JPH08300684A - 固体インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 常温にて実質的固体状態であるインクを加熱
溶融しノズルより液滴として吐出する複数のインクジェ
ットヘッドと、各々の該インクジェットヘッドへ各々対
応するインクを供給するインクタンクと、を有する固体
インクジェット記録装置において、複数の前記インクジ
ェットヘッドと前記インクタンクのうち、少なくとも前
記インクジェットヘッドは少なくとも複数個に断熱領域
により隔離されており、かつ各々の前記インクジェット
ヘッドの加熱領域は個別に加熱制御可能な加熱手段を有
する固体インクジェット記録装置。 【効果】 特定のインクジェットヘッドおよびインクタ
ンクのみを加熱し内部のインクを溶融し、使用しないイ
ンクを固体状態として保持することができるため、使用
しないインクの熱劣化の進行を防止することができ、ま
た断熱領域を隔離することで、個々のインクジェットヘ
ッドあるいはインクタンクのインクを加熱するための熱
効率を高められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装
置、特に常温固体インクを加熱溶融し液滴として吐出し
て記録を行う固体インクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、インクを微
小な液滴としてノズルより吐出し文字・図形等の記録を
行い、高精細な画像の出力、高速印字の手段として優れ
た利点を有している。また常温固体インクを加熱溶融し
液滴として吐出する記録（以下、固体インクジェット記
録）方法によって、より安定な画像を得ることが可能で
ある。

【０００３】固体インクジェット記録方法ではインクを
液状態で保持するため、装置の運転時にはインクを５０
〜１５０℃程度の高温に加熱し続ける必要があある。こ
のため、特にインクの流動を伴わない記録の待機が長時
間におよんだ場合、インクが熱劣化し、安定な液滴の吐
出ができなくなる場合がある。熱インクジェット記録方
法（特公昭６１−５９９１１〜４）により滴形成を行う
場合には、常温固体インク中に発泡可能な成分を含める
必要がある。通常発泡成分は揮発し易い性質をもつた
め、溶融した状態が長時間におよぶとインクの劣化が進
行し吐出不良を起こす危険がある。

【０００４】そこで、インクタンクの温度制御に関する
技術として、記録時にはインクを融点以上の所定の記録
温度に加熱し、記録の待機時など液滴の吐出を休止して
いる間はインクを融点より低い待機温度に保持し、イン
クを固化する方法（特公平３−５６６６５）が開示され
ている。これはインクが溶融時に比べ固体状態であれば
熱劣化が極めて少ないことに注目したものだと考えられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】ところでカラー固
体インクジェット記録装置は、例えば、イエロー、マゼ
ンタ、シアン、ブラック色の常温固体インクを用い、各
々のインクはインクタンク内で加熱溶融され、供給をと
おして各インクに対応するインクジェットに供給され、
画像信号の印加により液滴として吐出される。すなわち
この場合は、インクジェットヘッドとインクタンクはイ
ンクの種類の数だけ使用される。インクの吐出タイミン
グは画像信号の種類により決まるため、通常、吐出タイ
ミングやインク消費量は各々のインクの色により相違す
る。

【０００６】例えばカラー固体インクジェット記録装置
をマルチカラー画像の出力に用いる場合は４色全てのイ
ンクが使用される可能性がある。これに対しモノクロモ
ードでブラック色の文字記録に使用するような場合、ブ
ラック色のインクのみが吐出される。

【０００７】一方、従来知られている固体インクジェッ
ト記録装置は、インクジェットヘッドとインクタンクが
分離している型と、１つのインクジェットヘッドと１つ
のインクタンクが一体のユニットとして形成されている
型に大別できるが、インクを加熱するための装置の温調
手段については、４つのインクジェットヘッドあるいは
４つのユニットが同一ヒータにより加熱される、金
属性キャリッジなど良熱伝導性部材で接続されている、
あるいは４つのインクジェットヘッドあるいは４つの
ユニットが合体し実質的１つのインクジェットヘッドあ
るいはユニットを形成し同一の温調ヒータにより加熱さ
れる、以上の３つの構造に分類できる。すなわち従来の
例によれば、インク色によらず全てのインクは同時に温
調される。

【０００８】全てのインクを同時温調すると装置の温度
制御は簡単であるが、既に述べたようなマルチカラーモ
ードとモノクロモードを使い分けのようにインクの使用
頻度がインク色により偏る場合は、例え使用しないイン
クであっても加熱熔融される。ゆえにこの間に未使用イ
ンクは熱劣化が進行してしまう、という問題がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のごとき問
題点を解決するためになされたものである。

