JP3101440B2

JP3101440B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP3101440B2
Application number: JP29040092A
Authority: JP
Inventors: 啓之木下; 壮一平松; 哲夫鈴木; 広行斉藤; 治幸柳; 昌宏谷黒; 英明川上; 悟志才川; 隆司野島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JPH06134997A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクを吐出して記録媒
体に画像を形成する記録ヘッドを用いて記録を行うイン
クジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機
能を有する記録装置、あるいはコンピュータやワードプ
ロセッサ等を含む複合型電子機器やワークステーション
の出力機器として用いられる記録装置は、画像情報に基
づいて用紙やプラスチック薄板等の被記録材（記録媒
体）に画像を記録する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
ができる。

【０００３】被記録材の搬送方向（副走査方向）と交差
する方向に主走査するシリアルスキャン方式を採るシリ
アルタイプの記録装置においては、被記録材に沿って移
動するキャリッジ上に搭載した記録手段によって画像を
記録（主走査）し、１行分の記録を終了した後に所定量
の紙送り（ピッチ搬送）を行い、その後に再び停止した
被記録材に対して、次の行の画像を記録（主走査）する
という動作を繰り返すことにより、被記録材全体の記録
が行われる。

【０００４】一方、被記録材の搬送方向の副走査のみで
記録するラインタイプの記録装置においては、被記録材
を所定の記録位置にセットし、一括して１行分の記録を
行った後、所定量の紙送り（ピッチ送り）を行い、さら
に、次の行の記録を一括して行うという動作を繰り返す
ことにより、被記録材全体の記録が行われる。上記記録
装置のうち、インクジェット式の記録装置（インクジェ
ット記録装置）は、記録手段（記録ヘッド）から被記録
材にインクを吐出して記録を行うものであり、記録手段
のコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記
録することができ、普通紙に特別の処理を必要とせずに
記録することができ、ランニングコストが安くノンイン
パクト方式であるため騒音が少なく、しかも、多色のイ
ンクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるな
どの利点を有している。

【０００５】中でも、紙幅方向に多数の吐出口を配列し
たラインタイプの記録手段を使用したライン型の装置
は、記録の一層の高速化が可能である。特に、熱エネル
ギーを利用してインクを吐出するインクジェット式の記
録手段（記録ヘッド）は、エッチング、蒸着、スパッタ
リング等の半導体製造プロセスを経て、基板上に製膜さ
れた電気熱変換体、電極、液路壁、天板等を形成するこ
とにより、高密度の液路配置（吐出口配置）を有するも
のを容易に製造することができ、一層のコンパクト化を
図ることができる。

【０００６】一方、被記録材の材質に対する要求も様々
なものがあり、近年では、通常の被記録材である紙や樹
脂薄板（０ＨＰ等）などの他に、薄紙や加工紙（ファイ
リング用のパンチ孔付き紙やミシン目付き紙、任意な形
状の紙など）などを使用できることが要求されるように
なってきた。以上のようなインクジェット記録装置で
は、インクの吐出が頻繁に行われない場合、ノズル内の
インクが蒸発して増粘、固着を起こして吐出不良の原因
となることがある。そこで、画像形成領域外に予備吐出
領域を設け、この領域でインクを吐出する動作を必要に
応じて行うことにより良好な吐出を維持している。さら
に長時間画像出力が行われない場合には、記録ヘッドの
インク吐出面にキャップをして乾燥を防止している。

【０００７】以下にその例を図３、図４を用いて説明す
る。図３は従来のインクジェット記録装置を示す斜視図
である。インク吐出面１０ｌａの吐出口よリインクを吐
出して記録媒体１０５に画像を記録する記録ヘッド１０
１はキャリッジ１０２に搭載されており、キャリッジ１
０２は移動方向を案内するガイド軸１０３に支持されて
記録媒体１０５に対向しながら往復移動する。記録媒体
１０５はピンチローラによリフィードローラに圧接さ
れ、フィードローラが回転することにより搬送される。
さらに、画像形成後の記録媒体１０５は排出ローラによ
って記録装置外部に排出される（なお、ピンチローラ、
フィードローラおよび排出ローラは図示していな
い。）。

