JPH03246054A - インクジェット記録装置および該装置の吐出回復方法 - 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および該装置の吐出
回復方法に関し、特にインクジェット記録装置において
発生しつる吐出不良の除去または予防のために行う吐出
回復方法に関する。

［従来の技術］ インクジェット記録装置は、記録液（インク）を微小な
液滴として吐出口より吐出させ、文字。

図形等の記録を行うものであり、高精細な画像を高速度
に出力する手段としてすぐれている。しかし、一般に従
来のインクジェット記録装置では、記録ヘッドに設けら
れたインク吐出口の目詰まりや、インク吐出口と共通液
室とを連通させるインク供給路内への気泡の混入等が原
因となって液滴の吐出性能が低下し、インクの吐出不良
が生ずることがある。

特に、インク吐出のために利用されるエネルギとしてイ
ンクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生するため、
の電気熱変換素子（吐出ヒータ）により気泡を発生させ
、その状態変化に伴う圧力変化を利用してインクを吐出
させる形態のインクジェット記録装置では、例えば吐出
ヒータ上へのインク染料物等の付着により発泡が不安定
になったり、長時間駆動による装置全体の昇温か生じた
場合等に吐出口に連通した液路などのインク供給路の特
定部付近に気泡が残留しやすくなり、残留気泡の発生が
インク吐出不良の一因となっている。

そこで、従来のインクジェット記録装置では、吐出不良
時の液路内の滞留気泡除去の方法として、吐出口よりイ
ンク吸引を行ったり、インク供給路の加圧を行うことに
より吐出口からインクを排出させ、これに伴って気泡等
が除去されるようにしたものがある。また、液路等イン
ク供給路内に吐出側から一旦空気を押し込んだ後に排出
するようにしたもの（特開昭６２−１０９６４８号）、
さらには供給路途中より三方弁等を通じて空気を導入し
、インクとともに排出するようにしたもの（特開昭６２
−１０９６５５号）等も知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、加圧または吸引により単にインクを排出
するようにした方法では、吐出口、液路部、供給路内の
隅部や段差部等の流路抵抗が大きな部分に滞留した気泡
は容易には除去できないおそれがあり、適切な除去を行
うためにインク排出操作を繰り返した場合にはインクが
大量に消費されてしまうことになる。これに対し、滞留
気泡を除去するために吐出口やインク供給路途中より空
気を導入する方法を採用することもできるが、この場合
には空気を導入するために特別な機構が必要となり、吐
出回復を行うための装置が大型化するという問題点が生
じていた。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる問題点を解決することを目的とし、そ
のために、本発明は、記録液を吐出させるための吐出口
と、該吐出口に連通する液路と、該液路に配設され前記
記録液に吐出エネルギとしての熱エネル、ギを加える加
熱手段とを備えたインクジェット記録装置において、前
記記録液の吐出状態を良好にするための回復操作の際に
前記加熱手段を記録時とは異なった駆動条件で駆動する
駆動手段と、当該駆動に伴って発生する気泡により前記
記録液が少くとも前記液路の一部より除去された後に、
前記液路内に前記記録液を充てんする充てん手段とを具
えたことを特徴とする。

また、本発明は、記録液を吐出させるための吐出口と、
該吐出口に連通ずる液路と、該液路に配設され前記記録
液に吐出エネルギとしての熱エネルギを加え加熱手段と
を備えたインクジェット記録装置の前記記録液の吐出状
態を良好にするための吐出回復方法において、前記加熱
手段を記録時とは異なった駆動条件で駆動し、当該駆動
に伴って発生する気泡により前記記録液を少（とも前記
液路の一部より除去し、その後前記液路内に前記記録液
を充てんすることを特徴とする。

［作　用］ 本発明では、インクの吐出不良時の回復操作の際に加熱
手段を記録時とは異なった駆動条件で駆動し、発生した
気泡を利用してインクを少くとも液路部分より一旦除去
し液路内にインク不在状態を形成する。その後液路内に
再びインクを充てんすると液路へのインク初期光てんと
同様な状態でインク充てんできる。液路内に滞留あるい
は液路壁に付着した気泡を除去し、常に良好な液滴の吐
出状態を得ることができる。

