JPH11245416A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルを用いないインクジェット記録装置に
おいて、微小インク液滴の飛翔方向を確実に一定方向に
制御できるようにする。 【解決手段】 円筒状回転体１０の外周面に、回転体１
０の軸方向に等間隔に、回転体１０の円周方向にはリン
グ状に、凹溝１３を形成し、凹溝１３の底面に、光吸収
層１２を形成する。回転体１０の下部をインク室内のイ
ンクに浸漬させ、凹溝１３内にインク３３を供給保持す
る。回転体１０の外周に接触させて、回転体１０の軸方
向に沿う開口域を有する開口板７０を固定して配置す
る。回転体１０の内側に光学手段を配置し、これからの
光４１を凹溝１３と開口板７０の開口域とが交差する部
分の直下の光吸収層１２に照射する。これにより、光吸
収層１２で熱エネルギーを発生させ、交差部分の凹溝１
３内のインク３３を瞬間的に過熱させてインク３３内に
気泡を発生させ、その気泡を破裂させて交差部分の開口
域から微小インク液滴を飛翔させ、開口板７０に対向さ
せた記録材に付着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プリンタ、ファ
クシミリ、複写機などに用いる、ノズル（吐出口、オリ
フィス）を用いないインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被印字面に微小インク液滴を飛翔させて
印字を行うインクジェット記録装置の代表的なものとし
て、ノズルを用いる方式がある。しかし、ノズルを用い
る方式は、ノズル径を小さくすると、ゴミやチリ、また
はノズル内のインクの乾燥によるノズル詰まりを生じや
すい。そこで、ノズルを用いない方式が多数提案されて
いる。

【０００３】特開昭５１−１３２０３６号公報には、イ
ンク液面直下の微小発熱体に選択的に通電して、インク
容器内のインクを直接加熱することにより、インク液中
で気泡を発生させて液面で破裂させ、微小インク液滴を
放出させる方法が示されている。

【０００４】また、インク液に赤外線または近赤外線を
照射して、インク容器内のインクを直接加熱することに
より、インク液中で気泡を発生させて液面で破裂させ、
微小インク液滴を飛翔させる方法も考えられている。

【０００５】さらに、これらの原理を利用し、インク保
持部材を用いるものとして、特開昭６２−１８４８６０
号公報には、基体の一面にインクを塗布し、基体の他面
にレーザ光を照射してインクを加熱することにより、イ
ンク液滴を吐出させる方法が示されている。

【０００６】特開平７−１１７２３１号公報、特開平８
−２５２９１７号公報や、特開平７−２８５２２８号公
報には、回転ローラによってくみ上げられ、ローラ面に
形成されたインク層に、発熱体基板を接触させて、イン
ク層中に気泡を発生させ、その気泡の作用力でインク液
滴を飛翔させる方法が示されている。

【０００７】特開平４−９９６２９号公報には、円筒状
回転体の一部をインクに浸して回転体表面にインク薄膜
を形成し、そのインク薄膜にレーザ光を直接照射してイ
ンクを加熱し、インク液滴を飛翔させる方法が示されて
いる。

【０００８】特開昭６２−２８２９４２号公報や、特開
昭６２−８５９５０号公報には、インク保持用シートを
サーマルヘッド前方に固定し、そのシートに設けられた
小孔または凹部にインクを充填し、そのインクをサーマ
ルヘッドで加熱して、インク液滴を飛翔させる方法が示
されている。

【０００９】特開昭６１−２７３９７５号公報、特開昭
６３−２０９９４５号公報や、特開昭６３−２０９９４
６号公報には、インク保持用シートを搬送し、そのシー
トに設けられた小孔または凹部にインクを充填し、その
インクをサーマルヘッドで加熱して、インク液滴を飛翔
させる方法が示されている。

【００１０】また、特開平２−２１９６５７号公報に
は、インク保持用シートを搬送し、そのシートに設けら
れた小孔にインクを充填し、そのインクをサーマルヘッ
ドで加熱するとともに、サーマルヘッドと対向するイン
ク保持用シートの前方に、このシートに設けられた小孔
より小さい小孔を有する微細孔シートを固定して、その
微細孔シートの小孔からインク液滴を飛翔させる方法が
示されている。

