JPH05124182A

JPH05124182A - インクジエツト記録装置

Info

Publication number: JPH05124182A
Application number: JP28784091A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takemoto; 浩一竹本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-11-01
Filing date: 1991-11-01
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】複数のインク吐出機能を有するユニットを外
周面周方向に有し、回転手段によって回転させられる回
転体形態とした記録ヘッドを回転させ、被記録材対向位
置に導かれたインク吐出口からインクを吐出させること
ができる漸新的なインクジェット記録装置の提供。【構成】柱状の回転体形態とした回転ヘッド１の周方
向等分の位置にインク吐出口８を配設すると共に、これ
に連通する液路５、電気熱変換体６およびインク供給部
４を回転体の軸対称位置に配設し、回転ヘッド１を回転
手段１１により軸２の周りに回転させるようにしたイン
クジェット記録装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
に関し、詳しくは、インク吐出口から被記録材に向けて
インクを吐出し、飛翔インク滴の着弾により被記録材上
に記録がなされる方式のインクジェット記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種インクジェット記録装置の
うち代表的な形態の一例としてシリアル型のものを図７
に示す。ここで、１０１は不図示のインク吐出口からイ
ンクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッド、
１０２は記録ヘッド１０１を搭載し、案内軸１０３に沿
って往復移動するキャリッジ、１０４はキャリッジ１０
２を駆動するタイミングベルト、１０５はその駆動モー
タである。また、１０６は搬送ローラ１０７に巻回され
た状態に保持される被記録材、１０８は搬送ローラ１０
７を介して被記録材１０６をシート送りする搬送用モー
タ、１０９は被記録材１０６を記録位置に導くためのガ
イド板であって、図示のように保持される被記録材（記
録シート）１０６に対し、これに沿って移動するキャリ
ッジ１０２上の記録ヘッド１０１の吐出口から移動のタ
イミングに合わせて、選択的にインクが吐出される。１
１０は記録ヘッド１０１へのインク供給管、１１１は記
録ヘッド１０１への信号用ケーブル、１１２は記録ヘッ
ド１０１の目詰りを防止するために設けられた回復装置
である。

【０００３】なお、本例とは別に、図示はしないが、記
録ヘッドとインク供給用のサブタンクとが一体型のカー
トリッジ式ユニットをキャリッジに搭載した形態のもの
や、シリアル方式とは別に、記録シート１０６の幅一杯
に記録が可能なようにインク吐出口が配列されたフルラ
インマルチ型の記録ヘッドを具えたもの、さらには複数
の記録ヘッドユニットを記録方向に対して並列の形で配
設し、多色のカラープリントが可能なようにしたものが
広く一般に使用されつつある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のインクジェット記録装置においては、記
録ヘッドの１つの吐出口列から吐出されるインクの種類
が定まっているために、多色のカラープリントを行うに
は、上述したような記録ヘッドユニットを記録方向に対
して並列に配置する必要があり、シリアル型の記録装置
の場合はキャリッジの移動範囲をそれだけ左右に長く設
ける必要が生じる。また、同じ記録位置で異なる色によ
るインク吐出を行わせるための移動とそのタイミングの
調整が必要となる。

【０００５】さらにまた、同一のインク吐出口から連続
的にインクを吐出させる場合、メニスカスの関係から次
の吐出までに液路にインクを補充するのに時間がかかる
ため記録速度が制約されるという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、上述したような従来の問
題に鑑み、複数のインク吐出機能を具えたユニットを周
方向に有する回転体形態の記録ヘッドを有し、コンパク
トでしかも記録速度を高めることができて、特に多色の
カラー記録に好適で漸新的なインクジェット記録装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、平坦に保持される被記録材に向けてイ
ンクを吐出させる複数のインク吐出口と、該インク吐出
口の個々に連通する液路と、該液路に配設され、前記イ
ンクを吐出させるためのエネルギーを発生する電気熱変
換体と、前記液路にインクを供給するインク供給部とを
有する記録ヘッドにより記録が行われるインクジェット
記録装置において、前記記録ヘッドを柱状の回転体とな
して、その外周面の周方向等分の位置に前記インク吐出
口を配設し、前記液路をほぼ半径方向に配設して、前記
回転体とした記録ヘッドを回転手段により前記被記録材
に平行する軸の周りに回転可能に保持させるようにな
し、前記記録ヘッドを回転させることにより前記被記録
材の対向位置に導かれたインク吐出口からインクを吐出
させて記録を行うようにしたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明によれば、回転体とした記録ヘッドの外
周面周方向等分の位置に配設したインク吐出口と、回転
体内で軸対称位置に配設された液路、電気熱変換体およ
びインク供給部とにより、回転体を回転手段により回転
させて被記録材対向位置に導かれたインク吐出口からそ
れぞれインクを吐出させて記録を行うもので、カラー記
録にも好適であると共に、吐出間隔の短縮を図ることに
貢献できる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細かつ具体的に説明する。

