JP2757224B2 - 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、記録液滴を吐出飛翔させて被記録材に画像
を記録するインクジェット記録装置に関する。

〔従来の技術〕

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置は、転
送されてくる画像情報に基づいて、紙やプラスチック薄
板等の被記録材上にドットパターンから成る画像を記録
していくように構成されている。

前記記録装置は、記録方式により、インクジェット
式、ワイヤドット式、サーマル式、レーザービーム式等
に分けることができ、そのうちのインクジェット式（イ
ンクジェット記録装置）は、記録ヘッドの吐出口から記
録液（インク）の小滴を吐出飛翔させ、これを用紙やプ
ラスチック薄板等の被記録材に付着させて記録するよう
に構成されている。

このインクジェット記録装置は、他の記録方式に比べ
て動作騒音が低く、基本的な機械的構造が簡単かつ廉価
であり、コンピュータやワードプロセッサなどの記録出
力装置として各方面で使用されている。

しかし、この種の記録装置では記録液（以下、インク
という）を記録ヘッドの吐出口から直接吐出させて記録
を行なうものであり、インクを常に吐出可能な状態に保
つために他の記録方式には見られない特別な配慮が必要
である。

例えば、記録ヘッドの吐出口面（吐出口が設けられて
いる面）に紙粉や埃あるいは増粘インクやインク液滴等
が付着すると、吐出口から吐出されるインク滴がこれら
の異物の影響を受け、結果として不吐出や記録画像のヨ
レといった記録不良が生じることがある。

そこで、従来の、このような問題に対して、記録ヘッ
ドの吐出口面を清掃するため、記録ヘッドに対抗して可
撓性のブレードを設け、記録ヘッドの吐出口面を拭き払
う方法等が採用されている。

このようなクリーニング手段としては、記録ヘッドの
吐出口面に対して可撓性ブレードを往復摺動させる構成
のものや、ブレードによる拭き払い方向を一方向に設定
したものが提案されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕

しかし、上記可撓性ブレードを用いた吐出口面のクリ
ーニング動作を長期間続けると、記録ヘッドとの摺動の
繰り返しで該ブレード自体の磨耗劣化が進み、吐出口面
の清掃効果が低下したり、逆に、吐出口面がブレードに
より傷ついてしまうといった課題があった。

第９図（Ａ）は記録ヘッドの安定吐出状態を示す模式
図であり、第９図（Ｂ）は吐出口面に異物が付着し記録
ドットが乱された状態を示す模式図であり、第10図はブ
レードにより吐出口面に異物が付着した状態を示す模式
図である。

第９図（Ａ）に示すように、可撓性ブレードの使用初
期では記録ヘッド２による記録ドットは正常であるが、
ブレード47（第10図）を長時間使用していくと、第９図
（Ｂ）および第10図に示すごとく、記録ヘッド２との摩
擦によるブレード材の吐出口面22への付着、あるいはイ
ンクとの長時間の接触によるブレード47中の充填材等の
溶出により、吐出口面22が異物21で汚染されてしまい、
記録ヘッド２の各吐出口から吐出されるインク滴の量あ
るいは吐出方向や吐出速度等の吐出特性が乱れてしま
い、被記録材上の記録ドットの乱れによる濃度ムラやス
ジが発生するという技術的課題があった。

本発明は、上記従来の技術的課題に鑑みてなされたも
のであり、記録ヘッドの吐出口面の汚染劣化を防止し、
記録ヘッドが常に安定した記録を維持することができる
インクジェット記録装置を提供することを目的とする。

〔課題解決のための手段〕

本発明は、キャリッジの動きなど、記録動作の程度に
関連した量を検出し、その検出結果に基づいて、可撓性
ブレードの吐出口面への当接、解除を制御することによ
り、該ブレードの吐出口面との当接回数を減少させ、も
って、上記目的を達成するものである。

