JPH0485044A - 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〕 本発明は吐出エネルギー発生手段によるエネルギーで液
滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドを用いたイン
クジェット記録装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のインクジェット記録装置は、吐出エネル
ギー発生手段によるエネルギーで液滴を吐出させるイン
クジェット記録ヘッドと、記録媒体と前記インクジェッ
ト記録ヘッドを相対移動させる相対移動手段とを有し、
前記インクジェット記録ヘッドと記録媒体を対向配置さ
せ画像形成を行なっている。

第９図はインクジェット記録装置の従来例を示す構成図
であり、１゛はインクジェット記録ヘッド（以下、「記
録ヘッド」という。）、４２°は圧力発生手段、７′は
記録媒体であり記録ヘッド１中のインク４３′を圧力発
生手段４２゛による圧力で押し出し、記録媒体７°上に
インク液滴を付着させ（図示しない）記録媒体搬送手段
によって矢印Ａの方向に搬送し画像形成する。

〔発明が解決しようとする課題］ 上述した従来のインクジェット記録装置は、記録媒体と
記録ヘッドの間に電界があり、液滴が帯電されている場
合にの液滴の運動が電気的な力によって影響を受け、液
滴が記録媒体上の意図したところに着弾せず、画像乱れ
の原因となる場合がある。特に記録媒体の湿度が変化し
た場合に記録媒体と記録ヘッドの間の電界が変化して、
液滴の運動に対する電気的な力が変化するため、着弾位
置が変化し、画像乱れが増幅されるという問題点がある
。

本発明は上記問題点に鑑み、液滴の運動に悪影響を及ぼ
さないインクジェット記録装置を提供することを目的と
する。

〔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、 液滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドと、 記録媒体と前記インクジェット記録ヘッドとを相対移動
させる相対移動手段と、 前記記録媒体の湿度を検出する湿度検出手段と、 前記記録媒体と前記インクジェット記録ヘッドとの間の
電位差を調整する電位差調整手段とを具備し、 前記湿度検出手段によって検出した前記記録媒体の湿度
の値に応じて、前記電位差調整手段による電位差の値を
変化させる。

好ましくは、相対移動手段が静電吸着搬送手段であり、 さらに好ましくは、インクジェット記録ヘッドは、記録
媒体の記録域の全幅にわたって、複数の吐出口を備えて
いるフルラインタイプのであり、または、インクジェッ
ト記録ヘッドは、熱エネルギーを利用して吐出口からイ
ンクを吐出させるもので、熱エネルギーを発生させる手
段として電気熱変換体を有している。

（作　　　用） 相対移動手段が記録媒体とインクジェット記録ヘッドと
を相対移動させる際に、湿度検出手段が記録媒体の湿度
を検出し、検出結果に基づいて、電位差調整手段が記録
媒体とインクジェット記録ヘッドとの間の電位差を調整
し、インクジェット記録ヘッドから記録媒体へのインク
液滴の飛翔を正確に行なわせる。

〔実　施　例〕

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図は本発明のインクジェット記録装置の第１の実施
例を模式的に示す構成図である。

ＩＢｋ、ｌｙ、１ｍ、ｌｃはそれぞれブラック、イエロ
ー、マゼンタ、シアンのインク色に対応したバブルジェ
ット方式のインクジェット記録ヘッド（以下、「記録ヘ
ッドＪという。）てあり、内蔵する吐出エネルキー発生
体に発熱抵抗体を用い、発熱抵抗体の通電時に発生する
熱エネルギーを利用してインク中に生じる気泡によって
吐出口よりインク液滴を吐出させるものであり、ブロッ
ク２にそれぞれ固定されている。各記録ヘッドは、４０
０ｄｐｉ（ドツト・バー・インチ）の密度で４７３６個
の吐出口が配列されている。

３はキャッピングユニットであり、スタンバイ時等、被
記録時にブロック２を図中−点鎖線で示す位ＮＡまで引
き上げ、引き上げたブロック２にユニット３を対向させ
てキャップする。また、キャッピングユニット３は、循
環回復時には（図示しない）回復ポンプ、インク供給系
より送り込まれ、吐出口から押し出された廃インクの受
けＩともなる。廃インクは図示しない廃インクタンクに
導かれる。

４は記録シート７を支持して搬送するための帯電吸着ベ
ルトであって、記録ヘッドＢｋ、ｔｙ。

１ｍ、ｌｃの各々に所定間隔を有して対向配設されてお
り、後述する帯電ローラ３１により帯電されると共に図
示しない駆動源により駆動される。

５は帯電吸着ベルト４を介して各記録ヘッドに対向配設
されるバックプラテンである。

６は普通紙等の記録シート７が収納され、装置本体に取
り外し自在に装着される給紙カセットであり、８は最上
面の記録シート７を１枚だけ送り出して給紙するピック
アップローラてあり、ピックアップローラ８より送り出
された記録シート７は一対の搬送ローラ９により搬送路
１０へ搬送され、搬送路１０の出口側に配設された一対
の搬送ローラ１１により帯電吸着ベルト４上へ搬送され
る。