【０００８】インク吐出面１０ｌａに付着した紙粉など
の異物や余分なインクは画像形成領域外に設けられたワ
イパー１０４によって掻き取られる（ワイピング動
作）。また、吐出面１０ｌａを覆って吐出口の目詰まり
を防止したり記録ヘッドの外部よリインクを吸引したり
するためにキャップ１０６が設けられている。記録ヘッ
ドのインク吐出性能を維持するため、前述のワイピング
及びインク予備吐出動作は、例えば以下のような場合に
行われる。（１）画像出力中一定時間（例えば６０秒）経過後、も
しくは一定ドット数（例えば４６０８０００ドット）以
上吐出後、（２）電源投入時、（３）電源遮断時、（４）給紙動作後、（５）インク吸引動作後、（６）キャップ開前、（７）キャップ閉後、さらに、画像出力中の一定時間（例えば１２秒）ごとに
インク予備吐出動作を単独で行う。

【０００９】また、キャップ閉動作は、例えば電源遮断
前や画像出力信号が中断してから一定時間（例えば６０
秒）経過後に行われる。図４は、画像出力信号が中断し
てから６０秒経過後にキャップ閉動作が行われる例を示
すフロ−チャ−トである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術によれば、画像出力信号の入力が断続的で、か
なり長い中断時間があるような場合には、図４に示すよ
うに、ワイピング、予備吐出、キャップ閉、キャップ
開、ワイピング、予備吐出という画像出力に直接関与し
ない動作が頻繁に繰り返されることになり、スループッ
トの低下を招くという問題があった。

【００１１】以上の問題点を解決するため、本発明者
は、記録中断後に引続き画像出力信号が送られてくる可
能性が高い場合には、なるべくキャップ閉動作が行われ
ないようにすることがスループットを低下させないうえ
で有効であることを見いだした。

【００１２】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであり、スループットの低下が少なく、か
つ良好なインク吐出性能を保つ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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、インクを吐出して記録媒体に画像を形成する記
録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置で
あって、記録中断後、所定の時間経過後に前記記録ヘッ
ドのインク吐出面を覆うキャップ手段と、前記インクジ
ェット記録装置本体に記録媒体が装填されているか否か
の状態を検知する状態検知手段と、前記状態検知手段が
検知した状態に応じて、前記所定の時間を変更する変更
手段と、を備えることを特徴とするインクジェット記録
装置である。

【００１４】

【００１５】また、前記記録ヘッドは、熱エネルギーを
利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、インク
に与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変
換体を備えていることが好ましい。

【００１６】また、前記記録ヘッドは、前記熱エネルギ
ー変換体によって印加される熱エネルギーによリインク
に状態変化を生起させ、該状態変化に基づいて吐出口よ
りインクを吐出させるものが好ましい。

【００１７】

【作用】本発明によれば、引続き画像出力信号が送られ
てくる可能性の判断を行い、可能性が高い場合にはキャ
ップ閉動作を開始するまでの待機時間を長く取り、その
代わりにワイピング及び予備吐出を行って待機時間中の
吐出性能の悪化を防止する。前記可能性の判断方法の例
としては、印字領域内に記録媒体がセットされていると
きには引続き画像出力信号が送られてくる可能性が高い
と判断する等の方法が挙げられる。

【００１８】以上のようなシーケンスを用いることによ
り、インクジェット記録装置のインク吐出性能を悪化さ
せることなく、スループットの低下を抑制することがで
きる。

【００１９】

【実施例】図１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である。インク吐出面ｌａの吐出口
よリインクを吐出して記録媒体５に画像を記録する記録
ヘッド１はキャリッジ２に搭載されており、キャリッジ
２は移動方向を案内するガイド軸３に支持されて記録媒
体５に対向しながら往復移動する。

【００２０】記録媒体５はピンチローラ６によリフィー
ドローラ４に圧接され、フィードローラ４が回転するこ
とにより搬送される。さらに、画像形成後の記録媒体５
は排出ローラ７によって記録装置外部に排出される。イ
ンク吐出面ｌａに付着した紙粉などの異物や余分なイン
クは画像形成領域外に設けられたワイパー８によって掻
き取られる。また、吐出面ｌａを覆って吐出口の目詰ま
りを防止したり記録ヘッドの外部よりインクを吸引した
りするためにキャップ９が設けられている。前記記録ヘ
ッド１は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するイ
ンクジェット記録手段であって、熱エネルギーを発生す
るための電気熱変換体を備えたものである。

