JPH04220347A - インク定着装置および該インク定着装置を有する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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被記録媒体の被記録面
に付着したインクを定着させるインク定着装置および該
インク定着装置を有するインクジェット記録装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録装置などの記
録装置により記録紙などの被記録媒体に高速で印字を行
なった場合、その印字動作を停滞させないために、前記
印字により記録紙の被記録面に付着したインクを速かに
定着させるインク定着装置が設けられている。

【０００３】従来のインク定着装置は、記録紙の被記録
面と反対側の面に当接する発熱体や、記録紙の被記録面
に赤外線を放射する赤外線放射体などの、電力を使用し
た加熱手段により、記録紙を加熱してインク中の揮発性
分を蒸発させてインクの定着を行なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のインク定着
装置において、加熱手段が高温になるまでのウォームア
ップ時間中は、インクの定着が不十分になるのでウォー
ムアップ時間が経過するまで待つ必要があり、また、い
つでもインクの定着が速かにできるようにするためには
加熱手段を高温に保つ必要があり、そのための電力の消
費が大きくなってしまうという問題点がある。

【０００５】さらに、加熱手段により記録紙が発火しな
いための安全対策や、使用者が火傷をしないための安全
対策など、大掛かりな安全対策手段を設ける必要がある
という問題点がある。

【０００６】本発明は、上記従来の技術の有する問題に
鑑みてなされたものであり、従来の加熱手段においてみ
られたウォームアップ時間、大きな電力消費、大掛かり
な安全対策手段など一切不要で、被記録媒体の被記録面
に付着したインクを速かに定着させることができるイン
ク定着装置および該インク定着装置を有するインクジェ
ット記録装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のインク定着装置は、円筒状の通気性を有する
吸収体を、被記録媒体のインクが付着した被記録面と外
周面が接触する位置に回転自在に設け、前記吸収体の内
側に、該吸収体を通して空気を吸引する吸引手段を設け
たことを特徴とするものである。

【０００８】また、吸引手段は、吸収体の内周に嵌入し
たシリンダ部材の外周面に吸引孔を穿孔し、前記吸引孔
が前記吸収体を通して空気を吸引するための吸引力を発
生させる真空発生源を前記シリンダ部材に内蔵して前記
吸引孔と連通させたものとしたものや、吸収体の外周面
には、回転自在に軸支されたインクを吸収する拭き取り
ローラが当接しているものもある。

【０００９】つぎに、本発明のインクジェット記録装置
は、被記録媒体を搬送する搬送手段と、前記被記録媒体
にインクを飛翔させて記録を行なう記録ヘッドとを有す
るインクジェット記録装置において、円筒状の通気性を
有する吸収体を、前記被記録媒体のインクが付着した被
記録面と外周面が接触する位置に回転自在に設け、前記
吸収体の内側に、該吸収体を通して空気を吸引する吸引
手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１０】また、記録ヘッドは、熱エネルギーを利用
してインクを吐出するものであって、該熱エネルギーを
発生するための電気熱変換体を備えたものとしたものや
、被記録媒体の記録領域の全幅にわたって吐出口が形成
されているフルラインタイプとしたものもある。

【００１１】

【作用】上記のように構成された本発明のインク定着装
置および該インク定着装置を有するインクジェット記録
装置において、円筒状の通気性を有する吸収体は、被記
録媒体のインクが付着した被記録面と接触して、前記イ
ンクのうち未定着のインクを外周面から内部に吸収する
。吸収体の内側に設けられた吸引手段は吸収体を通して
空気を吸引するので、前記吸収体の内部に吸収されたイ
ンクは、前記空気とともに吸収体の内周面から吸引手段
に吸引される。

【００１２】また、吸収体は回転自在に設けられている
ので、吸収体の外周面が、移動する被記録媒体の被記録
面と接触するときに、外周面と被記録面との摩擦力によ
り吸収体が回転される。

【００１３】吸収体の外周面に、回転自在に軸支された
インクを吸収する拭き取りローラが当接している構成の
ものでは、拭き取りローラが吸収体の外周面に残留する
インクを吸収する。

【００１４】

【実施例】本発明のインク定着装置を有するインクジェ
ット記録装置の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１５】図１において、被記録媒体である記録紙３
を搬送する搬送手段は、少なくとも１個が強制回転され
る一対の給紙ローラ２ａ、２ｂと、強制回転される排紙
ローラ４と、後述する回転自在に設けられた吸収体ロー
ラ５とからなる。前記記録紙３は、図の左端のロール状
に巻かれた部分から、一対の給紙ローラ２ａ、２ｂの間
を通り、プラテン９に沿って矢印Ａ方向に進み、排紙ロ
ーラ４と吸収体ローラ５との間を通って支持板１０に沿
ってさらに進む。前記一対の給紙ローラ２ａ、２ｂが記
録紙３を挟み付けて回転し、該一対の給紙ローラ２ａ、
２ｂと連動して排紙ローラ４と吸収体ローラ５とが記録
紙３を挟み付けて回転することにより、記録紙３が矢印
Ａ方向に搬送される構成となっている。

