JP2766037B2 - 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、特に、熱エネルギ
ーによりインクを吐出させて記録を行なうインクジェッ
ト記録装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、記録シートにインクを吐出させて記録を行なう
インクジェット記録方式には種々のものがあるが、熱エ
ネルギーを利用してインクを吐出させる熱インクジェッ
ト方式（たとえば、米国特許第4723129号明細書、米国
特許第4740796号明細書など）は、記録電気信号に対す
る応答性が良く、吐出口（オリフィス）の高密度マルチ
化が容易、記録中の騒音が小さい、多色のインクを使用
することによるカラー画像記録が容易などの利点を有す
ることから、他のインクジェット記録方式に比べてその
将来性が有望視されている。

しかし、この種のインクジェット記録装置において
は、記録ヘッドの液室やインク供給系に残留する気泡の
除去などを行うためになされる通常の回復動作時に、イ
ンクが貯蔵されているタンクから記録ヘッドにインクを
加圧して供給する際、該インク中に含まれている微細な
ごみや塵埃などの異物が前記記録ヘッドに入り込みノズ
ルまで達すると、該ノズルが前記異物によりつまってし
まい、インクが該ノズルから吐出されなくなる。そこ
で、このようなインクの不吐出を防ぐために、前記ノズ
ルの開口を広げたり、前記供給タンクと前記記録ヘッド
とを結ぶインク供給系の途中にメッシュフィルタを設け
て前記異物が前記記録ヘッドに入らないようにしてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来例では、前記ノズルの開口を広げる
と記録密度が粗くなるという欠点があり、また、前記メ
ッシュフィルタを設けても、前記通常の回復動作時に捕
らえられる異物により該メッシュフィルタの目がつまっ
てしまい、それ以降前記通常の回復動作が十分に行えな
くなるため、前記記録ヘッドの吐出口からインクが吐出
されなくなるという欠点がある。

本発明の目的は、安定に記録ヘッドからインクを吐出
させることができるインクジェット記録装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出口
から小滴として吐出させる記録ヘッドと、インクが貯蔵
されているタンクと、前記タンクと前記記録ヘッドとを
つなぐとともにインクを双方向に圧送することができる
インク圧送手段と第１のメッシュフィルタを備える供給
管と、前記タンクと前記記録ヘッドとをつなぐとともに
第２のメッシュフィルタを備える前記供給管とは異なる
戻し管と、廃インクが備えられる廃インクタンクと、前
記供給管の前記記録ヘッドと前記インク圧送手段との間
に設けられ、廃インクの一部を廃インクタンクに導く弁
と、回復動作時に前記記録ヘッドの吐出口をキャップす
るキャッピング手段とを有し、前記インク圧送手段によ
り前記タンクからのインクを前記供給管を介して記録ヘ
ッドへ送り込み、前記戻し管を介してタンクに戻す通常
の回復動作と、前記記録ヘッドの不吐出時に、前記イン
ク圧送手段のインク圧送方向を反転させて前記タンクか
らのインクを前記戻し管を介して記録ヘッドへ送り込む
とともに、前記弁を開放することで前記記録ヘッドから
押出される廃インクの一部を前記廃インクタンクへ導く
不吐出回復動作とを備えるものである。

記録ヘッドの不吐出回復動作時のインク圧送手段のイ
ンク圧送方向を所定のタイミングで反転させてもよい。

前記記録ヘッドは、記録シートの記録領域の全幅にわ
たって吐出口が形成されているフルラインタイプであ
る。

また、前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用したイ
ンクを吐出するものであって、該熱エネルギーを発生す
るための電気熱変換体を備えているものである。

［作用］ 本発明のインクジェット記録装置では、記録ヘッドの
通常の回復動作時と不吐出回復動作時とで前記インク圧
送手段のインク圧送方向を反転させることにより、前記
通常の回復動作時に前記第１のメッシュフィルタの前記
弁側に捕らえられた異物を、前記不吐出回復動作時にイ
ンクを逆流させて該第１のメッシュフィルタから引き離
すとともに、該インクと一緒に前記供給管および前記弁
を介して前記廃インクタンクに流し込めるため、再び安
定に前記記録ヘッドからインクを吐出させることができ
る。

