JPS6052348A - 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】 ［技術分野］ 本発明は吐出ノズルからインク液滴を吐出して被記録材
にドツト状に印刷記録を行うインクジェット記録装置に
関する。

［従来技術］ 現在知られている各種の印刷記録方式のうちでインクジ
ェット記録方式は、記録時に騒音の発生が殆どないノン
インパクト記録方式であり、且つ高速記録が可能であり
、しがも被記録材としては普通紙でよい上に特別の定着
処理を必要としないタメ、各種プリンター、複写装置又
はワードプロセンサー等の記録装置を実現する上で極め
て有用な方式である。

インクジェット記録方式はインクの小液滴を種々の作用
原理により飛翔させ紙等の被記録材に付着させ乾燥させ
て記録を行うものである。　インクの小液滴を飛翔させ
る方法としては、インクを収容した小液室の容積変化に
基づきインク圧力を」−Ａさせるか又は小液室内のイン
ク加熱に基づきインク圧力を上昇させて小液室先端に設
けられた、ノズルからインク液滴を吐出させるという原
理に基づくものがある。　この方法によれば、吐出ノズ
ルを有する記録ヘッドを簡単な構造にすることができ、
他の方式に比して低いコストで高い信頼性のものが得ら
れるので、現在は主にこの方法が採用されている。

記録情報に基づいた入力信号に応じてインク液滴を吐出
して記録を行うオンデマンド方式におけるインク吐出繰
返しの周波数は数ＫＨｚが限界であるとされている。　
この限界周波数はインクに吐出エネルギーを付与するエ
ネルギー発生体たとえばピエソ素子の如き電気−機械変
換素子又は発熱素子の如き電気−熱変換素子の繰返し作
動能力の限界及びインクの粘性に基づく液滴化スピード
の限界等により定まる。　また、記録の分解能を向上さ
せるためには１つのドツトの大きさを小さくし且つ記録
紙上における単位面積当りのドツト数を増やすことが要
求される。　従って、ノズルが１つ（単ノズル）の場合
には記録紙上での記録′　スピードの向上は望めない。

　そこで、一般に記録ヘッドに１列に複数個のノズルを
設は一括駆動して該ノズル列方向に直角の方向に記録ヘ
ッドを走行させる（主走査）ことにより記録スピードを
向上させることが行われる′、　尚、主走査により所定
の記録紙巾に記録が行われた後に該所定１１１だけ記録
紙に対して記録ヘッド（即ちノズル）を主走査方向に直
角の方向即ち上記ノズル列方向に走行させ（副走査）、
これを繰返すことにより記録が行われる。　たとえば１
分解能８ドツ）　／　ｍ　ｍで記録できるノズルを２５
６個列状に配列した場合にはノズル列の長さは３２ｍｍ
となり、同じノズルを５１２個列状に配列した場合には
ノズル列の長さは６４ｍｍとなり、これにより１回の主
走査によりそれぞれ３２ｍｍ及び６４　ｍ　ｍ　ｒｌｌ
が記録され、ノズルの数に比例して記録スピードが速く
なる。

ところで、この様なインクジェット記録装置においては
ノズルからのインク吐出条件をできるだけ一定に保つこ
とが望まれる。

［本発明の目的］ 本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、インクジェット
記録装置において記録ヘッドのノズルからのインク吐出
条件の変動を少なくすることを目的とするものである。

［本発明の実施例］ 第１図に本発明によるインクジェット記録装置の一実施
例の断面図を示す。

水平に平行に設けられた２木のガイド軸ｌ及び２に沿っ
て適宜の駆動手段（図示せず）により紙面に垂直の方向
に移動可能な如くに移動台３が取付けられている。　移
動台３にはその内部にインク収容部４が形成されている
。　インク収容部４はフィルター５及び６、更に通気路
７を介して外気と連通している。　これらフィルターと
しては種々のものが用いられるが、四フフ化エチレン樹
脂を用いるのが好ましい、　この樹脂はインク液滴を通
さず且つ空気を通す微孔質であるため、万一インクに接
触した場合にもインクが外部に漏れることがない、　イ
ンク収容部４中のインクＡは液路８を通して記録ヘッド
９内と連通している。

記録ヘッド９は移動台３に着脱自在に取付けられており
、その内部に液室ｌＯが形成されている。

液室ｌＯの下部にはフィルター１１が設けられており、
該フィルター１１を介して液室１０は液路８と連通して
いる。　ヘッド９と移動台３との接続部には液路８内に
存在するインクＡが外部へと漏出するのを防ぐためＯリ
ング１２が設けられている。　フィルター１１は液路８
から供給されるインクＡ中に万一異物が混入している場
合にそれが液室ｌＯ内に入るのを防止するとともにヘッ
ド９を移動台３かも取外す罰に液室１０内のインクが外
部に出ない様にするために設けられる。