すならち、本発明のインクジェット記録装置は、複数
の吐出口を有して構成される吐出口群を単位とする記録
ヘッドの複数と、前記記録ヘッドそれぞれの吐出口面を
清掃するクリーニング手段と、前記クリーニング手段に
よる前記吐出口面を清掃する清掃動作を制御する制御手
段と、を備えたインクジェット記録装置において、前記
記録ヘッドのそれぞれによって記録された画像データま
たは記録画像のサイズのデータの総和量を検出し、前記
総和量が設定された閾値を越えたところで前記記録ヘッ
ドの複数をクリーニングするように前記クリーニング手
段の駆動タイミングを制御する構成とすることにより、
記録ヘッドの吐出口面の汚染劣化を防止し、該吐出口面
の耐久性を向上させることができ、常に安定した記録を
維持することができるインクジェット記録装置を提供す
るものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図は、本発明によるインクジェット記録装置の一
実施例を示す斜視図である。

第１図において、１は複数（図示の例では２個）の記
録ヘッド2a、2bを搭載したキャリッジ、３はキャリッジ
１を移動自在に案内支持するガイドシャフトである。

４はエンドレスベルトであり、その一部がキャリッジ
１に接続されている。

５は駆動モーター（パルスモーター）であり、キャリ
ッジ１は、駆動モーター５により、ベルト４を介して、
ガイドシャフト３上を被記録材６の記録面に沿って移動
するように駆動される。

７は被記録材６を搬送する搬送ローラー、8Aおよび8B
は被記録材６を案内する案内ローラー、９は被記録材搬
送モーターである。

一方、記録ヘッド2a、2bには被記録材６に向けてイン
ク滴を吐出させる液路10が設けられており、該流路10に
対しては、インクタンク11a、11bから供給チューブ12
a、12bを介してインクが供給され、また、各液路10に設
けられた不図示の吐出エネルギー発生手段に対しては、
フレキシブルケーブル12A、12Bを介してインク吐出信号
が選択的に供給される。

さらに、記録ヘッド2a、2bにはヘッドヒーター14a、1
4bと温度検知手段15a、15bが設けられており、温度検知
手段15a、15bからの検知信号はCPUを有する制御回路16
に入力され、該制御回路16はこの信号に基づいてドライ
バ17および電源18を介してヘッドヒーター14aまたは14b
における加熱を制御する。

20は、非記録時に記録ヘッド2a、2bの吐出口面に当接
されるキャッピング手段であり、非記録時には、記録ヘ
ッド2a、2bがキャッピング手段20と対面する位置へ移動
する。

しかる後、キャッピング手段20がキャップ駆動手段25
によて前進駆動され、弾性部材44を吐出口面に圧接させ
てキャッピングが行なわれる。

キャッピング手段20は、その密閉空間20Aにインク中
の揮発成分溶液46を収容するとともに、溶液46が含浸さ
れる液体保持部材45を内装している。

これによって、溶液46の揮発蒸気を空間20A内に充満
させて液路10の吐出口からインクの揮発成分が蒸発する
のを防止し、液路10内のインクの成分比率が変化しない
ように構成されている。

なお、揮発成分としては、インクそのものか、あるい
はインクから染料を除去した成分の溶液が有効であり、
また、水性インクの場合は蒸留水等が有効である。

さらにまた、液体保持部材45としては、スポンジ状多
孔質部材あるいはプラスチック焼結体等が有効である。

第１図において、31は、記録ヘッドが空吐出動作する
時に吐出インクを受ける目詰まり防止手段である。

この目詰まり防止手段31は、記録ヘッド2a、2bと対面
し空吐出されたインクを吸収する受液部としての液受け
受材32を備えており、キャッピング手段20と記録開始位
置との間に配置されている。

なお、液受け部材32としては、キャッピング手段20の
場合と同様に、スポンジ状多孔質部材あるいはプラスチ
ック焼結体等が有効である。

第１図中の47は、記録ヘッド2a、2bの吐出口面を清掃
するクリーニング手段おしての可撓性ブレードを示し、
この可撓性ブレード47は、ソレノイド等から成るブレー
ド駆動手段48を制御回路16で制御することにより、記録
ヘッド2a、2bの吐出口面への当接、解除を制御される。

また、ここで用いられる可撓性ブレード47としては、
硬度50゜（JISA）以上のウレタンゴムが効果的である。

第２図は、第１図のインクジェット記録装置の記録ヘ
ッドの動作を説明するための模式的平面図であり、第１
図に示したのと同じ要素には同一符号を付し、それらの
説明は省略する。

