JPS60219060A - 液体噴射記録装置 - Google Patents

液体噴射記録装置

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JPS60219060A
JPS60219060A JP59075866A JP7586684A JPS60219060A JP S60219060 A JPS60219060 A JP S60219060A JP 59075866 A JP59075866 A JP 59075866A JP 7586684 A JP7586684 A JP 7586684A JP S60219060 A JPS60219060 A JP S60219060A
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liquid
recording
ink
substrate
recording device
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Takehiko Kiyohara
武彦 清原
Hiroharu Terasawa
寺沢　弘治
Akira Miyagawa
晃 宮川
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Canon Inc
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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】 ［技術分野］ 本発明は複数の抵抗体及ひ複グシの液体吐出口を有する
液体噴射記録ベントをキャリッジに搭載して記録紙面に
相対して移動を行なう液体噴射記録装置に係り、ざらに
訂しくは記録ヘン１・の構造及ひ記録ベントの駆動方式
を改良した液体噴射記録装置にＩＭＩするものてある。
［従来技術］ 液体噴射記録装置は記録ヘン１・の構造が筒中てある、
カラー記録が容易に出来る、あるいは高速記録かり能で
ある等の理由により近来その利用か増加している。
一力液体噴用記録方式の欠点として記録動作体市中、液
体吐出１−１内の液体の揮発成分かノ入発することによ
る吐出不良及び液体用出１−１の目づまりかある。
従来の液体噴射記録装置においては上記欠点を補うため
に、液体吐出口を覆うキャップ手段を設けたり、あるい
は液体吐出口近傍の高粘度化した液体を除去する回復ポ
ンプ手段を設けるなどの工夫をしている。
ところが前記キャップ手段及び回復ポンプ手段の操作を
使用者の手で行なうような記録装置では使用者は記録動
作開始前に前記操作を行なうことを義務づけらるので大
変使用の不便な記録装置になってしまう欠点があった。
一方前記操作をモータ又は電磁プランジャ等の動力源を
用いて電気的に制御するようにした装置は前記装置に比
べて便利になるが少なくとも動力源及び制御回路等が前
記記録装置に加わるため。
更に記録装置のコストが高くなる欠点があった。
又、記録装置が記録動作を開始する直前及び記録動作を
休止している間に一定の時間間隔で記録に関係の無い空
吐出を行なうことによって液体吐出口内の液体の高粘度
化を防止する技術が従来から提示されているが、この技
術では液体の消費が記録に関係なく増加するという欠点
があった。
［口　的］ 本発明は以上のような従来の欠点を除去するために成さ
れたもので、本発明の第１の目的は安価な記録装置を得
るために吐出駆動素子に量産製に適した電気抵抗体を使
用すると共に前記抵抗体を設ける基板にシリコン、シリ
コニウムに比して安いガラス基板又は少なくとも前記抵
抗素子が設けられる近傍にガラス質層が設けられている
基板を用いた記録へ・７Ｆを有する液体噴射記録装置を
