JPH10175295A

JPH10175295A - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JPH10175295A
Application number: JP35447896A
Authority: JP
Inventors: Toshio Okamura; 俊雄岡村
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】インク通路のインクにレーザ光を直接照射し
て、インクの加熱によるガス化の際のガス圧でインクを
噴射させる場合には、インクを瞬時に高温に加熱する強
力なレーザ光を出力する大型のレーザ光発生器を必要と
する。【解決手段】下側の第１シート４１には、微小間隔お
きに並設された複数のインクジェットノズル４１ａに連
通し、記録用のインク５が供給される複数のインク通路
４１ｂが形成され、上側の第２シート４２には、インク
通路４１ｂの途中部に対応させて複数のガス封入室４３
とレーザ光通路４６とが形成され、弾性変形可能な弾性
膜材４７がこれら第１，第２シート４１，４２間に挟着
され、レーザ光通路４６を介してガス封入室４３にレー
ザ光Ｌを導入して、ガス封入室４３に封入されたガス４
４を加熱膨張させ、そのガス圧で弾性膜材４７をインク
通路４１ｂ側に弾性変形させてインク滴５ａを噴射させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査されるレーザ
光を、微小間隔おきに並設された複数のインクジェット
ノズルに連通するインク通路に対応させて弾性膜材を介
して夫々設けられた密封状のガス封入室内に導入して、
ガス封入室に封入されたガスを加熱膨張させ、そのガス
圧により弾性膜材をインク通路側に弾性変形させて、微
小量のインクをノズルから噴射させるようにしたインク
ジェットプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インク供給源からのインクが供給
されるインク通路に連通するインクジェットノズルから
微小量のインク滴を噴射するインクジェットプリンタと
しては、小型化でき且つ高速記録が可能なオンディマン
ド方式の特に、圧力制御方式や熱制御方式（バブルジェ
ット方式）を採用したものが一般に普及している。圧力
制御方式のインクジェットプリンタは、インク通路の先
端部に形成したインク室にピエゾ素子などの圧電素子を
設け、画像データに基づいた駆動パルスでその圧電素子
を駆動することで、圧電素子の変形によりインク室内に
圧力が発生し、その圧力により微小量のインクをノズル
から噴射させるようにしたものである。

【０００３】一方、熱制御方式のインクジェットプリン
タは、インク通路の先端部に発熱抵抗素子を設け、画像
データに基づいた駆動パルスでその発熱抵抗素子を駆動
してインク通路のインクを部分的に瞬間加熱させること
で、沸騰現象により発生するガス圧で微小量のインクを
ノズルから噴射させるようにしたものである。即ち、こ
れら圧力制御方式や熱制御方式を採用する場合には、複
数のインクジェットノズルに連通する複数のインク通路
の各々に対応させて圧電素子や発熱抵抗素子が必要にな
ること、更にこれら複数の圧電素子や発熱抵抗素子に給
電する為の電極も、これら素子の数と同数だけ複数設け
ることになり、記録機構の構成や複数素子の駆動制御が
複雑化し、コスト高になり、高解像度化が困難になると
いう問題がある。

【０００４】また、これら圧力制御方式や熱制御方式の
記録ヘッドをキャリッジに設け、そのキャリッジを記録
方向に往復移動させる場合には、記録ヘッドを小型化で
きる反面、キャリッジやそれの駆動機構を必要とするこ
とから、記録機構が大型化し、構造が複雑化し、更に製
作コストが高価になるという問題がある。更に、キャリ
ッジを往復駆動させながら記録を行なうことから、例え
ば、レーザプリンタのようなぺージプリンタに比べて、
記録速度や記録精度が低下するという問題がある。

【０００５】そこで、最近、圧電素子や発熱抵抗素子を
設けないで、走査されるレーザ光を複数のインク通路の
インクに直接照射させて、微小量のインクを噴射させる
ようにしたインクジェットプリンタも提案されている。

【０００６】例えば、特公平２─３４７８８号公報に
は、レーザ光発生器で発生させたレーザ光を、水平上に
配設された高密度マルチオリフィス記録ヘッドのノズル
列部材に有するインク通路の一部に設けた熱作用部を介
して熱変換体に上方より照射することで、熱変換体がレ
ーザ光を吸収して発熱し、その熱による熱作用部のイン
クの急峻な状態変化（ガス化）に基づく作用力で微小量
のインクを吐出オリフィスより噴射させるようにした液
体噴射記録法が記載されている。

【０００７】更に、特公平４─６５４８号公報には、レ
ーザ光発生器で発生させたレーザ光を、水平上に配設さ
れた液滴噴射部材に形成した複数のインク導管の先端部
に上方より照射することで、レーザ光を照射されたイン
クは瞬時に加熱されてガス化し、このガス圧により微小
量のインクを吐出オリフィスより噴射させるようにした
液体噴射記録装置が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、特公
平２─３４７８８号公報に記載の液体噴射記録法や、特
公平４─６５４８号公報に記載の液体噴射記録装置にお
いては、レーザ光発生器で発生させたレーザ光をインク
通路のインクに照射して、瞬間的に約300 °Ｃに加熱す
るようにし、沸騰現象により発生するガスで微小量のイ
ンクを噴射させるようにしているので、インク材料の品
質がその加熱により劣化する可能性があること、その為
には、使用できるインク材料としては、加熱により劣化
しないという制約条件の基に限定され、インク材料の選
択が制限されること、などの問題がある。更に、インク
を約 300°Ｃに加熱する入熱を与えるのに必要な強力な
レーザ光をレーザ光発生器で発生させることになり、レ
ーザ光発生器が大型化し、コスト高になるという問題が
ある。