【００１０】本発明は、常温にて実質的固体状態である
インクを加熱溶融しノズルより液滴として吐出する複数
のインクジェットヘッドと、各々の該インクジェットヘ
ッドへ各々対応するインクを供給するインクタンクと、
を有する固体インクジェット記録装置において、複数の
前記インクジェットヘッドと前記インクタンクのうち、
少なくとも前記インクジェットヘッドは少なくとも複数
個に断熱領域により隔離されており、かつ各々の前記イ
ンクジェットヘッドの加熱領域は個別に加熱制御可能な
加熱手段を有することを特徴とする固体インクジェット
記録装置である。 本発明によれば、所定の色のインク
のみを使用する場合に、該インクに対応するインクジェ
ットヘッドあるいはユニットをインク融点以上に加熱す
ればよく、その間、他の不使用インクは固体状態で保持
されるので、インクの熱劣化の進行を防止できる。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明を実施例により具体的に説明
する。本実施例はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラッ
ク色の常温固体インクを各々インクジェットヘッドに供
給する記録装置において、各インクジェットヘッドが断
熱材と空気層により隔てられ、かつ各インクジェットヘ
ッドがインクを溶融するためのヒータを有する固体イン
クジェット記録装置である。なお、本実施例では各色別
々に加熱する場合で説明するが、例えばブラックと他の
カラー３色の二つに分離することも可能である。図１は
インクジェット記録装置の主要部の概略図である。キャ
リッジ１０２上には各々ブラック、シアン、マゼンタ、
イエロー色のインクを吐出するインクジェットヘッド１
０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄが所定の間隔で
設けられている。

【００１２】各インクは染料と染料およびワックスの組
成が若干異なるが、融点はほぼ同じく約７５〜８５℃で
ある。例えばブラック色、マゼンタ色インクは以下の組
成による。 （ブラック） ラウリン酸 ７０ｗｔ％ カルナバワックス ２４ｗｔ％ CI. Solvent-black 3 ６ｗｔ％ （マゼンタ） ラウリン酸 ７０ｗｔ％ カルナバワックス ２６ｗｔ％ CI. Solvent-red 49 ４ｗｔ％ また、各インクジェットヘッドには、記録時に常温固体
インクを加熱溶融して保持し前記インクジェットヘッド
に該溶融インクを供給する第２のインクタンク１１６
ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄが併設されている。
インク組成の違いにより各インク融点に若干の差はある
が、記録時には各インクジェットヘッドとも約１００℃
の記録温度まで加熱される。

【００１３】インクジェットヘッドは記録紙１０３に対
し片側あるいは両側に隣接するインクジェットヘッドと
は所定の間隔の隙間を有する。さらに各々のインクジェ
ットヘッドにはヒータ１０５ａ，ヒータ１０５ｂ，ヒー
タ１０５ｃ，ヒータ１０５ｄが接続されており、かつこ
れら４つのヒータは個別に駆動可能であるように設定さ
れている。また、各インクジェットヘッドあるいはイン
クタンクには１個以上の温度センサー（図示せず）が接
続され、ヒータと連動することでインクジェットヘッド
と第２のインクタンクの温調が可能である。

【００１４】ペレット状の固体インクはインクの色毎に
第１のインクタンク１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１
０３ｄに収容されている。記録に伴い第２のインクタン
ク１１６内の溶融インクが消費され固体インクの新たな
供給が必要な場合には、キャリッジ１０２がインクタン
ク１１５に隣接するホームポジション位置Ｐに移動し、
例えば必要な量のブラック色のペレットが第１のインク
タンク１１５ａから第２のインクタンク１１６ａの供給
口（図示せず）に投下され供給される。また、ホームポ
ジションでは、各インクジェットヘッドのオリフィス面
はキャップ部材（図示せず）により例えば、待機時や固
体インクの供給時に封鎖され、ホームポジションにおけ
るオリフィス面へのゴミの付着などを防ぐ。

【００１５】各インクを収容するインクジェットヘッド
および第２のインクタンクは図３のように一体に形成さ
れている。すなわちアルミニウム基板３１７、シリコン
基板上にノズル３１１と液室３１０と吐出手段（図示せ
ず）を有するチップ３０８、天板３０９、供給管を具備
するステンレスによるインクタンク３１６、およびヒー
タ３０５が熱伝導性の良好な接着剤にて接続されてい
る。この結果、ヒータ３０５はインクタンク３１６とイ
ンクジェットヘッド３０１をほぼ同時に加熱することが
できる。供給口３０６は固体インク供給時以外は蓋部材
（図示せず）により閉封される。

