JP3587648B2

JP3587648B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP3587648B2
Application number: JP7481697A
Authority: JP
Inventors: 剛御子柴
Original assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: JPH10264407A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置に関するものであり、特に、インク吐出口数が１０００個を超える長尺ヘッドのインク突出口面であるインク吐出口面を清浄にして回復するインク吸収手段を有したインクジェット記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙、布、プラスチックシート、ＯＨＰ用シート等の記録媒体（以下、単に「記録紙」ともいう）に対して記録を行う記録装置は、種々の記録方式、例えばワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方式、またはインクジェット方式による記録ヘッドを搭載可能な形態の記録装置として一般的に提案されている。
【０００３】
この様な記録装置の中で、吐出口、すなわちインク吐出口からインクを吐出して記録紙上に記録を行うインクジェット記録方式の記録装置（以下、インクジェット記録装置ともいう）は低騒音なノンインパクト記録方式であり、高密度で高速な記録動作が可能である。
【０００４】
一般に、インクジェット記録装置は記録ヘッドを搭載するキャリアを駆動する手段と、記録紙を搬送する搬送手段と、これら駆動手段および搬送手段を制御するための制御手段とを備えている。
【０００５】
一方、記録ヘッドのインク吐出口から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エネルギー発生素子としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体素子を用いたもの、レーザ等の電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用によってインク滴を吐出させるもの、或いは発熱抵抗体を有する電気熱変換体素子によって液体を加熱させるもの等がある。
【０００６】
その中でも、熱エネルギーを利用してインクを滴として吐出させる方式のインクジェット記録方式の記録ヘッドは、インク吐出口を高密度に配列することができるために高解像度の記録をすることが可能である。特に、その中でも、電気熱変換体素子をエネルギー発生素子として用いたインクジェット記録ヘッドは小型化も可能であり、且つ最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術等の長所を十分に活用でき、高密度で実装化が容易であり、且つ製造コストも安価なことから、有利である。
【０００７】
この様なインクジェット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は、よりきれいな美しい画像を常に描き出すためにインクジェット記録ヘッドの回復処理を行っており、インク循環系の泡を除去したりインク吐出口面に残るインク滴を除去したりしている。
【０００８】
従来、インク吐出口数が１０００個を越える様な長尺ヘッドのヘッド回復手段に関しては、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示される様に、ヘッド１００の長尺方向にあるインク吐出口１０３から距離１０４だけ離れた所に位置する吸収体ブロック１０１にインク吐出口１０３から排出されるインク１０９を吸収させ、そしてインクを吸収した吸収体ブロック１０１を、回復桶１０８の底部に取付られたチューブ１０７を介して吸引ポンプ１０６により吸引して再びインクを回収できる状態にしている。その後に、図６（ｃ）に示される様にブレード１０２を矢印１０５の方向に移動して記録ヘッド１００のインク吐出口面を払拭して、インク吐出口１０３付近に残っているインク１０９の滴を取り除いてインク吐出口面をきれいにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様な従来の方法では、図６に示される様に、吸収体ブロック１０１で吸収したインクを吸引ポンプ１０６で吸引しているために、吸収体ブロック１０１が再びインクを吸収できる状態にするまでに非常に時間がかかり、また、インク吐出口１０３から排出できるインクの量も非常に少ないものになっている。更に、インク吐出口１０３付近に付着しているインク滴を除去する方法としてはブレード１０２を使用しているために、ブレード１０２が記録ヘッドのインク吐出口面を払拭し終わった時にブレード１０２の先端部が跳ねてブレード１０２に付着したインク滴が周囲に飛び散ったり、或いはブレード１０２に付着していたインク滴が記録媒体上に落ちて画像に影響を与えると云ったことが屡々起きている。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、記録ヘッドのインク吐出口から排出されるインクを吸収体ローラーで吸収し、更に回転させながら絞りローラーで強制的に吸収体ローラーを絞って、インク吐出口の真下に来る吸収体ローラーが必ずインクを吸収できる状態にすると共に、これによってインク吐出口から排出できるインクの量を非常に大量にして、更に、吸収体ローラーでインク吐出口付近に付着したインク滴を除去してインクの飛び散りを無くし、画像に影響を与えることを防止することができるインク吸収装置を有するインクジェット記録装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