【０００９】また、レーザ光をインク導管に対して上方
より照射するようになっているので、レーザ光を導入す
る経路の為のスペースを余分に必要とし、記録ヘッドの
小型化が困難になる。特に、カラー記録の為に複数の記
録ヘッドを積層した記録ヘッドユニットに構成する場合
には、その記録ヘッドユニットが大型化すること、など
の問題がある。本発明の目的は、使用するインク材料が
制約されることなく、しかもレーザ光を発生させるレー
ザ光発生手段や記録用ヘッドを小型化でき、製作コスト
的に有利なインクジェットプリンタを提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１のインクジェッ
トプリンタは、微小間隔おきに平面状に並設された複数
のインクジェットノズルを備えたインクジェットプリン
タにおいて、各インクジェットノズルに連通されインク
供給源からのインクを供給するインク通路と、各インク
通路の途中部に弾性変形可能な弾性膜材を隔てて隣接状
に形成されガスを封入してなるガス封入室と、各ガス封
入室にレーザ光を導入する為のレーザ光通路と、レーザ
光発生手段で発生したレーザ光を走査させて複数のレー
ザ光通路に導入する為のレーザ光導入手段とを備え、レ
ーザ光によりガス封入室内のガスを加熱膨張させ、弾性
膜材をインク通路側へ弾性変形させてインクジェットノ
ズルからインク滴を噴射させるように構成したものであ
る。

【００１１】ここで、各ガス封入室に封入されるガスと
しては、空気に限らず、窒素ガスなどの不活性ガス、種
々の無機物のガス、無機化合物のガス、有機化合物のガ
ス等の何れかのガスであってもよく、またそれら種々の
ガスを混合させた混合ガスであってもよい。

【００１２】微小間隔おきに平面状に並設された複数の
インクジェットノズルに連通されたインク通路には、イ
ンク供給源からのインクが供給され、各インク通路の途
中部には、弾性変形可能な弾性膜材を隔ててガスを封入
したガス封入室が隣接状に形成され、更に各ガス封入室
にレーザ光を導入する為のレーザ光通路が設けられてい
るので、レーザ光導入手段のレーザ光発生手段で発生し
たレーザ光が走査されて、複数のレーザ光通路に導入さ
れると、ガス封入室内のガスがレーザ光により加熱膨張
して、弾性膜材がインク通路側へ弾性変形し、インク通
路のインクがインクジェットノズルからインク滴として
噴射される。

【００１３】ここで、インク滴の噴射は弾性膜材の弾性
変形によるもなので、使用するインクとしては何ら制約
を受けることがなく、各種のインク材料を用いることが
できる。更に、レーザ光発生手段で発生するレーザ光
は、ガス封入室内のガスを加熱膨張させるだけの強さで
よく、ガス封入室の大きさや加熱効率やガスの種類如何
で、レーザ光の低出力化を図ることができ、レーザ光発
生手段を小型化且つ低コスト化することができる。

【００１４】請求項２のインクジェットプリンタは、請
求項１の発明において、前記インクジェットノズルとそ
れに連なるインク通路は、同断面形状として直線状に形
成されたものである。この場合、インクジェットノズル
とそれに連なるインク通路とは、同断面形状として直線
状に形成されているので、インク通路のインクをインク
ジェットノズルから、何ら抵抗なくスムーズに且つ容易
に噴射でき、更にこれらインクジェットノズルとインク
通路とを一体的に、エッチングなどにより容易に形成す
ることができる。その他、請求項１と同様の作用を奏す
る。

【００１５】請求項３のインクジェットプリンタは、請
求項１又は２の発明において、前記複数のガス封入室
は、ガラス板内に形成されたものである。この場合、複
数のガス封入室を一体のシート状のガラス板内に設け
て、コンパクト化且つ薄いシート状に構成することがで
き、しかも複数のガス封入室をエッチングなどにより容
易に形成でき、更に加熱後の放熱効果を高めることがで
きる。その他、請求項１又は２と同様の作用を奏する。

【００１６】請求項４のインクジェットプリンタは、請
求項１又は２の発明において、前記各レーザ光通路の少
なくとも一部分が、グラスファイバーからなるものであ
る。この場合には、各レーザ光通路の少なくとも一部分
がグラスファイバーであることから、レーザ光通路に導
入されたレーザ光を、そのグラスファイバーにより、拡
散させたり減衰させることなく、レーザ光通路を経て効
率良くガス封入室に導入させることができる。その他、
請求項１又は２と同様の作用を奏する。

【００１７】請求項５のインクジェットプリンタは、請
求項１又は２の発明において、前記各ガス封入室の内面
のうちレーザ光通路に面しない内面には、レーザ光を反
射させる反射被膜が形成されたものである。この場合に
は、レーザ光通路を経てガス封入室内に導入されたレー
ザ光は、これら複数の反射被膜によりガス封入室内へ確
実に反射されるので、ガスの加熱効率を高めることがで
きる。その他、請求項１又は２と同様の作用を奏する。

