JP2761073B2 - 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］ 本発明はインクジェット記録装置に関し、詳しくは記
録ヘッドのキャッピング，空吐出，吸引を行なうための
構成を具えたインクジェット記録装置に関する。

［従来の技術］ インクジェット記録装置には、記録液（インク）が空
気に接する部分である吐出口やその近傍におけるインク
水分蒸発によるインク増粘を防止したり、増粘したイン
クを取り除くことによって、インク吐出を良好に保つた
めの構成が種々具えられるのが一般的である。

特に、いわゆるバルブジェット方式の記録ヘッドにあ
っては、吐出口およびこれに連通する液路等を極めて微
細かつ高密度に構成することができるため、相対的にイ
ンク増粘による影響は大きくなる場合がある。

このため、これらのインクジェット記録装置では、イ
ンク滴吐出を行わない非記録動作時等に記録ヘッドの吐
出口が設けられる面を密閉する（キャッピング）ことに
より吐出口からのインク水分蒸発を防ぐためのキャッピ
ング機構が設けられている。また、より一層の安定なイ
ンク吐出を行なうために記録動作中など定期的に所定の
位置で記録ヘッドの全吐出口から、あるいは所望の吐出
口からインク吐出を行なうことにより、特に記録に関与
しない吐出口のインクを更新するためのいわゆる空吐出
を行なったり、記録開始時や所望時間間隔ごと等に吐出
口およびその内部のインクを吸引することにより増粘し
たインクを排出するためのインク吸引やインク加圧が行
なわれている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これらのインク安定吐出処理における
問題点として下記の２点が主に考えられる。

（１）インクの吸引や加圧，空吐出により、記録に用い
られないインクの消費量が増大し等価的に本来の記録の
ためのランイングコストが上昇する。

（２）吸引や加圧，空吐出といった動作が、追加される
ことにより本来の記録のため以外にも時間が消費され引
いては記録速度の低下という問題が生ずる。

常時安定した記録画像を得るためには、吸引や加圧，
空吐出，キャッピングといった動作を十分行う必要があ
るが、一方では上記（１），（２）のような問題点が発
生することになり、常に二律背反の関係となっている。

本発明は、上述の観点に基づいてなされたものであ
り、その目的とするところは、前回の空吐出からの時
間，前回の吸引してからの時間，キャッピング状態ある
いはその解消状態の時間の少なくともいずれかを計数す
ることにより、回復動作の処理内容を適切に選択し、不
必要な空吐出，吸引によるインクの消費や記録時間のロ
スを低下せしめたインクジェット記録装置を提供するこ
とにある。

また本発明の目的は、吐出安定化処理の履歴によっ
て、不要な吐出安定化処理を行なうことのないインクジ
ェット記録装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では、吐出されるインク滴によって
記録媒体に記録を行うためのインクジェット記録装置に
おいて、前記インクを吐出するための吐出口を配設した
記録ヘッドと、該記録ヘッドの前記吐出口が配設される
面のキャッピングを行うためのキャッピング手段と、前
記記録ヘッドの前記吐出口において吸引を行うための吸
引手段と、前記キャッピング手段の位置を検知するため
のキャッピング位置検知手段と、前記キャッピング手段
によるキャッピングがされている状態での第１の経過時
間と、前記記録ヘッドからの最も最近の吐出が終了して
からの第２の経過時間と、を保持するための計時手段
と、該計時手段の内容を保持させるための当該装置の電
源とは別の電源手段と、を具え、前記記録ヘッドの状態
保持動作が起動されたとき、前記キャッピング位置検知
手段によって前記キャッピング手段によるキャッピング
がされていることが検知された場合には、前記計時手段
によって計時された前記第１の経過時間に応じて、記録
媒体以外の所定の部位に前記記録ヘッドからインクを吐
出する空吐出および／または前記吸引手段による吸引か
らなる複数の吐出回復処理の中から選択された吐出回復
処理を実行させ、前記キャッピング位置検知手段によっ
て前記キャッピング手段によるキャッピングがされてい
ないことが検知された場合には、前記計時手段によって
計時された前記第２の経過時間に応じて、前記空吐出お
よび／または前記吸引からなる複数の吐出回復処理の中
から選択された吐出回復処理を実行させることを特徴と
する。

