JPH0199850A - カラー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】 ［産業上の利用分野１ この発明は、カラーインクジェット記録装置に係り、特
に、少なくとも静電エネルギが含まれたエネルギ信号に
よってインクを飛翔させるようにしたカラーインクジェ
ット記録装置の改良に関する。　［従来の技術］ 従来のインクジェット記録装置のうち静電エネルギを利
用したものとしては、例えば、ヘッド本体に所定のイン
クが充填されるスリット状のインク室を形成し、このイ
ンク室の出口側のインク吐出部の一側には画素密度に応
じた電極群が配列されてなる電極アレイを設ける一方、
上記インク室のインク吐出口に対向した部位には対向電
極を設け、電極アレイの各電極と対向電極との間に画像
情報に応じた制御信号を印加することにより、電極アレ
イに面したインクに静電信号を印加し、インク面と対向
電極との間に画像パターンに対応した静電界を形成し、
この静電誘引力によって、対向電極の手前側に配置され
た記録シートに向かってインクを飛翔させる所謂静電型
タイプ（特開昭５６−３７１６３号公報）や、本願発明
者らが開発した所謂熱静電型タイプ、具体的には、ヘッ
ド本体に所定のインクが充填されるスリット若しくは透
孔状のインク室を形成し、このインク室の出口側のイン
ク吐出部の一側には画素密度に応じた発熱抵抗体群が配
列されてなる発熱抵抗体アレイ等を設ける一方、インク
面から記録シート側へ向けて−様な静電界を作用させる
べくインクに対して静電信号が印加される静電信号印加
手段を設け、発熱抵抗体アレイ等によって画像情報に応
じた熱信号をインクの各単位領域に印加すると共に、静
電信号印加手段からの所定の静電誘引力によって加熱さ
れたインクの各単位領域を画像パターンに応じて記録シ
ート側へ飛翔させるようにしたもの（特願昭６１−６７
３０１号）が既に知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、この種の技術を応用してカラーインクジェッ
ト記録装置を構成すると、記録シートを搬送するシート
搬送ロールと、このシート搬送ロールに対向して配設さ
れる複数の色相インク（例えばブラック、シアン、マゼ
ンタ、イエロ）で記録シート上にカラー画像を形成する
記録ヘッド（ブラック用、シアン用、マゼンタ用、イエ
ロ用）とを備えたものが考えられる。

ところが、このような装置にあっては、各色相インクの
物性（特に粘度）が異なるため、同一構成のヘッド本体
からなる記録ヘッドを用いると、インク室のインク吐出
部へのインクの再供給性がまちまちになり、繰返し画像
形成周波数の限界値が異なったものになる。このため、
複数の記録ヘッドが設けられたカラーインクジェット記
録装置の１サイクルにおける記録速度としては、必然的
に、繰返し画像形成周波数の遅い色相インク用の記録ヘ
ッドに対、応したものになってしまい、その分、カラー
インクジェット記録装置で高速記録を実現することが難
しいという問題が生ずる。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、以上の問題点に着目してなされたものであ
って、記録ヘッドのヘッド本体形状を工夫することによ
り、インク室のインク吐出部へのインクの再供給性を改
善し、カラー画像の高速記録を実現できるようにしたカ
ラーインクジェット記録装置を提供するものである。

すなわち、この発明は、記録シートを搬送するシート搬
送手段と、このシート搬送手段に対向して配設されて複
数の色相インクで記録シート上にカラー画像を形成する
複数の記録ヘッドとを備えてなるカラーインクジェット
記録装置を前提とし、インク吐出口が開設されたインク
室を有するヘッド本体と、上記インク室のインク吐出口
に面したインク吐出部に保持されたインクの各単位領域
に対し画像情報に応じた少なくとも静電エネルギが含ま
れるエネルギ信号を印加して記録シート側へインクを飛
翔させるエネルギ印加手段とで各記録ヘッドを構成する
一方、記録ヘッドの全部若しくは一部のヘッド本体には
、インク吐出部に保持された各色相インクの吐出直前の
限界圧力が略一定に調整される流路抵抗調整部を設けた
ものである。

このような技術的手段において、上記シート搬送手段と
しては、適宜設計変更して差支えないが、部品点数の低
減化を企図した場合には、全体をロール状に形成し、静
電信号印加時に必要な対向電極を兼用するように設計し
てもよい。また、記録ヘッドとしては、熱静電タイプの
ものであってもよいし、静電タイプのものであっても差
支えない。