【００１８】請求項６のインクジェットプリンタは、請
求項５の発明において、前記各ガス封入室の内面のうち
レーザ光通路に面する内面は、ガス封入室内から反射し
てきたレーザ光をガス封入室内へ反射させる形状に形成
されたものである。この場合には、レーザ光通路を経て
ガス封入室内に導入されたレーザ光が、レーザ光通路に
面しない内面で反射してレーザ光通路に面する内面に向
かう場合でも、その内面の形状によりガス封入室内へ強
制的に反射されるので、ガスの加熱効率を高めることが
できる。その他、請求項５と同様の作用を奏する。

【００１９】請求項７のインクジェットプリンタは、請
求項１又は２の発明において、前記各ガス封入室内のガ
スの大部分は、弾性変形可能な不透明の多数のカプセル
に封入した状態で封入されたものである。ここで、これ
ら多数のカプセルとしては、例えば、耐熱性に優れ、黒
に着色された合成樹脂製のものが望ましい。この場合に
は、ガス封入室内に導入されたレーザ光が不透明の多数
のカプセルに吸収されるので、カプセルの内部に封入さ
れたガスを効率よく加熱膨張させて、弾性膜材の弾性変
形を増大させることができる。その他、請求項１又は２
と同様の作用を奏する。

【００２０】請求項８のインクジェットプリンタは、請
求項１又は２の発明において、前記複数のレーザ光通路
のレーザ光入射側端面は、レーザ光がほぼ直交状に入射
するように形成されたものである。この場合には、走査
されるレーザ光が複数のレーザ光通路のレーザ光入射側
端面に対してほぼ直交状に入射することになって、その
端面におけるレーザ光の反射を防止することができ、レ
ーザ光通路へのレーザ光の導入効率を向上させることが
できる。その他、請求項１又は２と同様の作用を奏す
る。

【００２１】請求項９のインクジェットプリンタは、請
求項１又は２の発明において、前記レーザ光導入手段
は、レーザ光の各走査の際にインク滴を噴射させる複数
のインクジェットノズルに対応する複数のレーザ光通路
にのみレーザ光を導入するように構成されたものであ
る。この場合には、レーザ光導入手段により、レーザ光
の各走査の際には、画像データに基づいて、オンディマ
ンド方式により、インク滴を噴射させる複数のインクジ
ェットノズルに対応する複数のレーザ光通路にのみレー
ザ光を導入させることができる。その他、請求項１又は
２と同様の作用を奏する。

【００２２】請求項１０のインクジェットプリンタは、
請求項１又は２の発明において、前記複数のインクジェ
ットノズルと複数のインク通路とを記録媒体の搬送方向
と直交する記録媒体の幅方向へ並べて組み込んだシート
状の第１シートと、複数のガス封入室と複数のレーザ光
通路とを記録媒体の幅方向へ並べて組み込んだシート状
の第２シートと、第１，第２シート間に挟着されて両シ
ートに接着されかつ弾性膜材を構成する中間膜材とを含
むラインヘッドを設けたものである。

【００２３】この場合には、複数のインクジェットノズ
ルと複数のインク通路とが記録媒体の幅方向へ１列状に
並べて組み込まれた第１シートと、複数のガス封入室と
複数のレーザ光通路とが記録媒体の幅方向へ１列状に並
べて組み込まれた第２シートとの間に、弾性膜材を構成
する中間膜材が挟着状に接着されてラインヘッドに構成
されているので、ラインヘッドをシート状に小型化する
ことができる。その他、請求項１又は２と同様の作用を
奏する。

【００２４】請求項１１のインクジェットプリンタは、
請求項１０の発明において、カラー画像を記録する為の
少なくとも３色のインクの各色のインクが供給される少
なくとも３つのラインヘッドを積層状に一体化したライ
ンヘッドユニットを有し、カラー画像を記録可能に構成
されたものである。このように、少なくとも３つのライ
ンヘッドを積層状に一体化したラインヘッドユニットが
設けられ、各ラインヘッドには、少なくともシアン、マ
ゼンタ、イエローの３色のインクの各色のインクが供給
されるので、カラーの画像を記録することができる。例
えば、４つのラインヘッドからなるラインヘッドユニッ
トを設け、各ラインヘッドにシアン、マゼンタ、イエロ
ー、ブラックの各色のインクを供給して、４色のカラー
画像を記録できる。また、５つ以上のラインヘッドから
なるラインヘッドユニットを設けた場合には、５色以上
のカラー画像を記録できる。その他、請求項１０と同様
の作用を奏する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本実施形態は、記録用のイ
ンクを複数のインクジェットノズルから噴射させて記録
用紙に記録する単色用のインクジェットプリンタに本発
明を適用した場合のものである。インクジェットプリン
タ１には、給紙カセット１１に収容した用紙Ｐ（記録媒
体）を給紙する給紙機構１０と、その給紙された用紙Ｐ
を搬送する搬送機構２０と、レーザ光スキャナ機構３０
（レーザ光導入手段に相当する）と、給紙された用紙Ｐ
に画像を記録する記録用ラインヘッド４０などが設けら
れ、インクジェットプリンタ１は薄型に構成されてい
る。

