記録動作について説明する。記録開始の操作が行
なわれると、指定されたサイズの記録シート７がピック
アップローラ８によって給紙カセット６から送り出され
る。送り出された記録シート７は、搬送ローラ９，１１
によって搬送され、予め帯電ローラ３１によって＋２ｋ
Ｖ程度の表面電位を有するように帯電された状態で回転
するとともにハックプラテン５によって平面形状とされ
ている帯電吸着ベルト４に截せられる。

記録シート７の先端部がヘッドｌｃ、１ｍ。

ｌｙ、ＩＢｋの各々の下部に到着するのに連動して、不
図示の駆動回路を介して各記録ヘッドのエネルギー発生
体を画像データに応じて駆動する。

この駆動により、画像情報に応じたインク液滴が吐出口
より記録シート７の表面に吐出され記録が行なわれる。

記録シート７が吸湿性の悪い場合、表面に付着した液滴
が乾燥せず、擦られて印字汚れを生じるので、ヒータ１
３およびファン１４によって強制乾燥を行なって定着さ
せる。定着の終了した記録シート７は、排出ローラ１５
によってトレイ１６へ排出される。

以上のように、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、
ブラックのインクに対応した記録ヘッドにそれぞれの記
録ヘッドに応じた記録信号を与えることによりカラー画
像が形成される。

次に、本実施例の装置に用いるインクジェット記録ヘッ
ドの吐出原理について説明する。

インクジェット記録装置に通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）、液体流路および
この液体流路の一部に設けられるエネルギー作用部と、
この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ような電気機械変換体を用いた記
録方法、レーザまたは電磁波等を照射して、そこにある
液体にエネルギーを吸収させて発熱させ、この発熱によ
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、あるいは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の液滴を形成するための液体
吐出口（オリフィス）を高密度に配列することができる
ため高解像力の記録をすることが可能である。また、電
気熱変換体を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にコンパクトにすること
も容易である。

さらに、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、長尺化および面状化（２次元化）が容
易であること等から、マルチ吐出口化／高密度実装化が
容易で、しかも大量生産における生産性がよく、製造コ
ストも安価なインクジェット記録ヘッドを提供すること
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、一般には各吐出口に対応した液体流路を
設け、この液体流路毎この液体流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
吐出して飛翔用の液滴を形成する手段としての電気熱変
換体が設けられ、各液体流路には、各液体流路に連通し
ている共通液室より液体が供給される構造なっている。

第２図は上述したインクジェット記録ヘッド（以下、「
記録ヘッド」という）の概略構成を示す。この記録ヘッ
ド１０１は、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１０２−ヒに成膜さ
れた電気熱変換体＋０３、電極１０４、液路壁１０５、
天板１０６から構成されている。

記録用液体１１２は図示していない液体貯蔵室から液体
供給管】０７を通して記録ヘッド１０１の共通液室＋０
８内に供給される。図中１０９は液体供給管用のコネク
タである。共通液室１０８内に供給された液体＋１２は
毛管現象により液体流路（液路）１１０内に供給され、
液路先端の吐出口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１０３に通電す
ることにより、電気熱変換体面上の液体が加熱され、発
泡現象が発生し、その発泡のエネルギーにより吐出口面
ＩＩＩ（オリフィス面１１１）から液滴が吐出される。

上述したような構成により、吐出口密度４００ｄｐｉと
いった高密度の吐出口配置でマルチ吐出口のインクジェ
ット記録ヘッドを形成する。

次に本実施例における静電吸着搬送、吐出現象、不要液
滴への帯電およびその除電について第３図（ａ）〜（ｄ
）を参照して説明する。

第３図（ａ）は吐出液滴形成の直前のタイミングを表し
た図である。帯電吸着ベルト４に対し＋２ｋＶ程度の電
圧（′６ｊ、源３４によって印加）を印加している導電
ゴムローラからなる帯電ローラ３１を接触させ、ベルト
４上にプラス電荷をのせる。記録シート７を帯電吸着ベ
ルト４に密着させることによって記録シートの帯電吸着
ベルト側にマイナス電荷が誘起され、記録シート７と帯
電吸着ベルト４の吸着力が発生する。記録シート７の帯
電吸着ベルト側でない側（記録ヘッド１と対向する側）
にはプラス電荷が誘起され、記録ヘッド１と記録シート
７の間に電位差が生じ、電界が形成される。電気熱変換
素子４２を駆動して形成したバブル５６によって形成さ
せる液柱５０に記録シート７上のプラス電荷と反対電荷
であるマイナス電荷が誘起される。空中に液滴５２がと
んでいるタイミングを示している第３図（ｂ）において
液滴５２は前述の電界の作用を受けて分極する。

このタイミングで電極５１−１と５１−２に同一の交流
電源５７−１．５７−２交流電圧を印加することによっ
て誘電体である液滴５２中のホール・エレクトロンベア
をフリーな状態にしてやり、液１Ｆ４５２の中の電荷の
分極状態を解消してやる。

゛以上のシーケンスをとることによってこの次のタイミ
ングである第３図（Ｃ）において主部５３とサテライト
５４が分離した際に両方の液滴とも電気的に中性である
状態とすることができ、記録媒体上の電荷と記録ヘッド
間に存在する電界の影響を受けず、意図するところに着
弾させることができる。