提供するにある。
本発明の第２の目的は記録ヘッドの液体吐出状、す、を
畠に安定化するために記録開始直前に前記抵抗体を液体
の吐出が行なわれない状態で駆動することによって液体
吐出口内液体の粘度を低下させ液体の不吐出を防止する
と共に記録に関係のり！１（い空吐出の吐出回数を減少
させ、液体の無駄な消費を少なくすることかできる液体
の噴射記録装置を提供するにある。
［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
第１図は本発明になる液体噴射記録装置の構成を示す斜
視図で、符号１ａおよび１ｂで示すものは液体の色が違
うだけで他の構造は同じ記録ヘッドである。例えばヘッ
ド１．ａには黒、ヘッドｌｂには赤インクが内蔵されて
いる。前記ヘットｌａ、ｌｂの手前側の端部には引掛か
り部１ｃ。
取手部１ｄ及び１ｅが設けられている。
符号２で示すものはキャリッジでフック部２ａが設けら
れており、記録ヘッドｌａ及びｌｂは引掛かり部１ｃが
フック部２ａに係合してギヤリッジ２に交換可能に固定
される。
記録ヘッドをキャリッジ２から取りはずすにはフック部
２ａを矢印六方向に回転させながら取ｆ部１ｄを指先で
上方に起こし取手部１ｅを握んで１一方に持ち−にげれ
ばよい。
符号３で示すものはフレキシブルケーブルてヘラｆ’　
ｌ　ａ及び１　、ｂと図示していない電気制御回路とを
電気的に接続している。
前記キャリッジ２は、ガイド軸４，５に摺動自在に取り
伺けられており、装置の〜端側に設けられたモータ６の
軸に設けられた駆動プーリ７及び他端側に設けられたプ
ーリ８の間に張架されたワイヤ８と端部２ｂで結合して
いる。　□従ってモータ６の回転はプーリ７．８ワイヤ
９を介してキャリッジ２に伝えられ、キャリッジ２はモ
ータ６によって左右に走行される。
ｊｊ・（ト１１ｉ１＋　４　、５に平行に設けられたプ
ラテンＩＯは記録紙１’ｌの副走査方向の送りを行ない
、プラテン１０はモータ１５のドライブギヤ及び゛中間
歯車１３．１４を介して回転される。
次に記録動作について説明する。
モータ６の回転によりキャリッジ２は第１図中右方向に
移動し、記録ヘラｌ”　ｌ　ａはキャリング２の移動途
中、フレキシブルケーブル３を介して送られる印字（１
３号に基づいて記録紙１１に記録を行なう。液体色の違
う記録ヘラＦｉｂへの記録信りは記録ヘットｌａとｌｂ
の液体吐出［１間隔だけづれたタイミングで記録ヘッド
ｌｂに送られる。前記２色の印字は間隔をおいて交互に
行なわれたり、特に一方の記録ヘッドが赤で他方が黒の
場合黒文字の下に赤でアンダーラインを引いたりする。
又、本実施例では記録ヘッドが２個の場合を示している
が記録ヘッドの数を３〜４個にすることによって他色カ
ラー記録も可能である。
記録ヘッドｌａが右端に来るとキャリ・ンシ２の走行は
停止し続いてモータ１５の回転によりプラテンローラ１
０が回転して記録紙１１は副走査方向に１行分移動する
。
続いてモータ６は逆の方向に回動してキャリ。
ジ２は左方向の移動を行ない記録ヘッドｌａ及びｌｂは
左端迄記録を行なう。もちろん、今度は記録ヘッドｌｂ
が先行するため、記録ヘッドｌａはヘッドｌｂより所定
の時間おくれたタイミングで記録動作を行なう。
記録へ・ンドｌｂ及び１ａが左端に来ると、キャリンジ
２の走行は停止し続いてモータ１５の回転により記録紙
１１は副走査方向に、１行分移動する。以上の動作がく
り返されることによって記録紙１１の前面に所定の文章
や画像が記録される。
第２図、第３図は本発明の記録装置のヘットの詳細な構
造を示す斜視図である。
各図において符号１６で示すものは、複数の液体吐出１
：Ｊ　１６　ａを有する液吐出部材で、電気鋳造法を用
いてニッケルから作られたり、カラスをエツチングして
作られる。