【００２６】前記給紙機構１０について、図１に基づい
て説明すると、所定サイズ（例えば、Ａ４版サイズ）の
用紙Ｐを複数枚収容した給紙カセット１１が、本体ケー
ス２の内部に後方から着脱可能に装着され、その給紙カ
セット１１の前端部に対応させて、本体ケース２に回転
可能に枢支された給紙ローラ１４が配設されている。給
紙カセット１１の内部の略前半部分には、後端部を揺動
可能に支持された給紙台１２が配設され、この給紙台１
２の前端部は圧縮コイルバネ１３で上方に付勢され、給
紙カセット１１には、給紙台１２に載置させるようにし
て複数枚の用紙Ｐが収容されいている。即ち、複数枚の
用紙Ｐの前端部が常に給紙ローラ１４に押圧されている
ので、給紙ローラ１４の所定回転方向への回転により、
用紙Ｐが１枚ずつ給紙されるようになっている。

【００２７】次に、搬送機構２０は、通常のプリンタに
設けられたものと同様であり、簡単に説明すると、用紙
Ｐの搬送経路を形成するように複数のガイド部材２１が
設けられるとともに、その搬送経路の要所には、用紙Ｐ
をその搬送経路に沿って搬送する為の複数組みの搬送ロ
ーラ２２が回転可能に設けられ、図示外の駆動モータに
よりこれら複数組みの搬送ローラ２２が同期回転駆動さ
れ、給紙された用紙Ｐが、後述する記録用ラインヘッド
４０の直前を経て排出トレイ（図示略）まで搬送され
る。

【００２８】次に、前記給紙カセット１１の直ぐ上側に
配設されたレーザ光スキャナ機構３０について、図１、
図２に基づいて説明する。平面視略矩形状のスキャナケ
ース３１の後端部の下側には、スキャナモータ３２が固
着され、スキャナケース３１の後端部の内部には、その
スキャナモータ３２の駆動軸に固着された平面視正６角
形状の６面体ミラー３３が水平面内で回転可能に配設さ
れている。

【００２９】更に、スキャナケース３１の前後方向の略
中間における側部の一部分が段落ち状に形成され、この
段落ち状の外周壁３１ａには、半導体レーザからなるレ
ーザ光発生器３４を取付けた基板３５が取付けられ、そ
のレーザ光発生器３４で発生するレーザ光Ｌが、コリメ
ータレンズ３６と、シリンダレンズ３７とを経て６面体
ミラー３３に向けて投射可能になっている。そして、６
面体ミラー３３よりもレーザ光Ｌの走査側のスキャナケ
ース３１には、第１Ｆ−θレンズ３８と、第２Ｆ−θレ
ンズ３９とが、所定距離離れて夫々平行に設けられ、６
面体ミラー３３で走査されたレーザ光Ｌは、これら第
１，第２Ｆ−θレンズ３８，３９を経て記録用ラインヘ
ッド４０に照射されるようになっている。ここで、レー
ザ光発生器３４から出力されるレーザ光Ｌは、図示外の
制御装置により、ビームのオン／オフを制御される。

【００３０】次に、レーザ光発生器３４で発生したレー
ザ光Ｌを６面体ミラー３３によって水平面内で走査され
る走査レーザ光Ｌに変換し、そのレーザ光Ｌによりイン
クジェットノズル４１ａからインク滴５ａを噴射させて
記録する記録用ラインヘッド４０について、図２〜図７
に基づいて説明する。記録用ラインヘッド４０は、図３
に示すように、薄板状のガラス板からなり下側に水平に
配設されたシート状の第１シート４１と、薄板状のガラ
ス板からなり上側に水平状に配設されたシート状の第２
シート４２と、これら第１，第２シート４１，４２間に
挟着される耐熱性を有する弾性膜材４７とからなり、図
４に示すように、これら両シート４１，４２を、中間膜
材としての弾性膜材４７に夫々接着することで、薄型の
シート状に構成されている。

【００３１】前記第１シート４１は、用紙Ｐの幅方向
（左右方向）に長い平面視略矩形状に形成されており、
その前端部には、前後方向向きの複数のインクジェット
ノズル４１ａが用紙Ｐの搬送方向と直交する用紙Ｐの幅
方向に、微小間隔おきに並列状に凹設されるとともに、
各インクジェットノズル４１ａの後側には、インクジェ
ットノズル４１ａと同断面形状のインク通路４１ｂが直
線状に連通させて夫々前後方向向きに形成されている。
更に、複数のインク通路４１ｂの後側には、インクタン
ク（インク供給源に相当する）４からのブラックインク
５を各インク通路４１ｂに共通に供給する為の広幅のイ
ンク供給通路４１ｃが左右方向向きに形成されている。

【００３２】一方、前記第２シート４２は、走査される
レーザ光Ｌが照射される高さ位置となるように設けら
れ、用紙Ｐの幅方向に長く、レーザ光Ｌが入射される後
端部分を湾曲状に形成されており、図３、図６、図７に
示すように、その下端部の略前端部分には、インク通路
４１ｂと同断面形状で且つ所定長さを有する複数のガス
封入室４３が、微小間隔おきに並行状に凹設されるとと
もに、各ガス封入室４３の後側には、ガス封入室４３に
レーザ光Ｌを導入する為のグラスファイバー４６が各ガ
ス封入室４３に対応させて微小間隔おきに複数埋設さ
れ、そのグラスファイバー４３によりレーザ光通路４６
が形成されている。

【００３３】ここで、複数のレーザ光通路４６の各々に
おいて、レーザ光Ｌの入射側端面４６ａは、レーザ光Ｌ
が略直交状に入射するように形成されている。即ち、走
査されるレーザ光Ｌが複数のレーザ光通路４６の入射側
端面４６ａに入射される際に、その端面４６ａにおいて
レーザ光Ｌが反射することなく、レーザ光通路４６へ確
実に導入できるようになっている。次に、弾性膜材４７
は、例えば、ポリイミドなどの耐熱性を有し、厚さ約 5
〜10μm の弾性変形可能な膜部材からなるものであり、
その弾性膜材４７のガス封入室４３に対向する上面に
は、ニッケルなどの金属を蒸着させた反射被膜４５が形
成されている。

