JPH0584922A - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体インクを液化した液体インクの供給路に
ヒーターが不要なインクジェット記録装置を提供する。 【構成】 固体インク８がヒーターで加熱され液化して
インクタンク４に貯蔵されるとともに熱伝導性のインク
供給管５を介して記録ヘッド１に供給される。インク供
給管５は熱伝導性でかつ熱容量は小さいのでインクタン
ク４からの液体インクおよび記録ヘッド１から熱を受
け、液体インクを固化させないような所定温度に保たれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液滴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。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットプリンターにおい
ては、振動等で吐出口からインクがこぼれ出ることを防
ぐため、タンク中のインクの水面をヘッドから３ｃｍ〜
１５ｃｍ程度下げヘッド内のインク圧を負圧に保ってい
る。ヘッドとインクタンクはシリコンチューブ等の可撓
性を持つ部材で接続される。

【０００３】一方、高速定着と色々な種類の記録紙への
記録を可能にする記録装置として、常温では固体である
インクを、加熱して液化させ記録ヘッドから吐出させる
インクジェット記録装置が考え出されている。このイン
クジェット記録装置においても上述の液体インクを用い
るインクジェット記録装置と同様に記録ヘッド内の液体
インクを負圧にする必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
従来例では以下のような欠点があった。

【０００５】固体インクジェットプリンターの記録ヘッ
ドとインクタンクを液体インクジェットプリンターと同
様にシリコンチューブ等で接続した場合、タンクからヘ
ッドに液化インクが供給される途中でインクが冷えて固
まりチューブが詰まって供給不能になってしまう。

【０００６】これを防ぐ構成として例えば図５のように
シリコンチューブを使用せず金属製ブロック４５にイン
ク供給路４６を開け、そのブロック全体をヒーターでイ
ンク融点以上に熱する方法が考えられる。しかしこの方
法においてはタンク内のインクを溶かすためのヒーター
４１、ヘッドを熱するヒーター４３に加え供給路を設け
たブロックを熱するヒーター４２が必要となるため、装
置コストが上がり大型化する上、消費電力も大きくなる
という問題点がある。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、簡単な手段に
よりインク供給路にはヒーターを配設する必要がないイ
ンクジェット記録装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、室温より高い所定の温度で溶解する固体イ
ンクを加熱して液化させたインクをインクタンクを経由
して記録ヘッドに供給し、供給したインクをプリント信
号に応じて記録ヘッドから吐出させて記録するインクジ
ェット記録装置であって、一端が前記記録ヘッドに接続
され、他端が前記インクタンク中の液化したインクに接
触するように配設された熱伝導性のインク供給管を有す
る。

【０００９】好ましくは、前記インク供給管は、内側が
金属管であり外側が樹脂製の管で構成された二重構造を
有する。さらに前記記録ヘッドは、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、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
生させる手段として電気熱変換体を有している。

【００１０】

【作用】インク供給管は熱伝導性を有しかつ熱容量が小
さいので液化したインクおよび記録ヘッドから熱を受
け、インクを液体に保つための十分な温度を保つことが
できる。また、金属であれば熱伝導性は非常によく、さ
らに二重構造であれば保温力はさらに向上する。

【００１１】

【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。図１は本発明のインクジェット記録装置の
第１の実施例を示す構成図、図２（ａ），（ｂ）は図１
の吐出エレメント等を示すそれぞれ拡大側面図および拡
大正面図である。

【００１２】記録ヘッドである吐出エレメント１は１６
本／ｍｍのピッチで６４本のノズルを有し、アルミベー
ス２に接着されている。各ノズル中には吐出用ヒーター
が存在し、画像信号に応じて通電し発泡現象を利用して
吐出を行う。

【００１３】ここで記録ヘッドの一例の概略構成につい
て図３を参照して説明する。

【００１４】記録ヘッド１０１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工程を経て、基
板１０２上に成膜された電気熱変換体１０３、電極１０
４、液路壁１０５、天板１０６から構成されている。

【００１５】インク１１２は図示していない液体貯蔵室
からインク供給管１０７を通して記録ヘッド１０１の共
通液室１０８内に供給される、図中１０９はインク供給
管用のコネクタである。共通液室１０８内に供給された
インク１１２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、この発泡エネルギーに
より吐出口面１１１（オリフィス面１１１）から液滴が
吐出される。このような構成により、吐出口密度４００
ｄｐｉといった高密度の吐出口配置でマルチ吐出口のイ
ンクジェット用の記録ヘッドを形成する。

