JPH03184870A - 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］ 本発明は、記録ヘッドから被記録部材に対してインクを
吐出して記録を行うインクジェット記録装置に関する。

［従来の技術］ 記録液を記録ヘッドから吐出させて、文字や画像等の情
報記録を行う液体噴射記録装置（インクジェット記録装
置）が広く知られている。

この種の装置の被記録部材には主として紙やプラスナッ
クシートなどが使用され、特に他の記録方式に比べて動
作騒音が小さく、基本的な機械的構造が簡単かつ廉価で
済む利点があり、コンピュータ、ワードプロセッサなど
の記録出力装置として各方面で採用されてきた。

しかし、この種の装置では記録液（以下でインクという
）を記録ヘッドのノズルから直接吐出させて記録を行う
ので、インクをつねに吐出可能な状態に保つために他の
方式の装置には見られない特別な配慮が必要とされる。

すなわちインクは記録時においても記録ヘッドのノズル
中に残留するので、このノズル内のインクの乾燥ないし
、蒸発による粘度増加などの変質を防止する措置が必要
であり、このために、非記録時に記録ヘッドのオリフィ
スを蓋で覆って、インクの乾燥や、蒸発を１坊止するい
わゆるキャッピング手段を設けた装置が知られている。

ところが、低湿度の環境下、あるいは長期休止時などの
場合には上述のような乾燥防止手段のみではインクの粘
度増加は避けられないので、上述のキャッピング手段と
ともに記録ヘッドを覆うキャップ内の空気を吸引してオ
リフィスから負圧をあたえ、記録ヘッドのノズル内に滞
っているインクを吸い出したり、あるいはポンプなどを
用いてノズル内に圧力をあたえ、オリフィスから変質し
たインクを排出させるという回復機構が用いられてきた
。この回復機構はノズル内やインクチューブ内の気泡を
取り去る機能も併せ持っている。

さらに回復動作を行った後にはオリフィス面にインクが
付着しそのままでは記録不可能なためスポンジなどのイ
ンク吸収体をオリフィスｍ１に当接して付着インクを除
去するいわゆるオリフィスクリーニング動作が実施され
ている。

またノズルが多数存在する記録ヘッドでは記録中でも使
われないノズルは目詰りするため搬送体を一定のクリア
ランスをもって固定されたチャンバー中にオリフィスを
を挿入して吐出を行ういわゆる略閉空間吐出が行われて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記従来例では次のような欠点があった。

１）記録ヘッドをキャッピングするためには、記録ヘッ
ドをキャッピング手段が存在する位置であるキャップポ
ジションまで移動させる必要かある。一方、記録装置に
おいては電源オンのまま３分〜１０分放置した後、再び
記録する機会は多く存在する。このような場合、記録ヘ
ッドかキャップポジションから記録ポジションに移動し
てから記録することになるため、記録開始までに時間の
かかる記録装置となってしまう。

２）またキャッピング状態が低湿の環境下におかれてい
る場合は、比較的はやい時間でノズルは目詰りしてしま
うため、オリフィスからポンプ“でインクを排出し、オ
リフィスクリーニング動作（回復動作）を行わねばなら
ない。これらの動作時間は記録ヘッドの移動時間にプラ
スされ、さらに記録開始までに時間がかかるとともに排
出インクによりむだなインク消費か生しる。

３）搬送体と一定のすきまをもつ容器と搬送体が形成す
る略閉空間内で吐出を行う記録装置においては、記録中
では連続記録枚数の最大値がらみて１０分程服目詰りか
貼止できれば１−分であるが、非記録時ては１時間以上
に及ぶ可能性もあるためノズル内のインクが乾燥するお
それがある。

本発明の目的は、記録ヘッドのキャップポジシぢ１ンへ
の移動やオリフィスクリーニング等を行わなくても長時
間ノズル内のインクの乾燥を防止できるインクジェット
記録装置を提供することである。

［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、 被記録部材の搬送体の上面が両側部を囲み、かつ上面に
記録ヘッドのオリフィス面が挿入される穴部を設けたチ
ャンバーを備えたインクジェット記録装置において、 前記チャンバー、前記オリフィス面および前記搬送体上
面によって形成される略閉空間を非記録時にその外面か
ら遮断し、閉空間を形成する開閉手段を有する。