液吐出部材１６の裏面にｄ溝部１６ｂが形成されており
、溝部１６ｂ中に液体吐出Ｆ１１６　ａ　、隔壁Ｌ６ｃ
が設けられている。隔ｖ、１６　ｃは特定の液体吐出１
−］　１６　ａから液体を吐出する際、他の液体吐出１
」から液体を吐出させないために設けるもので、一方溝
部１６ｂは液体吐出１１１６　ａを囲んでいるのて吐出
動作の際液体吐出口１６ａ内のインク吐出圧力が他に逃
げにくくなり従って最適の吐出距離が長くなる効果を有
する。
１７はシリコン、シリコニウムに比して格段にグ価なカ
ラス質の材料からなる基板で、基板１７−Ｌには複数の
電気抵抗体１７ａ、複数の通電電極１７ｂ、液体供給孔
１７ｃか設けられている。前記電極１７　ｂに所定の電
流を流すと抵抗体１７ａは発熱するものである。この抵
抗体１７ａの大きさは５０ｇｍＸ５０ｐ、ｍ程度である
。」二記基根１７としては安価なセラミックス板上の少
なくとも抵抗素子を設ける近傍に温度の高速立上りに必
要な適度な蓄熱効果を有するガラス質層を設けたものを
用いてもよい。
１８は基板保持部材で基板１７を数句ける溝１８ａ　、
液体供給孔１８ｂおよび複数の連結用の孔１８ｃを有し
ている。また、符号１９は収容する糠袋で２ランジ１９
ａを有している。
前記糠袋１９の開口部は幅り、高さＭがＬ＜Ｍなる楕円
形状をしている。へ・ンド幅Ｎをできるだけ小さくして
一方前貸１９の液体収容量を大きくするためには開口部
を楕円にすることは効果がある。記録ヘッド筐体ｌは前
述した部のほか後方引掛かり部１５．複数の結合ピン１
ｇ、糠袋収納部ｌｈを有している。又下端に設けられた
切欠部１ｉは突片ｌｊを折り取ることによって作られる
。突片１ｊは記録ヘッド外体１ａ、ｌｂの下端に４箇所
設けられており糠袋１９内の液色に対応した位置を折り
取ることによって前色に対応した切欠部１１を作る。
次に第４図に基づいて記録ヘットの組立状態及び記録へ
、ドｌａ、ｌｂとキャリッジ２の数句は状態及び記録へ
ｙ　ｉ’　ｌ　ａ　、　ｌ　ｂの記録動作を説明する。
第４図は第１図に於いて記録ヘット’　ｌ　ａの中心方
向で断面した断面図である。
液吐出部材１６と基板１７は接着剤により結合している
。更にシ（板１７と保持部材１８も接着剤により結合し
ている。
保持部材１８に設けられたフランジ部Ｌ８ｄの外周に溝
部１８ｅが設けられており、前記溝部１８ｅの中に糠袋
１９のフランジ部１９ａの内側か喰い込む状！魚で液体
２０の入った糠袋１９は保持部材と結合する。
以」二の状態て第２図において筐体ｌの結合ピン１ｇが
保持部材１８の結合孔１８ｃに貫通し、更に結合ピン１
ｇの先端をつぶすことによって保持部材１８と僚体ｌは
結合する。前記保持部材１８と筐体ｌの結合は自動機械
で行なう場合、前述したごとく糠袋１９は溝部１８ｅに
喰い込んだ状態で強く保持部材１８に結合しているので
筐体１を取り付ける際、糠袋１９が保持部材１８から外
れる心配がなく組立性が向」−するものである。
次に記録ヘッドｌａ、ｌｂがキャリッジ２に取り付く状
態を説明する。
記録ヘッドｌａ、ｌｂの抜力引掛かり部１５がキャリッ
ジ２の孔２ｃと、前方引掛かり部ＩＣとフ・ンク２ａが
夫々結合して記録ヘッドｌａ、ｌｂはキャリッジ２に固
定される。
引掛かり部１ｃ及び１５は、筐体ｌに設けられているの
で記録ヘッド１がキャリッジ２に固定される際の力は筐
体１にかかって来るが筐体ｌの剛性が高いので」二記力
を吸収してしまい抵抗素子１７ａを有する基板１７は前
記力による否の影響をほとんど受けない。従って記録ヘ
ッドをキャリッジに取付けることによって抵抗素子が破
壊されることはない。
−・力引掛かり部を記録ヘッドの前方及び後方に設けた
ため記録ヘッドｌａ、ｌｂを並設する際、隣り合う間に
空間を設けず複数の記録ヘッドを密接してキャリッジ２
に取イづけることが可能になる。