【００１６】記録ヘッド１は、記録紙３の記録領域の全
幅（図の紙面に対して垂直方向）にわたって吐出口（不
図示）が形成されているフルラインタイプであり、該吐
出口がプラテン９により支持された記録紙３の被記録面
３ａに対して所定の距離だけ離反する位置に固定されて
いる。

【００１７】前記記録紙３の被記録面３ａと接触する吸
収体である吸収体ローラ５は、ポリエチレン焼結体やセ
ラミックなどの材料からなる通気性を有する多孔質体で
あり、円筒状に形成されたものである。前記吸収体ロー
ラ５の内周には、インクジェット記録装置の本体（不図
示）に固定された外形が円柱状のシリンダ部材６が嵌入
しており、吸収体ローラ５の内周面とシリンダ部材６の
外周面とが互いに接触した状態で、吸収体ローラ５がシ
リンダ部材６の外周面に沿って自在に回転できる構成と
なっている。

【００１８】前記シリンダ部材６には真空発生源である
公知のベーンポンプ７が内蔵されており、該ベーンポン
プ７の４個のベーン７ｂは、ロータ７ａの４個の溝に径
方向に摺動自在にそれぞれ嵌入されて、ロータ７ａが不
図示の回転駆動源により矢印Ｂ方向に回転されるときに
、遠心力により径方向外側へ押し出されてその先端がシ
リンダ部材６の内周面と摺接しながら回転する構成とな
っている。前記ベーンポンプ７の吸気口でもある複数個
の吸引孔６ａは、シリンダ部材６の外周面のうち被記録
面３ａとにより吸収体ローラ５を挟む位置に、記録紙３
の記録領域の全幅にわたってスリット状に穿孔されてい
る。前記ベーンポンプ７の排気口となる排出溝６ｂは、
シリンダ部材６の内周面のうち各吸引孔６ａとシリンダ
部材６の中心軸を挟んで反対側の位置に形成されており
、不図示の廃インクタンクに連通している。

【００１９】前記吸収体ローラ５の外周面には、インク
を吸収することができる材料を周面に被覆した拭き取り
ローラ８が当接している。前記拭き取りローラ８は、イ
ンクジェット記録装置の本体に回転自在に軸支されてお
り、吸収体ローラ５が回転することにより回転される構
成となっている。

【００２０】つぎに、本実施例の動作について説明する
。記録紙３の被記録面３ａに記録ヘッド１の吐出口から
インクを吐出させる印字が始まると、同時にベーンポン
プ７が駆動され始める。前記印字により被記録面３ａに
インクが付着された記録紙３が搬送手段により矢印Ａ方
向に搬送されて吸収体ローラ５と排紙ローラ４との間を
通過する。

【００２１】このとき、記録紙３の被記録面３ａと接触
する吸収体ローラ５は、該吸収体ローラ５の外周面と被
記録面３ａとの摩擦力により矢印Ｂ方向に回転されなが
ら、被記録面３ａに付着したインクのうち未定着のイン
クを前記外周面から内部に吸収する。シリンダ部材６の
各吸引孔６ａは、前記ベーンポンプ７の駆動により発生
した吸引力により吸収体ローラ５を通して空気を吸引し
、この空気とともに、吸収体ローラ５の内部に吸収され
たインクを該吸収体ローラ５の内周面からシリンダ部材
６内に吸引する。シリンダ部材６、すなわち、ベーンポ
ンプ７内に吸引された空気およびインクは排出溝６ｂを
通って廃インクタンクに排出される。また、前記ベーン
ポンプ７内に吸引されたインクのうち一部は、遠心力に
よりシリンダ部材６の内周面に沿って排出溝６ｂに達す
る。

【００２２】他方、未定着のインクが前記被記録面３ａ
から吸収体ローラ５の外周面に残留してしまう場合があ
るが、その場合のインクは、拭き取りローラ８により吸
収体ローラ５の外周面から拭き取りローラ８内に吸収さ
れる。

【００２３】その結果、記録紙３の被記録面３ａに付着
したインクを速かに定着させることができる。また、吸
収体ローラ５は回転しながら被記録面３ａと接触するの
で、被記録面３ａに付着したインクを擦り付けてしまう
こともない。さらに、吸収体ローラ５の内部や外周面に
インクが残留しないので、一度インクを吸収した吸収体
ローラ５がつぎの被記録面３ａと接触するときにも、吸
収体ローラ５から被記録面３ａにインクを転写してしま
うことがない。