【００１１】さらに、特開昭６１−１１８２７３号公
報、特開昭６１−１８９９９３号公報や、特開昭６２−
１８４８６０号公報には、インク保持部材に設けられた
多数の凹部にインクを充填し、そのインクを凹部からレ
ーザ光で加熱して、インク液滴を飛翔させる方法が示さ
れている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のノズルを用いない各種の方式は、ノズルを持た
ないため、基本的に微小インク液滴の飛翔方向を制御す
ることが難しい。

【００１３】もっとも、特開昭６１−１１８２７３号公
報、特開昭６１−１８９９９３号公報や、特開昭６２−
１８４８６０号公報にあるように、インク保持部材に設
けられた多数の凹部にインクを充填し、そのインクを凹
部からレーザ光で加熱して、インク液滴を飛翔させる方
法は、微小インク液滴の飛翔方向を制御するのに有効と
考えられる。

【００１４】ただし、微小インク液滴の飛翔方向の制御
に言及しているのは、特開昭６２−１８４８６０号公報
のみであって、この特開昭６２−１８４８６０号公報で
は、特にインク保持部材上のインク膜厚を薄くし、さら
にインク保持部材にインクを収容する多数の凹部を設け
ることによって、気泡発生位置の変動を抑えるようにし
ている。

【００１５】しかし、インク保持部材にインクを収容す
る多数の凹部を設ける場合には、高解像度化に伴い、凹
部の形状を小さくして、その数を増やす必要があるた
め、精度良く加工することが難しくなる欠点がある。

【００１６】また、その凹部のインク濡れ性を考慮しな
いと、インクが凹部に入らなかったり、入りにくくなっ
たりして、インクの供給保持が確実かつ容易にできず、
インクの空打ちによる白抜けを生じたり、高速記録がで
きない欠点がある。

【００１７】以上の点を考え、この発明は、第１に、ノ
ズルを用いず、インク液膜を局所的瞬間的に過熱させて
インク液膜内に気泡を発生させ、その気泡を破裂させて
微小インク液滴を飛翔させる方式のインクジェット記録
装置において、微小インク液滴の飛翔方向を確実に一定
方向に制御することができるとともに、装置を容易に高
精度に加工することができるようにしたものである。

【００１８】第２に、第１に加えて、インクをインク保
持部材に確実かつ容易に供給保持することができ、イン
クの空打ちによる白抜けを生じることがないとともに、
高速記録ができるようにしたものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明では、透明支持
体およびその外周に設けた光吸収層からなる円筒状回転
体と、この円筒状回転体の外周に接触させて固定して配
置した、この円筒状回転体の軸方向に沿う開口域を有す
る開口板と、前記円筒状回転体の外周にインク液膜を形
成し、かつそのうちの不要なインクを除去する所要イン
ク液膜形成手段と、前記開口板の開口域の所望部位に向
けて前記透明支持体側から前記円筒状回転体に光を照射
して、前記光吸収層から熱エネルギーを発生させる光学
手段とを設け、前記円筒状回転体の外周面には、前記円
筒状回転体の軸方向に等間隔に、前記円筒状回転体の円
周方向にはリング状に、前記インク液膜を形成するイン
クを保持する凹溝を形成し、前記光吸収層からの熱エネ
ルギーにより、前記開口板の開口域の所望部位における
前記凹溝内のインクを瞬間的に過熱させて前記凹溝内の
インクに気泡を発生させ、その気泡を破裂させて前記開
口板の開口域の所望部位から微小インク液滴を飛翔さ
せ、その微小インク液滴を前記開口板に対向させた記録
材に付着させる。

【００２０】この場合、開口板の開口域は、円筒状回転
体の外周面のそれぞれの凹溝に跨がるスリットとするこ
とができ、または、それぞれの凹溝に個別に対応した開
口とすることができる。

【００２１】また、光吸収層は、それぞれの凹溝の底面
に形成することができる。

【００２２】さらに、それぞれの凹溝の内壁は、親水性
とすることが望ましい。

【００２３】

【作用】上記のように構成した、この発明のインクジェ
ット記録装置においては、所要インク液膜形成手段によ
って、円筒状回転体のそれぞれの凹溝内にインクが供給
されて、円筒状回転体の外周に所要のインク液膜が形成
され、そのインク液膜が形成された円筒状回転体が回転
することによって、それぞれの凹溝内のインクが開口板
の開口域に到達する。