従って、上述の目的を達成するために、本発明に依るインクジェット記録装置は、記録ヘッドのインク吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、インク吐出口から一定の距離をおいて配され、インク吐出口から排出されたインクを吸収する吸収体ローラーと、前記吸収体ローラーに吸収されたインクを絞り出す絞りローラーと、を備え、前記吸収体ローラーとインク吐出口との間にできたインクのブリッジが完全に切れた後に、前記吸収体ローラーをインク吐出口面に当接させて滑ることなく移動させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に依るインクジェット記録装置は、前記吸収体ローラーが、動作終了時に同一位置で停止させることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明に依るインクジェット記録装置は、前記記録ヘッドが、電気熱変換体によって作用される熱エネルギーによりインクに生じる気泡を利用してインク吐出口からインクを吐出させることを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の目的と特徴および利点は以下の添付図面に沿っての詳細な説明によって明らかになろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明するに、図１乃至図５は本発明のインクジェット記録装置の一実施例を示す概要図で、インクジェット記録ヘッドのインク吐出口面、すなわちインク吐出口面回りの構成が概略的に示されている。
【００１９】
図示されるように、本発明におけるインクジェット記録装置において、インクジェット記録ヘッド３を搭載するキャリッジの記録動作における往復運動の範囲外の、例えばホームポジションと対応する位置に、本発明におけるインクジェット記録ヘッド３の回復保護のための回復装置１０が設けられ、インクジェット記録ヘッド３のインク吐出口面１３を回復処理して記録ヘッド３のインク吐出口面１３を清浄にして保護している。
【００２０】
斯様な本発明におけるインクジェット記録装置１のインクジェット記録ヘッド３の回復装置、すなわちインク吸収装置１０は、図１乃至図５に示される様に、ホームポジションに対応した位置に設けられるもので、インクジェット記録ヘッド３のインク吐出口面であるインク吐出口面１３から排出されたインク１５を吸収する吸収体ローラー２０と、吸収体ローラー２０に吸収されたインクを絞り出す絞りローラー２１と、絞ったインクを受ける回収容器２２と、インクを吸引する吸引ポンプ２３とから主に構成されている。
【００２１】
従って、図示される様に、記録ヘッド３から排出されるインク１５は吸収体ローラー２０によって吸収されて、更に、吸収体ローラー２０が矢印Ｂ方向に回転しているために絞りローラー２１で強制的に絞られて、絞られたインクはチューブ２４を通って吸引ポンプ２３によって吸引されて記録ヘッド３の回復処理が行われる。
【００２２】
本発明の上記実施例において、インクジェット記録ヘッド３のインク吐出口面１３からのインク１５を吸収するインク吸収装置１０の吸収体ローラー２０は、スポンジやフェルト等のインクを吸収する部材から好適に構成されており、インクを受けるべく記録ヘッド３のインク吐出口面１３から一定の間隔Ｌを置いて設けられていて、図示しないフレーム等の固定部材に回転可能に取付けられている。また、この吸収体ローラー２０に吸収されたインクを絞り出すために吸収体ローラー２０を押圧するよう設けられた絞りローラー２１は、例えば硬質ゴムや合成ゴムまたはプラスチック材料等の適宜な弾性材料から好適に作られており、フレーム等の固定部材に回転可能に支承されている。更に、吸収体ローラー２０によって吸収されて絞りローラー２１によって絞り出されたインクは吸収体ローラー２０と絞りローラー２１の下に設けられた容器２２によって受けられ、吸引ポンプ２３によって吸引される。尚、図示実施例では、容器２２は吸収体ローラー２０と絞りローラー２１とを中に収容するよう構成されているが、吸収体ローラー２０と絞りローラー２１を収容することなく、吸収体ローラー２０と絞りローラー２１の下に幾らかの間隔を置いて容器２２を設けてインクを受けるように容器２２を配置することも出来る。
【００２３】
この様に構成される本発明のインクジェット記録装置１において、インクジェット記録ヘッド３のインク吐出口面１３と吸収体ローラー２０との間の間隔Ｌ、すなわちギャップは、０．２〜２．０ｍｍの範囲が良く、特に、約１．０ｍｍが好適である。
【００２４】
この様なインクジェット記録装置１の記録ヘッド３において、吸収体ローラー２０の回転数、記録ヘッド３のインク吐出口１４から排出されるインク量、間隔Ｌ等を適宜制御することによって、記録ヘッド３のインク吐出口１４から排出されるインク１５は、図２に示される如くインクの状態によって必ず矢印Ｂ方向に流れていく。例えば、この様な本発明のインクジェット記録装置１において、吸収体ローラー２０の回転数が３０ｒｐｍで、インク吐出口面１３と吸収体ローラー２０との間の間隔Ｌが１ｍｍで、記録ヘッド３から排出されるインク１５の量が５ｃｃ／秒である時、インクの排出が最も好適である。そして、記録ヘッド３からのインク１５の排出が終わった瞬間には、図３（ａ）に示される様に間隔Ｌの間でインク１５は、インク１５ｃのブリッジができており、吸収体ローラー２０の矢印Ｂ方向の回転により図３（ｂ）に示されるように、インクは次第にインク１５ｄの様に両側から中心に向かって切れて行く。そして、インクのブリッジが完全に切れた後に、インク吐出口１４付近に付着しているインク滴を除去するために図４（ａ）から図４（ｃ）に示されるように吸収体ローラー２０は適宜な昇降手段によって上昇されて、記録ヘッド３のインク吐出口面１３に当接されて矢印Ｂ方向に回転しながら矢印Ｃ方向に殆ど滑ることなく移動していく。尚、吸収体ローラー２０を上下方向に昇降する昇降手段はレバー形、リンク形、ばね形、或いはピストン形等の適宜な構成の手段を適宜に使用することが出来るし、更に、吸収体ローラー２０を水平方向に往復動する移動手段は適宜な牽引装置や、移動装置等を任意に用いることができる。
【００２５】
この様な吸収体ローラー２０の矢印Ｃ方向の移動完了後は、図５に示されるように、図示しないＤＣモーターに取付けられたモーターギアに設けられた位置決め用のフラグ１８とセンサー１９によって、吸収体ローラーギア１５と同じ軸に取付けられた図示しない吸収体ローラーを同一位置で制止させることができる。
【００２６】
従って、インクジェット記録装置１のインクジェット記録ヘッド３に依る記録後に、インクジェット記録ヘッド３をホームポジションに位置させて、インク吸収装置１０の動作に伴ってインクジェット記録ヘッド３の吐出口面であるインク吐出口面１３におけるインク等を吸収体ローラー２０により吸収することによってインク吐出口面１３を清浄にして回復することができる。
【００２７】
この様な本発明におけるインクジェット記録装置１のインクジェット記録ヘッド３のインク吐出口面１３からのインクは、インク吸収装置１０の吸収体ローラー２０によって良好に吸収されて処理される。
【００２８】
また、吸収体ローラー２０を同一位置で制止させるための手段として、ＤＣモーターの代わりにステッピングモーターを用いることによってフラグ１８とセンサー１９を省略することができる。