１３および１４は記録によって記録シート７上に付着し
たインク液滴を熱風により乾燥定着させるヒータおよび
ファン、１５は定着の終了した記録シート７を装置外に
排出する排出ローラ、１６は排出された記録シート７を
順次ストックするトレイである。３２は電源３５からの
電荷を記録シート７上に注入するブラシ状電極でありそ
の近傍には湿度測定手段３３が配設されている。

次に第１図の実施例の動作について説明する。

まず、記録動作について説明する。記録開始の操作が行
なわれると、指定されたサイズの記録シート７がピック
アップローラ８によって給紙カセット６から送り出され
る。送り出された記録シート７は、搬送ローラ９．１１
によって搬送され、予め帯電ローラ３１によって＋２ｋ
Ｖ程度の表面電位を有するように帯電された状態で回転
するとともにバックプラテン５によって平面形状とされ
ている帯電吸着ベルト４に載せられる。この際、記録シ
ート７は湿度測定手段３３によって湿度が測定され、そ
の測定値に応じてブラシ状電極３２に印加される電圧が
制御される（後に詳述する）。記録シート７の先端部が
各記録ヘッドｌｃ、１ｍ、ｌｙ、ＩＢｋの各々の下部に
到着するのに連動して、不図示の駆動回路を介して各記
録ヘッドのエネルギー発生体を画像データに応じて駆動
する。この駆動により、画像情報に応じたインク液滴が
吐出口より記録シート７の表面に吐出され記録が行なわ
れる。

記録シート７が吸湿性の悪い場合、表面に付着した液滴
が乾燥せず、擦られて印字汚れを生じるのて、ヒータ１
３およびファン１４によって強制乾燥を行なって定着さ
せる。定着の終了した記録シート７は、排出ローラ１５
によってトレイ１６へ排出される。

以上のように、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、
ブラックのインクに対応した記録ヘッドＩＢｋ、ｌｙ、
１ｍ、ｌｃにそれぞれの記録ヘッドＩＢｋ、ｌｙ、１ｍ
、ｌｃに応した記録信号を与えることによりカラー画像
が形成される。

次に、本実施例の装置に用いるインクジェット記録ヘッ
ドの吐出原理について説明する。

インクジェット記録装置に適用されるインクジェット記
録ヘッドは、一般に微細な液体吐出口（オリフィス）、
液体流路およびこの液体流路の一部に設けられるエネル
ギー作用部と、この作用部にある液体に作用させる液滴
形成エネルギーを発生するエネルギー発生手段を具えて
いる。

このようなエネルギーを発生するエネルギー発生手段と
してはピエゾ素子等のような電気機械変換体を用いた記
録方法、レーザまたは電磁波等を照射して、そこにある
液体にエネルギーを吸収させて発熱させ、この発熱によ
る作用で液滴を吐出・飛翔させるエネルギー発生手段を
用いた記録方法、あるいは電気熱変換体によって液体を
加熱して液体を吐出させるエネルギー発生手段を用いた
記録方法等がある。

その中でも熱エネルギーによって液体を吐出させるイン
クジェット記録方法に用いられる記録ヘッドは、記録用
の液滴を吐出して飛翔用液滴を形成するための液体吐出
口（オリフィス）を高密度に配列することができるため
高解像力の記録をすることが可能である。また、電気熱
変換体をエネルギー発生手段として用いた記録ヘッドは
、記録ヘッドとして全体的なコンパクト化も容易である
。

さらに、最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性
の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を十
二分に活用でき、長尺化および面状化（２次元化）が容
易であること等から、マルチ吐出口化／高密度実装化が
容易で、しかも大量生産における生産性がよく、製造コ
ストも安価なインクジェット記録ヘッドを提供すること
が可能である。

このようにエネルギー発生手段に電気熱変換体を用い、
半導体製造プロセスを経て製造されたインクジェット用
記録ヘッドは、一般には各吐出口に対応した液体流路を
設け、この液体流路毎にこの液体流路を満たす液体に熱
エネルギーを作用させて、対応するオリフィスより液体
を吐出して飛翔用の液滴を形成する手段としての電気熱
変換体が設けられ、各液体流路には、各液体流路に連通
している共通液室より液体が供給される構造となってい
る。

第２図は上述したインクジェット記録ヘッドの概略構成
を示す。この記録ヘッドは、エツチング・蒸着・スパッ
タリング等の半導体製造プロセス工程を経て、基板＋０
２上に成膜された電気熱変換体Ｉ０３．電極Ｉ０４．液
路壁１０５．天板１０６から構成されている。