【００３４】即ち、凹設された複数のガス封入室４３の
各々は、インク通路４１ｂの途中部に弾性膜材４７を隔
てて隣接状に且つ密封状に形成されており、このガス封
入室４３には、大気圧状態の空気がガス４４として封入
されている。更に、各ガス封入室４３の５つの内面のう
ち、レーザ光通路４６に面しない内面には、ニッケルな
どの金属を蒸着させた反射被膜４５が夫々形成されてい
る。これにより、レーザ光通路４６を経てガス封入室４
３内に導入されたレーザ光Ｌは、複数の内面の反射被膜
４５と弾性膜材４７の反射被膜４５により、ガス封入室
４３内へ確実に反射されるようになっている。

【００３５】次に、記録用ラインヘッド４０の作動につ
いて説明する。前記レーザ光発生器３４で発生するレー
ザ光Ｌは、画像データに基づいて、オンディマンド方式
により、インク滴５ａを噴射させる複数のインクジェッ
トノズル４１ａに対応するレーザ光通路４６にのみ選択
的に導入するように出力されるようになっており、その
レーザ光Ｌは、レンズ３６，３７を経て６面体ミラー３
３により、水平面内で走査される走査レーザ光Ｌに変換
され、そのレーザ光Ｌが更に第１，第２Ｆ−θレンズ３
８，３９を経て記録用ラインヘッド４０に照射される。

【００３６】そして、そのレーザ光Ｌは、レーザ光通路
４６の端面４６ａで反射することなく、レーザ光通路４
６を介してガス封入室４３内へ確実に導入される。この
とき、ガス封入室４３内へ導入されたレーザ光Ｌは、そ
の内面の反射被膜４５により、ガス封入室４３から外部
に放出されることなく、複数回反射されるので、ガス封
入室４３内のガス４４は、レーザ光Ｌの熱エネルギーを
効率良く吸収して加熱膨張する。その結果、図６に２点
鎖線で示すように、弾性膜材４７がインク通路４１ｂ側
へ弾性変形するので、インク通路４１ｂの先端部に位置
するインク５が前方に押圧されて、微小量のインク５が
インク滴５ａとしてインクジェットノズル４１ａから噴
射され、用紙Ｐに付着して記録される。

【００３７】ところで、インク滴５ａが噴射された後に
おいては、次回のレーザ光Ｌの走査まで、ガス封入室４
３にレーザ光Ｌが導入されなくなり、ガス４４を膨張さ
せた熱は、ガラス製の第２シート４２により効率良く短
時間で確実に放熱され、弾性膜材４７が元の平面状態に
収縮することになる。即ち、レーザ光Ｌの各走査毎に、
ガス４４が十分に室温まで冷却されることになり、連続
記録動作が可能である。

【００３８】例えば、第１シート４１は厚さ約60μm の
ガラス製のシート状のもので、高さと幅とを夫々約40μ
m とする断面を有する多数（Ａ４版サイズの幅に対応す
る約3500）のインクジェットノズル４１ａと、これに連
通する多数のインク通路４１ｂとが直線状に形成されて
いる。一方、第２シート４２は厚さ約 150μm のガラス
板からなり、各ガス封入室４３は、高さ：約40μm 、
幅：約40μm 、長さ：約4000μm の大きさであり、各ガ
ス封入室４３には、大気圧の空気がガスとして封入され
る。そして、弾性膜材４７は、耐熱性を有する厚さ約 5
μm の弾性変形可能なポリイミドである。

【００３９】そして、レーザ光発生器３４から出力され
るレーザ光Ｌの出力強度を約200 〜300mW とし、各ガス
封入室４３に導入されるレーザ光Ｌの導入時間を、１ド
ット当たりの走査時間の約半分、つまり５０％のデュー
ティ比である約５×10^-6 secとする場合には、ガスを加
熱する為の入熱量が約30×10^-8kcalとなり、ガスの温度
が室温に対して約140 〜150 度程度上昇するだけで、ガ
ス封入室４３内のガス圧が約1.5 kg/cm ²となる。即
ち、このガス圧により弾性膜材４７がインク通路４１ｂ
側に瞬間的に撓むことになり、その最大撓み量は約(1.1
〜1.5)×10^-5mmであるから、このときのインク５の噴射
量は約10×10^-7mm³であり、インク滴５ａのインク量
((4〜7)×10^-7mm³）に略匹敵する。

【００４０】ここで、各ガス封入室４３に封入されるガ
スとしては、窒素ガスなどの不活性ガスなどの各種のガ
スであってもよく、またこれら空気と不活性ガスとを混
合させた混合ガスであってもよい。一方、ガラスの熱伝
導係数ｋ＝1.72であり、放熱時間は１ドットラインの走
査時間（約0.03sec)であり、伝熱熱量は所定の演算式か
ら、約(10 〜15) ×10^-6kcalとなり、前述した入熱量
(約30×10^-8kcal) よりも大きいことから、インク滴５
ａの噴射後、次回のインク噴射までに十分に室温まで冷
却されることになる。これにより、各走査毎に連続噴射
させて画像記録することができる。