また、前記記録ヘッドの不吐出回復動作時の前記イン
ク圧送手段のインク圧送方向を所定のタイミングで反転
させることにより、前記第１のメッシュフィルタの前記
弁側に捕らえられた異物を、前記不吐出回復動作時に振
動させて該第１のメッシュフィルタからより剥れやすく
することができる。

［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図は本発明のインクジェット記録装置の一実施例
における記録ヘッド1aのイク供給系を示す図、第２図は
本発明のインクジェット記録装置の一実施例を示す斜視
図、第３図は第１図に示した記録ヘッド1aの構造の一部
分を示す斜視図である。

本実施例のインクジェット記録装置は多色刷りのイン
クジェット記録装置であり、第２図に示すようにインク
を微細な吐出口から小滴として吐出させる４つの記録ヘ
ッド1a〜1dが搭載されている記録ヘッドユニット１と、
該記録ヘッドユニット１が搭載されており、２本のガイ
ドレール４に沿って移動するキャリッジ３と、該キャリ
ッジ３を移動させるタイミングベルト５および駆動モー
タ６と、記録シート７を図中下から上にシート送りする
一対のシート送りローラ９および該シート送りローラ９
を駆動するシート送りモータ８と、前記記録シート７を
記録位置に保持する、前記シート送りローラ９と協動す
る一対の保持ローラ10と、ホームポジションＨへ導かれ
た前記記録ヘッドユニット１と対向する位置に設けられ
た、記録ヘッド1a〜1dの不吐出の回復を行なうときなど
に用いられるキャッピング手段14とを具備している。

第３図に示すように、前記記録ヘッドユニット１に搭
載されている記録ヘッド1aは、外部より供給されるイン
クが蓄えられる液室30aと、列状に設けられた複数個の
ノズル33aとを有する。該各ノズル33aには、画像情報に
応じて吐出口31aから吐出させるインク液滴を形成する
ための熱エネルギーを発生させる電気熱変換体32aがそ
れぞれ設けられている。すなわち、インクジェット装置
内の不図示の駆動手段により、前記画像信号に応じた駆
動信号の前記電気熱変換体32aに印加して、該電気熱変
換体32aに熱エネルギーを発生させ膜沸騰を生じ、前記
ノズル33a内に気泡を形成する。そして該気泡の成長に
よって前記吐出口31aからインク液滴を吐出させる。

第１図に示すように、該記録ヘッド1aへのインクの供
給系は主に、該記録ヘッド1aに供給されるインクが貯蔵
されているタンク13aと、前記記録ヘッド1aの通常の回
復動作時に、前記タンク13aから前記記録ヘッド1aにイ
ンクを供給する供給管11aと、前記記録ヘッド1aの通常
の回復動作時に、前記記録ヘッド1aから前記タンク13a
へインクを戻す戻し管12aと、前記供給管11aに設けられ
た、インクを両方向に圧送することができる、ギアポン
プから成るインク圧送手段24aと、廃インクが蓄えられ
る廃インクタンク21aと、前記記録ヘッド1aと前記イン
ク圧送手段24a間の前記供給管11aから該廃インクタンク
21aに廃インクの一部を導くために設けられた弁22aとか
ら構成されている。前記記録ヘッド1aの液室30aと前記
供給管11aおよび前記戻し管12aとの接続点には、それぞ
れ第１のメッシュフィルタ34aおよび第２のメッシュフ
ィルタ35aが設けられている。他の記録ヘッド1b〜1dに
ついても同様である。

次に、本実施例のインクジェット記録装置の動作につ
いて説明する。

記録動作時には、第２図に示すキャリッジ３が駆動モ
ータ６およびタイミングベルト５によって図中左から右
に移動されとともに、記録ヘッドユニット１の４つの記
録ヘッド1a〜1dからシアン，マゼンタ，イエロー，ブラ
ックのインクがそれぞれ記録される画像に応じて吐出さ
れることにより、記録シート７に前記画像が記録されて
いく。該記録シート７は、一行分の記録が終了されるご
とに、シート送りモータ8,シート送りローラ９によって
図中下から上にシート送りされる。