なお、静電吸着搬送の帯電極性はプラスに限られるもの
ではなくマイナスでもよい。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第１の実施例では第３図（ｂ）において電極５１−１．
５１２に印加する交流電圧を同一の交流電源５７−１．
５７−２より印加するとしたが、本実施例では、電極５
１−１．５１−２を対向配置させておき、互いに逆位相
の交流電圧を印加することによって電圧印加による液滴
の微少な位置変動をなくす。また、液滴に注入電荷があ
り、液滴中のホール・エレクトロンベアをフリーにして
も液滴中の電荷がなくならない場合かあるが、この場合
には交流に直流バイアスを重畳した電圧を印加すること
により液滴が電界の力を受けることをなくし安定して着
弾を得ることができる。

次に本発明の第３の実施例について説明する。

本実施例では電極をノズルを囲むリング状電極とするか
、または、記録ヘッドと記録媒体間にメツシュ状のグリ
ッド電極とし、これに交流電圧を印加して第１の実施例
と同様の利点がある。

上記実施例において、記録ヘッドと記録シートとの間隔
は約ｌ１１ｆｆｌであり、液滴（インク）の飛翔に約１
００μｓｅｃを要することから、飛翔中に複数個印加極
性を変化させるために、電極に印加した交流電圧は周波
数２０Ｋｔ（ｚ〜４０にＨｚ電圧約１０にＶｐｌ）て行
い、良好な結果を得た。しかしこれらの条件は、記録ヘ
ッドと記録媒体との間の距離の変化を含めた形状の変化
によっては、液滴に加えられる交流電圧の変化回数を増
減すべく交流電圧の周波数を変更したり、電圧値を変更
することは当然のことである。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもキャノ
ン■が提唱しているバブルジェット方式の記録ヘッド、
記録装置に於いて、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４７２３Ｉ２９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。この方式は所謂オンデマント型、コンティニ
ュアス型のいずれにも通用可能であるが、特に、オンデ
マンド型の場合には、液体（インク）か保持されている
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
録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させ゛Ｃ１結果的にこの駆
動信号に一対一に対応して液体（インク）内の気泡を形
成出来るので有効である。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
くとも一つの液滴を形成する。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才する
のて、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４３４５
２６２号明細書に記載されているようなものが通してい
る。尚、上記熱作用面の温度」−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、史に優れた記録を行なうことができる。

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）の他に熱作用部か
屈曲する領域に配置さね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４４５９６００
号明細書にそれぞれ記載の構成でもよい。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１２
３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔
を吐出部に対応せる構成を開示する特開昭５９年第１３
８４６１号公報に基づいた構成としても本発明は有効で
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
、上述した明細古に開示されているような複数記録ヘッ
ドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一体
的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれ
でも良いが、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
気的な接続や装置本体からのインクの供給が機能になる
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。

又、本発明の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化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。

更に、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ってでもよいが、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。

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体となるもの、或いは
、インクジェットにおいて一般的に行なわれている温度
調整の温度範囲である３０℃以上７０℃以下の温度範囲
で軟化もしくは液体となるものでもよい。すなわち、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良
い。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態度化のエネルギーとして
使用せしめることで防止するか又は、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てインク液状として吐出するも
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
質のインク使用も本発明には適用可能である。このよう
な場合インクは、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、
多孔質シート四部又は貫通孔に液状又は固形物として保
持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような
形態としても良い。本発明においては、旧述した各イン
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。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、記録ヘッドと記録媒体と
の間に設けた電極に交流電圧を印加することにより、記
録ヘッドから記録媒体に飛翔する液滴の帯電を強制的に
中和して、正確な飛翔を行なわせ、ひいては電気的な力
による画像の乱れをなくすことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるインクジェット記録装置の
概略構成図、 ７ｇ２図は本発明が通用されるインクジェット記録ヘッ
ドの概略構成図、 第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）はそれぞれ本発
明の各実施例を説明する図、 第４図は従来例の各実施例を説明する図。 Ｉ　Ｂｋ、　　１　ｙ、　　１　ｍ、　　１　ｃ−−−
記録ヘッド、２・・・ブロック、 ３・・・キャッピングユニット、 ４・・・帯電吸着ベルト、　５・・・バックプラテン、
６・・・給紙カセット、　　　７・・・記録シート、８
・・・ピックアップローラ、 ９．１１・・・搬送ローラ、３１・・・帯電ローラ、３
２−・・ブラシ状電極、　３４．３５・・・電源、５］
−１，５１−２−・・電極、　　５７−１．５７−２−
・・交流電源。 特許出願人　　キャノン株式会社 代　理　人　　弁理士　若株　忠 ｆｆ１２図 ｐＪ３図（Ｃ） 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドと、記録媒
   体と前記インクジェット記録ヘッドとを相対移動させる
   相対移動手段とを具備するインクジェット記録装置にお
   いて、 前記インクジェット記録ヘッドと前記記録媒体との間の
   ギャップ近傍に電極を配設し、前記電極に交流電圧を印
   加することを特徴とするインクジェット記録装置。 ２、相対移動手段が静電吸着搬送手段である請求項１に
   記載のインクジェット記録装置。３、インクジェット記
   録ヘッドは、記録媒体の記録域の全幅にわたって、複数
   の吐出口を備えているフルラインタイプの記録ヘッドで
   ある請求項１または請求項２に記載のインクジェット記
   録装置。 ４、インクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを利用
   して吐出口からインクを吐出させるもので、熱エネルギ
   ーを発生せさる手段として電気熱変換体を有している請
   求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインクジ
   ェット記録装置。