【００２４】このように凹溝内のインクが開口板の開口
域に到達した状態で、画像情報によって変調された光学
手段からの光が、凹溝と開口板の開口域とが交差する部
分に向けて透明支持体側から円筒状回転体に照射され、
その交差部分の直下の光吸収層で熱エネルギーに変換さ
れると、その熱エネルギーにより、交差部分の凹溝内の
インクが瞬間的に過熱して凹溝内のインクに気泡が発生
し、その気泡が破裂して開口板の開口域の凹溝と交差す
る部分から微小インク液滴が飛翔して、記録材に付着す
る。

【００２５】このとき、微小インク液滴は、開口板の開
口域の凹溝と交差する部分から、円筒状回転体の外周面
に垂直な方向に直進して、微小インク液滴の飛翔方向が
一定方向に制御される。開口板の開口域を、それぞれの
凹溝に個別に対応した開口とする場合には、交差部分の
開口域にインク吐出の圧力が均一にかかるようになっ
て、より一層、微小インク液滴の飛翔方向が一定方向に
安定化する。

【００２６】また、インクを保持する凹溝は、円筒状回
転体の円周方向にリング状に形成するので、従来のよう
にインク保持部材に個々に多数の小さな凹部を形成する
場合に比べて、装置を容易に高精度に加工することがで
きる。

【００２７】さらに、一般にインクジェット記録装置に
は水性インクを用いるので、それぞれの凹溝の内壁を親
水性とする場合には、凹溝のインク濡れ性が良くなっ
て、凹溝内にインクを確実かつ容易に供給保持すること
ができ、インクの空打ちによる白抜けを生じることがな
いとともに、高速記録ができるようになる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の記録装置の一
実施形態を示す。この発明では、インク液膜が形成保持
される部材として、透明支持体１１の外周面に後述する
ように凹溝を形成し、光吸収層１２を形成した円筒状回
転体１０を用いる。

【００２９】透明支持体１１には、耐熱性の透明樹脂を
用いる。透明樹脂は、フッ素化ポリイミド、例えば、ビ
ス（ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン無
水物を用いたポリイミドや、ビス（トリフルオロメチ
ル）ジアミノビフェニルを用いたポリイミドなどにより
形成し、その厚みは、透明支持体１１を剛体とする場合
には、４ｍｍ程度とする。また、透明支持体１１の両端
を剛体のリングにして無端ベルトを巻く構成にした場合
には、そのベルトは１００μｍ程度の厚みにしてもよ
い。

【００３０】光吸収層１２は、アルミやチタンなどの金
属蒸着膜により形成し、３ｎｍ以上、１μｍ以下の範囲
の厚みにする。また、図示しないが、円筒状回転体１０
の最外周、すなわち光吸収層１２の外周に、保護層を１
μｍ程度以内の厚さで形成してもよい。保護層として
は、例えば、酸化珪素またはその化合物、窒化珪素や炭
化珪素またはその化合物などを用いることができる。

【００３１】さらに、図２に示すように、円筒状回転体
１０の外周面には、円筒状回転体１０の軸方向に等間隔
に、円筒状回転体１０の円周方向にはリング状に、イン
ク３３を保持する凹溝１３を形成する。凹溝１３の幅は
１０〜３０μｍ程度にし、ピッチは４０μｍ程度にす
る。また、凹溝１３の深さは幅と同程度にする。凹溝１
３は、エッチングなどの化学的方法、エンボスなどの機
械的方法、または高出力レーザ光によるアブレーション
などの方法によって形成することができる。

【００３２】凹溝１３の内壁は、表面処理剤を塗布し、
またはガラスなどの材料をスパッタリングして、親水処
理する。この実施形態では、光吸収層１２は、この凹溝
１３の底面に凹溝１３ごとに分離して形成する。

【００３３】図１に示すように、円筒状回転体１０は、
その外周に接する駆動回転体２０によって、矢印１０ａ
の方向（図の反時計回り方向）に回転させる。図では省
略したが、駆動回転体２０は駆動モータにより駆動す
る。ただし、円筒状回転体１０を回転させる方法として
は、他の任意の方法を用いることができる。

【００３４】円筒状回転体１０の下部側にインク室３０
を設置し、その内部にインク３１を入れて、円筒状回転
体１０の下部の一部を常にインク室３０内のインク３１
に浸漬させる。インク３１としては、市販のインクジェ
ット用の水性インクを用いることができる。

【００３５】このように円筒状回転体１０の下部の一部
がインク３１に浸漬することにより、円筒状回転体１０
の回転に連れて、円筒状回転体１０の外周面にはインク
液膜３２が形成される。そして、例えば、図１に示すよ
うにインク液膜３２の形成後の位置にブレード６０を設
けて、円筒状回転体１０の外周面からインク液膜３２の
余分なインクを除去することによって、図２に示すよう
に凹溝１３内にのみインク３３が供給保持されるように
する。凹溝１３の内壁は親水処理されているので、イン
ク３３は凹溝１３内に確実かつ容易に供給保持される。