次に、４つの記録ヘッド1a〜1dのインク供給系の記録
動作，通常の回復動作，不吐出回復動作について、第１
図に示した記録ヘッド1aを例にして説明する。

（１）記録動作 記録ヘッド1aへのインクの供給は、第１図に示したタ
ンク13aからインクの自重により戻し管12aを介して行な
われる。このとき、インクとともにタンク13aから運ば
れてくる異物は第２のメッシュフィルタ35aに捕らえら
れるため、記録動作時にノズル33aが該異物によりつま
ることがないので、吐出口31aから安定にインクを吐出
させることができる。

（２）通常の回復動作 記録ヘッド1aの液室30aやインク供給系に残留する気
泡の除去およびノズル33aへのインクの初期充填時など
に行なわれる通常の回復動作時には、第２図に示した記
録ヘッドユニット１がキャッピング手段14に対向するよ
うに、キャリッジ３が駆動モータ６およびタイミングベ
ルト５によってホームポジションＨに導かれる。前記記
録ヘッドユニット１が前記キャッピング手段14に対向す
ると、前記記録ヘッド1aの各吐出口31aは第１図に示す
ように該キャッピング手段14によってキャップされる。
その後、タンク13aに蓄えられているインクを、インク
圧送手段24aによって図中Ａ方向に加圧循環して前記液
室30aに送り込む。該送り込まれたインクは、該液室30a
から戻し管12aを介して前記タンク13aに戻される。この
とき、前述した記録動作時に前記第２のメッシュフィル
タ35aに捕らえられた異物も前記インクに押し流され
て、タンク13aに戻される。一方、インクとともにタン
ク13aから供給管11aを介して運ばれてくる異物は、第１
のメッシュフィルタ34aに捕らえられるが、該インクは
前記インク圧送手段24aによって加圧されて送り込まれ
るため、前記第１のメッシュフィルタ34aに捕らえられ
る異物の量は、前記記録動作時に前記第２のメッシュフ
ィルタ35aに捕らえられた異物の量よりも多くなる。そ
の結果、通常の回復動作が何回か繰り返され、前記第１
のメッシュフィルタ34aの異物による目づまりが生じる
と、それ以降該通常の回復動作が十分行なわれなくなる
ために、記録動作時にインクがノズル33aから吐出され
なくなる。

（３）不吐出回復動作 記録ヘッド1aからインクが吐出されなくなったときに
行なわれる不吐出回復動作時には、前述した通常の回復
動作時と同様にして、前記記録ヘッド1aの各吐出口31a
をキャッピング手段14によってキャップする。その後、
インク圧送手段24であるギヤポンプに逆電圧を印加する
ことによって前記通常の回復動作時とは逆に第１図中Ｂ
方向に、タンク13aに蓄えられているインクを加圧循環
させてタンク13aから戻し管12aを介して液室30aへ送り
込む。該送り込まれたインクは前記吐出口31aがキャッ
プされているので、前記供給管11aに押出される。この
とき、該インクは前記通常の回復動作時に前記第１のメ
ッシュフィルタ34aに捕らえられた異物を該第１のメッ
シュフィルタ34aから引き離してしまうため、該異物が
混入したインク（以下、廃インクと呼ぶ）となるので、
弁22aを開いておくことにより、供給管11aおよび弁22a
を介して廃インクタンク21aに該廃インクの一部を流し
込むことができる。その結果、不吐出回復動作を行なう
ことにより前記通常の回復動作時に前記第１のメッシュ
フィルタ34a捕らえられた異物を除去することができる
ので、再び前記通常の回復動作を行なうことができる。
ここで、該不吐出回復動作を行なうと第２のメッシュフ
ィルタ35aの戻し管12a側に少量の異物が捕らえられるこ
ともあるが、該異物は前記通常の回復動作時にインクと
ともにタンク13aに流し込むことができるため問題はな
い。上記（１）〜（３）に示した動作については、他の
３つの記録ヘッド1b〜1dも同様である。