また、各記録ヘッドにて使用するインクについても、イ
ンク室のインク吐出部にて保持される程度の粘度を有す
るものであれば目的とする色相のものを選定して差支え
ない。

また、上記記録ヘッドのヘッド本体としては、インク室
を有するものであればヘッド本体の構成部材やインク室
の形状等適宜設計変更して差支えなく、インク室のイン
ク吐出口の具体的態様についてもスリット、透孔のいず
れでもよい。そして、上記流路抵抗調整部としては、イ
ンク溜め部からインク吐出部へ至る間の流路抵抗を各色
相インクの粘度に応じて変化させ、インク吐出部への各
色相インクの再供給性を略一致させる、言い換えれば、
各インク吐出部に保持される各色相インクの吐出直前の
限界圧力を略一致させるように設計すればよく、インク
吐出部とインク溜め部との間の幅ギャップを各色相イン
クに応じて二段階に変化させたり、インク溜め部からイ
ンク吐出部へ至る幅ギャップを各色相インクに応じて連
続的にインク吐出部側に向けて窄まるようにする等適宜
設計変更して差支えない。また、上記インク吐出口の幅
ギャップについては、各記録ヘッド毎に共通にしても差
支えないが、各色相インク毎に上記幅ギャップを適宜調
整して、インクの各単位領域における吐出済を略一定に
すれば、記録ドツト径を均一にできる点で、カラー画像
品質をより良好に保つことができる。

更に、エネルギ印加手段としては記録ヘッドのタイプに
応じて適宜選定して差支えなく、例えば熱静電タイプで
あれば、熱信号印加手段と静電信号印加手段とを組合せ
たものになり、この場合、熱信号印加手段としては、画
素密度に応じて複数の発熱抵抗体が配されてなる発熱抵
抗体アレイを用いて間接的にインクを加熱するようにし
てもよいし、輻射線を加熱源として画素密度毎にインク
を加熱するようにしてもよいし、所定の抵抗率を持つイ
ンク自体を直接通電加熱して加熱する等適宜選択して差
支えなく、一方、上記静電信号印加手段についても、熱
信号印加手段で加熱されたインクの単位領域を記録シー
ト側へ飛翔させる程度の静電誘引力を一様に生じさせる
ものであれば適宜設計変更して差支えない。また、静電
タイプについては、インク吐出部のうち画素密度に対応
したインクの単位領域を画像情報に応じて選択的に飛翔
させることができるものであれば、インク吐出部に画素
密度に応じて制御電極を配設し、各電極を介して対応す
るインクの単位領域に画像情報に応じた静電信号を印加
するもの等適宜設計変更して差支えない。

［作用］ 上述したような技術的手段によれば、記録ヘッドの全部
若しくは一部に形成された流路抵抗調整部は、インク溜
め部からインク吐出部へ至る流路抵抗を各色相インク毎
に設定し、インク吐出部へ保持された各色相インクの吐
出直前の限界圧力を略一定に調整するようにしたため、
各色相インクの粘度の相違に拘らず、インク溜め部から
インク吐出部へのインクの流入速度を略一定に調整する
ことができる。

［実施例］ 以下、添附図面に示す実施例に基づいてこの発明の詳細
な説明する。

実施例１ 第１図においては、熱静電型のカラーインクジェット記
録装置にこの発明を適用したものであり、その基本的構
成は、記録シート１を搬送するシート搬送ロール２と、
このシート搬送ロール２に対向して配設されて複数の色
相インク（例え！ｆブラック、シアン、マゼンタ、イエ
ロ）で記録シート１上にカラー画像を形成する複数の熱
静電型記録ヘッド３（ブラック用３ａ、シアン用３ｂ１
マゼンタ用３Ｃ、イエロ用３ｄ、予備用３ｅ）とを備え
ている。

この実施例において、上記各記録ヘッド３は、第１図な
いし第３図に示すように、インク吐出口１３ａが開設さ
れたスリット状のインク室１３を有するヘッド本体１０
と、インク室１３のうちインク吐出口１３ａに面したイ
ンク吐出部１３ｂに保持されたインク１４の各単位領域
に対してエネルギ信号を印加するエネルギ印加手段３０
とを備え、上記ヘッド本体１０には、上記インク吐出部
１３ｂへのインク１４の再供給性を調整すべくインク室
１３内での流路抵抗が適宜設定される流路抵抗調整部２
０を形成してなるものである。