【００２４】本実施例では、複数個の吸引孔６ａがシリ
ンダ部材６の外周面のうち被記録面３ａとにより吸収体
ローラ５を挟む位置に穿孔された例を示したが、特にこ
の位置に限るものではなく、吸収体ローラ５の内側から
該吸収体ローラ５を通して空気を吸引できる位置であれ
ばよい。また、前記各吸引孔６ａはスリット状に穿孔さ
れたものであるが、１個の長孔状のものであってもよく
、吸引時に吸収体ローラ５を吸い込んでしまわないもの
であればよい。

【００２５】真空発生源であるベーンポンプ７をシリン
ダ部材６に内蔵してシリンダ部材６の内部空間を有効利
用した例を示したが、ベーンポンプ７を特に内蔵する必
要はなく、ベーンポンプをシリンダ部材６の外部に設け
て、該ベーンポンプと吸引孔とをパイプ等により連通し
た構成としてもよい。

【００２６】ベーンポンプ７のベーン７ｂの数は４個で
あるがこの数に限るものではない。また、ベーンポンプ
７は、その形状を考慮すると、シリンダ部材６に内蔵す
るものとして最適のものであるが、これに代えて、歯車
ポンプ、ルーツポンプなどの他の方式の真空発生源を使
用してもよい。

【００２７】吸収体ローラ５に、ポリエチレン焼結体や
セラミックなどの材料からなる通気性を有する多孔質体
を用いた例を示したが、これに限る必要はなく、繊維状
の紙や布など、通気性を有してインクを吸収することが
できる他の材料からなる吸収体ローラであってもよい。

【００２８】本実施例では、フルラインタイプの記録ヘ
ッド１を使用したインクジェット記録装置を示したが、
記録ヘッドが記録紙に対して移動しながら印字を行なう
、シリアルタイプのインクジェット記録装置にも本発明
を適用できることは言うまでもない。このシリアルタイ
プのインクジェット記録装置の場合には、印字の際、記
録紙が間欠に搬送されるので、記録紙の搬送中にはベー
ンポンプの駆動を停止し、記録紙の停止中にはポンプを
駆動するように構成して、ベーンポンプを駆動するため
のエネルギの無駄な消費を低減することができる。

【００２９】また、本発明のインク定着装置をインクジ
ェット記録装置に適用した例を示したが、本発明のイン
ク定着装置は、インクジェット記録装置に限らず、記録
紙の被記録面にインクを付着させて記録を行なう記録装
置にも適用できる。

【００３０】つぎに、前記記録ヘッド１について、図２
を参照してさらに説明する。ガラス、シリコンウエハー
などからなる基板９０の一面には、電気熱変換体８１ｃ
を有する複数の電極８１ｄがエッチング、蒸着、スパッ
タリングなどの半導体製造プロセスにより成膜形成され
て所定の間隔を置いて並んでおり、前記複数の電極８１
ｄの各間には流路壁８１ｆがそれぞれ形成されている。 前記基板９０と各流路壁８１ｆと天板８２とにより囲ま
れる空間がそれぞれ液流路８１ｅを構成し、外側に開放
する開口がそれぞれ吐出口８１ａとなっている。また、
前記各液流路８１ｅの内側の開口は、共通液室８１ｇに
それぞれ通じており、不図示のタンク部からインク供給
管８３およびコネクタ８４を順次経て共通液室８１ｇ内
に供給されたインクが、さらに各液流路８１ｅに流入す
るようになっている。

【００３１】ここで、前記各吐出口８１ａからインクが
吐出されるときの動作について説明すると、共通液室８
１ｇに供給されて一時的に貯えられたインクは、毛管現
象により液流路８１ｅに侵入し、吐出口８１ａでメニス
カスを形成して前記液流路８１ｅを満たした状態を保つ
。このとき、電極８１ｄを介して電気熱変換体８１ｃが
通電されて発熱すると、該電気熱変換体８１ｃ上のイン
クが急激に加熱されて液流路８１ｅ内に気泡が発生し、
この気泡の膨張により吐出口８１ａからインクが吐出さ
れる。

【００３２】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもキヤノン株式会社の提唱するバブルジェット方式
の記録ヘッド、インクジェット記録装置に於いて、優れ
た効果をもたらすものである。

【００３３】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一つの駆動信号を印
加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発
生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結果
的にこの駆動信号に一対一対応し液体（インク）内の気
泡を形成出来るので有効である。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４３４
５２６２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
国特許第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。

【００３４】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、液流路、電気熱変換
体の組み合わせ構成（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４５５８３３３号明細書、米国特許第
４４５９６００号明細書を用いた構成のものにも本発明
は有効である。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年第１２３６７０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せる構成を
開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた
構成としても本発明は有効である。

