JPH03213353A - 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、インクジェット記録装置に関し、詳しくは、
インクを吐出させる記録ヘッドに対してインクを加圧循
環させる手段若しくはインクを排出させる手段を具え、
ごみ詰りの回復動作が行われるインクジェット記録装置
に関する。

［従来の技術］ 従来のインクジェット記録装置に設けられるこの種回復
手段の一例を第８図に示す。ここで、ｌは紙面と直交す
る方向に移動しながら、その吐出面ＩＡに設けられた不
図示のインク吐出口からインクを吐出させて記録を行う
記録ヘッド、２は非記録時に記録ヘッド１の吐出面ＩＡ
と接触を保って密封し、接触部分をインクの蒸気で満た
して飽和蒸気圧に保つことによりインク吐出部のインク
が軟燥したり粘度が増大するのを防止するキャッピング
手段である。

しかして、本例では更に低温環境下や長期間の記録休止
状態でもインクの不吐出が発生しないようにするために
、記録ヘッドｌに対するインク供給系にインクを循環さ
せるための手段を設けている。３はインクを補給するた
めの着脱自在なインクカートリッジ、４はインクタンク
、５はインクタンク４内のインク６を記録ヘッド１に送
給するポンプ、７はその送給バイブ、８は循環時に記録
ヘッド１内のインクをインクタンクに戻す戻しバイブで
あり、送給バイブ７および戻しバイブ８にはそれぞれの
コネクタ中に細かい目のフィルタ９および１０が設けら
れている。

かくして、ポンプ５によりインクタンク４内のインク６
を記録ヘッド１内に加圧循環させながら、吐出面ＩＡの
全インク吐出口からインクを排出させて、新しいインク
を記録ヘッド１内に導くようにすると共に供給系に混入
されたごみ等をフィルタ９および１０で捕捉するように
しており、フィルタ９および１０には一般に吐出口の断
面積より小さい目のものが使用される。

一方、キャッピング手段２は、上述の加圧循環により排
出されたインクによるインク吐出面ＩＡの汚れを清掃す
るために、インク吸収体１１と、空気吹付は孔１２Ａを
有する空気吹付は手段１２とを具えており、移動手段１
３上に搭載されていて、この移動手段１３によりキャッ
ピング手段２を記録ヘッド１に向けて移動させ、インク
吸収体１１を吐出面ＩＡに接触させることができる。か
くして、空気ポンプ１４により圧縮空気を空気吹付は孔
１２Ａから噴射させて吐出面ＩＡからインクを吹き落し
、インク吸収体１１に吸収させ、吐出面ＩＡにインクや
ごみが付着するのを防止する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したような従来のインクジェット記
録装置では吐出口より小さい目のフィルタ９や１０でも
捕捉されないような微細な異物２１が第９図に示すよう
にして吐出口２２に連通する液路２３等に凝集し、その
ために不吐出を発生するという問題点が残されていた。

拳ご−ｒ′−素墾ｎ日Ｌ＋　　ｒ＞六）ス闇箱占ｌ呻善
日１．　拳の解決を図るべく、凝集した微細な異物をイ
ンク中で粉砕してインクと共に移動させ、排出すること
により完全に目詰りの防止がなされ、安定した記録動作
が保障され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。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、インク供給系
を介して記録ヘッドの液路にインクを導き、インク吐出
エネル２）前記特定を駆動して、前記インクにエネルギ
ーを供給し、吐出口からインク滴となして吐出させ記録
が行われるインクジェット記録装置において、前記液路
内のインクの液圧を前記インク供給系を介して変化させ
、前記吐出口からインクを強制的に排出させるインク排
出手段と、前記インク吐出エネル２）前記特定を特定の
周波数で駆動するように制御する制御手段とを有し、該
制御手段により前記液路中のインクに前記特定の周波数
の圧力波を発生させながら曲言戸、／５ｌｈｌＩ中壬Ｅ
５１ｊ）ｒｌ前テロら本牧山小ノ・ｌ々ル排出させるよ
うにしたことを特徴とするものである。

