(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットメルトインクを加熱して溶融させる加熱手段を備えた記録ヘッドを主走査しながら、上記ホットメルトインクを噴射して印字を行うインクジェット記録装置において、
上記加熱手段は、上記ホットメルトインクを溶融させるのに十分な熱容量の交流ヒータと、上記ホットメルトインクの溶融状態を維持するのに必要最小限の熱容量の直流ヒータとを備えており、
上記交流ヒータと係脱可能であり、上記記録ヘッドがホームポジションに位置したときに該交流ヒータと係合し、該交流ヒータに電力を供給する交流電力供給手段と、
少なくとも上記記録ヘッドがホームポジションに位置しないとき、上記直流ヒータに電力を供給する直流電力供給手段と
を有していることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
上記直流電力供給手段は、上記記録ヘッドがホームポジションに位置したときには、上記直流ヒータに電力を供給しないことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
上記加熱手段は、絶縁材からなる平板状のベース部材を有しており、該ベース部材の両面に上記交流ヒーターと上記直流ヒータとがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、用紙にホットメルトインクを吹き付けて印字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】
ファクシミリ装置等の通信装置やパーソナルコンピュータ等の情報処理装置は、通常、文字や図形からなるデータを視覚情報として記録するように、これらのデータを用紙に記録可能な記録装置を有している。この記録装置には、インパクト方式や感熱方式、インクジェット方式等の各種の印字方式が採用されているが、近年においては、静粛性に優れ、各種材質の用紙に印字可能であると共に、明瞭な画質が得られるホットメルトインクを用いたインクジェット方式のインクジェット記録装置が注目されている。
【０００３】
上記のインクジェット記録装置は、従来、常温で固形化するホットメルトインクを加熱する直流ヒータを記録ヘッドに備えておき、この直流ヒータに対して電力を供給することによって、ホットメルトインクを加熱溶融して溶融状態を維持しながら、主走査される記録ヘッドのノズルからホットメルトインクを吐出させて用紙に吹き付けるように構成されている。そして、この構成によれば、ホットメルトインクを用紙に吹き付けたときに、溶融状態のホットメルトインクが急冷されて固形状態に変化するため、液状インクような用紙へのにじみが生じることがなく、極めて良好な画質が得られることになる。
【０００４】
【発明を解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、直流ヒーターの熱容量がホットメルトインクの溶融状態を維持する程度に設定されていると、記録装置の電源をオン状態にして立ち上げたときに、ホットメルトインクが直流ヒーターの加熱により固形状態から溶融状態になるまでに大きな待ち時間が生じることになる。そこで、装置立ち上げ時の待ち時間を短縮しようとすると、大きな熱容量の直流ヒーターを採用することが必要になるが、この場合には、直流ヒータに電力を供給する直流電源の容量も増大させることが必要となり、装置立ち上げ時にのみ必要とされるものとしては部品コストが過大になるという問題がある。
【０００５】
一方、直流電源の不要な交流ヒータを直流ヒータに代えて使用すれば、上述のような電源による部品コストの上昇を防止することができるが、この場合には、交流ヒータへの電力供給路に各種の安全規格（例えばＵＬ規格）を満足した二重絶縁等の強化配線が必要となるため、交流ヒータが記録ヘッドと共に主走査される際に、走査が強化配線により不安定化し易くなるという問題がある。さらに、この場合には、商用電源等が直接的に電力供給路に接続されるため、主走査時に外部ノイズにより誤動作が生じ易くなるという問題もある。
【０００６】
従って、本発明は、上記のような問題を生じさせることなく、装置立ち上げを短時間で完了させることができるインクジェット記録装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ホットメルトインクを加熱して溶融させる加熱手段を備えた記録ヘッドを主走査しながら、上記ホットメルトインクを噴射して印字を行うインクジェット記録装置において、上記加熱手段は、上記ホットメルトインクを溶融させるのに十分な熱容量の交流ヒータと、上記ホットメルトインクの溶融状態を維持するのに必要最小限の熱容量の直流ヒータとを有しており、上記交流ヒータと係脱可能であり、上記記録ヘッドがホームポジションに位置したときに該交流ヒータと係合し、該交流ヒータに電力を供給する交流電力供給手段と、少なくとも上記記録ヘッドがホームポジションに位置しないとき、上記直流ヒータに電力を供給する直流電力供給手段とを有していることを特徴としている。