次に、本発明のインクジェット記録装置の第２の実施
例について説明する。

前記第１の実施例においては、不吐出回復動作時にイ
ンク圧送手段24aによりインクを第１図中Ｂ方向に加圧
循環させたが、本実施例のインクジェット記録装置は、
インク圧送手段24aによりインクを加圧循環させる方向
を所定のタイミングで反転させるものである。すなわ
ち、不吐出回復動作時には、まず第１図中Ａ方向に１秒
間インクを加圧循環させ、次の２秒間には図中Ｂ方向に
インクを加圧循環させることを１回または複数回繰り返
して、第１のメッシュフィルタ34aに捕らえられている
異物を図中左右方向に振動させて、該異物が該第１のメ
ッシュフィルタ34aから剥れやすくするものである。

以上説明した第１および第２の実施例における弁22a
の代わりに、第１図中Ａ方向に送られるインクはそのま
ま通過させ、Ｂ方向に送られるインクの一部は廃インク
タンク21aに導くが、その他のインクはそのまま通過さ
せる弁を、供給管11aの記録ヘッド1aとインク圧送手段2
4aとの間に設けてもよい。

前記記録ヘッド1a〜1dの不吐出を検出する方法として
は、作業者が検出してもよいし、前記記録シート７に記
録されていく画像を電荷転送デバイス（CCD）から成る
イメージセンサなどで監視することにより自動的に検出
してもよい。また、前記不吐出回復動作は、記録シート
７への一行分または数行分の記録が終了するたびに行な
ってもよい。この場合には、前記不吐出回復動作が頻繁
に行なわれるため、不吐出の発生を最小限に抑えること
ができる。

また、通常の回復動作時と不吐出回復動作時とで、液
室30aに送り込むインクの量を変えてもよい。

さらに、キャッピング手段14は、記録ヘッド1a〜1dの
ノズルのクリーニングを行なう公知のクリーニング手段
や通常の回復動作時に供給管11aから送り込まれるイン
クを各吐出口31aより吸い込む手段を備えているもので
あってもよい。

第１のメッシュフィルタ34aは、記録ヘッド1aと弁22a
との間の供給管11aの任意の位置に設けられていればよ
く、第２のメッシュフィルタ35aは、記録ヘッド1aとタ
ンク13aとの間の戻し管12aの任意の位置に設けられてい
ればよい。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもキヤ
ノン（株）が提唱しているバブルジェット方式の記録ヘ
ッドを用いたインクジェット記録装置において、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、たとえば、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、少なくとも一つの液滴
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4463
359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（直線状液路または直角液路）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号明細書および米国特許第4459600号明細書
にそれぞれ記載のものを用いた構成のものでもよい。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波を吸収する開
孔を吐出部に対応せる構成を開示する特開昭59年第1384
61号公報に基づいた構成としても本発明は有効である。

さらに、インクジェット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
ような複数個の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よいが、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。

また、本発明のインクジェット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
補助手段など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。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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれ
とは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予
備加熱手段、記録とは別に吐出を行なう予備吐出モード
を行なうことも安定して記録を行なうために有効であ
る。

さらに、インクジェット記録装置の記録モードとして
は、黒色など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または混色に
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。

以上説明した本発明実施例においては、インクを液体
として説明しているが、室温やそれ以下で固化するイン
クであって、室温で軟化もしくは液体となるもの、ある
いは、インクジェットで一般的に行われている温度調整
の温度範囲である30℃以上70℃以下の温度範囲内で軟化
もしくは液体となるものでもよい。すなわち、使用記録
信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。加
えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形
状態から液体状態への態変化のエネルギーとして使用せ
しめることで防止するか、または、インクの蒸発防止を
目的として放置状態で固化するインクを用いるかして、
いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与に
よってインクが液化してインク液状として吐出するもの
や記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの
などのような、熱エネルギーによって初めて液化する性
質のインク使用も本発明には適用可能である。このよう
な場合インクは、特開昭54−56847号公報あるいは特開
昭60−71260号公報に記載されているような、多孔質シ
ート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持さ
れた状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態
としてもよい。本発明においては、上述した各インクに
対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行す
るものである。