［作　用］ 本発明によれば、インク吐出エネル２）前記特定を制御
手段により特定の周波数で駆動させることで液路内のイ
ンクに圧力波を発生させ、凝集した異物を分解させるこ
とができると共に、分解された異物をインク排出手段に
よりインクと共に吐出口から排出させ、従来の回復動作
で除去し得なかった異物を取り除（ことができる。

［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図は本発明によるインクジェット記録装置の概要を
示す。ここで、１５は不図示の被記録材を保持し、シー
ト送りモータ１６によってシート送りが可能なプラテン
ローラ、１７は記録ヘッド１を搭載し、ガイドレール１
８に沿って移動するキャリッジ、１９はキャリッジ１７
に連結され、キャリッジモータ２０によって駆動される
タイミングベルトである。また、本例では記録ヘッド１
はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およ
びブラック（Ｂ）の４色に対応する不図示の記録ユニッ
トからなり、それぞれにインクタンク４Ｙ。

４Ｍ、　４Ｃ，および４Ｂからポンプ５Ｙ、　５Ｍ、　
５Ｇおよび５Ｂならびに送給バイブ７Ｙ、　７Ｍ、　７
Ｃおよび７Ｂを介して上述する色のインクが供給される
。また、これらの送給バイブ７Ｙ〜７Ｂとは別に、例え
ば８Ｙで示すようにインクタンク４Ｙ〜４Ｂと記録ヘッ
ド１の各ユニットとの間には別のバイブが直接連結され
ている。また、３１はＣＰＵ機能を有し、シート送りモ
ータ１６やキャリッジモータ２０に駆動信号を送ってシ
ート送り動作やキャリッジ１７の移動動作を制御すると
共に、記録ヘッド１の各ユニットを駆動して記録を実施
する外、回復動作時に後述する手順に従って記録ヘッド
１に特殊の周波数を送給したり、ポンプ５Ｙ〜５Ｂを駆
動する制御部である。３２はコンソールであり、回復動
作やその他、記録にかかわる各種の指示を制御部３１に
送給すると共に、表示部を有し、動作の表示を行う。

ついで、第２図によりその記録ヘッド１の各ユニットの
構成について述べる。各ヘッドのユニットは基板４０上
にエツチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プ
ロセス工程を経て形成された電気熱変換体４１．電極４
２．液路４３および液路壁４４と、天板４５とで構成さ
れており、インク６は供給バイブ７によりコネクタ４６
を介して共通液室４７に導かれ、毛管現象により各液路
４３に分配されて、インク吐出口２２でメニスカスを形
成した状態で安定に保たれている。しかして、電気熱変
換体４１に電極４２を介してパルス信号が供給させるこ
とにより、電気熱変換体４１を付勢し、その加熱によっ
てこれに接するインク６中に気泡を発生させて、そのと
きのエネルギーによりインクを吐出口２２から吐出させ
、飛翔的インク滴となして記録が行われる。なお、吐出
口の配置密度は例えば４００ｄｐｉといった高密度で、
１２ｇ若しくは２５６個といった吐出口２２が設けられ
ている−２７７−、で、上述したような記録ヘッド１の
キャリッジ１７による走査でカラー記録が行われるが、
長時間記録が行われないままであったり、あるいは記録
が行われても、時間の経過に連れて記録ヘッドｌにごみ
詰りの虞がでてくる。そこで、記録ヘッド１をホームポ
ジション（ＨＰ）に導いて回復動作を行う必要があるが
、従来の装置では第９図に示したような細かい異物２１
の凝集したものに対して適切に対処できなかった。

