JPH04334473A - 画像形成装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンター、複写機、
ファクシミリ、あるいはこれらを備えたワークステーシ
ョン等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置として、装置本体
に設置されたガイドシャフトに沿って往復移動するキャ
リッジに記録手段（記録ヘッド）を搭載し、該記録手段
を用紙やプラスチック薄板等の被記録材に沿って移動（
主走査）させながら画像を形成し、１行分の画像形成を
終了するごとにこれと交叉する（通常直角）方向に被記
録材を紙送りすることにより、該被記録材に画像を形成
（記録）する構成のものが使用されている。

【０００３】前記記録手段は、記録方式により、インク
ジェット式、ワイヤドット式、サーマル式、レーザービ
ーム式、ディジーホイール式等に分けることができる。 インクジェット式は、記録手段（記録ヘッド）から被記
録材にインクを吐出して記録を行なうものであり、記録
手段のコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速
で記録することができ、普通紙に特別の処理を必要とせ
ずに記録することができ、ノンインパクト方式であるた
め騒音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラ
ー画像を形成するのが容易であるなどの利点を有してい
る。

【０００４】特に、熱エネルギーを利用してインクを吐
出するインクジェット式の記録手段は、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を経て、基
板上に製膜された電気熱変換体、電極、液路壁、天板な
どを形成することにより、高密度の液路配置（吐出口配
置）を有するものを容易に製造することができ、一層の
コンパクト化を図ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像形成装置では、被記録材に記録するために記録
手段を左右方向に往復移動させるので、ガイドシャフト
および搬送ローラ（紙送りローラ）として、少なくとも
被記録材の幅分の長さを有するものが必要であり、被記
録材の幅が増えると装置本体も大きくなり、また、記録
手段を直線上で往復移動させるためにデットスペースも
増えてしまうという課題があった。

【０００６】

【課題解決のための手段】本発明は、先端部に記録手段
を搭載したキャリッジを、キャリッジ軸を中心に回動さ
せることにより、前記キャリッジ軸を中心とする円周上
に保持された被記録材に記録を行なうことにより、キャ
リッジのガイドシャフトを短くすることが可能になり、
装置本体のデッドスペースを省き、装置の小型化を達成
するものである。なお、上記構成においては、前記被記
録材をキャリッジ軸と平行に紙送りしたり、あるいは、
前記キャリッジを伸縮可能にすることにより、前記記録
手段の移動経路の回転半径を調節可能にして被記録材の
大きさに対応するように構成することが好ましい。

【０００７】

【実施例】図１は本発明を適用した画像形成装置の一実
施例を示す要部斜視図であり、図２は図１の画像形成装
置の側面図である。図１および図２において、１はキャ
リッジ、２はキャリッジ１の先端部に装着された記録手
段（記録ヘッド）、３はキャリッジ駆動用のモーター、
４はキャリッジ１に固定されたキャリッジ軸、５はキャ
リッジガイド、６は紙送り（搬送）用のローラー、７は
用紙やプラスチック薄板等の被記録材である。前記キャ
リッジ１は、前記モーター３によりギヤ列８、９を介し
て前記キャリッジ軸４を回転駆動することにより、該キ
ャリッジ軸４を中心に回動（例えば、往復回動）駆動さ
れる。

【０００８】前記キャリッジガイド５は、前記キャリッ
ジ軸４を中心とする円弧部材であり、その内周面には歯
形１１が形成されている。一方、キャリッジ１の側面に
は、前記キャリッジガイド５の歯形１１と噛み合う従動
ギヤ（アイドルギヤ）１２が回転自在に取り付けられて
いる。また、被記録材７は、前記キャリッジ軸４を中心
とする円周面の位置に不図示のガイドによって保持され
ており、前記搬送ローラ６の回転によってキャリッジ軸
４と平行な方向に紙送りされる。