第２図において、34は記録開始位置検知センサ、36は
キャッピング手段位置検知センサであり、記録ヘッド2
a、2bが所定の記録開始位置およびキャッピング位置
（キャッピング手段20と対面する位置）にあることを検
知する。

35は位置検知センサであり、記録ヘッド2a、2bが走査
方向に移動しながら行なう空吐出動作の基準位置を検知
する。

第１図および第２図で説明したインクジェット記録装
置の動作を以下に説明する。

先ず、記録時にはキャリッジ１が駆動され、センサ34
で検知される記録開始位置から矢印Ａ方向に走行しなが
ら、記録ヘッド2a、2bの各液路10が選択的に駆動され
る。

これによりインク滴が吐出され、被記録材６の記録幅
部分Ｐ（第１図）にドットマトリックスパターンで画像
等の記録が行なわれる。

かくして、第２図に示すように記録ヘッド2a、2bがパ
ルスモーター５により記録開始位置からP₁パルス分送ら
れて一走査分の記録が終了すると、キャリッジ１は矢印
Ｂ方向に駆動されて記録開始位置へ戻るとともに、被記
録材６は記録幅部分Ｐの幅だけ第１図中の矢印Ｃ方向に
紙送りされ、再び前述の動作が繰り返される。

第３図は、クリーニング手段としてのブレード47の前
進、後退による記録ヘッド2a、2bの清掃の状態を示す模
式的平面図である。

第１図〜第３図において、前述したような記録動作が
所定の数走査分行なわれた後、制御回路16においてブレ
ード当接動作信号が発生されると、第３図（Ａ）に示す
ように制御回路16はブレード駆動手段48を駆動し、ブレ
ード47を記録ヘッド2a、2bの吐出口面に当接する位置ま
で前進させながら、パルスモータードライバ23を介して
駆動モーター５を駆動し、キャリッジ１を記録開始位置
から矢印Ａ方向へP₂パルス分送らせることにより、記録
ヘッド2a、2bの吐出口面がブレード47で清掃（ワイピン
グ）される。

その後、第３図（Ｂ）に示すように、キャリッジ１は
矢印Ｂ方向へ移動させられ、記録ヘッド2a、2bの吐出口
面が再度清掃された後、第３図（Ｃ）に示すように、ブ
レード駆動手段48によりブレード47が後退し、ブレード
解除状態となる。

一方、キャリッジ１は記録開始位置へ戻り、前述の動
作が繰り返される。

第４図は、クリーニング手段としてのブレード47が記
録ヘッド2a、2bの吐出口面22に当接して該吐出口面を清
掃する動作のタイミングチャートである。

第４図において、記録ヘッド2a、2bによる記録動作が
２走査分終了するごとに、ブレード47を前進、後退さ
せ、該記録ヘッドの吐出口面22の清掃を行なう場合が示
されている。

第５図は、本発明によるインクジェット記録装置の第
２の実施例におけるブレード47によるクリーニング動作
を示す模試的平面図である。

前述の実施例においては、ブレード47を記録ヘッド2
a、2bの吐出口面22に当接させる清掃（クリーニング）
動作がキャリッジ１の往復時に行なわれたが、本実施例
においては、キャリッジ１の往動時のみにブレード47を
記録ヘッド2a、2bの吐出口面に当接させるように制御さ
れている。

すなわち、記録動作が所定の数走査分行なわれた後、
制御回路16からブレード当接動作信号が発生されると、
第５図（Ａ）のように、ブレード駆動手段に48によりブ
レード47が記録ヘッド2a、2bに当接する位置まで前進さ
せられ、次いで、キャリッジ１が記録開始位置から矢印
Ａ方向にP₂パルス分だけ送られ、記録ヘッド2a、2bの吐
出口面22が清掃（クリーニング）される。