密接した状態で記録ヘッドが並設されると記録ヘッド間
の液体吐出ｕ間隔を小さくすることが出来、従ってキャ
リッジ２の記録紙ｌに対する走査ストロークも小さくな
り記録装置を小型化することが出来る。
キャリッジ２の上面に設けられた突出部材２ｄは記録ヘ
ッドｌａ、ｌｂの切欠部１ｉと係合するもので、複数の
ヘットの取付は位置に対応して突出部も複数個設けられ
ているので、例えば黒色の液体を有するヘッドは定まっ
た位置にＬか数句けられない。
糠袋１９中の液体２０は保持８１（材１８の液体供給孔
１８ａと基板１７の液体供給孔１７ｃを通って液吐［ｊ
部材１６の溝部１６ｂに供給される。
糠袋１９に液体２０を入れる際、糠袋１９を押しつぶし
て液体を入れであるため、糠袋１９の復元力により液体
吐出口１６ａ内の液体は常に糠袋にもどる力が作用して
いるので大気圧の変動や、記録ヘッドｌａ、ｌｂに与え
られる振動によって液体が液体吐出口１６ａからもれる
ことはない。
次に記録動作について説明する。
第４図に符号２１で示すヘッド制御部が発生する記録パ
ルス電流はフレキシブルケーブル３の先端に設けられて
いる電極部３ａから基板１７の電極１７ｂを通して抵抗
体１７ａに送られる。
印字パルスが加えられた抵抗体１７ａは瞬時に３００°
Ｃ程度迄発熱するので抵抗体１７　ａ　ｌｌの！画体２
０は瞬時気化して気泡が発生する。従って液体吐出口１
６ａ内の液採２０は前記気泡によって液体吐出口１６ａ
から飛ひ出し記録紙１１に当って記録が行なわれる。液
体吐出口１６ａから液体が吐出すると溝部１６ｂは負圧
になるので糠袋１９の液体２０は前記溝部１６に流入す
る。キャリッジ２の移動中に上記記録動作がくり返され
て記録紙１１面に文字及び画像が形成される。
次に液体２０について説明する。この液体は通常インク
と呼ばれる液体が用いられるため、以下の説明ではイン
クと呼ぶことにする。このインク主剤は水とポリエチレ
ングリコール、ジエチレングリコール及び染料剤であっ
て混合比率は重蓋比で水５０％、他５０％である。上記
処方に対して水６０％、他４０％にするとインクの粘性
が大きく下がるため、インクの液体吐出口内の流動性が
高まり印字開始時の吐出が確実に行なわれると共に吐出
周波数を高めて高速印字が可能になる。
しかし液体吐出口先端を大気に開放しておくと時間経過
と共に液体吐出口先端から水分が蒸発し、！検体吐出口
１内のインク粘度が大きくなる割合は水分５０％より水
分６０％の方が大きい。
従って水６０％のインクは液体吐出１」内に水分以外の
主剤の沈超固着が早く行なわれてしまう。
液体吐出１」内にインク主剤の固着が起さるといかなる
手段によっても回復不可能になる。このようなインクの
固着を防ぐためにキャップ手段で液体吐出１１開口を電
閉するとか、キャップ内を加湿するとか、Ｘ僧に一定ｒ
ａｒ隔で記録に関係の無い空吐出を行なって、液体吐出
口内のインクを新しくしておくとかの手段が従来から用
いられているが、本発明の記録装置においては液体吐出
口先端は常に大気に開放されているのでインクの固着を
さける為、水分割合５０％〜５５％のインクを用いる。
印字動作が終了した後次の印字動作が始まる間液体吐出
口の先端は上述のごとく常に大気に開放されていると、
特に乾燥した時期では液体吐出口先端からの水分の蒸発
がはげしく、液体吐出口近傍のインク粘度が高まり、次
回の印字開始時にはインクの吐出不良が発生することが
ある。前記高粘度化したインクの粘度を下げるには液体
吐出［１近傍を急速に６０°Ｃ〜８０°Ｃ程度迄加熱し
てやると良いことが実験の結果判明した。
第５図に符号Ａで示す曲線は水５０％、ジチェレングリ
コール４７％、染料３％からなるインクの温度−粘度特
性、一方（Ｂ）で示す曲線は」−記インクの水分がほと
んど蒸発してしまい水分どしてはジエチレングリコール