【０００８】
これにより、記録ヘッドがホームポジションに位置しているときには、ホットメルトインクを溶融させるのに十分な熱容量の交流ヒータによって加熱されるため、ホットメルトインクが早急に加熱して溶融状態となる。従って、装置の立ち上げを短時間で完了させることができるようになっている。そして、主走査時において、ホットメルトインクを加熱する直流ヒータは、ホットメルトインクの溶融状態を維持するのに必要最小限の熱容量に設定されているため、この直流ヒータに電力を供給する直流電力供給手段の部品コストを低減させることができるようになっている。さらに、主走査時においては、交流ヒータと交流電力供給手段とが離隔されているため、記録ヘッドの走査の安定性が交流電力供給手段の例えば強化配線により低下することがないと共に、交流電力供給手段の電力に含まれる外部ノイズにより印字動作に誤動作が生じることがない。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の上記直流電力供給手段は、上記記録ヘッドがホームポジションに位置したときには、上記直流ヒータに電力を供給しないことを特徴としている。これにより、さらに、不要な電力の消費を抑制することが可能になる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１記載の上記加熱手段は、絶縁材からなる平板状のベース部材を有しており、該ベース部材の両面に上記交流ヒーターと上記直流ヒータとがそれぞれ形成されていることを特徴としている。これにより、さらに、ベース部材の両面に交流ヒーターと直流ヒータとがそれぞれ形成されているため、加熱手段を小型化することが可能になっている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１乃至図９に基づいて以下に説明する。
本実施例に係るインクジェット記録装置は、図２に示すように、筐体となる下カバー１および上カバー２を備えている。上カバー２の後部側には、多数枚の用紙２０を積層して収容可能な給紙機構３・４が前後に設けられている。これらの給紙機構３・４の下端部の近傍には、給紙ローラ５・６がそれぞれ配設されており、給紙ローラ５・６は、給紙機構３・４に収容された用紙２０を搬送経路７に送り出すようになっている。
【００１２】
上記の搬送経路７は、第１搬送ローラ８と第２搬送ローラ９と排紙トレイ部１０と排紙口１ａとを給紙機構３・４側からこの順に有しており、第１および第２搬送ローラ８・９により用紙２０を矢符方向（副操作方向）に定量的または連続的に移動させながら、用紙２０を排紙口１ａから機外に排紙させるようになっている。
【００１３】
上記の搬送経路７の上カバー２側には、印字機構本体１１が配置されている。印字機構本体１１は、記録ヘッド１２と、記録ヘッド１２に接合されたキャリッジ１３と、キャリッジ１３を副走査方向に対して垂直となる主走査方向に移動自在に支持するガイド部材１４と、キャリッジ１３をガイド部材１４に沿わせて主走査方向に往復移動（主走査）させる図示しない走行機構とを有している。
【００１４】
上記の記録ヘッド１２は、図３に示すように、ホットメルトインクを吐出させるヘッド部１５と、ヘッド部１５に供給されるホットメルトインクを収容するタンク部１６とからなっている。尚、インクジェット記録装置に用いられるホットメルトインクとは、常温で固形化し、軟化点が４０〜１４０℃、融点が５０〜１５０℃、インクから吐出される際のインク粘度が３〜５０ｃｐｓである性質を有したインクの総称であり、好ましくは３０〜９０％のワックスと、５〜７０％の樹脂と、０．１〜１０％の色剤と、その他の添加剤（増粘剤や海面活性剤、溶解剤等）とからなっている。
【００１５】
上記のヘッド部１５は、図４および図５にも示すように、用紙２０に対向され、副走査方向に多数のノズル２１ａが形成されたノズルプレート２１を有している。ノズルプレート２１は、キャビティプレート２２に接合されており、キャビティプレート２２には、各ノズル２１ａに対応して形成された多数のインク吐出溝２２ａおよびインク室溝２２ｂと、全てのインク室溝２２ｂに接続されたインク供給溝２２ｃとが形成されている。
【００１６】
上記のキャビティプレート２２の全面には、ダイアフラム２３が接合されている。ダイアフラム２３は、キャビティプレート２２の各溝２２ａ〜２２ｃの上面を塞ぐことによって、ノズル室２７とインク室２８とインク供給室２９とを形成させるようになっている。そして、ダイアフラム２３には、ベースプレート２５に支持された多数の圧電素子部材２４が接合されており、各圧電素子部材２４は、ダイアフラム２３を介してインク室２８の上方に位置するように配置されている。
【００１７】