【００４１】以上説明したように、微小間隔おきに平面
状に並設された複数のインクジェットノズル４１ａの各
々に連通されたインク通路４１ｂと、ガス４４を封入し
てなるガス封入室４３と、各ガス封入室４３にレーザ光
Ｌを導入する為のレーザ光通路４６と、レーザ光スキャ
ナ機構３０とを設け、インク滴５ａの噴射は弾性膜材４
７の弾性変形によるもなので、使用するインク５として
は何ら制約を受けることがなく、各種のインク材料を用
いることができる。更に、レーザ光発生器３４で発生す
るレーザ光Ｌは、ガス封入室４３内のガス４４を加熱膨
張させるだけの強さでよく、ガス封入室４３の大きさや
加熱効率やガス４４の種類如何で、レーザ光Ｌの低出力
化を図ることができ、レーザ光発生器３４を小型化且つ
低コスト化することができる。

【００４２】また、インクジェットノズル４１ａとそれ
に連なるインク通路４１ｂとは、同断面形状として直線
状に形成されているので、インク通路４１ｂのインク５
をインクジェットノズル４１ａから、何ら抵抗なくスム
ーズに且つ容易に噴射でき、更にこれらインクジェット
ノズル４１ａとインク通路４１ｂとを一体的に、エッチ
ングなどにより容易に形成することができる。また、各
レーザ光通路４６の大部分をグラスファイバーで構成し
たので、レーザ光通路４６に導入されたレーザ光Ｌを、
そのグラスファイバーにより、拡散させたり減衰させる
ことなく、レーザ光通路４６を経て効率良くガス封入室
４３に導入させることができる。

【００４３】また、各ガス封入室４３の内面のうち、レ
ーザ光通路４６に面しない内面には、レーザ光Ｌを反射
させる反射被膜４５が形成されているので、レーザ光通
路４６を経てガス封入室４３内に導入されたレーザ光Ｌ
は、これら複数の反射被膜４５により、ガス封入室４３
内へ確実に反射されて、ガス４４の加熱効率を高めるこ
とができる。また、複数のレーザ光通路４６のレーザ光
入射側端面４６ａは、レーザ光Ｌがほぼ直交状に入射す
るように形成されているので、走査されるレーザ光Ｌが
それら複数の端面４６ａに対してほぼ直交状に入射す
る。それ故、その端面４６ａにおけるレーザ光Ｌの反射
を防止して、レーザ光通路４６へのレーザ光Ｌの導入効
率を向上させることができる。

【００４４】更に、複数のインクジェットノズル４１ａ
と複数のインク通路４１ｂとを用紙Ｐの搬送方向と直交
する用紙Ｐの幅方向へ並べて組み込んだシート状の第１
シート４１と、複数のガス封入室４３と複数のレーザ光
通路４６とを用紙Ｐの幅方向へ並べて組み込んだシート
状の第２シート４２と、第１，第２シート４１，４２間
に挟着されて両シート４１，４２に接着されかつ弾性膜
材４７とを含む記録用ラインヘッド４０に構成したの
で、この記録用ラインヘッド４０を薄板状に小型化する
ことができる。

【００４５】ここで、前記実施形態の変更態様について
説明する。１）各ガス封入室４３に封入されるガスとしては、無
機物のガス、無機化合物のガス、有機化合物のガスなど
の種々のガスを用いることができ、しかも各ガス封入室
４３には、大気圧以上に加圧された各種のガスを封入す
るようにしてもよい。但し、レーザ光Ｌを吸収してレー
ザ発光しないガスを用いる必要がある。２）図８に示すように、第２シート４２に形成した各
ガス封入室４３内のガス４４の大部分は、弾性変形可能
な合成樹脂製で薄膜からなり、外形寸法が約数ミクロン
の多数の黒色のカプセル５０に封入した状態で封入する
ようにしてもよく、この場合には、ガス封入室内４２ａ
に導入されたレーザ光Ｌが多数のカプセル５０に吸収さ
れるので、カプセル５０とその内部に封入されたガスを
効率よく加熱膨張させて、弾性膜材４７の弾性変形を増
大させることができる。

【００４６】３）図９に示すように、各ガス封入室４
３の内面のうち、レーザ光通路４６に面する内面に、前
方に張り出した突起状の光ガイド部４２ｂを一体的に形
成してもよく、この場合には、導入されたレーザ光Ｌを
この光ガイド部４２ｂにより多くのカプセル５０に直接
照射させることができ、レーザ光Ｌの熱変換効率を向上
させることができる。４）更に、図１０、図１１に示すように、各ガス封入
室４３の内面のうち、レーザ光通路４６に面する内面
を、ガラスや空気の屈折率に基づいて、ガス封入室４３
内から反射してきたレーザ光Ｌをガス封入室内４２ａへ
反射させる形状に形成するようにしてもよく、この場合
には、レーザ光通路４６を経てガス封入室４３内に導入
されたレーザ光Ｌが、レーザ光通路４６に面しない内面
で反射してレーザ光通路４６に面する内面に向かう場合
でも、その内面の形状によりガス封入室４３内へ強制的
に反射されるので、ガス４４の加熱効率を高めることが
できる。