前記開閉手段は、前記チャンバーに設けられ、Ｊｌ−記
録時に前記搬送体上面に当接可能なシャッターであるも
のがある。

前記開閉手段は、非記録時に前記搬送体上面に当接可能
なチャンバーであるものもある。

前記略閉空間内に水蒸気を供給する蒸気供給源を設けた
ものもある。

前記記録ヘッドは、インクを吐出するために利用される
熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発性体として熱
エネルギー発性素子を備えており、前記熱エネルギーに
よって生成する気泡により生ずる急激な圧力変化を利用
することでインクを吐出するものがある。　前記記録ヘ
ッドには、前記被記録部材の全幅にわたって吐出口が設
けられているものがある。

［イ１用］ チャンバー、オリフィス向および搬送体表＋Ｍｉによっ
て形成される略閉空間を非記録時に遮断して閉空間とす
るので、この閉空間は水蒸気を逃さないようにキャラピ
ンクしたことになる。このため、ノズル内のインクは長
ｕニア間Ｍ　：；’ｊ、　ｌ、ても１乱燥しない。

［実施例コ 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図は本発明の第１の実施例の要部を示す。

４木のライン型の記録ヘッド１には、図示しないがそれ
ぞれ下面に１６ドツト／ｍｍの間隔で、わヒーター加熱
によるインクの発泡を利用した３４５６個のノズルが設
けてあり、ヘッドドライバー２０の制御により、それぞ
れ２１６ｍｍ幅の記録を順次ライン毎に行う。前記４本
の記録ヘッド１は、その内の各１本がそれぞれブラック
、シアン、マゼンタおよびイエローの４色に対応し、被
記録部材２７の搬送方向である矢符Ｘ１方向の間隔か一
足になるように２本のホルダー２で１．’ｉ１足支持さ
れている。４木の記録ヘッド１および２木のホルダー２
で構成されたヘッドユニット３は、ヘッド移動手段２４
によって上下および矢符ＸＩ　、Ｘ２方向に移動可能と
なっている。４個のインクタンク４のそれぞれには、各
ｄ記録ヘッド４に対応してそれぞれブラック、シアン、
マゼンタおよびイエローのインクが収容されている。各
インクタンク４内のインクは、４本のインク供給デユー
プ５をそれぞれ経て各記録ヘッド１に導かれる。各イン
クタンク４から各記録ヘッド１へのインクの供給は、各
記録ヘッド１のノズルの毛細管現象を利用しており、各
インクタンク４内のインクの水頭は、各オリフィス面よ
り一定距離低く設定されている。各インクタンク４にそ
れぞれ設けられたインクポンプ３７は、ポンプドライバ
ー３５によって各別に制御され、ノズル目詰まり時にそ
のノズルからインクを押し出す。各インクポンプ４にそ
れぞれ設けられたインク弁２５は、弁ドライバー３６に
よって各別に制御され、各インクタンク４から各記録へ
ラド１への流路の開閉をそれぞれ行う。

モータードライバー２１に制御されるベルトモーター８
の回転によって動作する搬送体としてのベルト６は、被
記録部材２７を矢符Ｘ１方向に搬送するシームレスベル
トで、表面に５０μｍ程度の厚さの高抵抗層（１０１４
Ωｃｍ程度〉を有し、内面はアースされている。帯電器
ドライバー２２に制御される一方の帯電器１２ａは、ベ
ルト６の表面を＋１５００Ｖ程度に帯電させ、同じく帯
電器ドライバー２２に制御される他方の帯電器１２ｂは
、被記録部材２７にマイナス電荷を注入し、ベルト６表
面に被記録部材２７を静電吸着させる。

ベルトガイド２８は、各記録ヘッド１の記録ポジション
近傍のベルトに当接して該ベルト６の平面性を維持する
。レジストローラー１１は、給紙された被記録部材２７
を受は止めてループさせ、該被記録部材２７の先端の搬
送方向との直交性を確保するレジスト機能を有するとと
もに、該被記録部材２７をベルト６に圧接し、吸着を強
化するビ　０ ンチローラーである。モータードライバー２３に制御さ
れる給紙モーター１６の回転により動作する搬送ローラ
ー１４およびピンチローラ−１５は、被記録部材２７を
給紙してレジストローラー１１の位置まで搬送する。ク
リーニングユニット１７はベルト６上の紙粉等を除去す
る。排紙トレイ１８は、記録済の被記録部材２７を積載
するためのものであり、排紙トレイ移動手段３８の制御
により矢符Ｘｌ　、Ｘ２方向に移動可能である。制御回
路１９は、ヘッドドライバー２０、モータードライバー
２１．２３，３９、帯電器ドライバー２２、ヘッド移動
手段２４、ポンプドライバー３５、弁ドライバー３６お
よび排紙トレイ移動手段３８の動作順序等を総合的に制
御する。ウェブ２９は、各記録ヘッド１のオリフィス面
に付着したインクを拭き取る（オリフィスクリーニング
をする）ためのものであり、吸液性に秀れた不織布で構
成されている。このウェブ２９は、オリフィスクリーニ
ングが行われる際、常にきれいな部分が上記各オリフィ
ス面に当接するように、モー１ タードライバー３６に制御されるウェブモーター３３の
動作により巻き取られるようになっている。

