JP2756353B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インクジエツト記録装置に関し、詳しくは
チユーブ状インク通路を具備したインクジエツト記録装
置に関する。

［従来の技術］ インクジエツト記録装置においては、例えば記録用の
インクが充填されているインクカートリツジから記録ヘ
ツドへとインクを供給して、記録ヘツドに設けられた吐
出口から記録液滴としてのインク滴を吐出せしめること
が行なわれる。

ところで、このようなインクジエツト記録装置におい
ては、インクタンク、またはインクタンクから記録ヘツ
ドに至るインク供給系に塵埃や気泡が混入することがあ
る。記録ヘツドに配置される吐出口ないしはこれに連通
したインク路は一般に内径が数十ミクロン程度と細いた
め、塵埃や気泡が記録ヘツドのインク路に到達すると、
インク路内に付着してインクの流れを阻害し、インクの
吐出効率を低下させたり、記録信号に対する吐出応答性
を低下させたり、甚しい場合には目詰まりをおこしてイ
ンク吐出を不能にしたりするおそれがある。

また、インクジエツト記録装置にインクを充填したま
まで長時間インク吐出を行わなかった場合にも、インク
の構成成分が沈澱する等して同様にインク吐出異常を生
ぜしめることがある。

これを防止するため、記録ヘツドのインク吐出状態を
良好な状態に回復させることが強く望まれ、インクの吐
出状態を回復するための回復手段として加圧回復方法、
吸引回復方法などがある。この内、吸引回復方法は、イ
ンク吐出口周辺をキヤツプで塞ぎ、吸引ポンプ等を用い
て吸引し、液路内に堆積するインクの固着物、気泡、塵
埃等の障害物を液路内から除去するものである。また、
このような吸引回復機構は、イニシヤル時に、インクカ
ートリツジから記録ヘツドまでインクを充填させるのに
も使用される。こうして吸引回復法に用いられるキヤツ
プが可動であるため、通常キヤツプと吸引ポンプの間
は、弾性チユーブ（キヤツプと吸引ポンプとの間を可撓
的に結合していることから以下、便宜的にキヤツプチユ
ーブと称する。）でつなげている。

また、特にシリアルインクジエツトプリンターの場
合、供給されるインク中の気泡を除去するため、記録ヘ
ツドを搭載して走査されるキヤリツジにインクタンクか
らのインクをトラツプして後、ヘツドにインクを供給す
るために用いられるサブタンクを設けることがある。そ
して記録ヘツドへのインクの供給を安定させるためにこ
のサブタンクのインク水位を一定に保つ必要があり、そ
のためにサブタンクと吸引ポンプとの間に可撓性のチユ
ーブ（サブタンクと吸引ポンプとの間を可撓的に結合す
るため以下、便宜的にサブタンクチユーブと称する。）
をつなげている。

［発明が解決しようとしている課題］ ところで、上記従来例では、キヤツプチユーブやサブ
タンクチユーブに関し、 １）ヘツド回復動作時にしか、インクが流れることがな
いため、長期間、ヘツド回復動作をしない場合、 ２）圧力損失を少なくするため、チユーブの内径を小さ
くした場合、 ３）溶剤成分が多く、固着しやすい、インクを使用した
場合、 チユーブ内に存在していたインクが固まる場合が生じ
る。

インクがチユーブ内に完全に固まり、インク通路をふ
さぐと記録ヘツドの吐出回復動作が充分に行われず、み
かけだけの回復動作となり、実質的な回復動作が行なわ
れておらず、記録不良を引きおこす恐れがある。

又同様に特に使用後の長期保存時にインクタンクから
サブタンク、サブタンクから記録ヘツドへのインク通路
内に残留していたインクが固着する場合もあり、インク
供給が充分に行なわれない場合が生じ、記録不良を生ず
ることがある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、前述のインク通路内におけるインクの
固着の問題に鑑みて鋭意検討を重ねた結果、接液性に優
れ、ガス透過性が少なく、使用インクに対する各種耐性
に優れた材料を使用するとともに、インク通路を構成す
るチユーブの形状を、特に肉厚チユーブとすることで、
インク固着がなく、長期保存性にも優れたものとするこ
とができることを見出した。

本発明は前述の知見に基づきなされたものであって、
インクタンク部と記録ヘツド部との間、前記記録ヘツド
部の回復部材と回復操作で排出されたインクの廃インク
だめ部材との間をチユーブ状のインク通路によって連通
したインクジエツト記録装置において、前記インク通路
がポリエチレン、エチレン酢ビコポリマー、テフロンの
いずれか又はこれらを組合せた材料であり、かつチユー
ブの肉厚部分の断面積に対し、インクの流路となる中空
部分の断面積が５％以下であることを特徴とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上述のチユーブを使用することで、
チユーブ内に残留したインクが固着することなく、よっ
てインク通路をふさぐことなく、十分な回復動作あるい
はインク供給を行なうことが可能となり、常に良好な記
録を得ることが出来る。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明を説明する。

