JPH02184453A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、記録液体（インク）を吐出して記録を行なう
インクジェット記録装置に関し、特に塵埃等による目詰
まりやインクの増粘あるいは気泡混入等によって生ずる
インクの吐出不良を防止することのできる手段を具えた
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〕

第９図は、この種のインクジェット記録装置に用いられ
る記録ヘッドの一例を示す。ここで、１は吐出エレメン
トであり、インクに吐出エネルギーを作用させる発熱素
子等が並列に集積配置されたノズル、各ノズルの前方に
開口したオリフィス１０および各ノズルに供給するイン
クを貯留した共通液室等を有し、オリフィス１０よりイ
ンクを吐出して記録液滴の形成を行う。

３は、吐出エレメントを接着等により固定するベースプ
レート、２は吐出エレメント１およびヘースプレー１−
３の端面にボルト等の緊締部材により固定した前面プレ
ートてあり、オリフィスＩＯを記録媒体に直接対向させ
る開口部を有する。

１５．１６および１７は、インク供給系の一部をなす部
材てあり、１５は吐出エレメント１内の共通液室にイン
クを導入するエルボ形状の接続部材、１７はインク供給
源としてのインクタンク等からのインク供給経路途中に
配置されたフィルタユニット、１６は接続部材１５とフ
ィルタユニット１７とを接続する供給管である。

第１Ｏ図は従来のインクジェット記録装置における吐出
回復系のブロック図である。通常の記録状態では、キャ
ップ部材４が記録動作を阻害しない適宜の位置に設定さ
れるとともに、バルブＢ２か閉、バルブＢｌおよびＲ３
か開状態に保たれ、インクタンク６よりバルブＢ１を通
して吐出エレメント１にインクか毛管現象により供給さ
れる。

吐出回復処理を行うときには、キャップ部材４が吐出ニ
レメン］−１に装着され、バルブＢ１か閉、バルブＢ２
およびＲ３が開状態に保たれ、この状態てポンプ７を駆
動してインクタンク６よりインク供給経路内にインクを
圧送し、吐出エレメント１へ加圧インクを供給してオリ
フィスより強制的にインクを噴出させる。この時、吐出
不良の要因となる塵埃、増粘インク、気泡等は噴出イン
クとともに吐出エレメント１より吐出される。例えば、
後述する第１２図に示すように、ノズル１２中に侵入し
た微小な気泡ａは、ポンプ７を駆動することによりイン
クと共にオリフィスより除去される。而して、オリフィ
スより噴出したインクはキャップ部材４に受容され、廃
インクタンク５へと導かれる。

第１１図および第１２図は、それぞれ、第９図に示した
記録ヘッドの垂直面および水平面に沿りた断面図であり
、吐出回復処理にあたって前面プレート２を介し吐出エ
レメント１のオリフィス開口面に全面を覆うキャップ部
材４を接合させた状態を示す。

複数のオリフィス１０に対応するノズル１２は、所謂ひ
さし部と呼ばれる部分に接続され、ひさし部１３は共通
液室１４に接続されている。１１はノズル１２内に設り
られ、インクに吐出エネルギを作用させるエネルギ発生
素子であり、例えば、発熱素子で形成されている。フィ
ルタユニット１７の内部には微小なゴミや気泡を除去す
るために、フィルタ１００が設りられている。

〔発明か解決しようとする課題） しかしなから、上記従来例では吐出口からインクを排出
させることにより吐出回復を行うものてあフたので、先
細ノズルを使用した場合等においては確実な処理が望め
ないおそれがあった。例えば、吐出口よりも大ぎな塵埃
は従来の回復装置においては除去することができなかっ
た。

一方、第１３図は、吐出回復処理時における従来の装置
の流体工学的等価回路を示している。ここで、加圧力を
△ｐ、ノズル１２の本数をｎ、ノズル１２の１木当たり
の流体抵抗をＲ１、ひさし部１３の流体抵抗なＲＨ１共
通液室１４の流体抵抗をＲＣ、フィルタ部１７の流体抵
抗をＲｆ、フィルタユニット１７以外のインクタンク６
から共通液室１４まての液体抵抗をＲ５、加圧力△ｐに
て加圧を行ったときのノズル１２の流量をｑとすると、
吐出回復処理時には以下の関係が成りたつ。