上記ヘッド本体１０は、一対のアルミナセラミックス等
からなる絶縁基板１１．１２をスペーサ部１２ａを介し
て所定寸法だけ離間配置し、両絶縁基板１１．１２間に
スリット状のインク室１３を確保すると共に、このイン
ク室１３のインク吐出口１３ａに面した部分を飛翔イン
ク保持用のインク吐出部１３ｂとしたものである。そし
て、この実施例においては、予備用の記録ヘッド３ｅを
除く各記録ヘッド３ａないし３ｄのインク室１３に収容
される各色相インク１４としては、パラフィン、オレフ
ィン等の油性媒体に適宜色相の顔料、染料を分散または
溶融したもので、第４図に点線（ブラック）、実線（シ
アン）、−点鎖線（マゼンタ）、二点鎖線（イエロ）で
示すような温度−粘度特性を有するものが用いられる。

そしてまた、上記インク室１３にはインク供給パイプ１
５が連通接続されており、このインク供給パイプ１５に
はインクポンプ及びインクタンク（いずれも図示せず）
が連通配設され、インクポンプがインクタンク内の各色
相インク１４をインク供給パイプ１５を介してインク室
１３に順次供給するようになっている。このとき、イン
ク３の供給圧はインク１４飛翔動作前において各色相イ
ンク１４がインク吐出口１３ａから流出しないように制
御されている。

また、上記予備用以外の記録ヘッド３ａないし３ｄのヘ
ッド本体１０には流路抵抗調整部２０が形成されており
、この流路抵抗調整８１Ｉ２０は、各インク吐出部１３
ｂへの各色相インク１４の再供給速度を一致させるべく
、インク吐出部１３ｂとこれに隣接するインク溜め部１
３ｃとの幅ギャップＧｌ　、Ｇ２を適宜深さギヤフッ１
位置にて段差２１をもって可変設定するようにしたもの
で、インク吐出部１３ｂからのインク１４の吐出直前の
限界圧力、言い換えれば、インクポンプの設定圧力を各
色相インク１４で略一定に設定するようにしたものであ
る。特に、この実施例にあっては、上記インク吐出部１
３ｂの幅ギャップＧ１を適宜可変設定することにより、
インク吐出部１３ｂからの各色相インク１４の単位領域
における吐出量を略一定にするようになっている。

具体的なデータを以下の表に示す。

更に、上記エネルギ印加手段３０は、インク吐出部１３
ｂ内のインク１４の各単位領域に画像情報に応じた熱信
号を印加する熱信号印加手段３１と、インク１４面から
記録シート１側に向かう静？Ｉｌ引力を形成すべくイン
ク１４に静電信号を印加する静電信号印加手段４０とで
構成されている。

この実施例において、熱信号印加手段３１は、第２図及
び第３図に示すように、画素密度（例えば８ドツト／　
ｔｍ　）毎にＴａ２Ｎ薄膜からなる発熱抵抗体３２が配
列されてなる発熱抵抗体アレイを備えている。各発熱抵
抗体３２は一方の絶縁基板１１の内面のうちインク吐出
部１３ｂに面して配設されるもので、インク吐出０１３
ａから１１（この実施例では５０μｍ）だけ離間した位
置に７２　　（この実施例では５０μｍ）の深さ寸法を
もって形成されている。そして、各発熱抵抗体３２は通
電用電極３３を介して各記録ヘッド３に対応した駆動用
電源３４（具体的には第１図中３４ａないし３４ｅで示
す）に接続されており、各駆動用電源３４は、特に第２
図に示すように、画像情報に応じた制御信号に基づいて
オンオフ動作するスイッチング索、子３５と、スイッチ
ング素子３５オン動作時にて対応する各発熱抵抗体３２
へ所定の加熱電圧を印加する電源３６とで構成されてい
る。そしてまた、各駆動用用８！３４には、上記各スイ
ッチング素子３５を画像情報に応じてオンオフさせ、上
記各発熱抵抗体３２に対ザる電圧印加時間及び印加タイ
ミングを制御する各記録ヘッド３に対応した同期制御回
路３７（具体的には第１図中３７ａないし３７ｏ）が接
続されている。尚、第２図中、符号３８は上記発熱抵抗
体３２及び通電用電極３３を絶縁被覆するＳｉＯ２等の
絶縁層である。