第１図は、本発明のインクジエツト記録装置の一例を
示す概略斜視図である。

第１図において、１は記録ヘツドであり、該記録ヘツ
ド１は、第４図に示すヘツド40から構成されている。該
ヘツド40には、列状に設けられた複数個の吐出口41から
インクを吐出させるために、利用される熱エネルギーを
発生させる電気熱変換体42が各液路毎に配設されてい
る。そして駆動信号を選択的に印加することによって、
前記電気熱変換体42に熱エネルギーを発生せしめて膜沸
騰を生じさせインク液路内に気泡を形成する。そしてこ
の気泡の成長によって前記吐出口41からインク滴を吐出
させる。

記録ヘツド１は、ガイド軸３に摺動自在に支持された
キヤリツジ２に搭載されており、キヤリツジモータ（不
図示）の駆動源により、キヤリツジ２とともにガイド軸
３に沿った矢印Ａ方向の主走査方向へ往復移動して所定
の記録信号に応じて被記録材５への記録を行なう。フイ
ードモーター７の駆動源により、フイードローラ（不図
示）を回転させ、被記録材５は、シート押え板４とプラ
テン６の間を主走査方向と交差する図中矢印Ｂ方向の副
走査方向に送られる。

一方、インクの流れは、記録に用いられるインクカー
トリツジ８から供給されたインクは供給チユーブ９を通
り、キヤリツジに固定されたサブタンク10に貯留され
る。サブタンクよりインク流路は２つに分かれる。すな
わち１つは、サブタンクでインク内の存在している気泡
を取り除かれたインクが記録ヘツド１に供給されるため
のインク流路である。もう１つはサブタンクのインク水
位を一定に保つためサブタンクチユーブにより、記録ヘ
ツドの吸引回復用のポンプ（不図示）につながっている
インク流路である。

第２図は本発明のインク流路の概略を示す概略ブロツ
ク図である。

インクカートリツジ８は、記録用インクを収容したイ
ンクパツク12と印字回復動作で生じた廃インクを収容す
る廃インク吸収体13から構成されている。インクパツク
12は、ポリエチフイルムとアルミのミネートの袋からで
きており、その中に、インクジエツト用インクを充填し
てある。したがってインクパツク12のインクがなくなる
とインクカートリツジごと交換されることになる。

針14はインクパツク12に対向する部位に設けられ、例
えばSUSのパツクの一端を尖端状にし、開口部を閉塞し
た後に、先端部分に数カ所インク連通用の小孔を設けた
ものである。そしてこの針14はプリンタ本体に適宜の固
定部材により固定されている。

針14と、インクセンサー15と接続されているインクセ
ンサー15は、適宜の構成とすることができるが、例え
ば、ゴムのダイヤフラムを設け、インクパツク12の圧力
により、ダイヤフラムの変位を検出し、インク残量を検
知することが可能となる。

インクセンサ15は供給チユーブ９と接続され、供給チ
ユーブ９の他端はキヤリツジ２上に設置されたサブタン
ク10に接続される。サブタンク10には供給チユーブの他
にサブタンクチユーブ11が供給チユーブ９より上方の位
置で接続される。そしてサブタンクチユーブ10の他端は
ポンプ16と接続される。こうすることで、サブタンク10
内のインクの液面レベルが一定に保たれることになる。
すなわち、サブタンク10内のインク液面レベルがサブタ
ンクチユーブ10のジヨイント部より低い場合はポンプ16
で発生した負圧によりインク液面を上昇させ、液面レベ
ルがサブタンクジヨイント部より高いときは、インクを
吸引してジヨイント部の高さに合わせることができる。
つまり、サブタンク10内の液相と空気相との比率を一定
に保つ作用を行なうことになる。

このようにサブタンク10内に一定の空気相を持つのは
キヤリツジ２の移動および、進行方向反転時の供給チユ
ーブ９内およびサブタンク10内のインクの圧力変動を空
気相で吸収するためである。

ところで、ヘツド１はサブタンク10と接続され、ヘツ
ド１よりインクを吐出すると同時にサブタンク10からヘ
ツド１にインクが毛管力等により充填されてゆく。ここ
でヘツド１はゴムなどの弾性部材で作られたキヤツプ17
により圧接、密閉状態にすることができる。キヤツプ17
はポンプ16とキヤツプチユーブ18で接続されており、ヘ
ツド１に対して密閉状態で、ポンプ16を作動すること
で、ポンプ16で発生させた負圧をキヤツプ17内に伝える
ことができ、ヘツド前面に設けられた吐出口よりインク
を吸引することが可能となる。