△ｐ−ｑＸＲ１＋ｎＸｑ（Ｒ１１＋ＲＣ＋Ｒｆ＋ＲＳ）
、、ｑ−△ｐ／　（（Ｒ，＋ｎ　（Ｒ１１＋ＲＣ＋Ｒｆ
＋ＲＳ）　）通常は、Ｒ１）　ＲＨ＋ＲＣ＋Ｒｆ＋Ｒ５
という関係が得られるように供給系の設計が行なわれる
か、例えば、記録幅に対応した数だけノズル１２を配列
した形態の記録ヘッド、所謂フルマルチタイプの記録ヘ
ッドの場合には、ノズル数ｎが犬となり、ノズル１木当
りに流れる流量ｑは非常に小さくなる。また、第１２図
に示したようにノズル１２に気泡ａや塵埃等が侵入した
場合には、そのノズルの流体抵抗が高くなる。このため
、吐出不良が生じたノズルに流れる流量は、正常のノズ
ルよりも更に小さくなる。

従って、従来の吐出回復系を採用した場合、吐出不良が
生じたノズルは回復動作によっても正常状態に復帰しな
かフたり、また、何度も回復処理を行なわなりねばなら
ない事態か生しることがあった。

また、このような流体抵抗に打勝つためには加圧力を犬
とする必要かあり、そのため犬なるポンプ７を設ける必
要も生しることかあり、このためインクの消費量か増大
したり、さらには、犬なる加圧力に耐えるように各部材
の接合部分等の強度を増す必要か生していた。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の問題点を解消
し、確実な回復処理を行えるようにすることにある。

本発明の他の目的は、かかる従来の装置における回復系
の大型化や各部の高耐圧化設計により生し得る構成価格
ないし運転費用の増大を伴うことなく、信頼性の高い確
実な回復処理を行うことの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〕

このような目的を達成するために、本発明は、複数のイ
ンク吐出口を有する記録ヘッドと、インク吐出口に連通
ずる液路を介して接続された液室と、インク吐出口にイ
ンクの不吐出が生じたことを検出する検出手段と、検出
結果に応じ、インク吐出口外方から液室に向けて圧力を
作用させる加圧手段と、加圧手段により液室内に圧送さ
れたインクを排出させる排出手段とを具えたことを特徴
とする。

〔作　用〕

本発明によれば、吐出回復処理に際して加圧手段を記録
ヘッドに装着し、加圧手段を駆動し、インク吐出口から
気体または液体を液室内に押込む。その後液室内からイ
ンクを廃インク貯留手段等適宜の部材に排出させること
により吐出不良要因を除去する。

〔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
。

なお、実施例に係る各図において従来と同様に構成でき
る部分については対応箇所に同一符号を付し、その説明
は省略する。

第１図は本発明のインクジェット記録装置の主要部に係
る回復系の一構成例を示すブロック図である。第２図は
キャップ部８を吐出エレメント１に接合させた状態を示
す断面図である。

まず第１図において、８はオリフィスの一部を開状態と
し、かつその他を封止状態とするキャップ部であり、適
宜の駆動手段によりて吐出回復処理時に図示の吐出エレ
メント１の対向位置に設定され、通常の記録時には記録
動作を阻害しない非対向位置に設定される。６はインク
を貯蔵するためのインクタンク、７１は記録ヘッドイン
クを加圧し供給すると共に液室１４内にインクの流れを
発生させる第１の加圧手段、５は廃インクタンクである
。キャップ部８中に設けられた液室８３には第２の加圧
手段７２が接続されている。８１〜Ｂ４はバルブであっ
て、インクの流れを制御する。１７はフィルタ１００を
内包したフィルタユニットである。

このような構成において、塵埃２００、気泡２０１（共
に第２図参照）あるいは増粘インク等により不吐出が発
生した場合、不吐出発生部分にキャップ部８に設けられ
たキャップ８２をＢ動させてキャッピングする。その後
に第２の加圧手段７２を駆動することによりオリフィス
方向からノズル内を気体もしくは液体を介して加圧して
不吐出の原因となっているものをノズル内より取り除き
、共通液室１４内に導く。そして第１の加圧手段７１Ｊ
駆動させ、第２図に示すように、共通液室１４内にイン
クの流れを生ぜしめてインクと共に不吐出の原因となる
ものを共通液室１４より排出する。

第２図は上記構成の主要部を詳細に示すものであり、キ
ャップ部８において、８１はオリフィス１０に接合して
これを閉塞可能な例えばゴム等で形成したベルト状の接
合部材である。そしてその一部には所定個数分のオリフ
ィスを開状態とするキャップ８２を設けである６８２Ａ
は第２の加圧手段７２に連通したデユープである。８３
および８４は接合部材８１を架設し、オリフィスの配列
方向であるＷ方向に移動可能とするためのプーリであり
、方のプーリ８３にはギア８３八を設りである。