第２図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ第１図のＡ−Ａ線
断面図、Ｂ−Ｂ線断面図である。第２図（ａ）　、　（
ｂ）において、４０はチャンバーであって、該チャンバ
ー４０はベルトガイド２８の記録領域以外のベルト６が
当接しない部分に脚部４０ｂが固着され、ベルト６の１
面および両側部を囲んている。

このチャンバー４０には、上面に４個の穴部４０ａが設
けられており、各穴部４０ａに各記録ヘッド１のオリフ
ィス面を含む先端部が電源オフのときおよび印字（記録
）中にそれぞれ挿入される。このチャンバー４０の熱容
量はヘッド基板４本分の容量とほぼ同じである。チャン
バ−４０内部上壁はベルト６表面と２〜３ｍｍのクリア
ランスを有し、チャンバー４０の給紙側には、チャンバ
ー４０の内部を外部から隔離する弾性を有する板状部材
であるシール板４１が設けられている。

また、チャンバー４０の排紙側には、該チャン　２ バー４０に内蔵された図示しないシャッター移動手段に
よりベルト６に当接、退避可能な開閉手段としてのシャ
ッター４２が設けられている。上記チャンバー４０およ
びベルト６は、記録時に上記各記録ヘッド１のオリフィ
ス面近傍の部分が上記各穴部４０にそれぞれ挿入される
ことで、各オリフィス面近傍の湿度を一定に維持するこ
とが可能な略閉空間を形成する。

なお、本実施例で用いたインクの組成は水５５％、ジエ
チレングリコール４０％、染料５％となっており、５０
℃での飽和蒸気圧は湿度８８％でつりあう。

次に、第１図および第２図に示す実施例の動作について
第３図を参照して説明する。

第２図の状態から電源がオンされる（ステップ１０１）
と、まずシャッター４２がベルト６から退避しくステッ
プ１０２）、ヘッドユニット３がヘッド移動手段２４に
よりチャンバー４０の外に１ｍｍ程度持ち上げられる（
ステップ１０３）。次に、ノズル回復信号があるか否か
をチエツクし３ （ステップ１０４）、ノズル回復信号がある場合は、ま
ず排紙トレイ１８が矢符Ｘ】方向に退避した（ステップ
１０５）のち、ヘッドユニット３がヘッド移動手段２４
により矢符Ｘ１方向に移動し、各記録ヘッド１のオリフ
ィス面かそれぞれウェブ２９の当接する部位に対向する
位置で停止する（ステップ１０６）。次にヘッドユニッ
ト３か再び下降し、各記録ヘッド１のオリフィス面がそ
れぞれウェブ２９に当接される（ステップ１０７）。続
いて各インク弁２５が開き（ステップ１０８）、各イン
クポンプ３７が０，５秒程度駆動されてインクは各記録
ヘッド１のノズルがらそれぞれ押し出され、同時にウェ
ブモーター３３が駆動されてウェブ２９が一定距離送ら
れる（ステップ１０９）。これにより、押し出されたイ
ンクはウェブ２９に吸収される。ここでヘッドユニット
３が再び上昇する（ステップ１１０）。次に各インク弁
２５が閉じ（ステップ１１１）、１０パルス程の吐出信
号が与えられて各記録ヘッド１のヒーターより先のイン
クを捨てる、１０４ 発の空叶出をする（ステップ１１２）。この状態でヘッ
ドユニット３が下降して（ステップ１１３）、ウェブ２
９が送られ、各オリフィスのまわりに付着したインクを
完全に拭き取る（ステップ１１４，１１５）。続いてヘ
ッドユニット３は上昇し、矢符Ｘ２方向に移動して記録
ポジション上で停止した後、再びヘッドユニット３は下
降し、各記録ヘッド１のオリフィス面がチャンバ−４０
の対応する各穴部４０ａに挿入される。