【００２１】また、前記記録ヘッド１は、前記電気熱変
換体によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸
騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利
用して、吐出口よりインクを吐出させ、記録を行なうも
のである。図５は、前記記録手段（記録ヘッド）１のイ
ンク吐出部の構造を模式的に示す部分斜視図である。図
５において、被記録材と所定の隙間（例えば、約０．５
〜２．０ミリ程度）をおいて対面する吐出口形成面５１
には、所定のピッチで複数の吐出口５２が形成され、共
通液室５３と各吐出口５２とを連通する各液路５４の壁
面に沿ってインク吐出用のエネルギーを発生するための
電気熱変換体（発熱抵抗体など）５５が配設されてい
る。本例においては、記録ヘッド１は、前記吐出口５２
がキャリッジ２の走査方向と交叉する方向に並ぶような
位置関係で、該キャリッジ２に搭載されている。こうし
て、画像信号または吐出信号に基づいて対応する電気熱
変換体５５を駆動（通電）して、液路５４内のインクを
膜沸騰させ、その時に発生する圧力によって吐出口５２
からインクを吐出させる記録ヘッド１が構成されてい
る。

【００２２】なお、前述の各実施例では、キャリッジ２
に１個の記録ヘッド１を搭載した単色記録用のインクジ
ェット記録装置を例に挙げて説明したが、本発明は、異
なる色のインクで記録する複数個の記録ヘッドを用いる
カラー記録用のインクジェット記録装置、あるいは同一
色彩で濃度の異なるインクで記録する複数の記録ヘッド
を用いる階調記録用のインクジェット記録装置など、記
録ヘッドの数に関係なく同様に適用することができ、同
様の作用効果を達成し得るものである。

【００２３】さらに、記録手段（記録ヘッド）１として
は、記録ヘッドとインクタンクを一体化したカートリッ
ジタイプのもの、あるいは記録ヘッドとインクタンクを
別体としこれらをインク供給チューブで接続する構成の
ものなど、記録手段およびインクタンクの構成がどのよ
うなものであっても、同様に適用することができ、同様
の効果を達成し得るものである。

【００２４】なお、本発明は、インクジェット記録装置
であれば、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変換体等を
用いる記録手段（記録ヘッド）を使用したものにも適用
できるが、中でも、熱エネルギーを利用してインクを吐
出する方式の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。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。

【００２５】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４７４０
７９６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、記録手段（記録ヘッド）の熱作用面にお
いて液体を膜沸騰させ、結果的にこの駆動信号に一対一
に対応し液体（インク）内の気泡を形成出来るので有効
である。

【００２６】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。

【００２７】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４
４６３３５９号明細書及び同第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４３１３
１２４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。

【００２８】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５９−１２３６７８０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５９−１３８４６１号公報に基づいた構
成としても本発明は有効である。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、本発明によれば、
記録を確実に効率よく行なうことができるようになるか
らである。さらに、記録装置が記録できる被記録材（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でき
る。そのような記録ヘッドとしては、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１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでも
よい。

【００２９】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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
体的にインクタンクが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、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。

【００３０】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、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。すなわち、例えば、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
よるか、いずれでもよいが、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。

【００３１】さらに加えて、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
くは液化するもの、あるいは、インクジェット方式で
は、インク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度
調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように
温度制御するものが一般的であるから、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
ら液体状態への状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、液状インクが吐出されるものや、
記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等
のような、熱エネルギーによって初めて液化する性質の
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。

【００３２】このような場合のインクは、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。さらに
加えて、本発明による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、リーダ等と組み合わせた複
写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置
の形態を採るもの等であってもよい。

【００３３】次に、上述した記録装置の各部の記録制御
を実行するための構成について図６に示すブロツク図を
参照して説明する。制御回路を示す同図において、２２
は制御部、１０は信号を入出力するインターフェース、
１１はＭＰＵ、１２はＭＰＵｌｌが実行する制御プログ
ラムを格納するプログラムＲＯＭ、１３は各種データ
（上記記録信号やヘツドに供給される記録データ等）を
保存しておくダイナミック型のＲＡＭ、２３はインクジ
ェット記録装置に係る時間を計時するタイマである。

【００３４】１４は記録ヘッド１８に対する記録データ
の供給制御を行うゲートアレイであり、インターフェー
ス１０、ＭＰＵｌｌ、ＲＡＭｌ３間のデータの転送制御
も行う。２０は記録ヘッド１８を搬送するためのキャリ
アモータ、１９は記録用紙搬送のための搬送モータであ
る。１５はヘッドを駆動するヘッドドライバ、１６、１
７は夫々搬送モータ１９、キャリアモータ２０を駆動す
るモータドライバである。

【００３５】２１は、キャリッジがキャップと対向する
待機位置に位置決めされているか否かを検知するキャリ
ッジホ−ムセンサである。

【００３６】図２は、図ｌのインクジェット記録装置に
おける、画像出力信号が中断した場合に制御部２２によ
って処理される自動的にキャップを閉じるシーケンスを
示すフロ−チャ−トであり、この処理を実行する制御プ
ログラムはＲＯＭ１２に格納されている。以下、このフ
ロ−チャ−トを参照しながら説明する。まず、インク吐
出面１ａがキャップ９によって覆われているか否かが検
知される（ステップＳ１）。これはキャリッジ２がキャ
ップと対向する待機位置にあるか否かをフォトインタラ
プタやマイクロスイッチ等から構成されたキャリッジホ
−ムセンサ２１が検知することにより行われる。この待
機位置にあるときはインク吐出面１ａがキャップ９によ
って覆われていることになる。