８５はモータ、８６はモータ８５の軸に設けられギア８
３Ａ　と噛合可能なウオームであり、モータ８５の回転
はウオーム８６およびギア８３Ａを介してプーリ８３に
伝達され、これにより接合部材８１のＷ方向上の移動か
なされる。８７はキャップ部８に対して固定したスリッ
ト板、８８は接合部材８１に固着され、スリット板８７
上のスリットを検出するフォトセンサであり、当該検出
信号に応して接合部材８１の移動位置が検出可能である
。

第３図は本発明のインクジェット記録装置の実施例を示
す斜視図である。Ｈは記録媒体の幅方向にその全幅に対
応した範囲にわたってオリフィスを配列した吐出エレメ
ント等を含む記録ヘッドである。５０はキャップ部８お
よび４０を含むキャップユニットであり、キャップ上下
モータユニット６０に結合されたワイヤ６２に固定され
、モータユニット６０の駆動に応じ、不図示のガイドに
沿って上昇／下降がなされる。６４はワイヤ６２の張力
を調整するだめの部材である。

１１０および１２０はキャップユニット５０の上昇位置
を検出するための例えばフォトカブラ形態のセンサであ
り、キャップ部８または４０の記録ヘットＨへの対向を
検出する。１３０はキャップユニット５０の下降位置を
検出するためのフォトカブラ形態のセンサであり、記録
時において、キャップユニット５０を記録ヘットＨに対
する非対向位置、すなわち記録動作を阻害しない位置に
設定するのに用いる。５１はフォトカブラ形態のセンサ
１３０の光路を遮ってキャップユニット５ｏの検出を行
なわせるために、キャップユニット５０に設けた遮光板
である。

第４図はキャップユニットの一構成例を示す。

ここで、７０はキャップユニット５０のキャップ部８ま
たは４０の記録ヘッドＨとの対向位置においてそれらを
記録ヘッドＨに対して前後進させ、接合または離脱させ
るモータユニットである。７２はキャップ部８および４
０の記録ヘッドＨに対する接合位置および離脱位置を検
出するためにキャップユニット５０に固定して設りたフ
ォトカブラ形態のセンサ、７４はその光路を遮って接合
／１ｌ１１１脱の検知を行なわせるためにキャップ部８
および４０と共に移動する遮光板である。

第５図はキャップ部４０を吐出エレメント１に接合させ
た状態を示す。ここで、４２は吐出エレメント１のオリ
フィスを開放した状態て覆うキャップ、４４および４６
は、それぞれ、半導体レーザ等の光を照射する発光素子
、およびフォトトランジスタ等の受光素子であり、これ
らをキャップ４２側端部の適切な部位に配置してそれら
の間の光路りを各オリフィスからの吐出液滴が遮ること
ができるようにする。　４２Δは第１の加圧手段に連通
したチューブである。

所定量もしくは所定時間の記録を行った後、第５図に示
した構成において、吐出不良発生の有無の検出を行う。

発光素子４４を駆動して受光素子４６に向けて光を照射
する。そして、端部にあるノズル内のエネルギ発生素子
１１から順に、一定周波数で駆動パルスを供給する。こ
のとき正常なノズルから液滴が吐出され、これが光路り
を遮りて受光素子４６はスイッチングされるが、吐出不
良が生じたノズル１２のオリフィスからは正常な吐出が
なされなかったり、もしくは全く液滴が吐出されないの
で、受光素子４６はスイッチング状態が不安定もしくは
スイッチングがなされないことになる。これにより吐出
不良が検出されると共に、そのとき駆動しているノズル
の位置データを認識することができる。これを後述する
メモリ９０Ｃ（第６図参照）に格納しておくことにより
、続く吐出回復処理に供することができる。この検出は
、ノズルが記録紙の幅に対応して設けられ、２　Ｋ　Ｈ
ｚの駆動周波数で吐出を行なわせた場合には、１．６秒
程度で行うことができ、かつ無駆もなくなる。

第６図は、本実施例における制御系の一構成例を示す。

ここで、９０は各部を制御するコントローラであり、イ
ンクジェット記録装置本体の記録処理用制御部に兼用し
である。コントローラ９ｏにおいて、９ＯＡは第７図示
の処理手順等を実行するｃｐｕ、９０ＢはＣＰＵ９０Ａ
が実行する処理手順に対応したプログラムの他、固定の
データ等を格納しているＲＯＭである。また、９０Ｃは
作業用のＲＡＭである。

