JP2723997B2 - 液体噴射記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体噴射記録装置に関する。

〔従来の技術〕

記録液を記録ヘッドから吐出させて文字や画像等の情
報記録を行う液体噴射記録装置（インクジェット記録装
置）が広く知られている。

この種の装置の被記録材には主として紙やプラスチッ
クシートなどが使用され、特に他の記録方式に比して動
作騒音が小さく、基本的な機械的構造が簡単かつ廉価で
すむ利点があり、コンピュータ、ワードプロセッサなど
の記録出力装置として各方面で採用されてきた。

しかしながら、この種の装置においては、記録液（以
下、「インク」という。）の吐出状態の変化が直ちに記
録画像の乱れとなって現われてくるので、安定して画像
記録を行うためにはこのインクの吐出状態の安定化が重
要となる。一方、インクの吐出状態は、記録ヘッドの吐
出開口部（以下、「オリフィス」という。）内部のイン
クの粘性およびインクに熱エネルギーを印加した際に、
インクの相変化により生じる泡の生成過程，最大容積に
大きく依存し、さらに、このインクの粘性変化は非記録
動作の時間とインク温度に、また泡の生成過程，最大容
積は主としてやはりインク温度に依存するため、最終的
にインクの吐出状態を安定化するには、インクの温度を
制御することが重要となってくる。

そこで、記録ヘッドにヒートパイプを装着し、該記録
ヘッドの温度に従って該ヒートパイプを介し該記録ヘッ
ドを加熱または放熱することによって長尺の記録ヘッド
の均一な温度制御を行う方法が考えられていた。

第８図は従来例を示す図である。以下に図に従って説
明する。227は被記録部材で、図示しない搬送手段によ
って矢印Ａの方向に搬送される。記録ヘッド221はヒー
トパイプ205に接着され、図示しないオリフィスが被記
録部材227に対向する方向に向けられている。被記録部
材227には、画像信号に応じて、前記オリフィスからイ
ンクが吐出し、画像が記録される。209はファンで、制
御回路211の命令に従ってフィン206へ風を送る。温度セ
ンサ210は、ヒートパイプ205の中央付近と支持部材201
の間に取り付けられており温度検出をする。制御回路21
1は温度センサ210と接続されており、この温度センサ21
0による検出温度を受けとる。また、制御回路211はヒー
タ207,ファン209とも接続しており、温度センサ210の検
出温度に従って、ヒータ207およびファン209への入力電
力またはオンオフ時間間隔を調節する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の液体噴射記録装置は、ヒートパイプへ
の熱流量、すなわち記録ヘッドの発熱量がヒートパイプ
の最大熱輸送量を上回ると、いわゆる「ドライアウト」
状態となり、正常な記録が行えなくなるという問題点が
ある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
早急に「ドライアウト」状態から復帰して正常な記録が
行える液体噴射記録装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の液体噴射記録装置は、記録ヘッドにヒートパ
イプと複数の温度センサを設け、該複数の温度センサの
検出温度の差が予め定められた値を超えた場合、前記記
録ヘッド内のインクを該記録ヘッド外から強制加圧し排
出させる制御手段を備えている。

〔作用〕

ヒートパイプが正常に作用している状態では、複数の
温度センサの温度差は所定の範囲内で極めて安定してい
ることが実験データとして得られている。制御手段は、
この温度差が予め定められた量を超えた場合、ヒートパ
イプがドライアウト状態であると判断し、記録ヘッド内
のインクを外部から強制加圧し排出させることで、ヒー
トパイプを冷却し、通常の使用状態へ復帰させる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示すものである。本実施
例は後述するヒートパイプ、温度センサ、フィン、ファ
ンおよびヒータを組み込んだものであるが、詳細は第２
図，第３図に示すこととし、第１図では省略して示す。
また、第１図はドライアウトが生じた時に行う回復動作
の一連の動きを説明するためのものである。