【００４７】５）更に、図１２に示すように、各ガス
封入室４３の内面のうちの上端面を、前方程低くなるよ
うな傾斜状に形成するようにしてもよく、この場合に
は、導入されたレーザ光Ｌを斜め下方に屈曲させてより
多くの、カプセル５０に照射させることができる。６）図１３に示すように、例えば、シアン、マゼン
タ、イエローの３色のインクの各色のインクが供給され
る３つのラインヘッド４０ａ〜４０ｃを積層状に一体化
したラインヘッドユニット５１を設け、各レーザ光発生
器から発生される３つのレーザ光により各ラインヘッド
４０Ａ〜４０Ｃを記録作動させるように構成してもよ
く、この場合には、これらシアン、マゼンタ、イエロー
などの３色のインクにより用紙Ｐにカラー画像を記録す
ることができる。

【００４８】例えば、４つのラインヘッドからなるライ
ンヘッドユニットを設け、各ラインヘッドにシアン、マ
ゼンタ、イエロー、ブラックの各色のインクを供給し
て、４色のカラー画像を記録できる。また、５つ以上の
ラインヘッドからなるラインヘッドユニットを設けた場
合には、５色以上のカラー画像を記録できる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１のインクジェットプリンタによ
れば、微小間隔おきに平面状に並設された複数のインク
ジェットノズルを備えたインクジェットプリンタにおい
て、各インクジェットノズルに連通されたインク通路
と、ガスを封入してなるガス封入室と、各ガス封入室に
レーザ光を導入する為のレーザ光通路と、レーザ光導入
手段とを設け、インク滴の噴射は弾性膜材の弾性変形に
よるもなので、使用するインクとしては何ら制約を受け
ることがなく、各種のインク材料を用いることができ
る。更に、レーザ光発生手段で発生するレーザ光は、ガ
ス封入室内のガスを加熱膨張させるだけの強さでよく、
ガス封入室の大きさや加熱効率やガスの種類如何で、レ
ーザ光の低出力化を図ることができ、レーザ光発生手段
を小型化且つ低コスト化することができる。

【００５０】請求項２のインクジェットプリンタによれ
ば、請求項１と同様の効果を奏するが、前記インクジェ
ットノズルとそれに連なるインク通路とは、同断面形状
として直線状に形成されているので、インク通路のイン
クをインクジェットノズルから、何ら抵抗なくスムーズ
に且つ容易に噴射でき、更にこれらインクジェットノズ
ルとインク通路とを一体的に、エッチングなどにより容
易に形成することができる。

【００５１】請求項３のインクジェットプリンタによれ
ば、請求項１又は２と同様の効果を奏するが、前記複数
のガス封入室を一体のシート状のガラス板内に形成し
て、コンパクト化且つ薄いシート状に構成することがで
き、しかも複数のガス封入室をエッチングなどにより容
易に形成でき、更に加熱後の放熱効果を高めることがで
きる。請求項４のインクジェットプリンタによれば、請
求項１又は２と同様の効果を奏するが、前記各レーザ光
通路の少なくとも一部分が、グラスファイバーからなる
ので、レーザ光通路に導入されたレーザ光を、そのグラ
スファイバーにより、拡散させたり減衰させることな
く、レーザ光通路を経て効率良くガス封入室に導入させ
ることができる。

【００５２】請求項５のインクジェットプリンタによれ
ば、請求項１又は２と同様の効果を奏するが、前記各ガ
ス封入室の内面のうちレーザ光通路に面しない内面に
は、レーザ光を反射させる反射被膜が形成されたので、
レーザ光通路を経てガス封入室内に導入されたレーザ光
は、これら複数の反射被膜により、ガス封入室内へ確実
に反射されて、ガスの加熱効率を高めることができる。

【００５３】請求項６のインクジェットプリンタによれ
ば、請求項５と同様の効果を奏するが、前記各ガス封入
室の内面のうちレーザ光通路に面する内面は、ガス封入
室内から反射してきたレーザ光をガス封入室内へ反射さ
せる形状に形成されたので、レーザ光通路を経てガス封
入室内に導入されたレーザ光が、レーザ光通路に面しな
い内面で反射してレーザ光通路に面する内面に向かう場
合でも、その内面の形状によりガス封入室内へ強制的に
反射されるので、ガスの加熱効率を高めることができ
る。

【００５４】請求項７のインクジェットプリンタによれ
ば、請求項１又は２と同様の効果を奏するが、前記各ガ
ス封入室内のガスの大部分は、弾性変形可能な不透明の
多数のカプセルに封入した状態で封入されたので、ガス
封入室内に導入されたレーザ光が不透明の多数のカプセ
ルに吸収されるので、カプセルの内部に封入されたガス
を効率よく加熱膨張させて、弾性膜材の弾性変形を増大
させることができる。請求項８のインクジェットプリン
タによれば、請求項１又は２と同様の効果を奏するが、
前記複数のレーザ光通路のレーザ光入射側端面は、レー
ザ光がほぼ直交状に入射するように形成されたので、走
査されるレーザ光が複数のレーザ光通路のレーザ光入射
側端面に対してほぼ直交状に入射することになって、そ
の端面におけるレーザ光の反射を防止することができ、
レーザ光通路へのレーザ光の導入効率を向上させること
ができる。

【００５５】請求項９のインクジェットプリンタによれ
ば、請求項１又は２と同様の効果を奏するが、前記レー
ザ光導入手段は、レーザ光の各走査の際にインク滴を噴
射させる複数のインクジェットノズルに対応する複数の
レーザ光通路にのみレーザ光を導入するように構成され
たので、レーザ光の各走査の際には、画像データに基づ
いて、オンディマンド方式により、インク滴を噴射させ
る複数のインクジェットノズルに対応する複数のレーザ
光通路にのみレーザ光を導入ささせることができる。