９１はキャップユニット５０を上下方向の移動位置に設
定する位置設定部てあり、第３図示の構成に即して言え
はモータユニット６０、センサ１１０．１２０および１
３０等を含むものである。９２はキャップ８２を第２図
および第５図中Ｆ方向に°駆動して、吐出エレメント１
に接合した位置または吐出ニレメン１〜１から離脱した
位置に設定する位置設定部であり、第４図に関して言え
はモータユニット７０およびセンサ７２等を含むもので
ある。

９３はキャップ部８の接合部材８１を第２図中Ｗ方向に
移動させて、吐出不良が生じたオリフィスにキャップ８
２を対向させるための接合部材駆動部であり、第２図示
のモータ８５およびフォトセンサ８８等を含むものであ
る。９４は吐出不良を検知するための検知部てあり、第
５図示の発光素子４４および受光素子４６を含むもので
ある。

９５は所定回数の吐出回復処理を行りても吐出不良が除
去されない場合、その旨を報知する報知部であり、表示
器あるいはブザー等を用いて構成できる。

第７図は記録および吐出回復処理手順の一例を示す。処
理開始にあたっては、まずステップＳ１で回復処理の回
数を計数するためのカウンタＮの値をＯとし、次にステ
ップＳ２においてバルブＢ２、Ｂ３を開とし、バルブＢ
１．Ｂ４を閉として、インクタンク６よりバルブＢ２を
介して毛管現象によりインクが吐出エレメント１に供給
される。

この状態で、所定量もしくは所定時間の記録処理（ステ
ップ５３）を行なフた後、ステップＳ４にて吐出不良の
有無の検出を行なう。この検出については第５図におい
て詳細に説明したのでここでは省略する。ステップＳ４
において吐出不良が検知されなかった場合にはステップ
Ｓ３に復帰し、一方吐出不良が検知された場合には、ス
テップＳ５で吐出不良が生じたオリフィス付近にキャッ
プが位置づけられて当該オリフィスが開、その他が閉と
なるようにキャップ部材８を装着する。次いでステップ
Ｓ６においてバルブ８１およびＢ２を閉として、バルブ
Ｂ３およびＢ４を開とする。

次に、ステップＳ７において第２の加圧手段７２を駆動
してオリフィス方向からノズル内に気体もしくは液体を
加圧して不吐出の原因となっている塵埃、気泡、増粘イ
ンクなどを共３Ｆｆｉ液室１４内に押し込む。次いで、
ステップＳ８において、第１の加圧手段７１によって共
通液室１４内にインクの流れを生ぜしめてインクと共に
不吐出の原因となるものを共通液室１４より排出させる
。なお、第２の加圧手段７２としては、ノズル内の流路
抵抗等をも考慮して、第１の加圧手段７１の加圧力に打
勝って有効に塵埃等を共通液室１４内に押し込める加圧
力を発生ずるものを選択する。

ステップＳ９において、不吐出の原因となるものが共通
液室１４から排出されたら、第２の加圧手段７２を停止
し、次に液室ノズル内にインクが充満するまでの開駆動
を行った後、ステップ５１０において第１の加圧手段７
１を停止する。

次にステップＳｌ＋においてキャップ部材を第２図中Ｆ
方向に駆動して吐出エレメント１から離脱させる。ステ
ップ５１２において吐出不良の検知を行なう。ここで否
定判定ならばステップ５１に復帰して次の記録処理に備
え、肯定判断ならばステップ５１３においてカウンタＮ
の値を＋１歩進させる。次に、ステップＳ１４において
、Ｎが回復動作の限定回数ＮＮに到達したか否かを判断
する。否定判断ならば、ステップＳ５に復帰して吐出回
復操作を繰返す。一方、所定回数ＮＮの回復処理を行っ
ても吐出不良の要因が除去されずに、ステップＳ１４に
おいて肯定判断がなされた場合には、これを故障と判定
し、ステップ５１５に操作者にその旨を報告（例えば表
示）する。

第８図は本発明の他の実施例を示す断面図である。本例
は第一の実施例のキャップの代わりに、微小オリフィス
を有するノズル８００を具え、この微小オリフィスより
記録ヘッドのオリフィスｌＯに向けて高圧の気体もしく
は液体を噴射することにより、塵埃２００や気泡２０１
や増粘インクなどの不吐出の原因となるものを共通液室
１４内に押し込む。そして、第１の加圧手段７１により
不吐出の原因となるものを共通液室１４内より排出させ
るようにしたものである。

このように、以上の実施例によれば吐出不良か生した部
位からのみインクを噴出して不良要因を除去するように
したのて、ポンプ７として小なるものを選定でき、ある
いはノズル１木あたりの流量を犬とすることができると
ともに、インクを徒らに浪費することが防止できる。ま
た、本例においては、記録ヘッドの故障等の異常を速か
に認識できることになる。

