JP2006168103A - インクジェット記録装置及び吐出回復方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 印字開始時の印字品位を保つことを目的とした、第一吐出悪化を防止し第一吐出のし易いインクの順に予備吐出を行う、インクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 複数の記録ヘッドを持ち、それぞれの記録ヘッドを順次予備吐出していくインクジェット記録装置において、印字開始の第一吐出のし易いインク色から順番に予備吐出をしていく事を特徴とするインクジェット記録装置である。これにより、予備吐出と印字開始までの間のヘッドフェイス面・ノズル周り・ノズル内のインク固着・粘度上昇を防げ、印字開始の記録媒体に印字された印字物の印字不良を防ぐことが出来る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置および記録ヘッドに関し、さらに詳しくは記録ヘッドの吐出回復機構を有するインクジェット記録装置および記録ヘッドに関する。

また本発明は、紙、糸、繊維、布、金属、プラスチック、ゴム、ガラス、木材、セラミックなどの被記録媒体に対して記録を行う、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができるものである。

なお、本発明における「記録」とは、文字や図形などのように意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけではく、パターンなどのように意味を持たない画像を付与することも意味するものである。

近年、記録ヘッドに配列された複数の吐出口より記録液（以下、インクともいう）を吐出して、記録媒体に対して記録を行うインクジェット記録装置が普及している。インクの吐出方法としては、バブルジェット（登録商標）方式やピエゾ方式などが挙げられる。バブルジェット（登録商標）方式は、記録ヘッドに配列された吐出口それぞれに対応して設けられたヒーターに電気的信号を印加して発熱させ、このときインク中に発生する気泡の生成圧力によってインク滴を吐出飛翔させ、これを被記録材に付着させて記録するように構成されている。このバブルジェット（登録商標）記録方法を用いる記録装置には、米国明細書第4723129号に開示されているように、インクを吐出するための吐出口と、この吐出口に連通するインク流路と、インク流路内に配された、インクを吐出するためのエネルギー発生手段としての電気熱変換体が一般に配されている。

このような記録方法によれば、品位の高い画像を高速、低騒音で記録することができるとともに、この記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐出口を高密度に配置することができるため、小型の装置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得ることができるという多くの優れた利点を有している。このため、バブルジェット（登録商標）記録方法は、近年、プリンター、複写機、ファクシミリなどの多くのオフィス機器に利用されており、さらに捺染装置などの産業用システムにまで利用されることになってきている。

また、インクジェット記録装置は、インクタンクを交換可能に接続してインク補充を行う形態が多い。とりわけ、記録ヘッドに直接インクタンクを接続し、インクタンクと記録ヘッドとで記録ヘッドユニットを構成し、この記録ヘッドユニットをキャリッジに搭載する形態のものが、取り扱いが簡単なため普及している。

また、一般にインクジェット記録装置は1/180インチまたは1/600インチ等のピッチでインク吐出口を先端にもつ複数のノズルを並べて配設した記録ヘッドを備える。この記録ヘッドにあたっては、非記録時、たとえば記録待機中において上記吐出口からのインク溶媒の蒸発によりインク増粘を生じさせてしまったり、さらには固着を生じさせてしまう。これによって吐出インク量の減少、不吐出、吐出方向の偏向等の吐出不良を生ずることがある。この結果、ドット抜けやインク滴の被記録媒体上における着弾位置ずれ等を招き、記録される画像等の品位を損なうという問題があった。

この問題は記録時においても同様に生じ得る。すなわち記録時には複数の吐出口より選択的にインクを吐出させて画像を形成させるため、個々のノズルに関してみればインク吐出を伴わずに先端の吐出口が外気に触れたままの状態も起こる。したがってそのノズルにおいては前述のとおりインクの増粘・固着を生じさせてしまう。

従来、このような問題に対しては、次のような吐出回復処理が採られてきた。非記録時には、記録ヘッドの吐出口が配設される面（以下、吐出口面という）に対し、一般にゴム等の可撓性の材料で形成されたキャップを当接させることで吐出口からのインク溶媒の蒸発を抑制すること、記録ヘッドの吐出口をキャップで密閉した状態で、吐出口を介して、吸引ポンプによってインクの吸引をしたり、あるいは記録ヘッドに対するインク供給系からインクを加圧する処理（以下、それぞれ吸引ないしは加圧回復処理という）、またすでに増粘したインクを除去する目的で、記録に無関係なインク吐出を所定の場所で行う（以下、予備吐出）ことで吐出不良を未然に防止するようにしていたことが挙げられる。さらに、印字開始前ないし記録中における不使用ノズルの回復処理としては、記録中の一定期間おきに予備吐出を繰り返す手法がとられていた。
特開平０１−１９６３４８

前記印字開始前予備吐出は、吐出休止時間が長いためノズルから吐出されたインクの濃度が上昇し印字不良（印字ムラ）を起こす。さらにはノズル周りのインクが固着する。また複数色同じ前記キャップを持つ吸引もしくは加圧回復処理によって、一度吸引もしくは加圧した時違った色のインクがノズル内に入り込んでしまい混色をするので、印字中に行う予備吐出量よりもインクの量が多く、予備吐出を始めてから印字開始までの時間がかかる。