また、キヤツプ17は大気連通弁18と連通チユーブ19に
より接続されている。すなわち、大気連通弁18が閉の状
態ではキヤツピング中のキヤツプ内は密閉状態となり、
開の状態でキヤツプ内は大気開放状態にすることができ
る。したがって、ヘツド１をキヤツピングするときは大
気連通弁を開いた状態でキヤツピングを行ない、キヤツ
ピングの際の圧力を逃がして吐出口内方のインクメニス
カス後退を防止している。その後、大気連通弁18を閉じ
た状態にして、ポンプ16を作動することで、ヘツド１か
らのインク吸引がなされ、吸引中に大気連通弁を開にす
ると、その時点でノズルからのインク吸引が終了するこ
とになる。つまり、大気連通弁18の開閉タイミングをコ
ントロールすることで、インク吸引量がコントロール可
能となる。

ポンプ16により吸引されたインクはインクカートリツ
ジ内に設けた廃インク吸収体13に吸収されることにな
る。インク（又は空気）の流れは矢印で示され、キヤツ
プ17がヘツド１を密閉している状態でポンプ部16のピス
トン20を下げることでポンプ内に負圧が発生し、この負
圧がキヤツプチユーブ21を介してキヤツプ内に伝わるた
めにインクがヘツド１からポンプ内に流入する。またそ
れと同時にサブタンクチユーブ11を介してサブタンク10
に負圧が伝わり、インクパツク12内のインクが針14〜イ
ンクセンサ15〜供給チユーブ９〜サブタンク10へと流れ
込み、ヘツド１に対してインクを供給可能となる。吸引
を続けることでサブタンク内のインク液面が上昇し、サ
ブタンクチユーブ11のジヨイント高さになるとサブタン
クチユーブを介してポンプへとインクは流れ込む。ポン
プに集められた廃インクは吸引と同時にピストン20に設
けた不図示の弁部より排出され、インクカートリツジ内
の廃インク吸収体13へと送り込まれる。なお、インク吸
引量はキヤツプ17と接続された大気連通弁の開閉タイミ
ングをコントロールすることで増減可能である。

こうした構成の中で、ポンプ部で発生した負圧を圧力
損失を小さくし、回復性の向上をさせようとするとキヤ
ツプチユーブ21、サブタンクチユーブ11、連通チユーブ
19の内径を小さくする必要がある。特にサブタンクチユ
ーブ11の内径は、設計上重要なポイントである。すなわ
ち記録ヘツド１の増粘インク、気泡、付着したゴミに対
し、キヤツプ内の圧力とサブタンク圧力との差圧によっ
て確実に取り除く必要がある。サブタンクチユーブの内
径を変えることで、流路抵抗がかわり、差圧をコントロ
ールできる。この差圧は基本的に大きい方が、回復性に
すぐれているため望ましい。サブタンクチユーブによっ
て差圧を大きくするためには、サブタンクに発生する負
圧を小さくすることでありサブタンクチユーブの長さを
長くするか、内径を小さくするかである装置の構成上、
チユーブの長さは、ほぼ決められており、サブタンクの
水位を保てる程度の径として内径を決める必要がある。

一方、インクジエツト記録装置で使用可能なチユーブ
の材質として、インクの接液性、ガス透過性、使用イン
クに対する耐性など考慮するとテフロン、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、シリコンゴム等があげられる。この
中でも量産性、コスト、柔軟性等の点を考慮した場合、
特にインク通路を構成するチユーブ材として好適なもの
は、ポリエチレンと、エチレン酢酸ビニルコポリマーが
すぐれている。ところで、一般に使用しているチユーブ
の形態である場合、チユーブ壁が薄いため蒸発が生じや
すくチユーブ内でインクが固着する恐れがある。そのた
めチユーブ表面にアルミの被覆や、熱収縮チユーブで、
おおうことがされているが、コストの点で問題がある。

そこで、ポリエチレンとエチレン酢酸ビニルコポリマ
ーの材質のチユーブの構成を非常に肉厚なものとするこ
とが、目的を達成することができた。すなわち、内径と
肉厚の関係をインクの水分含有比率が40％〜95％のイン
クの固着性について検討したところ、チユーブの内径よ
り決められるインク流路断面積とチユーブの肉の部分面
積の比率が以下（断面比率と呼ぶ）５％以下であると温
度60℃、湿度５％以下で１ケ月保存テストをしたとこ
ろ、インクは固着せず良好な結果を得ることができた。
より望ましくは３％以下であれば３ケ月保存テストでイ
ンクが固着しない。第３図はチユーブの斜視図と断面図
である。ｄはチユーブの内径D:チユーブの外径である。
断面図において、斜線部がチユーブの肉の部分、黒部が
インク流路部である断面比率は となる。