上記の圧電素子部材２４は、ジルコンチタン酸鉛（ＰＺＴ）等の材質からなっており、記録ヘッド１２の製造時において、所定温度（例えば１３０℃）下で所定電圧（例えば８０Ｖ）を印加することにより分極処理されている。また、本実施例の圧電素子部材２４の各々には、その分極方向と同一方向の極性を有する駆動電圧が印加されるように少なくとも一対の電極が設けられている。一般に、圧電素子は、分極方向と同一の電界をかけられると、電極の平行方向に伸び、垂直方向に縮む特性を呈する。そして、上記電極を介して圧電素子部材２４に電圧を印加すると、圧電素子部材２４は、印加される駆動電圧に応じた伸縮量で伸縮し、ダイアフラム２３を上下に変位させてインク室２８の容積を増減させることによって、インク室２８のインクをノズル室２７およびノズル２１ａを介して用紙２０方向に吐出させるようになっている。
【００１８】
上記の圧電素子部材２４を支持するベースプレート２５には、平板状に形成されたフロントヒータ２６（加熱手段）が面状に接合されている。フロントヒータ２６は、図３に示すように、ベースプレート２５からタンク部１６のインク供給路１６ａにかけて配設されており、ベースプレート２５を介して圧電素子部材２４およびインク供給室２９のホットメルトインクを加熱すると共に、インク供給路１６ａのホットメルトインクを加熱するようになっている。
【００１９】
上記のインク供給路１６ａは、タンク部１６のインク収容室１６ｂに連通されており、インク収容室１６ｂに収容されたホットメルトインクをインク供給室２９に流動させるようになっている。インク収容室１６ｂの底面壁には、図６に示すように、タンクヒータ３１（加熱手段）が貼設されており、タンクヒータ３１は、インク収容室１６ｂに収容されたホットメルトインクを加熱して溶融させるようになっている。
【００２０】
上記のフロントヒータ２６およびタンクヒータ３１は、図７に示すように、アルミナ等の絶縁材からなる平板状のベース部材６１と、ベース部材６１の一方面に形成された酸化ルテニウム等の発熱材からなる交流ヒーター部６２と、ベース部材６１の他方面に形成された酸化ルテニウム等の発熱材からなる直流ヒーター部６３と、これらの交流ヒーター部６２および直流ヒーター部６３の上面に積層された鉛ガラス等からなる保護部材６４・６４とを有している。そして、交流ヒーター部６２および直流ヒーター部６３の一端部には、ベース部材６１の両面に形成されたＡｇ−Ｐｄ等の電極部材６５・６５が接続されており、これらの電極部材６５・６５に接続されたリード線６６・６６を介して交流電力および直流電力がそれぞれ供給されるようになっている。
【００２１】
上記のフロントヒータ２６およびタンクヒータ３１の直流ヒーター部６３・６３は、ホットメルトインクの溶融状態を維持するのに必要最小限の熱容量に設定されており、図１に示すように、リード線６６を介して筐体内に設けられた直流電源７４（直流電力供給手段）に接続されている。そして、これらの直流ヒーター部６３・６３は、装置電源がオン状態にされている期間（ホームポジション時、走査ポジション時）、直流電源７４から電力が供給されるようになっている。
【００２２】
一方、フロントヒータ２６およびタンクヒータ３１の交流ヒーター部６２・６２は、固形状態のホットメルトインクを早急に溶融状態にまで加熱するのに十分な熱容量に設定されており、図８にも示すように、リード線６６を介してソケット７１に接続されている。ソケット７１は、ホームポジション側の下カバー１の側壁に対向するように、記録ヘッド１２の側壁１２ａに設けられている。また、下カバー１の側壁には、ソケット７１に対向配置され、ソケット７１に係脱可能なプラグ７２（交流電力供給手段）が設けられており、プラグ７２は、記録ヘッド１２がホームポジションに位置したときに、ソケット７１に係合して電気的に接続状態にされるようになっている。そして、プラグ７２は、図示しない電磁スイッチおよび二重絶縁等の強化配線７５（交流電力供給手段）を介して交流電源７３（交流電力供給手段）に接続されている。これにより、交流電源７３は、ソケット７１とプラグ７２とが接続状態になっている記録ヘッド１２のホームポジション時にのみ、電力をフロントヒータ２６およびタンクヒータ３１の交流ヒーター部６２・６２に供給するようになっている。
【００２３】
上記のフロントヒータ２６やタンクヒータ３１、圧電素子部材２４等を備えた印字機構本体１１は、図９に示すように、記録装置制御系４０により制御されるようになっている。記録装置制御系４０は、バス４６を介して接続されたＣＰＵ４２、ＲＯＭ４３、ＲＡＭ４５、タイマー４４、インターフェース４９、メカ制御部４７、ヒータ制御部５３、および電圧制御部５４を有している。
【００２４】