また、直前まで記録に使用していたノズル（吐出を繰り返していたため蒸発によってインク濃度が上昇していない）と一定時間使用していないノズル（蒸発によってインク濃度が上昇している）で記録を行うと、全く同じ記録を行ったとしても画像に濃度差を生じさせる。特にインク濃度の上昇した複数のノズル群とインク濃度の上昇していないノズル群が隣り合っている場合には、ベタパッチのような画像を記録した場合、パッチ端部に濃度ムラが発生する。端部に濃度ムラが生じる理由としては、ノズルからインク滴の吐出を繰り返していく過程で、始めにノズル内に存在していたインク濃度の上昇したインクが吐出され、端部以降は本来のインク濃度を持ったインクで記録が行われるからである。また、この濃度差も、インクの吐出休止時間が長いほど起こりやすく、色によってその時間は変わってくる。この現象が起こりやすい長尺化されたインクジェットプリンターでは、印字をしていない色のインク溶媒蒸発によるノズル内のインク濃度の上昇を、印字開始前予備吐出だけでは解消できない。

そこで本発明はこのような課題を解決する為になされたものであり、印字開始の第１吐出のし易い色のインクから順次予備吐出を行うことにより、印字開始時の吐出不良を防ぎ、印字物の色ムラ・印字不良の向上を達成したインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明は、複数の記録ノズルを持ち、それぞれの記録ノズルから予備吐出を行うインクジェット記録装置において、吐出休止時からの第一吐出のし易いノズルから順番に予備吐出を行う事を特徴とする。

よって、本発明を適用することにより複数の記録ノズルを持ち、それぞれの記録ノズルから予備吐出を行うインクジェット記録装置において、吐出休止時からの第一吐出のし易いノズルから順番に予備吐出を行う事により、色ムラ・印字不良を防ぐことが出来る。

以下、本発明の実施の形態を複数のカラーインクジェット記録装置（図１）を用いて説明する。

図1は、記録ヘッド（IJH）が複数のカラーインクジェット記録装置記録装置の構成を示す斜視図、図2は交換可能なカートリッジの斜視図である。図1において、1はブラック、シアン、マゼンタ、イエローのそれぞれの入っている記録ヘッドであり、図2に示すように12のインクタンクと1の記録ヘッドで一体型の交換可能なカートリッジ(IJC)を形成するものであり、11はインク滴を吐出するためのノズル部である。図1において、2は前記カートリッジ（IJC）をプリンター本体に取り付けるためのキャリッジ（HC）であり、7はそのキャリッジを復方向に走査するためのガイドである。

8a、8bは、9で示す被印字物を往方向に走査させるためのプラテンローラーである。また、キャリッジ2には、記録ヘッド1に対して駆動のための信号パルス電流やヘッド温調用電流を流すためのフレキシブルケーブル(図示せず)が、プリンターをコントロールするための電気回路を具備したプリント板(図示せず)に接続されている。

図3は記録ヘッド1の詳細を示す断面図であり、支持体20の上面に半導体製造プロセスにより形成されたヒーターボード16が設けられている。このヒーターボード16に同一の半導体プロセスで形成された、記録ヘッド1を保温し、温調するための温調用ヒーター(昇温用ヒーター)17が設けられている。19は前記支持体20の上に配線された配線基盤であって、該配線基盤19と温調用ヒーター17及び吐出用(メイン)ヒーター18とがワイヤーボンディング等により配線されている(配線は不図示)。また、温調用ヒーター17は支持体20等にヒーターボード16とは別のプロセスにより形成されたヒーター部材を貼り付けたものでも良い。

14は吐出用ヒーター18によって加熱されて発生したバブルである。15は吐出されたインク液滴を示す。13は吐出用のインクが記録ヘッド内に流入するための共通液室である。

（実施例１）
印字開始前予備吐出に適用した例
図５の構成図はブラック、シアン、マゼンタ、イエローの4つの記録ヘッドを持つカラーインクジェット記録装置を表し、それぞれのヘッドが予備吐出をしたときに出てくるインクを受ける予備吐出受けに予備吐出を行う。これは、それぞれの色ごとに予備吐出受けを作る必要性は無く、予備吐出受けは１つないし複数個でも良い。

また厳密には、非印字物の種類によってはノズルごとに吐出休止時間が違うが、それぞれのノズルの休止時間を管理する機構をインクジェット記録装置に付与するとかなりのコストが上がってしまうため、本発明では１色ずつ順次予備吐出を行う。