【００１６】図３のように、インクジェットヘッドと小
型の第２のインクタンクを同時に温調する構成は、イン
クジェットヘッドとインクタンクを別の加熱手段により
個別に加熱制御する構成に比べ、構造や制御が簡単であ
る点で有利である。特に図１のようなカラー記録装置の
場合は有利である。

【００１７】図２はキャリッジ上のインクジェットヘッ
ドおよび第２のインクタンクを説明する図である。イン
ク供給口２０６より供給された固体インクは、インクタ
ンク２１６内に貯蔵され、記録時にヒータ２０５の加熱
により溶融されインクタンク２１６内のインク供給管を
通してインクジェットヘッド２０１ａに供給される。ま
た、インクタンク２１７ａは金属キャリッジ２０２にガ
ラスの板状の断熱部材２０７を挟んで接合される。これ
はヒータ２０５ａの熱がキャリッジ２０２をとおして隣
接するインクジェットヘッド２０１ｂあるいはインクタ
ンク２１６ｂに伝わることを防ぐためである。

【００１８】図２の構成によれば、インクジェットヘッ
ド２０１ａおよびインクタンク２１６ａは、断熱材２０
７と隙間２１２の空気層により隣接するインクジェット
ヘッド２０１ｂおよびインクタンク２１６ｂと隔離され
る。この結果、ヒータ２０５ａを駆動しインクジェット
ヘッド２０１ａとインクタンク２１６ａ内のインクを加
熱溶融する場合、ヒータ２０５ａの駆動による熱は、輻
射成分を除き、隣接のインクジェットヘッド２０１ｂお
よびインクタンク２１６ｂには伝わらない。また通常輻
射による伝熱は接触による熱伝導に比べ小さいため、イ
ンク融点が５０〜１００℃、記録温度が、融点＋（１０
〜４０）℃程度であれば、ヒータ２０５ａの駆動により
隣接のインクジェットヘッド２０１ｂおよびインクタン
ク２１６ｂ内のインクが溶融され、インクが熱劣化する
ことはない。

【００１９】すなわち図２の構成によれば、インクジェ
ットヘッド２０１ａ内のブラック色のインクを加熱溶融
し保持しあるいは液滴としてオリフィス２０４から吐出
すると同時に、インクジェットヘッド２０１ｂ内のシア
ン色のインクを固体として保持することができる。

【００２０】図４は本発明による図２の構成を用いた固
体インクジェット記録装置の駆動シーケンスの具体例で
ある。図４ではマルチカラー記録の場合とブラック色の
みによるモノカラー記録の場合により記録手順が選択さ
れる。図４は全てのインクおよびインクジェットヘッ
ド、インクタンクに共通の手順である。

【００２１】記録装置の電源がＯＮされると各色の第２
のインクタンクとインクジェットヘッド内のインクの加
熱溶融、固体インクの供給、ノズル内の溶融インク排出
などのウォームアップ手順が実施される。ウォームアッ
プ後の待機時には全てのインクジェットヘッドとインク
タンクが同一の手順により保持される。

【００２２】待機温度は約６５〜７０℃であり、４色全
てのインクが固化される。これにより、長時間にわたり
記録を行わない場合にはインクは固体状態で保持され、
劣化は防止される。

【００２３】次に図８により記録手順いついて説明す
る。記録に際して記録装置のコントローラあるいは装置
の使用者のマニュアル操作により記録モードが選択され
る。マルチカラーモードによる記録を行う際には、４色
全てのインクの使用が予想されるため、ヒータ２０５
ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄにより各々４つのイ
ンクジェットヘッドおよびインクタンクが加熱され、ブ
ラック、シアン、マゼンタ、イエロー色のインクが加熱
溶融され記録温度に到達したのち記録が開始される。

【００２４】一方、モノカラーモードが選択されブラッ
ク色インクのみによる記録を行う場合、ヒータ２０５ａ
のみが駆動され、インクジェットヘッド２０１ａとイン
クタンク２０６ａが加熱され、ブラック色のインクが加
熱溶融され記録温度に到達したのち記録が開始される。
このとき他のヒータ２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄは駆
動されず、かつ各々のインクジェットおよび各々の第２
のインクタンクは互いに断熱されているため、記録中で
もシアン、マゼンタ、イエロー色の各インクは固体状態
で保持することができる。