その後、第５図（Ｂ）に示すように、ブレード47は、
キャリッジ１が矢印Ｂ方向へ移動する前にブレード駆動
手段48により後退させられる。

したがって、キャリッジ１は、記録ヘッド2a、2bの吐
出口面がブレード47に当接することなく記録開始位置へ
戻り、前述の動作が繰り返される。

このようにキャリッジ１の往動時のみにブレード47を
記録ヘッド2a、2bの吐出口面に当接させることにより、
記録ヘッド2a、2bの吐出口面22の汚染や損傷をさらに軽
減させることができる。

第６図は、本発明によるインクジェット記録装置の第
３の実施例を示す模式的斜視図である。

本実施例においては、記録ヘッドのクリーニング手段
としての可撓性ブレード47が、記録開始位置と空吐出用
の目詰まり防止手段31との間に設けられ、このブレード
47の前進後退の動作を記録画像データの量に応じて制御
するように構成されている。

すなわち、記録ヘッド2a、2bの吐出口面22のインク滴
による汚染（インク付着）は、この記録ヘッド2a、2bか
ら吐出され総インク滴数に依存しているので、記録ヘッ
ド2a、2bから吐出される総インク滴数が少ない場合に
は、ブレード47による吐出口面22の清掃（クリーニン
グ）の頻度を少なくすることができる。

したがって、本発明においては、記録ヘッド2a、2bか
ら吐出される総インク滴数、すなわち、記録画像データ
あるいは記録画像サイズに基づいて、ブレード47を吐出
口面22に当接させる頻度またはタイミングが制御され
る。

こうして、吐出された総インク滴数が少ない場合に
は、ブレード47による吐出口面22の清掃（クリーニン
グ）動作の頻度を減らし、逆に吐出された総インク滴数
が多い場合には、それに応じて清掃動作の頻度を増やす
ことにより、吐出口面22の不要な汚染や磨耗劣化を無く
すとともに、該吐出口面22の清掃を効率良く行なうこと
ができる。

第７図は、記録ヘッド2a、2bに対して与えられる画像
データD_a、D_bによりブレード47を駆動する際の制御のア
ルゴリズムを示すブロック図である。

第７図において、記録画像データD_a、D_bの和D_s＝（D_s
＝D_a＋D_b）の値を、予めROM51に設定された閾値D_T1、D
_T2（D_T1＞D_T2）に対して比較器50でその大小を比較し、
そのデータを制御回路16に入力することにより、ブレー
ド駆動手段48によるブレード47の当接、解除を制御する
ように構成されている。（なお、ここで言う記録画像デ
ータは記録ドット数であり、吐出されたインク滴数を示
すもので、単位は「発」である。） 第８図は、前述したように、記録画像データに応じて
ブレード47の駆動を制御する際のタイミングチャートで
あり、同図において、ブレード47の駆動タイミング（お
よび頻度）は、記録画像データD_Sに応じて、（Ｉ）、
（II）、（III）と切り換えるように制御される。

なお、以上の各実施例では、記録ヘッド2a、2bの吐出
口面22のクリーニング手段として可撓性のブレード47を
使用し、該吐出口面22に該ブレード47を接触させて清掃
する場合を説明したが、本発明は、その他の方式のクリ
ーニング手段を使用する場合にも適用可能である。

例えば、記録ヘッド2a、2bの他のクリーニング手段と
して、エアナイフ（空気流）を用いて記録ヘッド2a、2b
の吐出口面22を非接触で清掃する場合がある。

このような空気流を用いて吐出口面22を清掃する場合
でも、空気流に混在していた異物が吐出口面22に付着し
たり、空気が記録ヘッド2a、2bの流路10内に浸入してし
まったり、また、空気流により記録ヘッド2a、2bの液路
10の中のインクの粘度が上昇してしまい、結果として、
記録ヘッド2a、2bが安定した記録を維持できなくなる場
合がある。

本発明は、このようなエアナイフを用いる非接触型の
クリーニング手段に対しても適用でき、記録ヘッド2a、
2bに対する当該クリーニング手段の動作を本発明のよう
に制御することにより、記録ヘッド2a、2bの安定な記録
動作を維持することが可能になる。