一般市販のポリエチチユーブの断面比率は10〜60％で
ある。

また断面比率５％以下のチユーブを加圧回復手段をも
つインクジエツト記録装置に対してもインクの固着する
ことなく利用可能である。

具体的に述べる。本実施例において、従来品としてシ
リコンゴム製チユーブで内径0.3mm外径1.09mmのものと
本例品としてエチレン酢酸ビニルコポリマー製チユーブ
で内径0.35mm、外径2.3mmのものをインク残留状態で記
録ヘツドと回復用のポンプ、ポンプとインク吸収体との
間にとりつけ３ケ月放置したところ、本例の条件を満足
するものにあっては、何ら問題を生ずることなく、回復
操作を行なうことができた。

これに対し、従来品のものはインクが固着してしまい
回復操作を行なうことができなかった。

本発明は、前述の実施例に限られることなく、インク
供給系のインクチユーブとして本例で規定するものを使
用しても良好な結果が得られることはもちろんである。
又断面比率も10％以上とするとガス透過性が高まりイン
ク固着しやすくなり、実用性に欠けてしまう。一方２％
以下では内径が細いか、内径を所望の流路抵抗とすると
太くなりすぎてしまい好ましくない。

すなわち、あまりチユーブ外径が太くなり肉厚となり
すぎると、キヤリツジを走査して記録を行なうタイプの
記録装置では、チユーブの剛性が高くなりキヤリツジ走
行が良好に行なえなくなる場合がある。

本発明は、特にインクジエツト記録方式の中でもキヤ
ノン（株）の提唱するバブルジエツト方式の記録ヘツ
ド、記録装置に於いて、優れた効果をもたらすものであ
る。

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4740796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、コンテイニユアス型のいず
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、記録ヘツドの熱作
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4345262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。

記録ヘツドの構成としては、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
た構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の
電気熱変換体に対して、共通するスリツトを電気熱変換
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液を吸収する開口を吐出部に
対応さ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。

更に、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ツドとして
は、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘ
ツ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ツ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。

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
る交換自在のチツプタイプの記録ヘツド、あるいは記録
ヘツド自体に一体的に設けられたカートリツジタイプの
記録ヘツドを用いた場合にも本発明は有効である。

又、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録
ヘツ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、記録ヘツドに
対しての、キヤピング手段、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。

更に、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、記録ヘツドを一体的に
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装置にも本発明は極めて有効であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明はポリエチレン又はエチ
レン酢酸ビニルコポリマーの材質で、断面比率が５％以
下のチユーブを使用することにより、長期保存時のイン
クの固着を防止することができ、長期保存後の回復走査
を良好に行なえ、良好な記録が達成できる。又コストダ
ウンと信頼性向上の両立が可能となる。

更に、第１図の構成のインクジエツト記録装置の場
合、キヤリツジ２がガイド軸３にそって起き上るのを本
発明のチユーブの弾性で押えつけることによりキヤリツ
ジ２の安定した走査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジエツト記録装置の一実施例を
示す概略斜視図 第２図はインク流路の概略図 第３図は本例で使用されるチユーブの一例を示す斜視図
と断面図 第４図は本例の装置で使用可能な記録ヘツドの一部を概
略的に示す構成図である。 １……記録ヘツド ２……キヤリツジ ８……インクカートリツジ ９……供給チユーブ 10……サブタンク 11……サブタンクチユーブ 19……連通チユーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−288045（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−154355（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−111555（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−137933（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−60329（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/165 - 2/185

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクタンク部と記録ヘツド部との間、前
   記記録ヘツド部の回復部材と回復操作で排出されたイン
   クの廃インクだめ部材との間をチユーブ状のインク通路
   によって連通したインクジエツト記録装置において、 前記インク通路がポリエチレン、エチレン酢ビコポリマ
   ー、テフロンのいずれか又はこれらを組合せた材料であ
   り、かつチユーブの肉厚部分の断面積に対し、インクの
   流路となる中空部分の断面積が５％以下であることを特
   徴とするインクジエツト記録装置。
2. 【請求項２】前記インクタンク部と記録ヘツド部との間
   には、供給インクをトラツプするサブタンクを有し、前
   記回復部材と廃インクだめ部材との間には回復に寄与す
   るポンプ手段を有し、これらサブタンクとポンプ手段と
   の間を前記チユーブ状のインク通路で連通したことを特
   徴とする請求項１に記載のインクジエツト記録装置。
3. 【請求項３】前記インクタンクは、含有水分量が40％以
   上95％以下のインクを貯溜するものであって、前記チユ
   ーブ形状のインク通路内を前記インクが流通することを
   特徴とする請求項１に記載のインクジエツト記録装置。
4. 【請求項４】前記記録ヘツドは、熱エネルギーを利用す
   ることでインクを吐出するものであって、熱エネルギー
   を発生する電気熱変換体を備えていることを特徴とする
   請求項１に記載のインクジエツト記録装置。