【００１０】図１は本発明の第１実施例による記録ヘッ
ドの断面を示す。この図に示すように、本発明の特徴は
回転体形態の記録ヘッドを有する点にあり、ここで、１
はその回転ヘッド基体（以下で回転ヘッドという）であ
り、２は回転ヘッド１をスリップリング３を介して回転
自在に支持する支持軸、４Ａおよび４Ｂはそれぞれ回転
ヘッド１内の軸対称位置に配設されたインクタンク、５
Ａおよび５Ｂはインクタンク４Ａおよび４Ｂにそれぞれ
連通する液路、６Ａおよび６Ｂは液路５Ａおよび５Ｂに
配設された電気熱変換体（以下でヒータという）、７Ａ
および７Ｂはヒータ６Ａおよび６Ｂをそれぞれ付勢加熱
するための信号線である。

【００１１】また、８Ａおよび８Ｂは液路５Ａおよび５
Ｂの先端に設けられたインク吐出口であり、これらのイ
ンク吐出口、液路およびヒータからなる各吐出ユニット
は基本的構成としては一方向に１個ずつであってもよい
が、好ましくは紙面と直交する方向に複数配設され、１
つのインクタンクからそれぞれの吐出ユニットにインク
が供給されるように構成されるライン型であることが望
ましい。

【００１２】なお、このような構成になる回転ヘッド１
を支持軸２を介して回転自在に保持する手段および回転
させる駆動手段、また、シリアル型記録装置の場合であ
れば、これらを搭載して移動するキャリッジ等について
はその図示を省略する。このように構成した回転ヘッド
１では例えば支持軸２内にスリップリング３を介して各
信号線７Ａ，７Ｂに接続される配線が組込まれていて、
例えば８Ａで示されるインク吐出口またはその列が不図
示の被記録材の対向位置に導かれた状態で対応するヒー
タ６Ａまたはその列に対して信号が送られ、インクの吐
出が行われる。そして直ちに回転ヘッド１が不図示の駆
動手段により１８０度回転させられ、同様にして他方の
インク吐出口８Ｂまたはその列からインクの吐出が行わ
れ、このような繰返しによって被記録材上に記録が行わ
れる。

【００１３】すなわち、このように記録ヘッドを回転体
として構成することによって２色のインクをインクタン
ク４Ａ，４Ｂに個別に収容し、色の使い分けあるいは、
２色による記録を自在に行うことができるのみならず、
同色のインクを収容し、２組のインク吐出ユニットを交
互に使用することで、液路への充填時間を配慮せずにイ
ンク吐出を行わせることができる。

【００１４】図２は本発明の第２の実施例を示す。本例
は第１の実施例に対しそのインク吐出口，液路，インク
タンク等からなる２組のインク吐出ユニットのそれぞれ
に、ヒータ６Ａ（またはその列）への記録信号およびヒ
ータ６Ｂ（またはその列）への記録信号を制御するコン
トローラ９Ａおよび９Ｂを設けたものである。なお、１
０Ａおよび１０Ｂはスリップリング３を介してコントロ
ーラ９Ａおよび９Ｂに信号を送給する配線であり、かか
る配線の代りに無線で各コントローラ９Ａ，９Ｂを介し
てヒータ６Ａ，６Ｂをそれぞれ制御するように構成する
ことも可能である。かくして、ユニット別にコントロー
ラ９Ａまたは９Ｂを介して、ヒータ６Ａまたは６Ｂを付
勢する信号の送給タイミングおよびその選択を行うこと
ができる。