【００３６】円筒状回転体１０の内側には、光学手段４
０を配置し、これからの光４１を、図１の真上方向に、
透明支持体１１を介して円筒状回転体１０の外周の光吸
収層１２に照射する。光学手段４０は、レーザ光源など
の光源と、これからの光を集光する集光レンズとによっ
て構成する。

【００３７】光源の出力パワーは、１００ｍＷ程度とす
る。また、集光レンズでは、その光源からの光を光吸収
層１２上のスポット直径が１０μｍ程度となるように集
光する。これにより、凹溝１３の底部の光吸収層１２に
照射された光４１は、熱エネルギーに変換されて、光吸
収層１２上のインク３３に加えられる。

【００３８】円筒状回転体１０の真上位置には、一方向
に開口域を有する開口板７０を、その開口域の方向が円
筒状回転体１０の軸方向となるように、図では省略した
固定用治具によって、円筒状回転体１０の外周に接触さ
せて固定して配置する。開口板７０と円筒状回転体１０
との間にかかる圧力は、上記の固定用治具により調整す
ることができる。

【００３９】開口板７０は、ＳＵＳ３０３，３０４など
のステンレスなどにより形成し、図３に示すように、２
枚の板の間に開口域として、円筒状回転体１０のそれぞ
れの凹溝１３に跨がるスリットを有するものとし、また
は図４に示すように、１枚の板に開口域として、円筒状
回転体１０のそれぞれの凹溝１３に個別に対応した開口
を形成したものとする。後者の場合には、それぞれの開
口をそれぞれの凹溝１３の真上に位置させる。

【００４０】開口板７０の、円筒状回転体１０の外周面
と接触する底面は、親水処理して、インクの濡れを良く
し、後述する記録材と対向する上面、円筒状回転体１０
の円周方向の両側面、および開口域を形成するスリット
または個々の開口の内壁面は、撥水処理して、インクの
切れを良くする。

【００４１】図１に示すように、開口板７０に対向させ
て記録材５０を、開口板７０の表面から１ｍｍ程度の距
離を保つように配置する。記録材５０は、各種の移送方
法によって、図の左右方向に移送する。

【００４２】上述した記録装置では、円筒状回転体１０
の凹溝１３内に供給保持されたインク３３が、円筒状回
転体１０の回転に連れて開口板７０の開口域に到達した
状態で、光学手段４０の光源を画像情報によって駆動し
て、上記のように集光させた光４１を、凹溝１３と開口
板７０の開口域とが交差する部分の直下の光吸収層１２
に向けて透明支持体１１側から円筒状回転体１０に照射
する。

【００４３】このように、図５（Ａ）に示すように光吸
収層１２に光４１が照射されていない状態から、同図
（Ｂ）に示すように光吸収層１２に光４１が照射される
と、その光４１が光吸収層１２で熱エネルギーに変換さ
れる。そして、その熱エネルギーによって、凹溝１３内
のインク３３が３〜１０μ秒程度の時間内で室温から２
８０〜３００℃程度に加熱されると、インク３３内に気
泡３４が発生する。そして、この気泡３４が、さらに成
長して破裂すると、同図（Ｃ）に示すように、微小イン
ク液滴３５が飛翔して、記録材５０に付着する。

【００４４】この場合、図６（Ａ）または（Ｂ）に示す
ように、光４１は開口板７０の開口域と凹溝１３とが交
差する部分の直下の光吸収層１２に照射される。したが
って、気泡３４は凹溝１３の真上のインク３３内に発生
し、微小インク液滴３５は開口板７０の開口域の凹溝１
３の真上の部分から飛翔する。したがって、微小インク
液滴３５は円筒状回転体１０の外周面に垂直な方向に直
進して、微小インク液滴３５の飛翔方向が一定方向に制
御され、微小インク液滴３５は記録材５０上の所定位置
に付着する。

【００４５】上述したように、開口板７０の底面を親水
処理し、上面および開口域を形成するスリットまたは個
々の開口の内壁面を撥水処理する場合には、微小インク
液滴３５の飛翔方向が、より確実に一定方向に制御さ
れ、微小インク液滴３５は、より確実に記録材５０上の
所定位置に付着する。