［作用］ 以上の構成によれば、キャッピングがされているか否
かが検知され、キャッピングがされている場合には、こ
のキャッピング状態の経過時間を示す第１経過時間に応
じて、空吐出とインク吸引とを組み合わせてなる複数の
吐出回復処理の中から１つの吐出回復処理が選択的に実
行され、また、キャッピングがされていない場合には、
記録ヘッドが最後に吐出を行ってからの経過時間を示す
第２経過時間に応じて複数の吐出回復処理の中から１つ
の吐出回復処理が選択的に実行されるので、経過時間に
加え、記録ヘッドにおけるインクの増粘に影響を及ぼす
キャッピングの有無を加味した吐出回復制御を行うこと
ができ、これにより、例えば記録ヘッドにおけるインク
増粘の程度に対応した必要最小限の時間および量の吐出
回復処理を行うことが可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の好適な一実施例に係るインクジェッ
ト記録装置の模式的斜視図である。第１図において、1
C,1M,1Yは記録ヘッドカートリッジであり、それぞれか
ら吐出されるインク色は、それぞれ順にＣ（シアン）,M
（マゼンダ）,Y（イエロ）に対応している。ヘッドカー
トリッジ1C,1M,1Yは、それぞれのインクを貯留するイン
クタンクとこれらインクを吐出するための記録ヘッドと
が一体で形成されている。これらヘッドカートリッジ1
C,1M,1Yは、押さえ部材41によりキャリッジ15の上に固
定されており、これらはシャフト21に沿ってその長手方
向に往復動可能となっている。記録ヘッドの吐出口より
吐出されたインクは、吐出口と微少間隔をおいて配設さ
れるプラテン19に記録面を規制された記録媒体18に到達
し、記録媒体18上に画像を形成する。

記録ヘッドに設けられたインクを吐出するために利用
されるエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子と
しての電気熱変換体（熱エネルギーを発生する）には、
ケーブル16を介して供給される記録データに応じた吐出
信号が印加される。

17はキャリッジ15をシャフト21に沿って往復移動させ
るためのキャリッジモータ、22はモータ17の駆動力をキ
ャリッジ15に伝達するワイヤである。また、20はプラテ
ンローラ19を回転駆動するためのフイードモータであ
り、ギア列を介してプラテンローラ19を駆動する。これ
によりプラテンローラ19は記録媒体18を装置上方に向け
て搬送する。

５はヘッドカートリッジ1C,1M,1Yの移動路のうち記録
のための移動路に隣接する移動路中にその一部が突出し
て設けられるワイピングブレードである。ブレード５
は、ヘッドカートリッジ1C,1M,1Yの後述されるキャッピ
ング位置への往復移動に伴なって記録ヘッドチップの吐
出口が配設される面を相対的に摺動し、この吐出口面に
付着したインクやゴミ等を除去する。これにより、吐出
口から吐出されるインク滴の吐出方向の偏向や吐出口面
に付着したインク乾燥による吐出口の固着等が未然に防
止される。

2C,2M,2Yはヘッドカートリッジ1C,1M,1Yにそれぞれ対
応してこれらカートリッジの移動路端部に沿って設けら
れるキャップである。キャップ2C,2M,2Yは第１図には図
示されないそれぞれキャップホルダ2CH,2MH,2YHによっ
て保持され、これらキャップホルダは、フィードモータ
20の駆動力を利用してヘッドカートリッジの移動路に対
して進退移動可能に設けられる。なお、この移動機構は
図示されていない。42は、キャップ2C,2M,2Yを介して記
録ヘッドの吐出口やその内部から強制的にインクを吸引
するためのチューブポンプであり、第２図にて詳細に説
明される。

これらキャップ2C,2M,2Yが配設されるキャッピング位
置において、上述の空吐出，インク吸入およびキャッピ
ングが行われる。

すなわち、空吐出はそれぞれのキャップの前面に設け
られるインク受容体に向けて所望数のインク吐出を行う
ものであり、これにより例えば吐出頻度の低い吐出口近
傍のインクが更新され、また増粘インクの排出が行わ
れ、吐出口間での吐出特性が均一化される。