本実施例ではこのようなごみ詰りに対しても対処できる
ように、電気熱変換体４２を特定の周波数ｆｏｐで駆動
して第３図の（Ａ）で示すように、凝集した異物２１を
個々に分裂させ、（Ｂ）のようにポンプ５Ｙ〜５Ｂによ
りインクを加圧して分裂した異物２１をインクと共に吐
出口２２から排出させるものである。すなわち、液路２
３に異物２１が凝集しているような場合、電気熱変換体
４２に後述するような特定の周波数ｆｏｐで例えばパル
ス電圧を供給すると、その周波数に対応して電気熱変換
体４２の面上に餌均５０が隠語的に発生する一モ１．て
一モの餌淘５０の発泡時および消滅時に発生する圧力波
が液路２３内に伝搬し、その影響を受けて異物２１が第
３図の（Ａ）、（Ｂ）に矢印で示す方向に微動し、分裂
する。そこで、上述したような電気熱変換体４２の駆動
と共にポンプ５（５Ｙ〜５Ｂ）を駆動してインクを記録
ヘッドユニットに加圧循環させることにより異物２１を
吐出口２２から排出させることができる。

ここで、上述したようなごみ詰りを回復させるモードと
して記録ヘッド１を駆動する特定の周波数ｆ。ｐとして
は、本発明者らの実験結果、吐出口密度４００ｄｐｉ、
液路長ＩＱ　＝０．５ｍｍ、吐出口数２５６で、インク
の吐出が可能な最大駆動周波数ｆｍａｘが２ｋＨ２のマ
ルチノズルインクジェット記録ヘッドを用いて、ｆｏｐ
≧−ｆ□８で駆動し、ポンプ５からのインり加圧を約３
ｃｃ／ｓｅｃで約２ｓｅｃ行なったところ、液路２３内
に凝集した微細な異物２１が分裂排出される効果が確認
された。

○効果有 △効果不十分 Ｘ効果なし モードの動作手順について説明する。まず、記録装置の
電源が投入され、ステップＳｌで記録ヘッド１にキャッ
ピングが行われると、ステップＳ２でごみ詰り回復動作
を行うか否かを判断し、行う必要ありどの判断であれば
ステップＳ３に進んで上述したような特定の周波数で記
録ヘッド１の電気熱変換体４２を駆動する。そして、ス
テップＳ４でポンプ５を駆動し分裂させた異物２１を排
出させ、ステラてφ ブ能録へラド１への駆動動作を停止し、更にステップＳ
６でポンプ５の駆動を終えて、ステップ８７以下の記録
開始時のモードに移行する。また、ステップＳ２で回復
動作を行わないとの判断の場合はステップＳ７に進んで
、ここで記録開始の判断を待ち、開始するとの判断でス
テップＳ８においてポンプ５を駆動してインクを循環さ
せ、ステップＳ９に進んで第８図によって説明した空気
吹付は手段１２により吐出面の清掃をする。そして、ス
テップＳＩＯでキャッピングの解除を行い、ステップＳ
ｌｌで記録を開始し、更にステップＳ１２での記録が終
了したか否かの判断によって、終了を待ちステップＳ１
３においてキャッピングが行われ、再び待機の状態とな
る。

なお、ステップＳ２で、記録ヘッドのごみ詰り回復動作
を行なうか否かを指令する信号は、表示部等を有するコ
ンソール３２により操作者が制御部３１に指令を出すよ
うにすればよ（、他の実施例とじ−舌コ但Ａ、、、　Ｌ
−１１４ｈ　ｊ−舌コ仝藁齢り量釉九釉子て記憶してお
（ためのカウンタを設け、このカウンタ値によって記録
ヘッド１のごみ詰り回復動作の必要の有無を決め、例え
ば、記録動作１００回毎にごみ詰り回復動作を行うとい
ったように制御することも可能である。第５図は、本発
明によるごみ詰り回復動作の第２の実施例を示す。本実
施例は、記録ヘッド１のごみ詰り回復動作を、記録ヘッ
ド１の記録動作に連動してシーケンス的に行なうように
したものである。