〔発明の効果〕

本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記
載する効果を奏する。

供給管に設けられた、インクを両方向に圧送すること
ができるインク圧送手段と、前記供給管の記録ヘッドと
該インク圧送手段との間に設けられた、不吐出回復動作
時に前記記録ヘッドから押出されてくる廃インクの一部
を前記廃インクタンクに導く弁とを有し、前記記録ヘッ
ドの通常の回復動作時と不吐出回復動作時とで前記イン
ク圧送手段のインク圧送方向を反転させることにより、
前記通常の回復動作時に第１のメッシュフィルタの前記
弁側に捕らえられた異物をインクと一緒に前記供給管お
よび前記弁を介して前記廃インクタンクに流し込めるた
め、再び前記通常の回復動作を十分に行うことができる
ので、前記記録ヘッドからインクを安定に吐出させるこ
とができるという効果がある。

また、前記記録ヘッドの不吐出回復動作時の前記イン
ク圧送手段のインク圧送方向を所定のタイミングで反転
させることにより、前記異物を前記不吐出回復動作時に
振動させて前記第１のメッシュフィルタからより剥れや
すくすることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェット記録装置の一実施例に
おける記録ヘッド1aのインク供給系を示す図、第２図は
本発明のインクジェット記録装置の一実施例を示す斜視
図、第３図は第１図に示した記録ヘッド1aの構造の一部
分を示す斜視図である。 １……記録ヘッドユニット、1a,1b,1c,1d……記録ヘッ
ド、３……キャリッジ、４……ガイドレール、５……タ
イミングベルト、６……駆動モータ、７……記録シー
ト、８……シート送りモータ、９……シート送りロー
ラ、10……保持ローラ、11a……供給管、12a……戻し
管、13a……タンク、14……キャッピング手段、21a……
廃インクタンク、22a……弁、30a……液室、31a……吐
出口、32a……電気熱変換体、33a……ノズル、34a……
第１のメッシュフィルタ、35a……第２のメッシュフィ
ルタ、A,B……方向、Ｈ……ホームポジション。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクを吐出口から小滴として吐出させる
   記録ヘッドと、 インクが貯蔵されているタンクと、 前記タンクと前記記録ヘッドとをつなぐとともにインク
   を双方向に圧送することができるインク圧送手段と第１
   のメッシュフィルタを備える供給管と、 前記タンクと前記記録ヘッドとをつなぐとともに第２の
   メッシュフィルタを備える前記供給管とは異なる戻し管
   と、 廃インクが蓄えられる廃インクタンクと、 前記供給管の前記記録ヘッドと前記インク圧送手段との
   間に設けられ、廃インクの一部を廃インクタンクに導く
   弁と、 回復動作時に前記記録ヘッドの吐出口をキャップするキ
   ャッピング手段とを有し、 前記インク圧送手段により前記タンクからのインクを前
   記供給管を介して記録ヘッドへ送り込み、前記戻し管を
   介してタンクに戻す通常の回復動作と、 前記記録ヘッドの不吐出時に、前記インク圧送手段のイ
   ンク圧送方向を反転させて前記タンクからのインクを前
   記戻し管を介して記録ヘッドへ送り込むとともに、前記
   弁を開放することで前記記録ヘッドから押出される廃イ
   ンクの一部を前記廃インクタンクへ導く不吐出回復動作
   と、 を備え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】記録ヘッドの不吐出回復動作時のインク圧
   送手段のインク圧送方向を所定のタイミングで反転させ
   ることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録
   装置。
3. 【請求項３】記録ヘッドは、記録シートの記録領域の全
   幅にわたって吐出口が形成されているフルラインタイプ
   であ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。
4. 【請求項４】記録ヘッドは、熱エネルギーを利用したイ
   ンクを吐出するものであって、該熱エネルギーを発生す
   るための電気熱変換体を備えていることを特徴とする請
   求項１乃至３のいすれか１項に記載のインクジェット記
   録装置。