【００１６】吐出エレメント１の上面にはインク供給口
３が固定されておりここからノズル内にインクが供給さ
れる。液化したインクを貯蔵するインクタンク４内には
アルミ製のインク供給管５が直立し、その上端はインク
供給口３に接続されている。インクはインクタンク４か
らインク供給管５を経てインク供給口３に到りノズル内
に供給される。インクタンク４にはタンク蓋６が固定さ
れ、タンク蓋６にはスリット状の穴が開いている。イン
ク案内板７は一端がこの穴に挿入される形で固定されて
いる。インク案内板７上には固体インク８をセットでき
る。その際、固体インク８は、スプリング９の先端に固
定された押圧板１０とインク案内板７の間に挟まれる。
この固体インク８の融点は７０℃である。インク案内板
７上面にはピン１１が突出しており固体インクの位置決
めをしている。アルミベース２に不図示の固定手段で固
定されたスプリング支持板１２にスプリング９の上端が
固定される。固体インクセット時にはスプリング支持板
１２を取り外しインク案内板７上に固体インクを置き再
びスプリング支持板１２を固定する。インク案内板７の
下面にはヒーター１３が取り付けられており固体インク
を溶かす役割をする。アルミベース２の裏面にもヒータ
ー１４がありインクタンク４およびノズル内のインクを
液化した状態に保つ。上述した構成部品はキャリッジ１
５の上面に固定される。キャリッジ１５はガイド１６，
１７に案内されて記録紙１８の紙面に平行に移動でき
る。キャリッジ１５にはワイヤ１９が係合している。ワ
イヤ１９はモータープーリー２０とテンションプーリー
２１の間で張られる。キャリッジ１５はキャリッジモー
ター２２によりワイヤ１９を介して駆動される。記録紙
１８はローラー対２３に挟持される。ローラー対２３は
紙送りモーター２４により駆動される。キャップ２５
は、不図示の手段により吐出エレメント１のオリフィス
面に対し圧接離隔可能にされている。非記録時に吐出エ
レメント１のオリフィス面を塞いでノズル内のインクの
乾燥を防ぐ。またキャップ２５にはエアーチューブ２６
を介してエアーポンプ２７が接続されている。キャップ
２５がオリフィス面に圧接した状態でエアーポンプ２７
を作動させるとインクタンク４からノズル内にインクを
吸い上げて供給できる。このときノズルから出たインク
は排インクチューブ２８から不図示の排インクタンクに
捨てられる。空吐出箱２９は記録目的以外の吐出インク
を受け止める。

【００１７】次に本実施例の動作について図４のフロー
チャートを参照して説明する。電源がオンされる（ステ
ップＳ１）と、ヒーター１３，１４に通電され（ステッ
プＳ２）、各ヒーター１３，１４の近傍に設けられた温
度センサー（不図示）が８０℃を検知したかどうか判断
する（ステップＳ３）。温度センサーが８０℃を検知し
ない間はステップＳ２に戻りヒーター１３，１４への通
電を継続する。温度センサーが８０℃を検知したとき
は、一旦通電をストップするとともに、検知温度が７５
℃〜８０℃に保たれるようにヒーター１３，１４への通
電のオンオフ制御を行う（ステップＳ４）。

【００１８】インク案内板７の熱容量は小さいため案内
板の表面温度は短時間で固体インクの融点７０℃に到
り、固体インクは案内板との接触部から溶解して液化す
る（ステップＳ５）。液化したインクは案内板上を流れ
タンク蓋のスリットを通過してインクタンク４内に流れ
込む。インクタンク内の液化インクは７０℃以上に保温
され液化インクに接触しているインク供給管５も熱容量
が小さく熱伝導率が高いため短時間でインクとほぼ同温
度まで昇温する。したがって供給管の途中でインクが固
化することなくスムーズにノズルまでインク供給ができ
る。次にキャップがオリフィス面に圧接した状態のまま
エアーポンプ２７を１秒間作動させ（ステップＳ６）、
ノズル内にインクを満たす。続いてプリント信号が入力
される（ステップＳ７）とキャップ退避し（ステップＳ
８）記録紙１８が給紙され（ステップＳ９）セットされ
る。キャリッジが記録紙面に沿って移動し吐出エレメン
ト１のノズルから画像信号に応じて吐出し１ライン分の
記録を行う（ステップＳ１０）。１ライン分の記録終了
後、１頁分の記録が終了したかどうか判断し（ステップ
Ｓ１１）、終了していれば排紙する（ステップＳ１
２）。ステップＳ１２で排紙した後、記録は全て終了し
たかどうか判断する（ステップＳ１３）。記録が全て終
了しているときは、吐出エレメント１がキャップ２５に
対応するようにキャリッジ１５を移動し吐出エレメント
１のオリフィス面にキャップ２５を圧接し（ステップＳ
１４）、電源をオフし（ステップＳ１５）終了する。ス
テップＳ１１で１枚分の記録が終了していない場合は、
空吐出信号があるかどうか判断し（ステップＳ１６）、
空吐出信号があれば空吐出を行い（ステップＳ１７）、
空吐出信号がなければそのままステップＳ１０に戻る。
なお、非吐出ノズル内のインクの乾燥による目詰まりを
防ぐため、２ライン印字毎にキャリッジが空吐出箱の前
まで移動し５０発の空吐出を行う。またステップＳ１３
で記録が全て終了していなければ、同頁の次の１ライン
分の記録を行うためにステップＳ９に戻る。