同時に排紙トレイ１８も記録ポジションに戻る（ステッ
プ１１６）。その後、または上記ステップ１０４のチエ
ツクの結果、ノズル回復信号がない場合は、各インク弁
２５が開く（ステップ１１７）。

次に、給紙モーター１６がオンし、搬送ローラー１４お
よびピンチローラ−１５にはさまれて記録２７か１枚給
紙される（ステップ１１８）。

給紙された被記録部材２７は、先端がレジストローラー
１１にならい、搬送方向との直交性が確保されるまで搬
送される（ステップ１１９゜　５ １２０）。その後、ベルトモーター８および帯電器１２
ａ、１２ｂがオンしくステップ１２１）、マイナスに帯
電された被記録部材２７はプラスに帯電されたベルト６
に吸着されて搬送され、シール板４１に先端を押さえら
れた後、チャンバー４０内に侵入する。チャンバー４０
内は排紙側にごく面積の小さい外気との連通口があるだ
けであり、半密閉状態を維持しているため、各記録ヘッ
ド１の各ノズル内のインクが蒸発しに〈〈なっている。

ベルトモーター８の起動と同期して被記録部材２７の送
りはカウントされ、被記録部材２７の先端がそれぞれの
記録ヘッド１に達した時点から各色の記録（印字）が行
われる（ステップ１２２）。

記録の終了した被記録部材２７は、ベルト６から曲率分
離され、排紙トレイ１８に排出される。

排紙が終了した後（ステップ１２３）、ベルトモーター
８および弗：電器１２ａ、１２ｂはオフする（ステップ
１２４）。ここで、次の記録か行われるか否かチエツク
しくステップ１２５）、行わ　６ れる場合は上記ステップ１１８に戻る。次の記録が行わ
れない場合は、上記各ステップ１０５〜１１６とそれぞ
れ同様のシーケンスである各ステップ１２６〜１３７を
行い、ヘッドユニット３が下降して（ステップ１３８）
各記録ヘッド１のオリフィス面がチャンバー４０の対応
する各穴部４０ａに挿入された後、電源がオフされる（
ステップ１３９）。

なお、連続印字の際には１０分ごと（２００枚印字ごと
）に各記録ヘッド１はウェブ２９上に移動して５０〜１
００発の空打ちを行ったのち記録を再開する。２００枚
以上の連続印字の実施の少なさを考えると、１０分ごと
の空打ちはプリントスピードにほとんど影響しないと考
えられる。

本実施例は、ヒーターの加熱によるインクの発泡を利用
してインクを噴射するものであり、インクが蒸発しやす
いので、チャンバーを用いて時閉シ；↓間を形成するこ
とがインクの蒸発の抑制にきわめて有効である。

第１図ないし第２図に示す第１の実施例では　７ チャンバーにシャッターを設けたが、第４図に示すよう
に、筒状のチャンバー６２をそれぞれ記録ヘッド６１毎
に設け、記録時にはベルト６３と各チャンバー６２との
クリアランスを１＋ｎｎ＋程度に設定し、非記録時には
各記録ヘッド６１を下降させ、各チャンバー６２をベル
ト６３に当接させてキャッピングすることにより、チャ
ンバーに開閉手段としての機能を持たせることも可能で
ある。

また、本発明は、第５図に示すように、搬送ドラム７５
を備えたインクジェット記録装置にも適Ｊｌｌ−ｊＪ能
である。この例では、搬送ドラム７５の外周に沿って記
２１ヘッドッ７１、チャンバ−７２、シャッター７３お
よびシール板７４が設けられているほかは、第１図ない
し第２図に示す第１の実施例と同様の構成とすることが
できる。

さらに、ト記各実施例に対し、略閉空間内に水蒸気を供
給する蒸気供給源を設ければ、より確実にインクの乾燥
を防止できる。

以上のように本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもバブルジェット方式の記録ヘラ　８ ド、記録装置に置いて、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４７２３１２９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うものが
好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンテ
ィニュアス型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、核沸騰を得る急速な温度上昇
を与える少なくとも　つの駆動（３、Ｓ３を印加するこ
とによって、′１′ニ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核沸騰させて、結果的
にこの駆動信号に一対一対応し液体（インク）内の気泡
を形成できるので有効である。この気体の成長、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を形成させる。