【００２５】マルチカラーあるいはモノカラーモードに
よる印字の終了後、キャリッジ２０２は所定のホームポ
ジションに移動する。記録終了後、各モードにより加熱
溶融したインクは待機温度になるようにヒータの駆動
が制御され、図４のＡで示された待機手順に移る。

【００２６】また、記録あるいは待機時に第２のインク
タンク内のインク残量の不足が検知された場合は、各手
順を一時中断し、第１のインクタンクから固体インクの
供給を受ける。

【００２７】以上の説明のとおり、本実施例ではインク
ジェットヘッドおよび第２のインクタンク毎に個別に制
御可能なヒータを有し、かつ互いに空気層と断熱材によ
りキャリッジ上で隣接する他のインクジェットヘッドな
どの熱源と隔てられているため、ブラック色のみを使用
する記録モードでは、インクジェットヘッド２０１ａお
よびインクタンク２１６ａのみを選択的に加熱しインク
を溶融可能であり、またこのとき隣接するインクジェッ
トヘッド２０１ｂなどのインクを溶融しないため、印字
中でも使用しない色のインクを固体状態で保持でき、こ
のため使用しないインクに含まれる揮発成分などが失わ
れることはなく、インクの熱劣化を防止することができ
る。

【００２８】一方、加熱溶融されたインクについては、
液滴の吐出によるインクの流動により、熱劣化が進行し
たインクがノズル内に残留し吐出不良を起こす危険は少
ない。しかし記録画像の種類によっては、吐出頻度が少
なくインクの流動が十分でない場合は、記録中に定期的
に予備吐出などのインク排出を行うことも考えられる。

【００２９】図８は、モノカラーモードで３色以下のイ
ンクを同時に用いるシーケンスに応用することもでき
る。なお断熱材２０７の材料としては、ガラス以外のセ
ラミックス、記録温度付近での耐熱性をもつ樹脂など、
あるいはこれらの複合材を用いてもよい。また気孔状の
空隙を内部に有するセラミックス材料を用いると、空隙
が熱の伝わりを抑え、より良好な断熱効果を得ることが
できる。また、インクジェットヘッド間の隙間２１２に
も上記の材質など等による断熱材を充填することも考え
られる。

【００３０】（実施例２）本発明はライン型インクジェ
ット記録装置に用いることもできる。図５のライン型イ
ンクジェット記録装置は、ブラック、シアン、マゼン
タ、イエローの常温固体インクを矢印方向に搬送される
記録紙５０３に向けて各々吐出するインクジェットヘッ
ド５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃ，５０１ｄを上から順
にアルミニウムのきょう体５１３に所定の間隔毎で固定
して有する。各インクジェットヘッドは図６の構造をも
つ。すなわち記録紙５０３に対向するオリフィス５０４
は記録幅の方向に画素ピッチに等しい間隔で並んで形成
される。インクは粒状のままインク供給口６０６より供
給され、下部に設けられたヒータ６０５によりインクジ
ェットヘッド６０１内で加熱溶融される。またインクジ
ェットヘッド６０１には断熱材６０７が接続され、断熱
材６０７はインクジェットヘッド６０１をきょう体５１
３に固定する際の概略位置決めのガイドと固定手段を兼
ねる。

【００３１】図７は４色のインクに対応する４つのイン
クジェットヘッドのきょう体との固定状態を記録紙の方
向からみた図である。固定の結果、インクジェットヘッ
ドは断熱材と空気層により他のインクジェットヘッドか
ら隔離される。すなわち、シアン色のインクを吐出する
インクジェットヘッド７０１ｂは両側の断熱材７０７ｂ
によりきょう体７１３と隔てられ、また隙間７１２によ
りインクジェットヘッド７０１ａ，７０１ｃと隔てられ
る。

【００３２】本構成によれば、例えばシアン、マゼン
タ、イエロー色のインクにより記録を行う場合、ヒータ
７０５ｂ，７０５ｃ，７０５ｄにより上記の３色のイン
クが加熱溶融され記録温度に保持される。しかしインク
ジェットヘッド７０１ａ内のブラック色のインクは固体
のまま保持することができ、ゆえに記録中のブラック色
インクの熱劣化を防止できる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数の種類の常温固体インクを用いるインク
ジェット記録装置において、インクジェットヘッドを空
気層、断熱材料などの断熱領域により少なくとも複数個
に隔離し、また個々のインクジェットヘッドの加熱領域
にそれぞれ個別に加熱手段を併設することで、モノカラ
ー記録などのように特定のインクのみを液滴として吐出
させる場合、該特定のインクに対応するインクジェット
ヘッドおよびインクタンクのみを加熱し内部のインクを
溶融し、これに対し、使用しないインクを固体状態とし
て保持することができるため、使用しないインクの熱劣
化の進行を防止することができる。