また、オリフィス外方より圧力を作用させて塵埃等を除
去するようにしたので、吐出エレメント１に先細ノズル
形態の液流路を具えたものにあっても効果的に塵埃等の
除去が行えることになる。

なお、本発明は、ノズルを複数配列した形態の記録ヘッ
ドであれば、その配列範囲ないし個数が記録媒体の全幅
に対応したものであっても、それ以下のものであっても
、さらにはフルマルヂタイプのラインプリンタであって
もシリアルプリンタであっても、加えてインクの供給系
の構成か如何様であっても極めて有効かつ容易に適用で
きるのは勿論である。

また、キャップ部８および４ｏの構成や駆動態様等につ
いても上記実施例にのみ限られないのは言うまでもない
。

さらに、吐出不良の検知ないし不良が生じたオリフィス
位置の検知も、上側にのみ限られることなく、通常の記
録中またはテスト記録時に操作者の視認により行われる
ものであってもよく、この場合には吐出回復処理を起動
するスイッチや吐出不良が生じたオリフィス位置を人力
するためのスイッチを設ければよい。あるいは記録媒体
へのテスト記録等の結果を読取センサ等を用いて判定す
るようにしてもよい。

加えて、上述の例では記録処理後に吐出不良を判定して
吐出回復処理を行うようにしたが、装置の電源投入直後
や長期間休止後の記録開始前に吐出回復処理を行うよう
にしてもよい。

また、上記構成ではインク供給系内に流れを生しさせる
手段として第１の加圧手段７１を設けたが、インク供給
ないし共通液室からの排出を適切に行えるものであれば
いかなるものてあってもよい。

さらに加えて、上側では吐出不良が生じたノズルについ
て選択的に回復処理を行うようにしたが、全体について
行うものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複数のオリフィ
スを有するインクジェット記録装置において、オリフィ
ス外からの加圧による回復処理を行うようにしたので、
吐出不良を生じさせる要因をより確実に除去でき、回復
動作の信頼性を格段に高めることができた。また、実施
例によれば、回復動作で消費されるインク量を最小限に
することできるので、装置の運転費用を著しく低減化す
ることが可能となフた。加えて、加圧手段（ポンプ）の
加圧力を低くしても足りるので、この部分の構成価格を
低廉化できると共に、供給系の強度設計の自由度を増す
ことかてぎた。

【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主要部の一
構成例を示すブロック図、 第２図はキャップユニットを記録ヘッドに接合させた状
態を示す断面図、 第３図は第１図に示した実施例に係るインクジェット記
録装置の具体的な構成例を示す斜視図、 第４図は第３図に示したキャップユニットの構成の一例
を示す斜視図、 第５図は第４図に示したキャップ部を記録ヘッドに接合
させた状態を示す断面図、 第６図は本実施例における制御系の一構成例を示すブロ
ック図、 第７図は記録ないし吐出回復処理手順の一例を示すフロ
ーヂャート、 第８図はノズルを記録ヘッドに近接させた本発明の他の
実施例を示す断面図、 第９図は記録ヘッドの構成例を示す構成図、第１Ｏ図は
従来のインクジェット記録装置における吐出回復系を示
すブロック図、 第１１図および第１２図は従来の吐出回復系を説明する
ための判断図、 第１３図は従来の吐出回復系の等価な流体回路図である
。 吐出エレメント、 前面プレート、 ベースプレート、 キャップ部材、 廃インクタンク、 インクタンク、 ポンプ、 ８．４０・・・　キャップ部、 １０　　・・・　オリフィス、 １２　　・・・　ノズル、 １４　　・・・　共通液室、 １７　　・・・　フィルタユニット、 ５０　　・・・　キャップユニット、 ７１・・・　　第１の加圧手段、 ７２・・・　　第２の加圧手段、 ８１　　・・・　接合部材、 ８２　　・・・　キャップ、 ８２Ａ・・・　デユープ、 ８３．８４　・・・　プーリ、 ８５　　・・・　モータ、 ８７　　・・・　スリット板、 ８８　　・・・　フォトセンサ、 ８１、Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４・・・　バルブ、Ｈ・・・　記
録ヘット、 ２００・・・　塵埃、 ２０１・・・　気泡。 ロ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数のインク吐出口を有する記録ヘッドと、 該インク吐出口に連通する液路を介して接続された液室
   と、 前記インク吐出口にインクの不吐出が生じたことを検出
   する検出手段と、 当該検出結果に応じ、前記インク吐出口外方から前記液
   室に向けて圧力を作用させる加圧手段と、 該加圧手段により前記液室内に圧送されたインクを排出
   させる排出手段と を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。