【００３７】一方、インク吐出面１ａがキャップ９によ
って覆われていないと判断すると（ステップＳ１でＮ
ｏ）、記録媒体５がセットされているか否かが検知され
る（ステップＳ２）。なお、フィードローラ４の近辺に
は紙有無検知センサ（不図示）が設けられており、この
紙有無検知センサによって画像形成領域内に記録媒体５
がセットされているかどうかを検知することができる。
記録媒体５がセットされていると判断し（ステップＳ２
でＹｅｓ）、画像出力信号が中断したとき（ステップＳ
３でＮｏ）、引続き画像出力信号が再開される可能性が
高いと判断して、キャップ閉動作開始までの待機時間を
長くして前記信号の再開に備えることによりスループッ
トの低下を抑制し、その間のインク吐出性能を維持する
ためにワイピング、予備吐出動作を行う。

【００３８】図２においては、画像出力信号が中断後、
前回のワイピング動作から６０秒経過後（ステップＳ４
でＹｅｓ）にワイピング（ステップＳ５）及び予備吐出
動作（ステップＳ６）を行い、さらに画像出力信号が中
断している場合（ステップＳ７でＮｏ）、６０秒経過後
（ステップＳ８でＹｅｓ）にワイピング（ステップＳ
９）及び予備吐出動作（ステップＳ１０）を行い、その
後、キャップ閉動作（ステップＳ１１）を行う。

【００３９】また、記録媒体がセットされていない場合
には、前記待機時間を短くする。この場合には画像出力
信号が再開されたとしても、いずれにせよ画像出力開始
前に記録媒体を画像形成領域に送り込む動作が入るの
で、スループットに対する影響は非常に少ない。図２に
示した例では、画像出力信号が中断してから（ステップ
Ｓ１２でＮｏ），１２秒経過後（ステップＳ１３でＹｅ
ｓ）にワイピング（ステップＳ９）及び予備吐出動作
（ステップＳ１０）を行い、その後、キャップ閉動作
（ステップＳ１１）を行う。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
画像出力信号が中断したときの記録装置の状態に応じて
キャップ閉動作までの待機時間を増減し、適当な間隔で
ワイピング、予備吐出を行うことによって、インク吐出
性能を悪化させることなくスループットの低下を抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェット記録装置の一
実施例の要部構成を示す模式的斜視図である。

【図２】図１のインクジェット記録装置のキャップ閉動
作のシーケンスを示すフローチャートである。

【図３】従来のインクジェット記録装置の要部構成を示
す模式的斜視図である。

【図４】図３のインクジェット記録装置のキャップ閉動
作のシーケンスを示すフローチャートである。

【図５】図１中の記録ヘッドのインク吐出部の構造を模
式的に示す部分斜視図である。

【図６】本発明を適用したインクジェット記録装置の各
部の記録制御を実行する構成を示すブロツク図である。

【符号の説明】

１記録ヘッド２キャリッジ３ガイド軸４フィードローラ５記録媒体６ピンチローラ７排出ローラ８ワイパー９キャップ２１キャリッジホームセンサ２２制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤広行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)発明者柳治幸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)発明者谷黒昌宏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)発明者川上英明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)発明者才川悟志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)発明者野島隆司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 (56)参考文献特開平４−182139（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−230941（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/165 B41J 29/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出して記録媒体に画像を形成
する記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録
装置であって、記録中断後、所定の時間経過後に前記記録ヘッドのイン
ク吐出面を覆うキャップ手段と、前記インクジェット記録装置本体に記録媒体が装填され
ているか否かの状態を検知する状態検知手段と、前記状態検知手段が検知した状態に応じて、前記所定の
時間を変更する変更手段と、を備えることを特徴とする
インクジェット記録装置。
【請求項２】前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用
してインクを吐出する記録ヘッドであって、インクに与
える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変換体
を備えているインクジェット記録ヘッドである請求項１
記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】前記記録ヘッドは、前記熱エネルギー変
換体によって印加される熱エネルギーによりインクに状
態変化を生起させ、該状態変化に基づいて吐出口よりイ
ンクを吐出させることを特徴とする請求項２記載のイン
クジェット記録装置。