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９ 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４４
６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記
載されているようにものが適している。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４３１３１
２４号明細書に記載されている条件を採用すると、更に
優れた記録を行うことができる。記録ヘッドの構成とし
ては、−上述の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（直線状液流路また
は直角液流路）のほか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４５９６００号明細書を用いた構成
も本発明に含まれるものである。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口を吐出部に
対応させる構成を開示する特開昭５９年１３８４６１号
公報に基すいた構成として　０ も本発明の効果は有効である。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、上述した明細書に開示
されているような、複数記録ヘッドに組み合わせによっ
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（−述した効果を一層有効に発揮することかできる。

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。また、本
発明に、記録装置の構成として設けられる記録ヘッドに
対して回復手段、予備的な補助手段などを付加する事は
本発明の効果を一層安定できるので好ましいものである
。これらを具体的な上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、加圧あるいは吸収手
段、電気熱変換体あるい１ 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
。更に記録装置の記録モードとしては黒色などの宇流色
のみの記録モードだけでなく、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良いが、異
なる色の複色カラーまたは、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きわめて有効で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、非記録時に略閉空間を外
界から遮断して閉空間とすることにより、記録ポジショ
ンでキャッピングでき、記録ヘッドをキャップポジショ
ンから記録ポジションに移動させる時間およびノズルの
回復動作に要する時間を節約して、記録開始を早くする
ことができる。また、略閉空間の密閉性が増すので、長
時間ノズルの目詰りを防ぐことができる。さらに、ポン
プにてインクを押し出してノズルを回復する　２ 回数が減り、インクが節約できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

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
例の要部を示す斜視図、第２図（ａ）は第１図のＡ−Ａ
線断面図、第２図（ｂ）は第１図のＢ−Ｂ線断面図、第
３図は動作フローチャート、第４図、第５図、はそれぞ
れ第２．第３の実施例を示す説明図である。 ■・・・記録ヘッド、 ２・・・ホルダー ３１０ヘツトユニツト、 ４・・・インクタンク、 ５・・・インク供給チューブ、 ６・・・ベルト、 ８・・・ベルトモーター １１・・・レジストローラー １２ａ、１２ｂ−−−帯電器、 １４・・・搬送ローラー １５・・・ピンチローラ− １６・・・給紙モーター 　３ １７・・・クリーニングユニット、 １８・・・排紙トレイ、 １９・・・制御回路、 ２０・・・ヘッドドライバー ２１．２３．３９・・・モータードライバー２２・・・
帯電器ドライバー ２４・・・ヘッド移動手段、 ２５・・・インク弁、 ２７・・・被記録部材、 ２８・・・ベルトガイド、 ２９・・・ウェブ、 ３３・・・ウェブモーター ３５・・・ポンプドライバー ３６・・・弁ドライバー ３７・・・インクポンプ、 ３８・・・排紙トレイ移動手段、 ４０・・・チャンバー ４０ａ・・・穴部、 ４０ｂ・・・脚部、 ４２・・・シャッター 　４ ６１・・・記録ヘッド、 ６２・・・チャンバー ６３・・・ベルト、 ７１・・・記録ヘッド、 ７２・・・チャンバー フ３・・・シャッター ７４・・・シール板、 ７５・・・搬送ドラム、 １０１〜１３９・・・ステップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被記録部材の搬送体の上面が両側部を囲み、かつ上
   面に記録ヘッドのオリフィス面が挿入される穴部を設け
   たチャンバーを備えたインクジェット記録装置において
   、 前記チャンバー、前記オリフィス面および前記搬送体上
   面によって形成される略閉空間を非記録時にその外面か
   ら遮断し、閉空間を形成する開閉手段を有することを特
   徴とするインクジェット記録装置。 ２、前記開閉手段は、前記チャンバーに設けられ、非記
   録時に前記搬送体上面に当接可能なシャッターである請
   求項１に記載のインクジェット記録装置。 ３、前記開閉手段は、非記録時に前記搬送体上面に当接
   可能なチャンバーである請求項１に記載のインクジェッ
   ト記録装置。 ４、前記略閉空間内に水蒸気を供給する蒸気供給源を設
   けた請求項１、２または３に記載のインクジェット記録
   装置。 ５、前記記録ヘッドは、インクを吐出するために利用さ
   れる熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発性体とし
   て熱エネルギー発性素子を備えており、前記熱エネルギ
   ーによって生成する気泡により生ずる急激な圧力変化を
   利用することでインクを吐出することを特徴とする請求
   項１、２、３または４のいずれかに記載のインクジェッ
   ト記録装置。 ６、前記記録ヘッドには、前記被記録部材の全幅にわた
   って吐出口が設けられていることを特徴とする請求項１
   、２、３、４または５のいずれかに記載のインクジェッ
   ト記録装置。