【００３４】また断熱領域により隔離することで、個々
のインクジェットヘッドあるいはインクタンクのインク
を加熱するための熱効率を高めることが可能である。ゆ
えに熱劣化しにくい組成のインクを用いる場合には、本
発明の構成を用いることで効率的なインク加熱をできる
効果があり、ゆえに本発明に記録モードによらず記録時
には常に全てのインクを溶融する方法を用いても構わな
い。

【００３５】さらに融点などの熱的な物性が異なるイン
クを同一の記録装置で併用する場合であっても、本発明
によればインク毎に適切な温調を行うことができ、また
それにより他のインクに熱的な影響を及ぼすことなく、
コストなどの点で併用するインクの選択の幅を広げるこ
とができる。

【００３６】なお、本発明は上記の実施例のインクジェ
ット記録装置、インクジェットヘッド、インク供給系あ
るいは断熱材の具体的な形状や構成その他の数値に限定
されるものではない。例えば、本発明は４色インクジェ
ット記録装置に限らず、同色の発色成分すなわち染料や
顔料を含みその含有量が異なる濃淡インクを用いる記録
装置においても、濃淡インクを各々別の色のインクをみ
ることにより適用可能である。

【００３７】また本発明の思想に沿うものであれば、断
熱材の具体的な形状や材料を上記の実施例のみに限定す
る必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】固体インクジェット記録装置の主要部の概略
図。

【図２】本発明の実施例のインクジェットヘッドおよび
タンクの構成を説明するための図。

【図３】本発明の実施例のインクジェットヘッドおよび
タンクの構成を説明するための図。

【図４】図２の構成を用いたシーケンスの一例。

【図５】固体インクジェット記録装置の主要部の概略
図。

【図６】本発明の他の実施例のインクジェットヘッドの
構成を説明するための図。

【図７】本発明の他の実施例のインクジェットヘッドの
構成を説明するための図。

【図８】図２の構成を用いたシーケンスの一例。

【符号の説明】

１０１ａ〜１０１ｄ インクジェットヘッド １０２ キャリッジ １０３ 記録紙 １０５ａ〜１０５ｄ インクジェットヘッド １１５ａ〜１１５ｄ 第１のインクタンク １１６ａ〜１１６ｄ 第２のインクタンク ２０１ａ〜２０１ｄ インクジェットヘッド ２０２ キャリッジ ２０４ オリフィス ２０５ａ〜２０５ｄ ヒーター ２０６ａ〜２０６ｄ インク供給口 ２０７ 断熱部材 ２１２ 隙間 ２１６ａ〜２１６ｄ 第１のインクタンク ３０１ インクジェットヘッド ３０５ ヒータ ３０８ チップ ３０９ 天板 ３１０ 液室 ３１１ ノズル ３１６ インクタンク ３１７ アルミ基板 ５０１ａ〜５０１ｄ インクジェットヘッド ５０３ 記録紙 ５０４ オリフィス ５１７ きょう体 ６０１ インクジェットヘッド ６０５ ヒータ ６０６ インク供給口 ６０７ 断熱部材 ７０１ａ〜７０１ｄ インクジェットヘッド ７０５ａ〜７０５ｄ ヒータ ７０７ｂ 断熱部材 ７１２ 隙間 ７１３ きょう体 ７１７ アルミ基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常温にて実質的固体状態であるインクを
   加熱溶融しノズルより液滴として吐出する複数のインク
   ジェットヘッドと、各々の該インクジェットヘッドへ各
   々対応するインクを供給するインクタンクと、を有する
   固体インクジェット記録装置において、複数の前記イン
   クジェットヘッドと前記インクタンクのうち、少なくと
   も前記インクジェットヘッドは少なくとも複数個に断熱
   領域により隔離されており、かつ各々の前記インクジェ
   ットヘッドの加熱領域は個別に加熱制御可能な加熱手段
   を有することを特徴とする固体インクジェット記録装
   置。
2. 【請求項２】 供給路で接続されたインクジェットヘッ
   ドとインクタンクを同時に加熱制御することを特徴とす
   る特許請求範囲第１項記載の固体インクジェット記録装
   置。