まず、記録装置の電源が投入され、ステップＳｌで記録
ヘッド１がキャッピング手段２によってキャッピングさ
れた後、ステップＳ２で記録を開始するか否かが判断さ
れる。そして、記録を行なう場合には、ステップＳ３で
自動的に記録ヘッド１が上述したごみ詰り回復モードで
駆動され、ステップＳ４でポンプ５が駆動されて、記録
ヘッド１の液路２３内に凝集した異物２１が吐出口２２
から外に押し出される。そして、ステップＳ５でごみ詰
り回復モードによる記録ヘッド１の駆動が終了すると、
−１４ト　、（、−ｔｃＣ−Ｆ′Ｓ　−Ｊ　・］　イ　
Ｉ：７７％　＋ｈ　　ロロｌｌｈ　／ｋ　Ｌ　４；　す
戸　−す、ブ８ステップＳ７で空気吹付は手段１２によ
る記録ヘッドクリーニングが行なわれ、ステップＳ８で
キャッピングが解除された後、ステップＳ９で記録が開
始される。そして、ステップＳＩＯで記録が終了したか
否かが判断され、記録が終了した場合には、ステップＳ
ｌｌで記録ヘッド１が再びキャッピングされ、待機状態
となる。

第６図は、本発明の第３実施例にかかわるごみ詰り回復
モードのときの記録ヘッド１に印加する、電気熱変換体
４２の駆動条件を示す。本実施例は記録ヘッドのある任
意の液路２３に異物２１によるごみ詰りが発生し、不吐
出状態になってしまったような場合に好適な例で、いま
、この記録ヘッド１の吐出面ＩＡから共通液室４７まで
の液路４３の長さをρとした場合、この液路４３に対し
て定常波が発生する周波数で記録ヘッド１を駆動するこ
とを特徴とするものである。

すなわち、本実施例においては、第５図の（Ａ）、ＣＢ
）に示すように記録ヘッドの液路４３内に周波数ｆ、・
ｖ／２ｊ２．ｆ２・ｖ／Ｑ・・・の条件の定常波（ここ
でＶはインク中の音速）を発生させることにより、液路
４３内でも特に異物の凝集によるごみ詰りか発生し易い
先端部近傍に圧力波を集中させ、凝集した異物をより−
Ｍ分裂させ易くするものである。第７図は、本発明の第
４実施例にかかわるごみ詰り回復モードのときの電気熱
変換体４２の駆動条件を示す。本実施例もまた、記録ヘ
ッドのある任意の液路２３に異物２１によるごみ詰りが
発生し、不吐出状態になってしまったような場合に好適
な例で、この記録ヘッドの電気熱変換体４２を複数の周
波数で駆動することにより、液路４３内に圧力波の干渉
を発生させることを特徴としている。

すなわち、本実施例においては、例えば−例として第７
図に示すように、記録ヘッドを時間ｔ。からｔ、までの
間、周波数ｆ、　（ｌ（Ｚ）で駆動し、その後、時間ｔ
１からｔ２までは周波数ｆｔ、（Ｉ（Ｚ）、時間ｔ２か
らｔ３までは周波数ｆ、　（Ｈ２）、時間ｔ３からｔ４
までは周波数ｆゎ（Ｈ２）・・・と２つの周波数で記録
ヘッド１を交互に駆動することにより、記録ヘッドの液
路４３内ｎ　”　　ｆａ−ｆｂ で与えられる圧力波のうなりを発生させるものである。

このように記録ヘッドの液路４３内に圧力波のうなりを
発生させるように電気熱変換体４２を駆動することによ
り、液路４３内のどの場所に小さな異物が凝集した場合
においても、このような凝集した異物を分裂させる効果
を発揮させることが可能となる。

なお、以上に述べてきた本発明の実施例においては、記
録ヘッド内のインクを移動させる手段としてインク供給
経路中にポンプを用いた場合について説明してきたが、
例えば記録ヘッドにキャッピング手段を密着当接させた
後、このキャッピング手段と記録ヘッドとで囲まれる空
間の空気をポンプ等で吸引するような形態のインクの移
動手段を用いた場合であっても、同様の効果が得られる
ことはいうまでもない。

（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
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）内の領別を形
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。

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８部とする構成を開示する特開昭５
９−１２３６７０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つるか
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、一体向に形成され
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、上側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。