ここで、1a,1b,1c,1dは記録ヘッドで、４本の記録ヘ
ッド1a,1b,1c,1dは、それぞれ下面に16ドット/mmの間隔
で3456個の図示しないノズルが設けてあり、216mm幅の
記録を順次ライン毎に行う。また各記録ヘッド1a,1b,1
c,1dは、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエロ
ーの４色に対応し、ノズルの記録紙搬送方向である矢印
X₁方向の間隔が一定になるようにホルダー２にて固定支
持されている。各記録ヘッド1a,1b,1c,1dおよびホルダ
ー２で構成されたヘッドユニット41は、ヘッド移動手段
24にて、上下および矢印X₁,X₂方向に移動可能となって
いる。3a,3b,3c,3dは、非記録時に各記録ヘッド1a,1b,1
c,1dのノズルを形成する図示しないオリフィス面にそれ
ぞれ冠着されるキャップである。これらのキャップ3a,3
b,3c,3dはシリコンゴム製であり、その弾性を利用して
オリフィス面をシールすることができる。4a,4b,4c,4d
は各記録ヘッド1a,1b,1c,1dにそれぞれ対応したインク
タンクで、インクはそれぞれインク供給チューブ5a,5b,
5c,5dを経て記録ヘッド1a,1b,1c,1dに導かれる。インク
の供給は、各記録ヘッド1a,1b,1c,1dのノズルの毛細管
現象を利用しており、各インクタンク4a,4b,4c,4d内の
インクの水頭は、ノズル面より一定距離低く設定されて
いる。37a,37b,37c,37dはインク循環用のポンプで、イ
ンクを各記録ヘッド1a,1b,1c,1d内へ加圧供給する。６
は記録紙27を搬送するためのシームレスベルト（以下、
「ベルト」という。）で、表面に50μｍ程度の厚さの高
抵抗層（10¹⁴Ωcm程度）を有し、内面はアイドルローラ
ー9,9aによりアースされており、帯電器12aにより表面
が1500V程度に帯電させられている。記録紙27は帯電器1
2bによりマイナス電荷を注入されベルト６表面に静電吸
着することにより搬送される。ベルト６はベルト駆動ロ
ーラー７に接続されたベルトモーター８（以下、「モー
ター８」という。）により、記録紙27を矢印X₁方向に移
動させる方向へ回転させられる。９はベルト６をひき回
すためのアイドルローラー、10はベルト６に一定のテン
ションを付与するテンションローラーである。11a,11b
は記録紙27を帯電器12bの前後でベルト６に圧接し、吸
着を強化させるピンチローラーで、給紙された記録紙27
を受け止めガイド13内でループさせ、記録紙27先端の矢
印X₁方向との直行性を向上させる機能をもつうレジスト
部（レジストローラー相当部）である。記録紙27はカセ
ット26よりモーター40および給紙ローラー16により１枚
ずつ送り出され、搬送ローラー14およびピンチローラー
15に挟まれて、前述のレジストローラー相当部へ導かれ
る。17はベルト６と各記録ヘッド1a,1b,1c,1dのオリフ
ィス面に付着したインクを拭き取るためのウェブであ
り、このウェブ17はウェブ供給ロール35からベルト６に
100g程度の荷重で当接されたベルトクリーニングローラ
ー29に巻かれた後、アイドルローラー30a,30b,30c,30d
および各記録ヘッド1a,1b,1c,1dのオリフィスに当接さ
れるオリフィスクリーニングローラー31a,31b,31c,31d
に至り、ウェブ巻取りロール32に巻き取られる。このウ
ェブ巻取りロール32はモーター33により減速ギア34を介
して駆動される。18は排紙トレイであり、排紙トレイ移
動手段38により矢印X₁,X₂方向に移動できる。

20は各記録ヘッド1a,1b,1c,1dを駆動するドライバ
ー、21,23,36はそれぞれモーター8,40,33を駆動するモ
ータードライバー、22は帯電器12a,12bを駆動する帯電
器ドライハー、25は各キャップ3a,3b,3c,3dを矢印X₁,X₂
方向に移動させるキャップ移動手段、28はポンプ37a,37
b,37c,37dを駆動するポンプドライバーである。19は制
御回路であり、ヘッドドライバー20,モータードライバ
ー21,23,36、帯電器ドライバー22、ヘッド移動手段24、
キャップ移動手段25およびポンプドライバー28を制御
し、後述するドライアウト検知および回復動作に関する
制御をする。

第２図は、本液体噴射記録装置に用いられる記録ヘッ
ド1aの斜視図であり、他の記録ヘッド1b,1c,1dは同様の
ため省略する。

102は基板部材で、この上に、インクに熱エネルギー
を印加する素子が１個のオリフィス103に対応して、少
なくとも１個以上設けられている（この素子は図示しな
い）。オリフィス103は、記録ヘッド1aの長手方向に複
数個並設され、画像信号に応じて、前記素子からインク
に熱エネルギーが印加されると、ここからインクが吐出
される。104はインク室で、オリフィス103から続く、イ
ンク流路とそのインク流路にインクを供給する共通液室
からなる（いずれも図示しない）。そしてインク室104
には、図示しないインク溜から適宜インクが供給され
る。101は支持部材で、基板部材102と部分的に接着され
ている。