ＲＯＭ４３には、出力データ記憶領域のドットデータを印字させる印字ルーチン等の各種の制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ４５には、主走査方向アドレスおよび副走査方向アドレスからなるマトリックス状のデータテーブルにドットデータを格納する出力データ記憶領域が形成されている。また、タイマー４４は、現在の時刻を示す時刻データを出力するようになっており、インターフェース４９は、図示しないパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に接続され、この情報処理装置からのイメージデータ等の情報データを記録装置制御系４０に入力させるようになっている。
【００２５】
また、メカ制御部４７は、記録ヘッド１２を主走査させるＣＲモータ５５と、用紙２０を副走査させるＰＦモータ５６とに接続されている。ヒータ制御部４８は、図３のフロントヒータ２６およびタンクヒータ３１に接続されており、これらのヒータ２６・３１にそれぞれ設けられたサーミスタ５０・５０から発熱温度を得ることによって、ヒータ２６・３１を所定の温度に調整するようになっている。また、電圧制御部５４は、記録ヘッド１２の圧電素子部材２４に印加される駆動電圧を発生するようになっている。
【００２６】
そして、このような構成を有した記録装置制御系４０は、記録ヘッド１２が走査ポジションに位置する印字動作時において、フロントヒータ２６およびタンクヒータ３１の直流ヒーター部６３・６３によりホットメルトインクの溶融状態を維持しながら、モータ５５・５６の作動により記録ヘッド１２の主走査と用紙２０の副走査とを繰り返すことによって、ＲＡＭ４５の出力データ記憶領域に格納されたドットデータを用紙２０に１バンド単位で印字させるようになっている。また、記録ヘッド１２がホームポジションに位置する電源投入時等においては、両ヒータ２６・３１の直流ヒーター部６３・６３および交流ヒーター部６２・６２によりホットメルトインクを加熱して溶融を促進させるようになっている。
【００２７】
上記の構成において、インクジェット記録装置の動作を説明する。
図１に示すように、記録ヘッド１２がホームポジションに位置された場合には、下カバー１側のプラグ７２が記録ヘッド１２側のソケット７１に係合して電気的に接続状態となる。従って、この状態において、記録装置の電源がオン状態にされると、強化配線７５、プラグ７２、およびソケット７１を介してヒータ２６・３１の交流ヒーター部６２・６２に電力が供給されることになる。また、同時に、交流電源７３から強化配線７５を介して直流電源７４にも電力が供給され、直流電源７４により直流に変換された後、この直流の電力がリード線６６を介してヒータ２６・３１の直流ヒーター部６３・６３に供給されることになる。
【００２８】
これにより、フロントヒータ２６に備えられた交流ヒーター部６２および直流ヒーター部６３が発熱することによって、図３のヘッド部１５に存在するホットメルトインクが大容量の熱量により急速に加熱され、固形状態から溶融状態にされることになる。また、タンクヒータ３１に備えられた交流ヒーター部６２および直流ヒーター部６３が発熱することによって、図３のタンク部１６に存在するホットメルトインクが大容量の熱量により急速に加熱され、固形状態から溶融状態にされることになる。従って、装置立ち上げが短時間で完了し、以降の印字動作が実施されるまで、これらの交流ヒーター部６２および直流ヒーター部６３によりホットメルトインクが所定温度の溶融状態に維持されることになる。
【００２９】
次に、印字動作が開始されると、図９に示すように、メカ制御部５２がＣＲモータ５５を介して記録ヘッド１２を主走査すると共に、ＲＡＭ４５の出力データ記憶領域に格納されたドットデータに基づいて駆動電圧発生部５４から駆動電圧を圧電素子部材２４に印加させることになる。これにより、図３および図４に示すように、圧電素子部材２４が駆動電圧に応じた伸縮量で伸縮し、ダイアフラム２３を上下に変位させてインク室２８の容積を増減させることによって、インク室２８のインクがノズル室２７およびノズル２１ａを介して用紙２０方向に吐出されることになる。そして、記録ヘッド１２の主走査により１バンド分の印字が行われると、ＰＦモータ５６により用紙２０が１バンド分の紙送り量で副走査された後、次段の印字が開始されることになる。この後、用紙２０に対する印字が完了すると、この用紙２０は、搬送経路７から排紙口１ａを介して機外に排紙されることになる。
【００３０】
この際、図１に示すように、印字動作中において、記録ヘッド１２が主走査により走査ポジションに位置していると、ソケット７１とプラグ７２とが離反した状態になっているため、交流電源７３の電力は、交流ヒーター部６２に供給されることがない。従って、フロントヒータ２６およびタンクヒータ３１は、直流電源７４の電力のみがリード線６６を介して直流ヒーター部６３・６３に供給されるため、溶融状態を維持するのに必要最小限に設定された直流ヒーター部６３・６３の熱容量でもってホットメルトインクが加熱され、ホットメルトインクの溶融状態が維持されることになる。そして、このような主走査時において、記録ヘッド１２に接続されているリード線６６が記録ヘッド１２の走査の安定性を阻害させる要因となるが、リード線６６が交流用の強化配線７５よりも極めて細く柔軟なものであるため、記録ヘッド１２の走査の安定性がリード線６６により低下することがない。また、交流電源７３の電力に外部ノイズが含まれている場合でも、プラグ７２とソケット７１とが離反されているため、印字動作が外部ノイズにより誤動作することもない。