一方、上記静電信号印加手段４０は、上記発熱抵抗体ア
レイを設けた側の絶縁基板１１の絶縁層３８上に被覆さ
れる導体からなる静電誘導用電極層４１と、上記シート
搬送ロール２上に設けられる導体からなる対向電極層４
２と、静電誘導用電極層４１及び対向電極石４２間に介
装されて静電駆動パルスを発生すると共に静電信号をイ
ンク１４に印加する静電誘導用電源４３とで構成され、
上記静電駆動パルスの印加タイミングは、熱信号印加手
段３１の駆動タイミングに同期するように上記各同期制
御回路３７によって制御されている。

次に、この実施例に係るカラーインクジェット記録装置
の作動について説明する。

各記録ヘッド３において、インク吐出部１３ｂ内の各色
相インク１４の各単位領域Ｍには、第５図に示すように
、熱信号印加手段３１である発熱抵抗体３２から画像情
報に応じた熱信号Ｑが印加され、この状態で、熱信号Ｑ
が印加された各色相インク１４の単位領域の粘度、表面
張力が低下して飛翔可能な状態に設定される。そして、
この熱信号Ｑの印加動作タイミングに同期して静電信号
Ｓがインク１４に印加されると、この静電静Ｉｓに基づ
く静電誘引力により飛翔可能な状態に達した各色相イン
ク１４が記録シート１側へ隆起し、隆起したインク柱１
４ａの先端が記録シート１に接触付着し、各色相インク
１４による印字ドツトＤが形成される。

このような印字動作過程においては、各記録ヘッド３の
流路紙、抗調整部２０の存在（上述した表１参照）によ
って、各インク吐出部１３ｂの各色相インク１４の吐出
直前の限界圧力Ｐ（この実施例ではポンプゲイン４．８
〜５．０）が略一定になっているため、各インク吐出部
１３ｂへの各色相インク１４の再供給速度については高
粘度のもの（シアン等）も低粘度のブラックインク１４
と同程度まで速いものになり、その分、シアンインク等
の高粘度インクのインク吐出部１３ｂへの再供給性が良
好なものになる分、全体としての記録動作時間を速める
ことができる。

すなわち、この実施例において上述した条件で印字実験
を行なったところ、繰返し画像形成周波数が１００Ｈｚ
という結果が得られ、以下の比較例との関係から見て、
充分な高速記録を実現できることが確認される。

比較例として、流路抵抗調整部２０のない熱静電型記録
ヘッド、例えば均一なギャップ（例えば５０μｍ）のス
リット状のインク室を有するものを用いて、各色相イン
ク（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロ）の印字実験
を行い、８ドツト／履の記録両会を確実に形成できる繰
返し画像形成周波数を調べたところ、ブラックインクが
５０Ｈｚ、シアンインクが５Ｈ２，マゼンタインクが１
０Ｈ７１イエロインクが２０Ｈ２という結果が得られ、
カラー画像を得るには繰返し画像形成周波数が必然的に
５Ｈ７になってしまうことが理解される。

また、この実施例においては、インク吐出部１３ｂでの
各色相インク１４の吐出直前の限界圧力Ｐが略一定にな
るため、静電信号印加手段４０による静電信号Ｓの強度
、パルス幅を一定にして同一の静電誘引力を同時に与え
たとしても、熱信号印加手段２１による熱信号Ｑを適宜
与えておけば、インク１４を確実に飛翔させることが可
能になる。このため、静電信号Ｓの強度、パルス幅を記
録ヘッド３毎に可変設定する必要がなくなり、静電信号
印加手段４０を時分割駆動しなくて済む分、カラー記録
動作の低速化を回避することができる。

更に、この実施例においては、インク吐出口１３ａの幅
ギャップＧ１を調整することによって、インク吐出部１
３ｂからのインク１４の単位領域における吐出量を略均
−に調整しているため、各色相インク１４の印字ドツト
Ｄの径寸法を均一に保つことができ、その分、画像品質
をより向上させることができる。

実施例２ 第６図に係るカラーインクジェット記録装置で用いられ
る記録ヘッド３は、実施例１と異なる構成する一対の絶
縁基板１１．１２をインク吐出部１３ｂ側に向けて窄ま
るように傾斜配置し、インク室１３の内壁をテーパ壁２
２としたものである。

尚、第６図中符号１６は両絶縁基板１１．１２間のスペ
ーサ部材であり、その他の構成のうち実施例１と同様な
ものについては実施例１と同様な符号を付してここでは
その詳細な説明を省略する。