記録用液体１１２は図示していない液体貯蔵室から液体
供給管＋０７を通して記録ヘッド１０１の共通液室１０
８内に供給される。図中１０９は液体供給管用コネクタ
である。共通液室＋０８内に供給された液体１１２は毛
管現象により液体流路（液路）＋１０内に供給され、液
路先端の吐出口面１１１てメニスカスを形成することに
より安定に保持される。ここて電気熱変換体＋０３に通
電することにより、電気熱変換体面上の液体が加熱され
、発泡現象が発生し、その発泡のエネルギーにより吐出
口面Ｉ１１から液滴が吐出される。

上述したような構成により、吐出口密度４００ｄｐｉと
いった高密度の吐出口配置でマルチ吐出口のインクジェ
ット記録ヘッドを形成する。

測定手段による測定値に応じたブラシ状電極への電圧印
加について第３図を参照しながら説明する。

記録ヘッドＩＢｋ、ｌｙ、１ｍ、ｌｃ中のインク４３は
圧力発生手段４２による圧力で吐出され記録シート７上
に液滴を飛翔させ付着させる。

帯電吸着ベルト４に対し芯金のまわりが導電ゴムであり
、芯金に＋２ｋＶ程度の電圧（電源３４によって印加）
を印加している帯電ローラ３１を接触させ、帯電吸着ベ
ルト４上にプラス電荷をのせる。記録シート７を帯電吸
着ベルト４上に密着させることによって記録シート７の
帯電吸着ベルト側にマイナス電荷が誘起され、記録シー
ト７と帯電吸着ベルトの吸着力が発生する。記録シート
７の帯電吸着ベルト側でない側（記録ヘッドＩＢｋ、ｌ
ｙ、ｉｍ、ｌｃと対向する側）には、プラス電荷が誘起
され、記録ヘラ）”ＩＢｋ。

ｌｙ、１ｍ、ｌｃと記録シート７の間に電位差が生じ電
界が形成される。

この電位差の強さ、つまり電界の強さは記録シート７の
誘電率、帯電吸着ベルト４の表面電位の減衰率に左右さ
れるが、これらは周囲環境によって変わり、従来の構成
では電界の強さをコントロールすることかできず、した
かつて電界の強さによって変化する液滴の着弾位置のズ
レをコントロールできず、意図しない画像孔れを起こし
ていた。

本発明においては、湿度測定手段３３とブラシ状電極３
２と湿度測定手段３３による測定値に応して変化させる
可変電源３５を設け、記録シート７と記録ヘッドＩＢｋ
、ｌｙ、１ｍ、Ｉｃ間の電界の強さか、湿度によらずゼ
ロ程度（−１００ｖ／ｌｌ１ｆｆ１〜＋１００■／ｌｌ
ｌ１１程度）であるように制御する。

測定湿度と記録シート７の誘電率の値の関係は予め測定
され、第４図に示した如くテーブル化されており、湿度
測定値によって記録シート７の誘電率を推定できる。ま
た、誘電率と記録シート７上に誘起される電位の大きさ
の関係も予めわかっている。これらの予めわかっている
関係を利用し、第５図に示すように湿度に応じて可変電
源３５による印加電圧を変えることによって、第６図に
示すように記録シート７上と記録ヘッド間の電界の強さ
を湿度によらず一定にする。

湿度測定手段３３を配置する場所は、第１図に示したよ
うな記録ヘッドＩＢｋ、ｌｙ、１ｍ。

ＩＣ近傍に限られたものではなく、第１図のＢで示すよ
うに給紙カセット６内の記録シート近傍７に配してもよ
い。

湿度と誘電率の関係から湿度と可変電源３５への印加電
圧の関係を導くとしたか本発明はこれに限られるもので
はなく、湿度と記録媒体上の表面電位減衰率の関係を加
味してもよい。

５己録シート７と記録ヘッドｔＢｋ、ｔｙ。

１ｍ、ｌｃ間の電界の強さをゼロ程度になるように制御
するとしたが、本発明はこれに限られるものではない。

プラス１００Ｖ／ｍｍ〜プラス３００Ｖ／ｍｍの範囲に
制御し、かつインク液滴をマイナス帯電させる手段を有
し、液滴を電気的な力によって記録シート側にひっばる
ようにしてもよい。本実施例の構成によって電界の強さ
をコントロールできるため、液滴に働く電気的な力をコ
ントロールすることかでき、電気的な力のふれによる意
図しない画像乱れを防ぐことができる。

プラス帯電の場合を示したか本発明はこれに限られるも
のではない。マイナス帯電の場合にも同様に適用される
。

実施例巾測定する対象を湿度としたか、本発明はこれに
限られるものではなく、記録シートの誘電率、記録ヘッ
ド・記録シート間の電界の強さに関わるものを測定する
手段を有し、測定値と印加電圧の関係をテーブル化して
おき最適印加電圧を決定するようにしてもよい。測定対
象は例えば温度等である。