【００３５】更に、インクジェット記録装置が記録でき
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
れているような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。

【００３６】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。

【００３７】又、本発明のインクジェット記録装置の構
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、キャピング手段、
クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或
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。

【００３８】更に、インクジェット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インクジ
ェット記録装置にも本発明は極めて有効である。

【００３９】以上説明した本発明の実施例においては、
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或い
は、上述のインクジェットではインク自体を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。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおり構成され
ているので以下に記載するような効果を奏する。

【００４１】円筒状の通気性を有する吸収体は、被記録
媒体のインクが付着した被記録面と接触して前記インク
のうち未定着のインクを外周面から内部に吸収するので
、インクを速かに定着させることができる。前記吸収体
は回転自在に設けられているので、移動する被記録媒体
の被記録面と吸収体の外周面が接触しても、被記録面に
付着しているインクを擦り付けてしまうことがない。 また、前記吸収体の内部に吸収されたインクは、吸引手
段により該吸収体を通して吸引される空気とともに、吸
収体の内周面から吸引手段に吸引されるので、吸収体の
内部にインクが残らず、一度インクを吸収した吸収体が
つぎに被記録面と接触するときにも、吸収体から被記録
面にインクを転写してしまうことがない。

【００４２】本発明は、従来の加熱手段のようにウォー
ムアップ時間の経過を待つことなく、すぐに被記録媒体
のインクの定着を行なうことができ、被記録媒体への印
字動作を停滞させることもない。したがって、例えば、
ファクシミリ装置など直ちに印字を開始したい装置に適
用したときには非常に有効なものとなる。

【００４３】従来の加熱手段のように高温に保つための
電力は不要であり、インクの定着のときにだけ吸引手段
を駆動させればよいので、エネルギの節減をすることが
できる。

【００４４】さらに、従来の加熱手段において必要であ
った大掛かりな安全対策手段を特に設ける必要はないの
で、製造コストを低減することができる。

【００４５】また、請求項３に記載の発明では、吸収体
の外周面にインクが残留してしまった場合でも、拭き取
りローラが前記インクを除去するので、前記インクが被
記録媒体の被記録面に転写されてしまうことを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施例の
模式図である。

【図２】同実施例の記録ヘッドの一部を破断した要部斜
視図である。

【符号の説明】

１　　　　　　記録ヘッド ２ａ，２ｂ　　　　給紙ローラ ３　　　　　　記録紙 ３ａ　　　　被記録面 ４　　　　　　排紙ローラ ５　　　　　　吸収体ローラ ６　　　　　　シリンダ部材 ６ａ　　　　吸引孔 ６ｂ　　　　排出溝 ７　　　　　　ベーンポンプ ７ａ　　　　ロータ ７ｂ　　　　ベーン ８　　　　　　拭き取りローラ ９　　　　　　プラテン １０　　　　　　支持板 ８１ａ　　　　吐出口 ８１ｃ　　　　電気熱変換体 ８１ｄ　　　　電極

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　円筒状の通気性を有する吸収体を、被
   記録媒体のインクが付着した被記録面と外周面が接触す
   る位置に回転自在に設け、前記吸収体の内側に、該吸収
   体を通して空気を吸引する吸引手段を設けたことを特徴
   とするインク定着装置。
2. 【請求項２】　　吸引手段は、吸収体の内周に嵌入した
   シリンダ部材の外周面に吸引孔を穿孔し、前記吸引孔が
   前記吸収体を通して空気を吸引するための吸引力を発生
   させる真空発生源を前記シリンダ部材に内蔵して前記吸
   引孔と連通させたものである請求項１に記載のインク定
   着装置。
3. 【請求項３】　　吸収体の外周面には、回転自在に軸支
   されたインクを吸収する拭き取りローラが当接している
   請求項１または２に記載のインク定着装置。
4. 【請求項４】　　被記録媒体を搬送する搬送手段と、前
   記被記録媒体にインクを飛翔させて記録を行なう記録ヘ
   ッドとを有するインクジェット記録装置において、円筒
   状の通気性を有する吸収体を、前記被記録媒体のインク
   が付着した被記録面と外周面が接触する位置に回転自在
   に設け、前記吸収体の内側に、該吸収体を通して空気を
   吸引する吸引手段を設けたことを特徴とするインクジェ
   ット記録装置。
5. 【請求項５】　　記録ヘッドは、熱エネルギーを利用し
   てインクを吐出するものであって、該熱エネルギーを発
   生するための電気熱変換体を備えたものとした請求項４
   に記載のインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】　　記録ヘッドは、被記録媒体の記録領域
   の全幅にわたって吐出口が形成されているフルラインタ
   イプである請求項４または５に記載のインクジェット記
   録装置。