の含水分ｌＯ％か残ったインクの温度−粘度特性を示す
ものである。
液体吐出口内のインクの粘度は時間の経過と共に液体吐
出口先端からの水の蒸発によって（Ａ）の特性からＣＢ
）の特性の方向に変化する。
（Ａ）の特性から２５°Ｃにおけるインク粘度は７Ｃｐ
であるのが６０°Ｃでは３．８ｃｐとなり約１／２近く
粘度が小さくなっている。又（Ｂ）の特性から２５％に
おけるインク粘度６４ｃｐが６０°ｃ−ｃ’は２０ｃｐ
と１／３以下に粘度が小さくなっている。実験によると
吐出可能なインク粘度はほぼ２０ｃ　ｐ以下なのでこの
ことがら液体吐出し１近傍を６０°Ｃ〜８０℃に加熱す
ることで長時間経過後でもインク吐出が確実に行なわれ
ることは明らかである。
なお、粘度を低下させ不吐出を解消しようとする方法と
しては例えは特開昭５８−４２４８６号公報記載のよう
に液流路に沿って所定間隔はなして２個の電気熱変換体
を設け、記録時には一方の飛翔的１夜滴を形成し得るエ
ネルギーレベルを有する電気熱変換体に駆動信号を与え
、記録待機時には他方の電気熱変換体に飛翔的液滴を形
成し得ないエネルギーレベルを有する駆動信号を与え、
液体の粘度を低下させる方法がある。しかし、このよう
な方法を採用すると２個の電気熱変換体が必要であり複
雑となると共に、かつエネルギーレベルの制御は困り「
で、実用的ではない。
本発明になる記録装置の記録ヘッドはインク吐出駆動素
子として電気抵抗体１７ａを用いているので抵抗体１７
ａにインク吐出が行なわれない条件で通電することによ
って特別他の発熱体を設けることなく、液体吐出１」近
傍のインク液温度を高くすることが出来る。
しかも本発明の記録装置の記録ベントでは電気抵抗体１
７ａと液体吐出口１６ａの間隔が約１００　ｐ−ｍと薄
く従ってその間のインク層は蒔く熱がインクに伝わる速
度か早く、更に電気抵抗体１７ａは適当な蓄熱効果を有
するガラス質の一トに設けられているので抵抗体１７ａ
の発熱によって抵抗体１７ａ自身が昇温する速度は早く
前記インク層の薄さの効果と加えて例えば液体吐出口内
インクが６０°Ｃに達する時間は、数ｍ５ｅｃと短くこ
の後行なわれる印字動作を実質待機させる必要が少なく
、更に数分もかかって加熱することは逆にインク中水分
をＸＡ発させインク粘度を大きくするので加熱は短時間
行なうのが望ましいものである。
又、抵抗体１７ａの真−にに液体吐出口１６ａか設けら
れているから抵抗体１７ａの発熱によって低粘度化した
インクの多くが液体吐出口から吐出されやすく、゛この
後行なわれる印字吐出動作は確実に行なわれるものであ
る。
次に第６図に基づいて吐出を１＋なわないｆ段について
説明する。第６図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は抵抗体１７
ａに印加するパルスの状態を示すもので２点鎖線で示す
波形は通常の印字の場合である。
前記Ｂｌ出を行なわない手段の１つとして通常の印字の
場合に印加している１ｔｊＪにより電圧をドげる方法で
第６　図（Ａ　）において蜜月レベルａをｂにすること
である。
同様手段の１つとして通路の印字の場合に印加している
パルス幅よりパルス幅を短くする方法て第６図（Ｂ）に
おいてパルス幅Ｃをｄにすることである。
同様手段の１つとして（Ａ）、（Ｂ）に示す手段を組合
せて印加する方法がある。
更には上記方法を適用した上でインクの温度を上ｙ、さ
せるのに要する時間を短縮するため、印加電圧を下げて
くり返し周波数を大きくする方法があり第６図（Ｃ）に
おいてｅの波形が相当する。
なお、駆動パルスの波形を変化させて液滴の吐出速度お
よび吐出周波数を高める方法として特開昭５５−１３２
２８３号公報記載のような方法もあるが、この方法は本
願発明のようにインク不吐出状態を実現しようとする方
法ではない。