【００１５】第２実施例によれば、支持軸２からスリッ
プリング３を介して各ヒータに導く信号配線の数を減ら
すという効果が得られる。

【００１６】図３は本発明の第３の実施例を示す。な
お、本実施例においても基本的な例として複数のインク
吐出口８が回転体外周面の周方向に一列だけ配置されて
いる場合を示したが、インク吐出口８およびその液路
５、ヒータ６等をそれぞれ軸方向に複数配設し、軸方向
に配列されたインク吐出口８の各組に対し、１つのイン
クタンク４から各液路５を介してインクが供給されるよ
うに構成することができることはいうまでもない。さら
にここで、６はヒータ、７はコントローラ９から各ヒー
タ６への信号線、１０はスリップリング３からコントロ
ーラ９への配線を示す。

【００１７】このように記録ヘッドを構成することによ
り、例えば１色による記録の場合であれば記録のタイミ
ングに合わせて回転ヘッド１が回転されつつ、不図示の
被記録材対向位置に導かれたインク吐出口８から選択的
にインクが吐出され、記録を行うことができるもので、
吐出間隔のさらに短縮を図ることができる。また、多色
によるカラー記録に好適であり、例えば４の倍数からな
るユニットを周方向に配置することによって、後述する
ようにコンパクトでかつ高速記録が可能なフルマルチの
カラー記録を具現化することができる。

【００１８】図４にこれまでに述べてきた各実施例に使
用されるスリップリング３の基本的構成を示す。スリッ
プリング３の支体となる支持軸２は絶縁材料で形成され
ていて、これに導電リング３Ａが嵌め合わされ、導電リ
ング３Ａに回転ヘッド１側の接点ブラシ３０が接触を保
つ。なお、２０は導電リング３Ａを介して回転ヘッド１
側に電気信号を送給するための配線である。

【００１９】図５および図６は本発明による回転ヘッド
１の適用により、実際に記録が行われる場合の基本的に
形態が異なる構成例を示す。従って、これらの図におい
ては説明を分り易くするために、いずれも回転ヘッド１
の周りに一列の吐出ユニットが配設されたものを示し
た。

【００２０】図５において、１１は回転ヘッド１を所定
のタイミングで回転させるための例えばステッピングモ
ータであり、１２は回転ヘッド１のインク吐出口８（ま
たはその軸方向の列）が対向位置に導かれるように不図
示の保持兼シート送り手段によって保持される被記録材
（記録シート）である。このように構成した回転ヘッド
１においては、例えば単列のインク吐出口８の列を有し
たものを不図示のキャリッジに搭載し、モータ１１によ
り回転ヘッド１を所定のタイミングで回転させながら被
記録材１２の対向位置に導かれたインク吐出口８からイ
ンクを吐出させると共にキャリッジをＸ−Ｘ′方向に移
動させることによって記録を行うことができる。

【００２１】また、好適例としては、一点鎖線で示した
ように回転ヘッド１をほぼ被記録材１２の記録幅に対応
した長さに構成すると共に、複数のインク吐出口８を軸
方向に配列し、かかる複数組の配列を周方向に設けて、
回転ヘッド１の内部に例えば図３に示したような各機能
部を配置構成することによりフルマルチのカラー記録と
して使い勝手の良い記録装置として使用することができ
る。

【００２２】また、図６は別の形態による記録装置の構
成例を示す。本例は例えばＹ方向にシート送り可能な被
記録材１２に対し、その送り方向に平行に設けられた支
持軸２の周りに回転ヘッド１を回転自在とするもので、
このような回転ヘッド１を不図示のキャリッジに搭載
し、回転ヘッド１を所定のタイミングで回転させながら
被記録材１２の対向位置でインク吐出口８から次々とイ
ンクを吐出させてキャリッジを矢印Ｘ−Ｘ′方向に移動
させ、記録を行うことができる。

【００２３】また、本実施例においてもその回転ヘッド
１の回転とそのＸ−Ｘ′方向の走査とにより単色の記
録、あるいは多色によるカラー記録を可能とするもので
あるが、これらいずれの場合においても、好ましくは回
転ヘッド１を１点鎖線で示すように軸方向に延在された
ドラム状に形成すると共に複数列のインク吐出口列を周
方向に配置することにより例えばキャリッジの一走査で
吐出口列の幅を持たせた記録が可能となる。

【００２４】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録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。

【００２５】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１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を発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（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１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
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
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４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００２６】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
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）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４４
５９６００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５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
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５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。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うことができるようになるからであ
る。

【００２７】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合せによっ
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。

【００２８】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。

【００２９】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
くは液化するものを用いてもよく、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を用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、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として使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
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、熱エネルギの付与
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。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６０−７
１２６０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又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。