第１の実施例の構成では制御する電源を定電圧電源の如
く記したがこれに限られるものではなく定電流電源でも
よい。

第７図は本発明の第２の実施例を示す構成図である。

第１の実施例ではブラシ状電極３２に印加する電圧を可
変電源３５としたが、本実施例ではブラシ状電極３２に
電源３７を接続し、帯電ローラ３１の芯金に印加する電
圧を可変とするような可変電源３６を有し、湿度測定手
段３３の値に応して可変電源３６をコントロールするよ
うにしている。またブラシ状電極３２、帯電ローラ３１
の両方の電源をコントロールするようにしてもよいこと
は明らかである。

第８図は本発明の第３の実施例を示す構成図である。

本実施例では、インク４３に印加する可変電源３８の電
圧を湿度測定手段３３の値によってコントロールしてい
る。この場合にはフィードバックシーケンスがないため
コントロールに要する時間が第１、第２の実施例よりも
短いという利点かある。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもキャノ
ン（株）が提唱しているバブルジエツと方式の記録ヘッ
ド、記録装置に於いて、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なうものが
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いて該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。電熱変換体に熱エネルギーを発生せしめて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応し液体（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４４６３３５９号明細書、同第４
３４５２６２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
の米国特許箱４３１３１２４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。

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、電気熱交換体の組合せ構成
（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４
５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明
細書にそれぞれ記載の構成でもよい。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５９−１２３６７
０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出
部に対応する構成を開示する特開昭５９−１３８４６１
号公報に基づいた構成としても本発明は有効である。

更に、記録層値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に複数記録ヘッ
ドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一体
的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれ
でも良いが、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮
することができる。

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。

又、本発明の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に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、キャビング手段、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。

更に、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ってでもよいが、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。

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体となるもの、或は、
インクジェットにおいて一般的に行なわれている温度調
整の温度範囲である３０℃以上７１℃以下の温度範囲で
軟化もしくは液体となるものでもよい、すなわち、使用
記録信号付与字にインクが液状をなすものであれば良い
、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又は、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てインク液状として吐出するも
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
質のインク使用も本発明には適用可能である。このよう
な場合インクは、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、
多孔質シート凹部又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
な形態としても良い。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。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、湿度検出手段の検出結果
に基づいて、記録媒体とインクジェット記録ヘッドとの
間の電位差をコントロールして両者間の電界の振れを小
さくすることにより、液滴に対する電気的な力を記録媒
体の湿度によらず一定にすることができ、画像品位の乱
れをなくすことができる効果がある。

【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
例を模式的に示す構成図、第２図はインクジェット記録
ヘッドの構造を示す図、第３図は第１図の実施例の制御
部を示す構成図、第４図は記録シートの湿度に対する誘
電率の変化を示すグラフ、第５図は湿度に対する電源３
５による印加電圧を示すグラフ、第６図は第１図の実施
例における記録シートとインクジェット記録ヘッドとの
間の電界の強さを示すグラフ、第７図、第８図はそれぞ
れ本発明の第２、第３の実施例を示す構成図、第９図は
従来例を示す構成図である。 ２・・・ブロック、　　３・・・キャッピングユニット
、４・・・帯電吸着ベルト、５・・・バックプラテン、
６・・・給紙カセット、　　７・・・記録シート、８・
・・ピックアップローラ、 ９．１１・・・搬送ローラ、３１・・・帯電ローラ、３
２・・・ブラシ状電極、　　３３・・・湿度測定手段、
３４．３７・・・電源、 ３５．３６．３８・・・可変電源。 １０９づ矛グタ 出 図 第５ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドと、 記録媒体と前記インクジェット記録ヘッドとを相対移動
   させる相対移動手段と、 前記記録媒体の湿度を検出する湿度検出手段と、 前記記録媒体と前記インクジェット記録ヘッドとの間の
   電位差を調整する電位差調整手段とを具備し、 前記湿度検出手段によって検出した前記記録媒体の湿度
   の値に応じて、前記電位差調整手段による電位差の値を
   変化させることを特徴とするインクジェット記録装置。 ２、相対移動手段が静電吸着搬送手段である請求項１に
   記載のインクジェット記録装置。３、インクジェット記
   録ヘッドは、記録媒体の記録域の全幅にわたって、複数
   の吐出口を備えているフルラインタイプである請求項１
   または請求項２に記載のインクジェット記録装置。 ４、インクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを利用
   して吐出口からインクを吐出させるもので、熱エネルギ
   ーを発生させる手段として電気熱変換体を有している請
   求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインクジ
   ェット記録装置。