このような手段の制御は単独又は複合してマイクロ・ブ
ロセ・ンサーで制御することで行なわれる。前記マイク
ロΦプロセッサーは全ての記録装置に用いられているも
のであるから特別設ける必要がなく単にソフトの変更で
すむので本発明においては前記手段を用いるための費用
はほとんどかからない。
前記抵抗体１７ａによるインク低粘度化加熱動作は記録
装置の電源の投入直後及び最初の印字指令が来た直後及
び記録信号が所定の時間（例えば３分）以上来なくてＦ
ｌび来た直後に行なわれる。
一方上記インク低粘度化加熱直後の１０数ドツトの記録
はインクの水分が少ないためドツト径が小さく他のドツ
トと不揃いになる欠点がある。この欠点を除去するため
、にインク低粘度化加熱直後に記録に関係の無い空吐出
を前記１０数ドツト分行なった後印字吐出を行なえば良
い。前記空吐出は従来の空吐出の１／】０〜ｌ／１００
に相当するものであるからインクの無駄な消費の量は大
きく減少する。
本発明は以上の図面をもって説明した構造の液体噴射記
録装置に適用した場合、最大の効果が得られるものであ
るが、この他例えばドイツ公開２８４３０６４号公報、
ドイツ公開２９４４００５号公報に記載されたタイプの
液体噴射記録装置にも有効に適用される。
［効　果］ 上述のごとく本発明によれは従来の液体噴射記録装置が
有していたキャップ装置、液体不良吐出回復装置を必要
としない安価小型で高信頼性の液体噴射記録装置を提供
することが出来る。
装置の要部の斜−親図、第２図は記録ヘッドの分解斜視
図、第３図は液体吐出口の斜視図、第４図は要部の縦断
側面図、第５図は温度と粘度の関係を示す線図、第６図
（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ異なった駆動パルス制御を説
明する線図である。
１・・・筐体　１ａ、ｌｂ・・・記録ヘットｌｃ・・・
引掛かり部　１ｄ・・・取手１ｆ・・・後方引掛かり部 １ｇ・・・結合ピン　１ｈ・・・電装収納部１ｉ・・・
切欠部　ｌｊ・・・突片 ２・・・キャリッジ　２ａ・・・フック部ｌＯ・・・プ
ラテン　１１・・・記録紙１６・・・液吐出部材　１６
ａ・・・液体吐出【」１６ｂ・・・溝部　１６ｃ・・・
隔壁 １７・・・基板　１７ａ・・・電気抵抗体１８・・・基
板保持部材　１９・・・糠袋２０・・・液体 第３図 第４図 ぢ５６図 １□

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）プラテンに沿って往復移動しつつ液滴を吐出し、
    ドント記録を行なう記録ヘッドを備えた！夜体噴剖記録
    装置において、前記記録ベントは基板−Ｌに配置された
    複数の電気抵抗体とこれらと対向して配置された複数の
    液体吐出１コと、前記複数の液体供給口に液体を供給す
    る液路とを有する液吐出部材を備え、記録開始前におい
    て前記複数の電気抵抗体に液体の吐出が行なわれない状
    ｙルで通’％を行なうように構成したことを特徴とする
    液体噴射記録装置。
  2. （２）複数の電気抵抗体に液体の吐出が行なわれない条
    件で通電を行なった後、記録に関係の無い空吐出を行な
    うように構成したことを特徴とする請求
  3. （３）基板はカラス質からなることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記戦の液体噴射記録装置。
  4. （４）基板の少なくとも電気抵抗素子の配されている近
    傍はカラス質からなることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の液体噴射記録装置。
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