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。

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宮す工１．ｈＳ７々■状畳小
湧節九【ｎ、小−飯ヮでもよい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、液路内のイ
ンク液圧を変化させ、吐出口からインクを強制的に排出
させるインク排出手段と、インク吐出エネル２）前記特
定を特定の周波数で駆動させるように制御する制御手段
とを具え、制御手段によりインク吐出エネル２）前記特
定を駆動して液路中のインクに特定の周波数の圧力波を
発生させることにより液路中の異物を分裂破砕せしめ、
同時にインク排出手段を駆動して破砕した異物をインク
と共に吐出口から排出させるようにするもので、インク
供給系にフィルタを具えているにもかかわらず液路等に
凝集する異物に対しても有効にこれを排出し、不吐出状
態の回復並びに防止が可能となり、常に安定した記録が
得られるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明に適用するインクジェット記録ヘッドの構成の一例を
一部破砕して示す斜視図、第３図は本発明による回復モ
ードにより液路中の異物を破砕する動作の説明図、 第４図は本発明の第１実施例による回復動作の手順を示
す流れ図、 第５図は本発明の第２実施例による回復動作の手順を示
す流れ図、 第６図は本発明の第３実施例による回復動作時に発生さ
せる液路中の定常波の説明図、第７図は本発明の第４実
施例による回復動作の記録ヘッド駆動条件の説明図、 第８図は従来のインクジェット記録装置における回復機
構の構成図、 第９図は液路中に微細な異物が凝集した状態を示す説明
図である。 １・・・記録ヘッド、 ２・・・キャッピング手段、 ４　、４Ｙ、　４Ｍ、　４Ｃ，４Ｂ・・・インクタンク
、５　、５Ｙ、　５Ｍ、　５Ｃ，５Ｂ・・・ポンプ、６
・・・インク、 ９．１０・・・フィルタ、 ２１・・・異物、 ２３、４３・・・液路、 ３１・・・制御部、 ３２・・・コンソール、 ４１・・・電気熱変換体。 ７ ４３５をブ各 又 ４２を極 Ｊ９に１月１４１＠Ｔる紅Ｊ氷ヘッドｆｌｋＡ起月を斤
イ見園第２図 本４さＷ月Ｉ；よる１！］（支七−ド時のすカイ１のよ
兄Ｐ月図第３図 ４５ Ｐ　　青ｊｔ　〜１５　Ｘ　１ｏ２ｒｎｋｒｃ　陣）ｆ
ｌ、ｆ２　　　　亥１辷良の周Ｊ」大（Ｈ２ｌ＾２　　
我人　（ｍｌ 本ｅｗ月の第３尖ｙ：、４列１；よる回イ棗１力作トイ
丸１ろ支宰表の８０月園第６図 ｉ−発ｍｌの第４虞」乞１列【でよる回（支勤忰時の１
区動永升の誂ＷＭ図第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インク供給系を介して記録ヘッドの液路にインクを
   導き、インク吐出エネルギー発生手段を駆動して、前記
   インクにエネルギーを供給し、吐出口からインク滴とな
   して吐出させ記録が行われるインクジェット記録装置に
   おいて、 前記液路内のインクの液圧を前記インク供給系を介して
   変化させ、前記吐出口からインクを強制的に排出させる
   インク排出手段と、 前記インク吐出エネルギー発生手段を特定の周波数で駆
   動するように制御する制御手段とを有し、該制御手段に
   より前記液路中のインクに前記特定の周波数の圧力波を
   発生させながら前記インク排出手段により前記液路中の
   インクを排出させるようにしたことを特徴とするインク
   ジェット記録装置。 ２）前記特定の周波数は前記インク吐出エネルギー発生
   手段のインクを吐出させることが可能な最大駆動周波数
   ｆ＿ｍ＿ａ＿ｘに対し、１／２ｆ＿ｍ＿ａ＿ｘ以上であ
   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）前記特定の周波数は前記液路内に定常波を発生させ
   ることが可能な周波数であ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。 ４）前記特定の周波数は前記液路内に圧力波のうなりを
   発生させる複数の周波数の組合せであることを特徴とす
   る請求項１に記載のインクジェット記録装置。