【００４６】円筒状回転体１０の軸方向の主走査は、光
学手段４０の光源をアレイ構成とし、またはポリゴンミ
ラーを用いるなどによって、光４１を円筒状回転体１０
の軸方向に走査させることによって行い、プロセス方向
の副走査は、円筒状回転体１０を矢印１０ａの方向に回
転させ、記録材５０を図１の左右方向に移送することに
よって行う。

【００４７】

【発明の効果】上述したように、請求項１の発明によれ
ば、ノズルを用いず、インク液膜を局所的瞬間的に過熱
させてインク液膜内に気泡を発生させ、その気泡を破裂
させて微小インク液滴を飛翔させる方式のインクジェッ
ト記録装置において、円筒状回転体の外周面に凹溝を形
成して、これにインクを供給保持し、円筒状回転体の軸
方向に沿う開口域を有する開口板を、円筒状回転体の外
周に接触させて固定して配置して、開口板の開口域の円
筒状回転体の凹溝と交差する部分から微小インク液滴を
飛翔させるので、微小インク液滴の飛翔方向を確実に一
定方向に制御することができる。しかも、インクを保持
する凹溝は、円筒状回転体の円周方向にリング状に形成
するので、従来のようにインク保持部材に個々に多数の
小さな凹部を形成する場合に比べて、装置を容易に高精
度に加工することができる。

【００４８】請求項５の発明によれば、上記の請求項１
の発明の効果に加えて、凹溝のインク濡れ性が良くなっ
て、凹溝内にインクを確実かつ容易に供給保持すること
ができ、インクの空打ちによる白抜けを生じることがな
いとともに、高速記録ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の記録装置の一実施形態を示す図であ
る。

【図２】図１の記録装置の円筒状回転体の例を示す図で
ある。

【図３】図１の記録装置の開口板の例を示す図である。

【図４】図１の記録装置の開口板の別の例を示す図であ
る。

【図５】図１の記録装置での気泡の発生および微小イン
ク液滴の飛翔の様子を示す図である。

【図６】図３および図４の例の開口板の開口域と凹溝と
が交差する部分をより詳細に示す図である。

【符号の説明】

１０ 円筒状回転体 １１ 透明支持体 １２ 光吸収層 １３ インク保持凹溝 ２０ 駆動回転体 ３０ インク室 ３１ インク ３２ インク液膜 ３３ 保持インク ３４ 気泡 ３５ 微小インク液滴 ４０ 光学手段 ４１ 光 ５０ 記録材 ６０ ブレード ７０ 開口板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明支持体およびその外周に設けた光吸収
   層からなる円筒状回転体と、 この円筒状回転体の外周に接触させて固定して配置し
   た、この円筒状回転体の軸方向に沿う開口域を有する開
   口板と、 前記円筒状回転体の外周にインク液膜を形成し、かつそ
   のうちの不要なインクを除去する所要インク液膜形成手
   段と、 前記開口板の開口域の所望部位に向けて前記透明支持体
   側から前記円筒状回転体に光を照射して、前記光吸収層
   から熱エネルギーを発生させる光学手段とを備え、 前記円筒状回転体の外周面には、前記円筒状回転体の軸
   方向に等間隔に、前記円筒状回転体の円周方向にはリン
   グ状に、前記インク液膜を形成するインクを保持する凹
   溝を形成し、 前記光吸収層からの熱エネルギーにより、前記開口板の
   開口域の所望部位における前記凹溝内のインクを瞬間的
   に過熱させて前記凹溝内のインクに気泡を発生させ、そ
   の気泡を破裂させて前記開口板の開口域の所望部位から
   微小インク液滴を飛翔させ、その微小インク液滴を前記
   開口板に対向させた記録材に付着させることを特徴とす
   るインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】請求項１のインクジェット記録装置におい
   て、 前記開口板の開口域が、前記それぞれの凹溝に跨がるス
   リットであることを特徴とするインクジェット記録装
   置。
3. 【請求項３】請求項１のインクジェット記録装置におい
   て、 前記開口板の開口域が、前記それぞれの凹溝に個別に対
   応した開口であることを特徴とするインクジェット記録
   装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかのインクジェット
   記録装置において、 前記光吸収層が、前記それぞれの凹溝の底面に形成され
   てい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】請求項１〜４のいずれかのインクジェット
   記録装置において、 前記それぞれの凹溝の内壁が、親水性であることを特徴
   とするインクジェット記録装置。