ヘッド９内には液室ｌＯに連通せる共通液室１３が形成
されている。　該共通液室１３の上部には栓１４が適合
されており、該栓１４を取外すことにより共通液室１３
は外気と連通し、その際形成される開「１を通じて共通
液室１３内にインクを補充したりインク抜出しを行った
りすることができる。　尚、この栓１４のかわりに適宜
の弁又は絞り等の閉塞部材を用いることもできる。

共通液室１３の側壁には水平方向を向いた細い液路１５
が上下方向に複数個配列されて形成されている。　液路
１５はヘッド９の垂直外面にて開口しノズル１６を形成
する。　液路１５の途中にはインク吐出駆動素子１７が
設けられている。

該駆動素子１７としては、形状変形により液路１５内の
容積を小さくしてインク吐出圧力を生ぜしめるピエゾ素
子又は発熱により液路１５内のインクを加熱することで
インク吐出圧力な生ぜしめる発熱素子が用いられる。

上記共通液室１３の上部は空気溜１８として用いられる
。　空気溜１８は駆動素子１７の駆動の際にインク中の
溶存空気が分離した場合にこれを集めて溜めるものであ
り、これにより、分離空気が上方の液路１５を塞ぎノズ
ル１６からのインク吐出が阻止されるのを防止すること
ができる。

また、空気溜１８に空気が存在すると、移動台３の移動
動作時の機械的振動によって生ずる共通液室１３内のイ
ンク圧の変動を吸収するのでノズル１６からのインク吐
出がより安定化する。

ヘッド９のノズル形成外面に対向して所定の間隔を保っ
てプラテン２１が設けられている。　該プラテン２１は
紙面に垂直の方向に（即ち、ガイド軸ｌ及び２に平行な
方向に）所定の記録紙１１をカバーし得る寸法に形成さ
れている。　記録紙Ｂはプラテン２１上をノズル１６に
面して矢印方向に（即ち副走査方向に）走行可能である
。　記録紙Ｂの走行のため、駆動ローラー２２及び２３
更に紙押えローラー２４及び２５が設けられている。

この様なインクジェット記録装置の動作につき以下説明
する。

記録紙Ｂの走行を停止した状態で、移動台３をガイド軸
１及び２に沿って移動させながら、該移動に同期して複
数のインク吐出駆動素子１７に所望の印刷パターンを形
成すべく適時に信号が入力せしめられると、液路１５内
のインク圧力が上昇しインクがノズル１６から吐出せし
められ、これにより所定の記録紙巾に横方向にノズル列
の長さに相当する帯状のドツト集合印刷パターンが形成
される。　移動台３がこの様な主走査を行なった後に、
駆動ローラー２２及び２３が所望の角度回転して記録紙
Ｂが矢印方向に所望のピッチ（即ちノズル列の長さに相
当する距離）移動せしめられ、副走査が行なわれる。　
この様な動作を繰返すことにより記録紙Ｂの全面に印刷
を行うことができる。　印刷にともない共通液室１３内
のインクは次第に減少するが、液路１５は極めて細いた
め該液路１５内には毛管現象により常に共通液室１３内
のインクを吸収する力が働く、　これにより共通液室１
３内は圧力が低下し、一方該共通液室１３と連通してい
るインク収容部４は外気と連通しているので、その圧力
によりインク収容部４から液路８を通して共通液室１３
内にインク補充が行われる。

第１図において、インク収容部４内のインク液面は外気
に連通しており、一方各ノズル１６ももちろん外気に連
通している。　従って、液路１５のうちで最上部にある
液路内のインクには水頭差でＬの負圧がかかっている。

　インク消費によりインク収容部４のインク液面は更に
Ｈだけ下降するので、この状態では最上部の液路内のイ
ンクには水頭差で（Ｌ＋Ｈ）の負圧がかかる。　同様に
して、液路１５のうちで最下部にある液路内のインクに
はＭから（Ｍ＋１（）迄の負圧がかかる。

第２図、第３図及び第４図に第１図におけるノズル１６
のうちの１つの近傍の拡大図を示す。

第２図は上記負圧が適正な場合である。　この場合はノ
ズル１６におけるインク液のメニスカス２６は凹面とな
りその後退量も適正な範囲内にあり、ノズル１６から吐
出される際にも所定量の液滴が吐出されインクの切れが
良好で、従ってインク吐出駆動素子１７の駆動効率が最
大となる。

第３図は、インク収容部４内のインク液面が液路１５よ
りも高い位置にある場合であり（第１図の場合はおこら
ないが、装置によってはこの様な可能性もある）、イン
ク液は負圧ではなく加圧されるので、ノズル１６におけ
るインク液のメニスカス２６は凸面となりノズル１６か
ら突出する。

この状態ではインク吐出駆動素子１７の駆動効率が最小
となり最悪の場合にはインクは液滴状とならずノズル１
６からタレを生ずるのみである。

第４図は上記負圧が大きすぎる場合である。

この場合はノズル１６におけるインク液のメニスカス２
６は凹面となるが、その後退量が大きくなりインク液滴
の吐出スピードは低下しインク吐出駆動素子１７の駆動
効率も低下する。　負圧が更に大きい場合には液室１５
内のインクはノズル１６から吐出せず単に液路１５内を
往復するだけになり、最終的にはインクが液路１５内か
ら共通液室１３内へと抜は出てしまい、インク補給がで
きなくなる。　この様な状態は共通液室１３内の液圧変
動により生ずることが多い。