【００２９】
（その他）
なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、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。
【００３０】
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。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。
【００３１】
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５９−１２３６７０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、本発明によれば記録を確実に効率よく行うことができるようになるからである。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、本発明の記録装置の構成として、記録ヘッドの吐出回復手段、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を用いて加熱を行う予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００３５】
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、または混色によるフルカラーの各記録モード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。
【００３６】
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を用いてもよく、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を用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、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として使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギ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、熱エネルギの付与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。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又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。
【００３７】
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等であってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の請求項１記載のインクジェット記録装置は、記録ヘッドのインク吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、インク吐出口から一定の距離をおいて配され、インク吐出口から排出されたインクを吸収する吸収体ローラーと、前記吸収体ローラーに吸収されたインクを絞り出す絞りローラーと、を備え、前記吸収体ローラーとインク吐出口との間にできたインクのブリッジが完全に切れた後に、前記吸収体ローラーをインク吐出口面に当接させて滑ることなく移動させているので、インクジェット記録ヘッドのインク吐出口面に付着したインク滴を良好に除去して何等全く損傷することなくインク吐出口面を良好に清浄にすることが出来る。
【００３９】
本発明の請求項２記載のインクジェット記録装置は、前記吸収体ローラーが、動作終了時に同一位置で停止させるようにしているので、常に良好な状態に吸収体ローラーを維持することができる。
【００４０】
本発明の請求項３記載のインクジェット記録装置は、前記記録ヘッドが、電気熱変換体によって作用される熱エネルギーによりインクに生じる気泡を利用してインク吐出口からインクを吐出させるので、鮮明な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録装置のインク吸収装置の断面概要図である。
【図２】本発明のインク吸収装置の作動状態を示すインク吸収作動開始時の断面概要図である。
【図３】本発明にてインクジェット記録ヘッドがインクを排出した時の正面概要図で、（ａ）はインクのブリッジが形成された時の図で、（ｂ）はインクのブリッジが吸収体ローラーによって吸収された図である。
【図４】本発明のインク吸収装置の作動状態を示す図で、（ａ）は吸収体ローラーがインク吐出口面に当接された時、（ｂ）はインク吐出口面のインク滴を除去している時、（ｃ）はインク滴の除去が終わった時を示す断面概要図である。
【図５】吸収体ローラーを回転させる駆動系を示す図である。
【図６】従来でのインク吸収装置の作動状態を示す図で、（ａ）は吸収を始める前の図で、（ｂ）はその斜視図で、（ｃ）は作動時の図である。
【符号の説明】
３インクジェット記録ヘッド
１０インク吸収装置
１３インク吐出口面
１４インク吐出口
２０吸収体ローラー
２１絞りローラー
２２容器
２３吸引ポンプ

Claims

記録ヘッドのインク吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、
インク吐出口から一定の距離をおいて配され、インク吐出口から排出されたインクを吸収する吸収体ローラーと、
前記吸収体ローラーに吸収されたインクを絞り出す絞りローラーと、
を備え、
前記吸収体ローラーとインク吐出口との間にできたインクのブリッジが完全に切れた後に、前記吸収体ローラーをインク吐出口面に当接させて滑ることなく移動させることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記吸収体ローラーは、動作終了時に同一位置で停止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。
前記記録ヘッドは、電気熱変換体によって作用される熱エネルギーによりインクに生じる気泡を利用してインク吐出口からインクを吐出させることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録装置。