【００５６】請求項１０のインクジェットプリンタによ
れば、請求項１又は２と同様の効果を奏するが、前記複
数のインクジェットノズルと複数のインク通路とを記録
媒体の搬送方向と直交する記録媒体の幅方向へ並べて組
み込んだシート状の第１シートと、複数のガス封入室と
複数のレーザ光通路とを記録媒体の幅方向へ並べて組み
込んだシート状の第２シートと、第１，第２シート間に
挟着されて両シートに接着されかつ弾性膜材を構成する
中間膜材とを含むラインヘッドを設けたので、これら第
１シートと第２シートとで、弾性膜材を構成する中間膜
材が挟着状に接着されてラインヘッドに構成され、ライ
ンヘッドをシート状に小型化することができる。

【００５７】請求項１１のインクジェットプリンタによ
れば、請求項１０と同様の効果を奏するが、カラー画像
を記録する為の少なくともシアン、マゼンタ、イエロー
の３色のインクの各色のインクが供給される少なくとも
３つのラインヘッドを積層状に一体化したラインヘッド
ユニットを有しているので、これら３色のインクによる
カラーの画像を記録することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットプリンタの概略断面図である。

【図２】レーザ光スキャナ機構と記録用ラインヘッドの
平面図である。

【図３】記録用ラインヘッドの分解部分斜視図である。

【図４】記録用ラインヘッドの部分斜視図である。

【図５】図２のＡ─Ａ線縦断部分正面図である。

【図６】図５のＢ─Ｂ線縦断部分側面図である。

【図７】図５のＣ─Ｃ線横断部分平面図である。

【図８】変更形態に係る図７相当図である。

【図９】変更形態に係る図７相当図である。

【図１０】変更形態に係る図７相当図である。

【図１１】変更形態に係る図７相当図である。

【図１２】変更形態に係る図６相当図である。

【図１３】３つの記録用ラインヘッドを積層したライン
ヘッドユニットの部分斜視図である。

【符号の説明】

１インクジェットプリンタ４インクタンク５インク５ａインク滴３０レーザ光スキャナ機構３４レーザ光発生器４０記録用ラインヘッド４１第１シート４１ａインクジェットノズル４１ｂインク通路４２第２シート４３ガス封入室４６レーザ光通路４４ガス４５反射被膜４７弾性膜材５０カプセル５１ラインヘッドユニットＬレーザ光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微小間隔おきに平面状に並設された複数
のインクジェットノズルを備えたインクジェットプリン
タにおいて、各インクジェットノズルに連通されインク供給源からの
インクを供給するインク通路と、各インク通路の途中部に弾性変形可能な弾性膜材を隔て
て隣接状に形成されガスを封入してなるガス封入室と、各ガス封入室にレーザ光を導入する為のレーザ光通路
と、レーザ光発生手段で発生したレーザ光を走査させて複数
のレーザ光通路に導入する為のレーザ光導入手段とを備
え、レーザ光によりガス封入室内のガスを加熱膨張させ、弾
性膜材をインク通路側へ弾性変形させてインクジェット
ノズルからインク滴を噴射させるように構成したことを
特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】前記インクジェットノズルとそれに連な
るインク通路は、同断面形状として直線状に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリ
ンタ。
【請求項３】前記複数のガス封入室は、ガラス板内に
形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のイ
ンクジェットプリンタ。
【請求項４】前記各レーザ光通路の少なくとも一部分
が、グラスファイバーからなることを特徴とする請求項
１又は２に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】前記各ガス封入室の内面のうちレーザ光
通路に面しない内面には、レーザ光を反射させる反射被
膜が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載
のインクジェットプリンタ。
【請求項６】前記各ガス封入室の内面のうちレーザ光
通路に面する内面は、ガス封入室内から反射してきたレ
ーザ光をガス封入室内へ反射させる形状に形成されたこ
とを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリン
タ。
【請求項７】前記各ガス封入室内のガスの大部分は、
弾性変形可能な不透明の多数のカプセルに封入した状態
で封入されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の
インクジェットプリンタ。
【請求項８】前記複数のレーザ光通路のレーザ光入射
側端面は、レーザ光がほぼ直交状に入射するように形成
されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のインク
ジェットプリンタ。
【請求項９】前記レーザ光導入手段は、レーザ光の各
走査の際にインク滴を噴射させる複数のインクジェット
ノズルに対応する複数のレーザ光通路にのみレーザ光を
導入するように構成されたことを特徴とする請求項１又
は２に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１０】前記複数のインクジェットノズルと複
数のインク通路とを記録媒体の搬送方向と直交する記録
媒体の幅方向へ並べて組み込んだシート状の第１シート
と、複数のガス封入室と複数のレーザ光通路とを前記記
録媒体の幅方向へ並べて組み込んだシート状の第２シー
トと、第１，第２シート間に挟着されて両シートに接着
されかつ前記弾性膜材を構成する中間膜材とを含むライ
ンヘッドを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記
載のインクジェットプリンタ。
【請求項１１】カラー画像を記録する為の少なくとも
３色のインクの各色のインクが供給される少なくとも３
つの前記ラインヘッドを積層状に一体化したラインヘッ
ドユニットを有し、カラー画像を記録可能に構成された
ことを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットプ
リンタ。