【００３０】さらに加えて、本発明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
合せた複写装置、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。

【００３１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、記録ヘッドを柱状の回転体となして、その外周面の
周方向等分の位置に前記インク吐出口を配設し、前記液
路をほぼ半径方向に配設して、前記回転体とした記録ヘ
ッドを回転手段により前記被記録材に平行する軸の周り
に回転可能に保持させるようになし、前記記録ヘッドを
回転させることにより前記被記録材の対向位置に導かれ
たインク吐出口からインクを吐出させて記録を行うよう
にしたので、回転ヘッド１を所定のタイミングで回転さ
せながらインクを次々と被記録材対向位置に導かれたイ
ンク吐出口から吐出させて記録を行うことができるもの
で、液路へのインクの充填時間にかかわりなく、連続的
にインクの吐出が異なる吐出口を使って行えることから
吐出間隔の短縮により記録の高速化が図れるのみなら
ず、複数のインク供給系をコンパクトに一体の回転ヘッ
ド内に配設可能なことからカラー記録に好適なインクジ
ェット記録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による回転記録ヘッドの構
成を模式的に示す断面図である。

【図２】本発明の第２実施例による回転記録ヘッドの構
成を模式的に示す断面図である。

【図３】本発明の第３実施例による回転記録ヘッドを断
面（Ａ）および一部破砕の側面（Ｂ）で模式的に示す構
成図である。

【図４】第１〜第３実施例におけるスリップリングの構
成にかかわる説明図である。

【図５】本発明による回転記録ヘッドを適用した第１形
態の記録装置の基本的構成例を示す説明図である。

【図６】本発明による回転記録ヘッドを適用した第２形
態の記録装置の基本的構成例を示す説明図である。

【図７】従来のインクジェット記録装置の構成例を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１回転（記録）ヘッド２支持軸３スリップリング４，４Ａ，４Ｂインクタンク５，５Ａ，５Ｂ液路６，６Ａ，６Ｂヒータ（電気熱変換体）７，７Ａ，７Ｂ信号線８，８Ａ，８Ｂインク吐出口（列）９，９Ａ，９Ｂコントローラ１０，１０Ａ，１０Ｂ，２０配線３０接点ブラシ１１モータ１２被記録材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平坦に保持される被記録材に向けてイン
クを吐出させる複数のインク吐出口と、該インク吐出口
の個々に連通する液路と、該液路に配設され、前記イン
クを吐出させるためのエネルギーを発生する電気熱変換
体と、前記液路にインクを供給するインク供給部とを有
する記録ヘッドにより記録が行われるインクジェット記
録装置において、前記記録ヘッドを柱状の回転体となして、その外周面の
周方向等分の位置に前記インク吐出口を配設し、前記液
路をほぼ半径方向に配設して、前記回転体とした記録ヘ
ッドを回転手段により前記被記録材に平行する軸の周り
に回転可能に保持させるようになし、前記記録ヘッドを回転させることにより前記被記録材の
対向位置に導かれたインク吐出口からインクを吐出させ
て記録を行うようにしたことを特徴とするインクジェッ
ト記録装置。
【請求項２】前記インク吐出口，前記液路，前記電気
熱変換体および前記インク供給部は前記軸に対する軸対
称位置にそれぞれ配設されることを特徴とする請求項１
に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】前記インク吐出口は前記回転体の外周面
周方向等分の位置に配設されると共に前記回転体の軸方
向に複数個がそれぞれ配設され、該軸方向に配設された
複数のインク吐出口からなる各インク吐出口列に対しそ
れぞれ１つのインク供給部からインクが供給されること
を特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装
置。
【請求項４】前記回転体とした記録ヘッドは前記イン
ク供給部ごとに異なる色のインクを収容し、カラー記録
が可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいず
れかの項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】前記回転体とした記録ヘッドはキャリッ
ジに搭載され、該キャリッジの移動中に記録が行われる
シリアル型であることを特徴とする請求項１ないし４の
いずれかの項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】前記回転体とした記録ヘッドはフルマル
チ型であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
かの項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】前記電気熱変換体は発生する熱を利用し
て前記インクに発泡を生ぜしめ、該発泡による圧力変化
により前記インクを前記インク吐出口から吐出する手段
である請求項１ないし６のいずれかの項に記載のインク
ジェット記録装置。