従って、この実施例によれば、上記テーパ壁２２の傾斜
角度を適宜調整することにより、インク室１３内での流
路抵抗を調整することが可能になるので、実施例１と同
様に、各色相インク１４に対応してインク吐出部１３ｂ
でのインクの吐出直前の限界圧力を略一定に調整すべく
前記流路抵抗を予め設定しておけば、実施例１と同様な
作用、効果を奏することができる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、この発明に係るカラーインク
ジェット記録装置によれば、記録ヘッドのヘッド本体内
の流路抵抗を調整することによって、高粘度の色相イン
クを使用するとしても、インク吐出部へのインクの再供
給性を低粘度の色相インクと同程度に調整できるように
したので、色相インクとして高粘度のものを使用したと
しても、繰返し画像形成周波数を高くすることが可能に
なり、その分、カラー画像の高速記録を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るカラーインクジェット記録装置
の一実施例を示す概略図、第２図及び第３図は上記実施
例に係るカラーインクジェット記録装置で用いられる記
録ヘッドの詳細を示す斜視図及び断面説明図、第４図は
この実施例に係るカラーインクジェット装置で用いられ
る各色相インクの特性を示すグラフ図、第５図はこの実
施例に係るカラーインクジェット記録装置の動作過程を
示す説明図、第６図はこの発明に係るカラーインクジェ
ット記録装置の他の実施例で用いられる記録ヘッドの詳
細を示す断面説明図である。 ［符号の説明１ １・・・記録シート ２・・・シート搬送ロール ３・・・記録ヘッド １０・・・ヘッド本体 １３・・・インク室 １３ａ・・・インク吐出口 １３ｂ・・・インク吐出部 １４・・・インク ２０・・・流路抵抗調整部 ２１・・・段差 ２２・・・テーパ壁 ３０・・・エネルギ印加手段 ３１・・・熱信号印加手段 ４０・・・静電信号印加手段 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代　理　人　　
弁理士　　中村　初演 （外２名） １４：インク ２１：段差 第３図 第４図 インク温度（’Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録シート（１）を搬送するシート搬送手段（２）
   と、このシート搬送手段（２）に対向して配設されて複
   数の色相インク（１４）で記録シート（１）上にカラー
   画像を形成する複数の記録ヘッド（３）とを備えてなる
   カラーインクジェット記録装置において、上記各記録ヘ
   ッド（３）は、インク吐出口（１３ａ）が開設されたイ
   ンク室（１３）を有するヘッド本体（１０）と、上記イ
   ンク室（１３）のインク吐出口（１３ａ）に面したイン
   ク吐出部（１３ｂ）に保持されたインク（１４）の各単
   位領域に対し画像情報に応じた少なくとも静電エネルギ
   が含まれるエネルギ信号を印加して記録シート（１）側
   へインク（１４）を飛翔させるエネルギ印加手段（３０
   ）とを含み、 記録ヘッド（３）の全部若しくは一部のヘッド本体（１
   ０）には、インク吐出部（１３ｂ）に保持された各色相
   インク（１４）の吐出直前の限界圧力が略一定に調整さ
   れる流路抵抗調整部（２０）を設けたことを特徴とする
   カラーインクジェット記録装置。 ２）エネルギ印加手段（３０）は、インク吐出部（１３
   ｂ）内のインク（１４）の単位領域毎に画像情報に応じ
   た熱信号を印加する熱信号印加手段（３１）と、前記熱
   信号に同期してインク（１４）面から記録シート（１）
   側へ向かう静電誘引力を形成すべくインク（１４）に対
   し静電信号を印加する静電信号印加手段（４０）とを備
   えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   カラーインクジェット記録装置。 ３）流路抵抗調整部（２０）は、所定の幅ギャップから
   なるインク吐出部（１３ｂ）に対し広い幅ギャップから
   なるインク溜め部（１３ｃ）を段差（２１）をもって形
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカ
   ラーインクジェット記録装置。 ４）流路抵抗調整部（２０）は、インク室（１３）の一
   対の画成部材（１１、１２）をインク吐出部（１３ｂ）
   側に向けて窄まるように傾斜配置してなるテーパ壁（２
   ２）であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のカラーインクジェット記録装置。 ５）各色相インク（１４）の単位領域当りの吐出量を略
   一定にすべく、インク吐出口（１３ａ）の幅ギャップを
   各色相インク（１４）に対応させて可変設定したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカラーインクジ
   ェット 記録装置。