［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
。

第１図は本発明を適用しつるインクジェット記録装置の
概略図である。

キャリジ１０９に搭載された配録ヘッド　１００は、イ
ンクタンク１１１より供給チューブ（図示せず）によっ
て供給されたインクを記録データ信号に応じて所定のタ
イミングで不図示の搬送手段によって送られてくる記録
媒体１１２へ向はインク滴として吐出し、記録ヘッドの
走査と記録媒体の搬送の相対移動により所望の画像を形
成する。１１０は吐出回復装置であり、例えば記録ヘッ
ド１００のホーム位置に設けられて記録ヘッド１００の
吐出口形成面を覆うことが可能なキャップと、キャップ
により覆われた空間内に負圧を作用させて吸引を行うた
めのポンプとを有する形態とすることができる。なおキ
ャップは非記録時において記録ヘッド１００の吐出口を
乾燥や塵埃の付着から保護するためにも用いられる。

第２図は記録ヘッド１００の構成を説明するための概略
図である。

本例に係る記録ヘッド１００は、インクに吐出エネルギ
を付与する加熱手段としての電気熱変換素子（吐出ヒー
タ）２０３を設けた基板２０５に、感光性樹脂等でなる
外隅壁２０８およびインク液路隔壁２０８Ａを設け、こ
れに天板２０７を接合して液路２０１、インク共通液室
２０４を形成したものである。インクは天板２０７のイ
ンク供給口２０６より供給されてインク液室２０４およ
び液路２０１に充てんされ、吐出ヒータ　２０３の駆動
に応じて吐出口２０２からインク滴として吐出される。

第３図はインク滴吐出時の記録ヘッドの状態を説明する
ものである。

吐出ヒータ３０３が非駆動状態のとき、液路２０１内に
は毛細管力によりインクが充てんされ第３図（ａ）のよ
うにメニスカス３１３が形成されている。

ここで、吐出ヒータ　２０３に言己録データに応じた駆
動信号が与えられると、良好な記録状態の場合には、第
３図（ｂ）のごとく吐出ヒータ２０３上に形成される蒸
気泡３１４によって主インク滴３１５が液路の中心軸に
沿って吐出される。なお、主インク滴に比べて十分に小
さな副インク滴３１６も吐出に際して形成されることも
ある。

第３図（ｃ）は本例の回復方法を適用すべき状態、すな
わち液路内に滞留気泡３１７が付着している場合のイン
ク滴吐出状態を示している。このような状態では、滞留
気泡とインクとの界面の張力の影響によってインク吐出
のための蒸気泡自体の形が歪み、吐出されるインク滴は
液路中心軸からそれた方向へ飛翔しやすく、画像劣化の
原因となる。特に、本例は、第３図（Ｃ）のような発泡
／吐出状態となった場合の吐出回復操作の際に、より確
実に滞留気泡を除去できるようにするものである。

本例に係るインクジェット配録装置は、吐出ヒータ２０
３に駆動信号としてパルス状電圧が印加されると吐出ヒ
ータ表面より膜沸騰によって蒸気泡が発生し、電圧が途
切れると蒸気泡が急激に消滅し即座にインクがリファイ
ルされ気泡が残らない条件で駆動されるが、本例に係る
回復方法の過程においては、駆動条件を適切に設定する
ことにより液路内を一旦空気でみたし、その空気に液路
内部に付着している滞留気泡を吸収させる。

第４図は本例の回復過程において採用した吐出ヒータの
駆動条件での発泡状態を示す。第４図（ａ）は吐出ヒー
タ　２０３への供給エネルギ量を配録時よりも減少−さ
せた場合（印加電圧を低（設定する等）であり、主蒸気
泡３１４より分離気泡４１９が発生している。そして、
この分離気泡４１９を連続して発生させ、それらを速や
かに合体させて液路内よりインクを除去し、液路内を空
気でみたし大す 気と連通した状態（第７図（メ）参照）とすることがで
きる。液路２０１内のインクの除去の方法としては、滞
留気泡の付着位置によっては、例えば吐出ヒータ２０３
の駆動周波数を記録ヘッドの吐出応答周波数よりも大き
く設定し、蒸気泡３１４とメニスカス３１３を合体させ
ることにより液路内の少くとも一部のインクを除去し、
吐出口にて大気と連通した状態としてもよい。吐出ヒー
タを用いて行なうこれらインク除去の態様はどのように
定めてもよく、組合せて行なってもよい。また、インク
を除去する範囲は液路もしくはその一部に限定されず、
液室内にも滞留気泡が生じるならば、その部位に至るま
で除去するようにしてもよ（、これを行なうための吐出
回復時の駆動条件は適切に定められる。