【００３１】
尚、本実施例においては、記録ヘッド１２がホームポジションに位置した場合には、交流電源７３の電力と直流電源７４の電力とが供給されるようになっているが、これに限定されることはなく、交流電源７３の電力のみが供給されるようになっていても良い。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、ホットメルトインクを加熱して溶融させる加熱手段を備えた記録ヘッドを主走査しながら、上記ホットメルトインクを噴射して印字を行うインクジェット記録装置において、上記加熱手段は、上記ホットメルトインクを溶融させるのに十分な熱容量の交流ヒータと、上記ホットメルトインクの溶融状態を維持するのに必要最小限の熱容量の直流ヒータとを備えており、上記交流ヒータと係脱可能であり、上記記録ヘッドがホームポジションに位置したときに該交流ヒータと係合し、該交流ヒータに電力を供給する交流電力供給手段と、少なくとも上記記録ヘッドがホームポジションに位置しないとき、上記直流ヒータに電力を供給する直流電力供給手段とを有している構成である。
【００３３】
これにより、記録ヘッドがホームポジションに位置しているときには、ホットメルトインクを溶融させるのに十分な熱容量の交流ヒータによって加熱されるため、ホットメルトインクが早急に加熱して溶融状態となる。従って、装置の立ち上げを短時間で完了させることができるようになっている。そして、主走査時において、ホットメルトインクを加熱する直流ヒータは、ホットメルトインクの溶融状態を維持するのに必要最小限の熱容量に設定されているため、この直流ヒータに電力を供給する直流電力供給手段の部品コストを低減させることができるようになっている。さらに、主走査時においては、交流ヒータと交流電力供給手段とが離隔されているため、記録ヘッドの走査の安定性が交流電力供給手段の例えば強化配線により低下することがないと共に、交流電力供給手段の電力に含まれる外部ノイズにより印字動作に誤動作が生じることがないという効果を奏する。
【００３４】
請求項２の発明は、請求項１記載の上記直流電力供給手段は、上記記録ヘッドがホームポジションに位置したときには、上記直流ヒータに電力を供給しない構成である。これにより、さらに、不要な電力の消費を抑制することが可能になるという効果を奏する。
【００３５】
請求項３の発明は、請求項１記載の上記加熱手段は、絶縁材からなる平板状のベース部材を有しており、該ベース部材の両面に上記交流ヒーターと上記直流ヒータとがそれぞれ形成されている構成である。これにより、さらに、ベース部材の両面に交流ヒーターと直流ヒータとがそれぞれ形成されているため、加熱手段を小型化することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット記録装置の動作状態を示す説明図である。
【図２】インクジェット記録装置の概略構成図である。
【図３】記録ヘッドの内部構造を示す説明図である。
【図４】記録ヘッドのヘッド部の内部構造を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】記録ヘッドのヘッド部の分解斜視図である。
【図６】タンクヒータの構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。
【図７】タンクヒータおよびフロントヒータの要部縦断面図である。
【図８】記録ヘッドの内部構造を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図９】記録装置制御系のブロック図である。
【符号の説明】
１１  印字機構本体
１２  記録ヘッド
１５  ヘッド部
１６  タンク部
２０  用紙
２１  ノズルプレート
２２  キャビティプレート
２３  ダイアフラム
２４  圧電素子部材
２５  ベースプレート
２６  フロントヒータ
２７  ノズル室
２８  インク室
２９  インク供給室
３１  タンクヒータ
５３  ヒータ制御部
５４  電圧制御部
５５  ＣＲモータ
５６  ＰＦモータ
６１  ベース部材
６２  交流ヒーター部
６３  直流ヒーター部
６６  リード線
７２  プラグ
７４  直流電源
７５  強化配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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