この様に液路１５内のインクにかかる圧力の差によりノ
ズル１６からのインク吐出の状態が変わ上記実施例のイ
ンクジェット記録装置においてはインク収容部４のイン
ク液面は全ての液路１５よりも下方に位置するので、容
易に液路１５内のインクに適正な負圧を４＝Ｊ与せしめ
第２図に示される良好な状態とすることができる。

インク吐出駆動素子１７としては適宜のエネルギー発生
体を用いることができる。　たとえば、ピエゾ素子の如
き電気−機械変換素子又は発熱素子の如き電気−熱変換
素子が用いられる。　第５図に、電気−機械変換素子を
インク吐出駆動素子１７として用いた場合のノズル１６
近傍の断面図を示す、　図において、駆動素子１７は液
路１５の壁面に埋め込まれた形で配置されている。

第６図に、本発明によるインクジェット記録装置の一実
施例の斜視図を示す、移動台３は、駆動モーター３１の
回転によりプーリー３２及び３３間を走行すべく巻回さ
れたワイヤー３４の適宜の位置に固定されており、これ
によりガイド軸ｌ及び２に沿って矢印方向に走行するこ
とができる。　記録紙Ｂは、駆動モーター３５かもの動
力によりベルト３６を介して回転せしめられる駆動ロー
ラー２２及び２３と紙押えローラー２４及び２５との間
に保持されており、これによりプラテン２１の面上をヘ
ッド９と所定の間隔を保って矢印方向に走行することが
できる。

移動台３がガイド軸ｌ及び２に沿って移動すると、その
際の機械的振動に基づき上記インク収容部４内のインク
Ａが揺動する。　しかるに上記実施例のインクジェット
記録装置においてはインク収容部４と共通液室１３との
中間に液室ｌＯが介在しているので、上記インク収容部
４内のインクＡの揺動の影響は共通液室１３内には殆ど
伝わらない、これにより、液路１５の内部のインクには
圧力変動が発生しに＜〈、従って第３図の様な状態には
なりにくい。

第６図に示される実施例においてはヘッド９が２個並列
に配列されている。　そして、移動台３の内部には各ヘ
ッド９に対応してそれぞれ第１図に示される様なインク
収容部４が設けられている。　各インク収容ＩＩＢ４に
は異なる色のインクＡを収容することができ、これによ
り２つのへラド９を同時作動せしめ２色印刷を行うこと
ができる。　第７図においてはへラド９は２個であるが
、同様にして３個以上を並列に配列することもできる。

　かくして、所望の数の原色インクを用いてカラー印刷
を行うことができる。

［本発明の効果］ 以上の如き本５１！１１によれば、インクジェット記録
装置においてノズルからのインク吐出の条件を良好に保
つことができ、良好な印刷を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインクジェット記録装置の断面図
であり、第２図、第３図、第４図及び第５図はそのノズ
ル近傍の断面図である。　第６図は本発明°によるイン
クジェット記録装置の斜視図である。 ３：移動台　４：インク収容部 ８：液路　９：記録ヘッド ｌＯ：液室　１３：共通液室 １５：液路　１６：ノズル １７：インク吐出駆動素子 １８：空気溜　２１ニブラテン Ａ：インク　Ｂ：記録紙 第　１　図 第　２　閃 ７ 第３図 ５ ７ ＠４図 ５ 手続補正書 昭牙口５８年１１月１１日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 特願昭５８−１６０００７号 ２、発明の名称 インクツニット記碌装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（１００）キャｌニア林式会社 ４、代理人 住所　東京都港区虎ノ門五丁目１３番１号虎ノ門４０森
ビル図面 ６、　補正の内容 別紙の通り稟５図及び第６図ＹＭＥｆる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質上水平方向に主走査を行う記録ヘッドに実質
   −し副走査方向に列状に複数のインク吐出ノズルが設け
   られており、該ノズルからインク液病を吐出するための
   エネルギーを発生するエネルギー発生体を有し、該イン
   ク液滴により被記録材にドツト状に印刷記録を行うイン
   クジェット記録装置において、各ノズルにそれぞれ液路
   を通じてインクを供給するための共通液室の上部には外
   気と連通可能な開口が設けられており、該開口は閉塞部
   材により開閉自在に塞がれており、上記共通液室はその
   」二部において最上部液路よりも高い位置にて中間液室
   に連通しており、該中間液室はその下部においてインク
   収容部と連通しており、該インク収容部はその上部にお
   いて外気と連通しており且つ該連通部は最下部液路より
   も低い位置にあることを特徴とする。インクジェット記
   録装置。
2. （２）共通液室の上部に最上部液路の共通液室側開口よ
   りも上方の位置に空気溜が形成されている。第１項のイ
   ンクジェット記録装置。