表1は、実際のインクジェット記録装置で印字する前にインクジェット記録装置に用いるヘッドでインクを吐出させ、記録材に印字することができる装置（図示せず）を用いて、色ムラ・吐出不良がなく印字終了した直後もしくは吐出不良の起こらない一定量の予備吐出をさせた後から、一定時間をおいたのち印字を開始したときに色ムラ・吐出不良が起こるか（×）、色ムラ・吐出不良が起こっても許容できる範囲か（△）、まったく起こらないので問題なし（○）かどうかを調べたものである。表１から、吐出不良を起こしにくい順番はイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックである。また、１回１色の予備吐出をするのにかかる時間はおよそ２秒、また予備吐出終了から実際の印字までにおよそ２秒かかるので、表１からイエローは予備吐出終了から印字開始までにかかる時間が８秒、シアンが６秒、マゼンタが４秒、ブラックが２秒となる。よって、印字開始前に行う印字前予備吐出を行う色順はイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックとすると、以上説明したように本発明を適用することによって、予備吐出と印字開始までの間のヘッドフェイス面・ノズル周り・ノズル内のインク固着・粘度上昇を防げ、印字開始の記録媒体に印字された印字物の印字不良を防ぐことが出来る。

（実施例２）
印字中予備吐出に適用した例
長尺化されたインクジェットプリンターでは、前記理由により、印字をしていない色のインク溶媒蒸発によるノズル内のインク濃度の上昇を印字開始前予備吐出だけでは解消できない。よって、長尺化したインクジェット記録装置においては、印字中の印字領域の両側に、濃度の上がったインクを排出するために予備吐出を行う。

また実施例１にもあるように厳密には、非印字物の種類によってはノズルごとに吐出休止時間が違うが、それぞれのノズル１つずつの吐出休止時間を管理する機構をインクジェット記録装置に付与するとかなりのコストが上がってしまうため、本発明では１色ずつ順次予備吐出を行う。また、長尺化されたインクジェット記録装置において、ノズルによっては印字開始前予備吐出終了時から、表１の予備吐出終了時から印字開始までの時間が長く、色ムラ・吐出不良を起こす場合がある。よって、往方向印字が終わって復方向印字に切り替わる前に毎行予備吐出を行う。印字中において、吐出休止ノズル内にあるインクの蒸発量は印字開始前予備吐出量よりも少なく、予備吐出にかかる時間は１色につき１秒かかる。また、印字中予備吐出を終えてから印字開始までは２秒かかることから、印字中に行う予備吐出の順番をシアン、マゼンタ、イエロー（順不同）の後ブラックとすると、以上説明したように本発明を適用することによって、予備吐出と印字開始までの間のヘッドフェイス面・ノズル周り・ノズル内のインク固着・粘度上昇を防げ、印字開始の記録媒体に印字された印字物の印字不良を防ぐことが出来る。

（実施例３）
プリンター本体の電力量の許す限り複数色同時に予備吐出を行った場合実施例１では、印字前予備吐出を１色づつ行ったが、２色同時に予備吐出を行う。シアンとイエローを同時に予備吐出した場合、シアンとイエローが予備吐出を終えたときから印字開始をするまでの時間は４秒で、表１から正常印字の出来る範囲の時間である。そしてマゼンタ・ブラックをともに予備吐出した場合、表１から予備吐出を終えてから印字開始までにかかる時間が２秒となり、全体として予備吐出にかかる時間が４秒短縮でき、実施例１の場合よりも印字開始までの時間を短縮できる。以上説明したように、本発明を適用することによって、インクジェットプリンターの供給できる電力量が許す限り、かつ予備吐出を終了してから印字開始までの時間に上記のような余裕のある場合に、全体としての予備吐出にかかる時間を、減らすことが出来る。

インクジェット記録装置の構成を示す斜視図である。 交換可能なカートリッジを示す斜視図である。 記録ヘッドの断面図である。 記録ヘッドの分解図である。 予備吐出されたインクを受ける予備吐出受けの側面図である。

符号の説明

１ 記録ヘッド
2 キャリッジ
3 予備吐出受け
4a クリーニングブレード（ワイパー部材）
4b 支持部材
4c クリーニングブレード（ワイパー部材）
5 ポンプユニット
6 無端ベルト
10 溝
11 ノズル部（ノズル）
12 インクタンク
13 共通液室
14 バブル
15 インク液滴（インク滴）
16 ヒーターボード
17 温調用ヒーター
18 吐出用ヒーター
19 配線基盤
20 支持体
21a インク供給口
21b インク吐出口（吐出口）
21c オリフィスプレート（吐出口形成面）
22 発熱部
23 溝付天板
24 インク供給口
25 吐出口形成面
26 ノズル部

Claims (4)

1. 複数の記録ノズルを持ち、それぞれの記録ノズルから予備吐出を行うインクジェット記録装置において、吐出休止時からの第一吐出のし易いノズルから順番に予備吐出を行う事を特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記複数ノズルが少なくとも２種類以上の異なるインクを印字できるインクジェット記録ヘッドにおいて、それぞれの色で吐出休止時からの第一吐出のし易さが異なる際、第一吐出のし易い色から順番に呼び吐出を行う事を特徴とする、請求項１内のインクジェット記録装置。
3. 前記予備吐出を印字開始前に行う事を特徴とする請求項１ないし２内のインクジェット記録装置。
4. 前記予備吐出を印字中に行う事を特徴とする請求項３内のインクジェット記録装置。

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