以上説明した実施例によれば、記録ヘッド2a、2bの吐
出口からインク滴を吐出飛翔させ、これを被記録材６に
付着させて記録を行なうインクジェット記録装置におい
て、記録ヘッド2a、2bの吐出口面22を清掃するクリーニ
ング手段である可撓性ブレード47の、該吐出口面22に対
する当接、解除を、記録画像データの量あるいは記録画
像サイズ等、記録動作の程度に応じて制御することによ
り、前記ブレード47の前記吐出口面22への当接回数を必
要最少限に抑えることが可能となり、記録ヘッド2a、2b
の清掃効果を充分に維持したままで、吐出口面22の汚
染、劣化を防止することができ、記録ヘッド2a、2bの各
吐出口からの吐出特性の変化による濃度ムラやスジ等の
画像不良の無い記録を行い得るインクジェット記録装置
が得られた。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバブ
ルジェット方式の記録ヘッド、記録装置において、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
ットを電気熱変換体の吐出部と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させる構成を開示する特開昭59年13
8461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ッドとして
は、上述した明細書に開示されているように複数記録ヘ
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。

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。

又、本発明の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、
キャッピング手段、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装置にも本発明は極めて有効であ
る。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明のインクジェ
ット記録装置によれば、複数の吐出口を有して構成され
る吐出口群を単位とする記録ヘッドの複数と、前記記録
ヘッドそれぞれの吐出口面を清掃するクリーニング手段
と、前記クリーニング手段による前記吐出口面を清掃す
る清掃動作を制御する制御手段と、を備えたインクジェ
ット記録装置において、前記記録ヘッドのそれぞれによ
って記録された画像データまたは記録画像のサイズのデ
ータの総和量を検出し、前記総和量が設定された閾値を
越えたところで前記記録ヘッドの複数をクリーニングす
るように前記クリーニング手段の駆動タイミングを制御
する構成としたので、記録ヘッドの吐出口面の汚染劣化
を防止しながら、該吐出口面の耐久性を向上させること
ができ、しかも、常に安定した記録を維持することがで
きるインクジェット記録装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインクジェット記録装置の一実施
例を示す模式的斜視図、第２図は第１図の記録装置の記
録ヘッドの動作を動作を説明するための模式的平面図、
第３図は第１図のインクジェット記録装置のクリーニン
グ手段による記録ヘッドの清掃動作の状態を示す模試的
平面図、第４図は第３図の記録ヘッドの清掃動作におけ
るブレード駆動のタイミングチャート、第５図は本発明
によるインクジェット記録装置の第２の実施例のクリー
ニング手段による記録ヘッドの清掃動作の状態を示す模
式的平面図、第６図は本発明によるインクジェット記録
装置の第３の実施例を示す模式的斜視図、第７図は本発
明によるインクジェット記録装置で記録画像データに応
じてブレード駆動を行なうための制御系を示すブロック
図、第８図は第７図の制御系で記録画像データに応じた
ブレード駆動を行なうクリーニング動作のタイミングチ
ャート、第９図は記録ヘッドの安定吐出および吐出不良
の状態を示す模式図、第10図はブレードから記録ヘッド
に異物が付着した状態を示す模式図である。 以下に、図面中の主要な構成部分を表す符号を列挙す
る。 １……キャリッジ、2a、2b……記録ヘッド、５……キャ
リッジ駆動モーター、６……被記録材、10……液路、16
……制御回路、20……キャッピング手段、22……吐出口
面、25……キャップ駆動手段、31……目詰まり防止手
段、32……液受け部材、47……クリーニング手段（可撓
性ブレード）、48……ブレード駆動手段、矢印Ａ、Ｂ…
…キャリッジ移動方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−102060（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−5154（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−258553（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−141248（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−173653（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/165

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の吐出口を有して構成される吐出口群
   を単位とする記録ヘッドの複数と、前記記録ヘッドそれ
   ぞれの吐出口面を清掃するクリーニング手段と、前記ク
   リーニング手段による前記吐出口面を清掃する清掃動作
   を制御する制御手段と、を備えたインクジェット記録装
   置において、 前記記録ヘッドのそれぞれによって記録された画像デー
   タまたは記録画像のサイズのデータの総和量を検出し、
   前記総和量が設定された閾値を越えたところで前記記録
   ヘッドの複数をクリーニングするように前記クリーニン
   グ手段の駆動タイミングを制御することを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置。