【００１９】次に本発明の第２，第３，第４の実施例に
ついて順次説明する。

【００２０】［第２の実施例］第１の実施例１において
はキャリッジ上にインクタンクを積載していた。しかし
インクタンクの容量を大きくとる必要がある装置やキャ
リッジを小型化したいときはキャリッジ上以外の場所に
インクタンクをおくことになる。その場合、記録ヘッド
とインクタンクを連結するインク供給管は可撓性を有す
ることが望ましい。そこで、第１の実施例のアルミ製イ
ンク供給管の代わりに可撓性を有する金属ホース等を使
用しても第１の実施例と同様の効果を期待できる。

【００２１】［第３の実施例］第１の実施例ではインク
供給管としてアルミ製金属パイプを使用した。さらに熱
的効率の優れたインク供給管として二重構造のインク供
給管が考えられる。内側の管がアルミ等の熱伝導の優れ
た管でありその外側はエポキシ樹脂等の耐熱性に優れ熱
伝導率の低い材料で構成する。このような供給管を使用
すると管外壁からの放熱が少なくなるため供給管内壁の
温度は短時間で上昇し、しかも管の軸方向の温度勾配も
ほとんどなくなる。

【００２２】［第４の実施例］第１の実施例は１つの記
録ヘッドをもつ単色プリンターであったが複数のヘッド
を有するカラープリンターにも本発明は適用可能であ
る。画質劣化の原因となる色重ね時のドットずれを少な
くするため、ヘッド間の距離は小さいことが望ましいの
でインク供給路を小型化できる利点が大きい。

【００２３】上述したことに加え、本発明は、特にイン
クジェット記録方式の中でもキヤノン（株）が提唱して
いる、バブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置にお
いて、優れた効果をもたらすものである。

【００２４】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
行うものが好ましい。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に対応し液体（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４３
４５２６２号明細書に記載されているようなものが適し
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、さらに優れた記録を行うことができ
る。

【００２５】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。

【００２６】さらに、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。

【００２７】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。

【００２８】また、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。既に申し述べたものも含め
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、加圧あるいは吸引手段、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。

【００２９】さらに、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。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、室温より
高い所定の温度で溶解する固体インクを液化して吐出す
る記録ヘッドと、液化したインクを貯蔵するインクタン
クと、一端がヘッドに接続し他端がインクタンク中の液
化インクに接触する熱伝導性のインク供給管を具備する
ことにより、小型かつ安価な構成で、ヘッド内のインク
を負圧に保ちつつタンクからヘッドへの経路でインクが
固化せず確実に液化インクを供給する固体インクを用い
たインクジェット記録装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の第１の実施
例を示す構成図である。

【図２】（ａ），（ｂ）は図１の吐出エレメント等を示
すそれぞれ拡大側面図および拡大正面図である。

【図３】記録ヘッドの構成を示す図である。

【図４】図１の実施例の動作を示すフローチャートであ
る。

【図５】従来例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 吐出エレメント ２ アルミベース ３ インク供給口 ４ インクタンク ５ インク供給管 ６ タンク蓋 ７ インク案内板 ８ 固体インク ９ スプリング １０ 押圧板 １１ ピン １２ スプリング支持板 １３，１４ ヒーター １５ キャリッジ １６，１７ ガイド １８ 記録紙 １９ ワイヤ ２０ モータープーリー ２１ テンションップーリー ２２ キャリッジモーター ２３ ローラー対 ２４ モーター ２５ キャップ ２６ エアーチューブ ２７ エアーポンプ ２８ 排インクチューブ ２９ 空吐出箱

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室温より高い所定の温度で溶解する固体
   インクを加熱して液化させたインクをインクタンクを経
   由して記録ヘッドに供給し、供給したインクをプリント
   信号に応じて記録ヘッドから吐出させて記録するインク
   ジェット記録装置において、 一端が前記記録ヘッドに接続され、他端が前記インクタ
   ンク中の液化したインクに接触するように配設された熱
   伝導性のインク供給管を有することを特徴とするインク
   ジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記インク供給管は、金属管である請求
   項１記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記インク供給管は、内側が金属管であ
   り外側が樹脂製の管で構成された二重構造を有する請求
   項１記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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
   発生させ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４のいずれか１項に記載のインクジェッ
   ト記録装置。