【０００９】前記記録ヘッド２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電気熱変換体を
備えているものであり、具体的には、前記電気熱変換体
が発生する熱エネルギーによってインクに生じる膜沸騰
による気泡の生成を含むインクの状態変化に基づいて吐
出口からインクを吐出するものである。図３は前記記録
ヘッド２の構造を模式的に示す斜視図であり、図４は前
記記録ヘッド２のインク吐出部の構造を示す部分立て断
面図である。図３および図４において、前記被記録材７
と所定の隙間（例えば、約０．５〜１．５ミリ程度）を
おいて対面する吐出口面５１には、所定のピッチで複数
の吐出口５２が形成され、共通液室５３と各吐出口５２
とを連通する各液路５４の壁面に沿ってインク吐出用の
エネルギーを発生するための電気熱変換体（発熱抵抗体
など）５５（図４）が配設されている。図１および図２
の画像形成装置では、記録ヘッド２は、前記複数の吐出
口５２がキャリッジ１の回動移動方向（主走査方向）と
交叉する方向に並ぶような位置関係で、該キャリッジ１
に装着されている。こうして、画像信号または吐出信号
に基づいて対応する電気熱変換体５５を駆動（通電）し
て、液路５４内のインク５６（図４）を膜沸騰させ、そ
の時に発生する圧力によって吐出口５２からインクを吐
出する記録ヘッド２が構成されている。

【００１０】上記構成において、記録（画像形成）を行
なう場合には、モーター３の回転がキャリッジ軸４に伝
えられ、キャリッジ１が該シャフト４を中心にキャリッ
ジガイド５に沿って円弧状の経路に沿って移動（主走査
）する間に、記録手段２を画像情報に基づいて駆動する
ことにより、被記録材７に画像が形成（記録）される。 この時、被記録材７はキャリッジ軸４を中心とした円周
上に位置していることが必要であり、記録ヘッド２によ
って円周方向の一行分の記録を行なった後、紙送りロー
ラー６を駆動して規定量だけ被記録材７の紙送りが行な
われる。

【００１１】以上説明した実施例によれば、記録手段（
記録ヘッド）２がキャリッジ軸４を中心に円弧経路に沿
って移動しながら記録を行うので、キャリッジ軸４の長
さは用紙幅などの被記録材７の寸法に影響を受けること
がなく、したがって、従来のシリアルタイプの画像形成
装置に比べ、キャリッジ１の移動のためのスペースを減
らすことができ、装置本体の小型化を達成することがで
きた。

【００１２】図５は本発明を適用した画像形成装置の他
の実施例を示す模式的側面図であり、本実施例では、キ
ャリッジ１がスライド機構によって伸縮可能に構成され
ている。図５中の実線で示すキャリッジ１は縮んだ（短
い）状態を示し、二点鎖線で示すキャリッジ１は伸びた
（長い）状態を示す。図５の実施例は以上説明した点で
図１および図２の実施例と相違するが、その他の部分で
は実質上同じ構成をしており、それぞれ対応する部分を
同一符号で示し、それらの詳細説明は省略する。

【００１３】図５の実施例によれば、前述の実施例の場
合と同様の作用効果が得られる他に、キャリッジ１を伸
長させることにより、記録ヘッド２の移動（主走査）経
路の回転半径を大きくとることができ、したがって、図
１および図２の実施例に比べ、紙幅が大きい被記録材７
に対しても画像を記録することが可能になる。また、逆
に、紙幅が小さい被記録材に記録する場合には、キャリ
ッジ１を縮めることにより、一層のコンパクト化を図る
ことも可能になる。

【００１４】なお、以上の実施例では、記録手段（記録
ヘッド）２としてインクジェットヘッドを使用する場合
を示したが、本発明は、ワイヤドットヘッド、ディジー
ホイールヘッド、サーマルヘッド、レーザービームヘッ
ドなど、他の方式の記録ヘッドを使用する画像形成装置
においても、同様に適用でき、同様の作用効果を達成し
得るものである。また、以上の実施例では、１個の記録
ヘッド２を使用する画像形成装置の場合を例に挙げて説
明したが、本発明は、異なる色で記録する複数の記録ヘ
ッドを備えたカラー画像形成装置、あるいは色彩が同じ
で濃度が異なる複数の記録ヘッドを使用する階調記録用
の画像形成装置など、記録ヘッドの数にも関係なく同様
に適用することができ、同様の作用効果を達成し得るも
のである。

【００１５】さらに、インクジェット記録式の場合には
、前記記録手段（記録ヘッド）２としては、記録ヘッド
とインクタンクを一体にした交換可能なカートリッジタ
イプの記録手段、あるいは、記録ヘッドとインクタンク
を別体とし、例えば、カプラーおよびチューブを介して
結合する構造の記録手段など、種々の構造の記録手段を
使用することができる。

【００１６】なお、本発明をインクジェット式の画像形
成装置に適用する場合には、例えば、ピエゾ素子等の電
気機械変換体等を用いる記録手段（記録ヘッド）を使用
するものに適用できるが、中でも、熱エネルギーを利用
してインクを吐出する方式の記録手段を使用する画像形
成装置において優れた効果をもたらすものである。かか
る方式によれば、記録の高密度化、高精細化が達成でき
るからである。