第３図は記録ヘッド1aおよびその周囲を示すものであ
り、他の記録ヘッド1b,1c,1dに関する部分は同様のため
省略する。

記録ヘッド1aは、ヒートパイプ105に接着され、第２
図に示すオリフィス103が被記録部材27に対向する方向
に向けられている。被記録部材27には、画像信号に応じ
て、前記オリフィス103からインクが吐出し、画像が記
録される。109はファンで、制御回路19の命令に従って
フィン106へ風を送る。２個の温度センサ110,112は、そ
れぞれヒートパイプの中央付近およびフィン106の近傍
と支持部材101の間に取り付けられており温度検出をす
る。制御回路19は温度センサ110,112と接続されてお
り、これらの温度センサ110,112による検出温度を受け
とる。また、制御回路19はヒータ107、ファン109とも接
続しており、温度センサ110の検出温度に従って、ヒー
タ107およびファン109への入力電力またはオンオフ時間
間隔を調節する。

また、制御回路19は、以上の制御に加え、以下のよう
な制御をする。すなわち、ヒートパイプ105が正常動作
を行っている状態では、温度センサ110,112の温度差は
約1.5℃程度と極めて安定していることにより、この温
度差がある一定値、例えば５℃を超えた場合、ドライア
ウト状態であると判断する。そしてドライアウト時、後
述する回復信号を出力して各記録ヘッド1a,1b,1c,1dの
回復動作に入り、熱いインクを排出することで、ドライ
アウト状態から早急に通常記録可能へと復帰させる。

次に、このように構成された液体噴射記録装置の動作
について述べる。

第４図は電源オフの状態を示し、各記録ヘッド1a,1b,
1c,1dのオリフィス面はそれぞれ各キャップ3a,3b,3c,3d
に冠着されており、ノズル先端からのインクの蒸発が防
止されている。

この状態から電源がオンされると、まずヘッドユニッ
ト41が1mm程度ヘッド移動手段24にて持ち上げられる
（第５図）。この状態で回復信号がある場合は、次のよ
うに回復動作に入る。すなわち、ヘッドユニット41およ
び排紙トレイ18が、それぞれヘッド移動手段24および排
紙トレイ移動手段38により、矢印X₁方向に移動し、記録
ヘッド1a,1b,1c,1dがそれぞれオリフィスクリーニング
ローラー31a,31b,31c,31dに対向する位置にくれば停止
する。その状態でポンプ37a,37b,37c,37dを駆動し、粘
度増加したインクをノズルから吐出（排出）させる。吐
出している間、モーター33を駆動してクリーニングウェ
ブ17を20mm/秒程度のスピードで送る。ポンプ37a,37b,3
7c,37dは0.5秒程度運転した後停止する。その後ヘッド
ユニット41は下降し、各記録ヘッドのオリフィス面はそ
れぞれオリフィスクリーニングローラー31a,31b,31c,31
dに当接される。その状態でウェブ17を0.2秒程送り、オ
リフィスに付着したインクを拭き取る。ウェブ17の送り
を停止した後、ヘッドユニット41は上昇し、矢印X₂方向
に移動し、第６図に示すように、各記録ヘッド1a,1b,1
c,1dがそれぞれ各キャップ3a,3b,3c,3dの間の位置にき
たら、第７図に示すように下降して記録に備える。

回復信号のない場合は、すぐに第６図から第７図の位
置に移動する。

次に給紙モーター40がオンし、カセット26の中の記録
紙27が１枚給紙ローラー16にてピックされ、ガイド13に
導かれ、搬送ローラー14およびピンチローラー15にはさ
まれる。記録紙27先端はレジスト部直前の図示しないフ
ォトセンサーにより、その通過を検知され、先端がレジ
スト部に達した後、所定の時間後に給紙モーター40がオ
フする。この時余分に送られた記録紙27は、山形ガイド
13の空間内でループを作り、記録紙27の腰により先端が
レジスト部にならい、搬送方向との直交性が確保され
る。

次に、ベルトモーター８および帯電器12a,12bがオン
し、記録紙27はピンチローラー11aによりベルト６に圧
接されながら、帯電器12bの間に導かれる。ベルト６は
帯電器12aにより表面が1500V程度に帯電されており、記
録紙27には帯電器12bによりマイナス電荷が注入され、
ベルト６表面のプラス電荷との静電気力により、記録紙
27はベルト６に吸着される。また、帯電器12b通過後の
ピンチローラー11bの圧接により吸着はより確実にな
る。ベルトモーター８の起動と同期して、記録紙27の送
りはカウントされ、記録紙27先端がそれぞれの記録ヘッ
ド1a,1b,1c,1dに達した自転から各色の記録が行われ
る。