インク吸引は、キャップ2C,2M,2Yを移動させて記録ヘ
ッドの吐出口面を密閉し、この状態でチューブポンプ42
により吐出口やその内部のインクを吸引するものであ
る。これによって、例えば比較的長い時間記録を行わな
かったために生じる吐出口およびその内部の増粘インク
や固化インクが排出される。

キャッピングはキャップによって単に吐出口面を覆う
ものであり、これにより、非記録時等に吐出口近傍内の
インクが乾燥することを防止する。

以上から明らかなように、吐出回復の効果は空吐出よ
りもインク吸引の方が大きく、それに伴ってインク消費
量も多くなる。

第２図は、キャッピングおよびインク吸引の詳細を示
す模式的平面図である。キャップ2C,2M,2Yは、ゴム等の
可撓性部材よりなり、キャッピング時にはキャップホル
ダ2CH,2MH,2YHが不図示の手段によって記録ヘッド側に
移動されることにより吐出口面を押圧する。これによっ
てキャップ2C,2M,2Yは吐出口近傍の空間を適切に密閉す
る。

キャップ2C,2M,2Yの凹部はチューブを介して廃インク
吸収体43と連通し、この間にチューブポンプ42が係合す
る。チューブポンプ42は、モータ等不図示の駆動手段に
よって回転するガイドローラ、これの一部に設けられた
加圧コロ41、およびチューブの位置を規制するためのチ
ューブガイド44とを具える。ガイドローラ40の図中反時
計方向の回転に伴なって加圧コロ41はチューブを順次位
置を変えながら押圧し、これにより、キャップ2C,2M,2Y
の凹部における負圧が形成され、また吸引されたインク
が廃インク吸収体方向へ搬送される。

第３図は、第１図に示したインクジェット記録装置の
制御構成を示すブロック図である。

第３図において、30は本例装置全体の動作，処理にか
かる制御処理を実行する制御部であるCPU、33は上述の
キャッピング位置センサであり、センサ33はキャップと
固定関係にある部材、例えばキャップホルダの動きを検
出する。32はタイマICであり、時間の基準となる信号を
出力する。31はタイマICから出力される信号に基づいた
時間を記憶するための領域を有するメモリである。CPU3
0は、センサ33からの検出信号や自身が実行する処理に
基づいてメモリ31が記憶する上記時間データのリセット
等を行なう。すなわち、メモリ31にはヘッドカートリッ
ジの吐出口面がキャッピングされている時間、および最
後の吐出からの時間が記憶される。メモリ31およびタイ
マIC32は、通常の場合本例装置とは別の電源によってバ
ックアップされており、これにより、装置の電源オフの
間の上記キャッピングの時間等を計数することができ
る。

34は記録ヘッド駆動回路であり、ホスト装置からの記
録データおよびCPU30からの制御信号に基づいて記録ヘ
ッドカートリッジ1C,1M,1Yを駆動することによりインク
吐出を行う。36はモータドライバ回路であり、CPU30か
らの制御信号に基づき上記チューブポンプ42のガイドロ
ーラ40を駆動する。

第４図は、本発明の一実施例にかかる処理手順を示す
フローチャートであり、本処理は電源オン時に自動的
に、またはユーザーが本処理を指示する入力を行うこと
によって起動される。

なお、以下に述べるヘッド状態保持動作とは、キャッ
ピング，空吐出およびインク吸引（または加圧）のいず
れかまたはこれらの組合わせからなる吐出安定化処理を
意味している。

本処理が起動されると、ステップS1でメモリ31のキャ
ッピング時間等が格納される領域のデータを読み込む。
この領域に格納されるデータは、キャッピングがされて
いる状態での経過時間および記録ヘッドが最後に吐出し
てからの（最も最近の吐出が終了してからの）経過時間
である。