【００１７】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
行なうのが好ましい。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、記録手段（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対応し液体（イ
ンク）内の気泡を形成出来るので有効である。

【００１８】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
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なわれるので、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４
４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に
記載されているようなものが適している。尚、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
優れた記録を行なうことができる。

【００１９】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。すなわち、記録ヘッ
ドの形態がどのようなものであっても、本発明によれば
、記録を確実に効率よく行なうことができるようになる
からである。

【００２０】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても、本発明は有効に適用できる。そのよ
うな記録ヘッドとしては、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
１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。加え
て、上例のようなシリアルタイプのものでも、装置本体
に固定された記録ヘッド、あるいは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インクタン
クが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。

【００２１】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できる
ので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、
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、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは
別の加熱素子或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なう予備吐出モードを行なう
ことも安定した記録を行なうために有効である。また、
搭載される記録ヘッドの種類ないし個数についても、例
えば、単色のインクに対応して１個のみが設けられたも
のの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対応し
て複数個数設けられるものであってもよい。すなわち、
例えば、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るか、いずれでも
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。

【００２２】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するもの、あるいは、インクジェット方式では
、インク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調
整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温
度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与
時にインクが液状をなすものであればよい。加えて、積
極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から
液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめる
ことで防止するか、または、インクの蒸発防止を目的と
して放置状態で固化するインクを用いるかして、いずれ
にしても、熱エネルギーの記録信号に応じた付与によっ
てインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記
録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等の
ような、熱エネルギーによって初めて液化する性質のイ
ンクを使用する場合も本発明は適用可能である。

【００２３】このような場合のインクは、特開昭５４−
５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公
報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔
に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変
換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明
においては、上述した各インクに対して最も有効なもの
は、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００２４】さらに加えて、本発明によるインクジェッ
ト記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理
機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ
等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有す
るファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい
。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなごとく、本発明
の画像形成装置によれば、先端部に記録手段を搭載した
キャリッジを、キャリッジ軸を中心に回動させることに
より、前記キャリッジ軸を中心とする円周上に保持され
た被記録材に記録を行なう構成としたので、キャリッジ
のガイドシャフトを短くすることが可能になり、装置本
体のデッドスペースを省き、装置の小型化を達成し得る
画像形成装置が提供される。また、別の本発明によれば
、上記構成に加えて、前記被記録材をキャリッジ軸と平
行に紙送りする構成、あるいは、前記キャリッジを伸縮
可能にすることにより、前記記録手段の移動経路の回転
半径を調節可能にして被記録材の大きさに対応するよう
な構成としたので、上記効果に加えて、一層効率のよい
画像形成装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像形成装置の一実施例の要
部構成を示す斜視図である。

【図２】図１の画像形成装置の側面図である。

【図３】図１に示す記録手段（記録ヘッド）の斜視図で
ある。

【図４】図３の記録手段のインク吐出部の構造を示す部
分縦断面図である。

【図５】本発明を適用した画像形成装置の他の実施例の
要部を示す側面図である。

【符号の説明】

１　　　　　　キャリッジ ２　　　　　　記録手段（記録ヘッド）３　　　　　　
キャリッジ回動用のモーター４　　　　　　キャリッジ
軸 ５　　　　　　キャリッジガイド ６　　　　　　紙送りローラー（搬送ローラー）７　　
　　　　被記録材 ５１　　　　吐出口面 ５２　　　　吐出口 ５５　　　　電気熱変換体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　先端部に記録手段を搭載したキャ
   リッジを、キャリッジ軸を中心に回動させることにより
   、前記キャリッジ軸を中心とする円周上に保持された被
   記録材に記録を行なうことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】　　　　前記被記録材をキャリッジ軸と平
   行に紙送りすることを特徴とする請求項１の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】　　　　前記キャリッジを伸縮可能にする
   ことにより、前記記録手段の移動経路の回転半径を調節
   可能にすることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
4. 【請求項４】　　　　前記記録手段が、インク吐出用の
   熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えてい
   るインクジェット記録手段であることを特徴とする請求
   項１の画像形成装置。
5. 【請求項５】　　　　前記記録手段が、前記電気熱変換
   体によって印加される熱エネルギーによりインクに生じ
   る膜沸騰を利用して、吐出口よりインクを吐出させるこ
   とを特徴とする請求項４の画像形成装置。