記録の終了した記録紙27は、ベルト駆動ローラー７の
部位にてベルト６から曲率分離され、排紙トレイ18に排
出される。排紙が終了した後ベルトモーター８はオフ
し、帯電器12a,12bもオフする。

ここで、次の記録が行われない場合は、ヘッドユニッ
ト41が上昇し（第６図）、各キャップ3a,3b,3c,3dがセ
ットされ（第５図）、ヘッドユニット41が下がり各キャ
ップ3a,3b,3c,3dと冠着され（第４図）、電源がオフさ
れる。

また、次のページの記録が行われる場合は、空吐出信
号の有無を検出し、信号有りの場合は紙間でベルト６上
への空吐出をしたのちに、また、信号無しの場合にはす
ぐに、給紙モーター40がオンし、１枚目同様の記録シー
ケンスが繰り返される。ベルト６上へ空吐出されたイン
クは5mm/sec程度のスピードで送られるウェブ17によっ
て拭き取られる。この場合１枚毎に空吐出が行われるわ
けで、１回の空吐出は数パルス行えばよく充分紙間のス
ペースで行うことが可能であり連続給紙におけるスルー
プット、すなわち記録速度を損なわない。また、仮に吐
出周波数2.5KHzで500パルス空吐出するとすると、記録
紙１枚につきウェブ17は1mm送られることになり、10mの
ウェブを用意すれば１万枚の記録紙に対応できることに
なる。回復動作は記録紙100枚につき１回とすると、1.4
mで１万枚の記録紙に対応できる。したがっておよそ合
計12mで記録紙１万枚分のクリーニングが可能である。

本実施例では、温度センサが２個であるとして説明し
たが、本発明においてはこれに限ることなく温度センサ
を複数設けることができる。

この場合は、冷却部すなわちフィンに最も近いセンサ
ーと、他のいずれかのセンサーの温度差が定められた値
以上になった場合、回復動作を行うことで、より精度の
高い制御が可能である。長尺になればなるほど効果は高
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、ヒートパイプのドライ
アウト状態を検知し、記録ヘッドの回復動作に入り、熱
いインクを排出させることにより、早急に、ドライアウ
ト状態から復帰可能であるばかりでなく、特別な手段ま
たは構成を取る必要がないので、小型化，低コストで、
十分な記録性能が実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は記録
ヘッドの構成を示す斜視図、第３図は記録ヘッドおよび
その周囲を示す説明図、第４図，第５図，第６図，第７
図はそれぞれヘッドキャッピング状態の説明図、第８図
は従来例を示す説明図である。 1a,1b,1c,1d……記録ヘッド、 ２……ホルダー、 3a,3b,3c,3d……キャップ、 4a,4b,4c,4d……インクタンク、 5a,5b,5c,5d……インク供給チューブ、 ６……ベルト、 ７……ベルト駆動ローラー、 ８……モーター、 9,9a……アイドルローラー、 10……テンションローラー、 11……ピンチローラー、 12a,12b……帯電器、 13……ガイド、 14……搬送ローラー、 15……ピンチローラー、 16……給紙ローラー、 17……ウェブ、 18……排紙トレイ、 19……制御回路、 20……ヘッドドライバー、 21……モータードライバー、 22……帯電器ドライバー、 23……モータードライバー、 24……ヘッド移動手段、 25……キャップ移動手段、 26……カセット、 27……記録紙、 28……ポンプドライバー、 29……ベルトクリーニングローラー、 30……アイドルローラー、 31……オリフィスクリーニングローラー、 32……ウェブ巻取りロール、 33……モーター、 34……減速ギア、 35……ウェブ供給ロール、 36……モータードライバー、 37……ポンプ、 38……排紙トレイ移動手段、 40……モーター、 41……ベッドユニット。

フロントページの続き (72)発明者 谷中 俊之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 山本 恒介 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 高橋 美彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 高宮 誠 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録ヘッドにヒートパイプと複数の温度セ
   ンサを設け、該複数の温度センサの検出温度の差が予め
   定められた値を超えた場合、前記記録ヘッド内のインク
   を該記録ヘッド外から強制加圧し排出させる手段を備え
   ることを特徴とする液体噴射記録装置。