次に、ステップS2では現在キャッピングがなされてい
るか否かを判断し、肯定判断であればステップS3へ進
み、ステップS1で読出したキャッピング状態での経過時
間によって、以降で行うヘッド状態保持動作を分岐させ
る。すなわち、キャッピング状態が所望時間（例えば１
時間）以内ならばステップS5で空吐出のみを行う保持動
作１を行ない、またキャッピング状態が所望時間（例え
ば１時間以上24時間未満）ならばステップS6でインク吸
引を１回と空吐出を行なう保持動作２を行ない、さら
に、キャッピング状態が所望時間（例えば24時間）以上
ならばステップS7でインク吸引を２回と空吐出を行なう
保持動作３を行う。

また、ステップS2で否定判断、すなわち現在キャッピ
ングがされていない場合はステップS4へ進み、記録ヘッ
ドによって最後に吐出がなされてからの経過時間によっ
てどの状態の保持動作を行うかを判断する。すなわち、
最後の吐出から24時間未満放置してあればステップS8で
インク吸引３回と空吐出を行なう保持動作４を行ない、
また、24時間以上放置していた場合には、ステップS9で
インク吸引５回と空吐出を行なう保持動作５を行なう。

なお、上記各保持動作でのインク吸引の回数は上記に
限られるものでなく、また保持動作の内容の組合わせも
上例に限られるものではない。すなわち、上記保持動作
の内容は、インク消費および保持動作のための時間が最
小にして、かつ良好な吐出回復を得ることができる内容
が、例えば個々の装置において適切に定められるべきも
のである。したがって経過期間の設定も上記した例示に
限られることはなく、インクジェットヘッドや装置夫々
の特性に応じて任意に設定可能である。

また、各状態保持動作での処理の分岐にあたって基準
とする各種経過時間は、上例に限られるものでなく、第
５図，第６図にて述べられるように、キャッピングされ
ていない状態での経過時間を併用してもよいし、また、
最後の吸引からの経過時間を用いてもよい。

第５図は、第３図に示した制御構成の変形例を示すブ
ロック図である。

第３図に示した構成と異なるのはキャッピング位置セ
ンサも本例装置とは別途の電源によってバックアップさ
れていることである。これにより、例えば紙ジャムの解
除処理や記録ヘッドチップ交換等のため、装置の電源オ
フの間に記録ヘッドカートリッジがキャッピング位置か
らはずれている場合にも、その間の時間を計数でき、上
記第４図に示した処理をより正確に行うことができる。

第６図（Ａ）および（Ｂ）は、第５図に示したメモリ
および周辺回路38内に構成されるラッチIC50のそれぞれ
詳細を示す回路ブロック図および信号のタイミングチャ
ートである。

タイマIC32からの出力ＢはラッチIC50のデータ入力と
なり、この入力はセンサ33からの出力Ａによってゲート
がかけられる。この結果、第６図（Ｂ）に示すように、
例えばキャッピングがはずれた時刻D_n+3がラッチされそ
のまま保持される。この後、再びキャッピング状態にな
ればラッチデータは更新される。

なお、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。かかる方式によれば
記録の高密度化，高精細化が達成できるからである。

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１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を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用
面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対
一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので
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１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44
63359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。なお、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、さらに優れた記録を行う
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，電気熱変換体の組合せ構
成（直線状液流路または直角液流路）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
電気熱交換体に対して、共通するスリットを電気熱変換
体の吐出部とする構成を開示する特開昭59−123670号公
報や熱エネルギ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59−138461号公報に基いた
構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記
録ヘッドの形態がどのようなものであっても、記録を確
実に効率よく行いうるからである。

さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対
応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対
しても本発明は有効に適用することも可能である。その
よな記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによ
ってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個
の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

加えて、上例のようなシリアルタイプのものでも装置
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、あるいは上記実施例のように
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。

また、上記安定化処理以外に本発明に記録装置の構成
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、上記実施例で述べた以外に記録ヘッドに対
してのクリーニング手段、加圧手段、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。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数ついて
も、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられ
たものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対
応して複数個数設けられるものであってもよい。

さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態
としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端
末として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写
装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の
形態を採るものであってもよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、キ
ャッピングがされているか否かが検知され、キャッピン
グがされている場合には、このキャッピング状態の経過
時間を示す第１経過時間に応じて、空吐出とインク吸引
とを組み合わせてなる複数の吐出回復処理の中から１つ
の吐出回復処理が選択的に実行され、また、キャッピン
グがされていない場合には、記録ヘッドが最後に吐出を
行ってからの経過時間を示す第２経過時間に応じて複数
の吐出回復処理の中から１つの吐出回復処理が選択的に
実行されるので、経過時間に加え、記録ヘッドにおける
インクの増粘に影響を及ぼすキャッピングの有無を加味
した吐出回復制御を行うことができ、これにより、例え
ば記録ヘッドにおけるインク増粘の程度に対応した必要
最小限の時間および量の吐出回復処理を行うことが可能
となる。

この結果、インク吸引，空吐出からなる最適の回復処
理を行なうことができ、これにより回復処理による不要
なインク消費を低減できると共に、記録速度の低下をも
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に関するインクジェット記
録装置の模式的斜視図、 第２図は、第１図に示したキャップおよびチューブポン
プの詳細を示す模式的平面図、 第３図は、第１図に示した装置の制御構成を示すブロッ
ク図、 第４図は、本発明の一実施例にかかる処理手順のフロー
チャート、 第５図は、第３図に示した制御構成の変形例を示すブロ
ック図、 第６図（Ａ）および（Ｂ）は、第５図に示したラッチIC
のそれぞれ回路ブロック図およびタイミングチャートで
ある。 １……記録ヘッド、２……キャップ、５……ワイピング
ブレード、15……キャリッジ、18……記録媒体、30……
CPU、31……メモリー、32……タイマー、33……キャッ
ピング位置センサ、37……吸引用モータ、38……メモリ
ーおよび周辺回路、40……ガイドローラ、41……加圧コ
ロ、42……チューブポンプ、50……ラッチIC。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−69352（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−101054（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−168363（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−56864（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−5260（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/165

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吐出されるインク滴によって記録媒体に記
   録を行うためのインクジェット記録装置において、 前記インクを吐出するための吐出口を配設した記録ヘッ
   ドと、 該記録ヘッドの前記吐出口が配設される面のキャッピン
   グを行うためのキャッピング手段と、 前記記録ヘッドの前記吐出口において吸引を行うための
   吸引手段と、 前記キャッピング手段の位置を検知するためのキャッピ
   ング位置検知手段と、 前記キャッピング手段によるキャッピングがされている
   状態での第１の経過時間と、前記記録ヘッドからの最も
   最近の吐出が終了してからの第２の経過時間と、を保持
   するための計時手段と、 該計時手段の内容を保持させるための当該装置の電源と
   は別の電源手段と、 を具え、 前記記録ヘッドの状態保持動作が起動されたとき、前記
   キャッピング位置検知手段によって前記キャッピング手
   段によるキャッピングがされていることが検知された場
   合には、前記計時手段によって計時された前記第１の経
   過時間に応じて、記録媒体以外の所定の部位に前記記録
   ヘッドからインクを吐出する空吐出および／または前記
   吸引手段による吸引からなる複数の吐出回復処理の中か
   ら選択された吐出回復処理を実行させ、前記キャッピン
   グ位置検知手段によって前記キャッピング手段によるキ
   ャッピングがされていないことが検知された場合には、
   前記計時手段によって計時された前記第２の経過時間に
   応じて、前記空吐出および／または前記吸引からなる複
   数の吐出回復処理の中から選択された吐出回復処理を実
   行させることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】前記記録ヘッドは、電気熱変換体が発生す
   る熱エネルギーによってインク中に膜沸騰を生じさせ該
   膜沸騰による気泡の成長に伴って前記吐出口からインク
   滴を吐出することを特徴とする請求項１に記載のインク
   ジェット記録装置。
3. 【請求項３】前記キャッピング位置検知手段が前記別の
   電源手段によってバックアップされていることを特徴と
   する請求項１または２に記載のインクジェット記録装
   置。