第５図は本例に係る記録装置の制御系の構成例を示す。

ここで、１．は画像データ供給源をなす不図示のホスト
装置とのオンラインキー、記録開始の指令キー、ライン
フィードキー、フオームフィードキー、回復操作指令キ
ー等適宜の操作キーが設けられた操作部である。２は装
置の制御部であり、第６図につき後述する処理手順等に
従って各部を制御するマイクロコンピュータ形態のＭＰ
Ｕ１００Ｏ１その処理手順に対応したプログラム等を格
納したＲＯＭ１００Ｌ　、データ処理その他の作業用に
用いるＲＡＭ　、およびプリンタ部３とのインターフェ
ース部１００４等を有している。

プリンタ部３において、１００Ａは記録ヘッド１００の
吐出ヒータ２０３群を駆動するためのヘッドドライバで
ある。３１は第１図には図示しないタイミングベルト等
を介してキャリッジ１０９を記録媒体１１２に対して操
作するためのキャリッジモータ、３５は記録の開始、終
了およびキャリッジ１０９の１走査後に記録媒体１１２
を搬送するための搬送モータ、３１Ａおよび３５Ａは、
それぞれ、キャリッジモータ３１および搬送モータ３５
のドライバである。

これらを入力信号に応じて相対的に駆動させて所定の記
録を得ることができる。

６１は回復装置１１０のキャップを記録ヘッド１００の
吐出口形成面に対して当接および隔離させるとともに、
ポンプを駆動して吸引を行わせるための回復系モータ、
　６１Ａはそのドライバである。６７はキャリッジ１０
９ないし記録ヘッド１００のホームポジションを検出す
るためのキャリッジホームセンサであり、当該検出位置
において記録ヘッド１００の吐出口形成面が回復装置１
１０のキャップに対向する。

第６図は本例に係る記録装置の回復処理手順の一例を示
し、本手順は電源オン時、記録動作中の所定量の記録後
、目視または適宜の検知手段による吐出不良検知時、回
復処理指令キーの操作時等、適宜のタイミングで起動す
ることができる。

また、第７図（ａ）〜（ｅ）は本例による回復動作過程
の状態の説明図であり、これらの図を用いて本例による
回復処理を説明する。

第６図示の回復処理手順が起動されると、まずステップ
Ｓ１にてキャリッジ１０９をホームポジションに設定し
、記録ヘッド　１００の吐出口形成面をキャップに対向
させ、次にステップＳ３にてキャップにより吐出口形成
面を覆わせる。

第７図（ａ）のように液路２０１内に滞留気泡３１７が
付着しているとき、ステップＳ５にて吐出ヒータ２０３
を適切な駆動条件で連続駆動し、発生する多量の気泡を
短時間で合体させることで、第７図（ｂ）のように液路
内よりインクを除去する。このとき、液路２０１内に付
着していた滞留気泡３１７は、吸収されて消滅する。こ
の後、ステップＳ７にて回復装置１１０により吸引処理
を行うと、第７図（ｃ）の如（各液路より合体気泡５１
８がインクとともに排出され、第７図（ｄ）のように液
路および液室２０４内に気泡が残らず、インクが充てん
される。そして、ステップＳ９にてキャップをオーブン
し、回復操作が終了する。その結果、再び良好な吐出状
態を得ることができる。

第１表は本発明者が吐出ヒータの回復操作時の駆動条件
について検討した結果を示す。

表中でＰｗは印加電圧のパルス幅、■およびｆｄはそれ
ぞれ吐出ヒータの駆動電圧および駆動周波数を示してい
る。検討に用いたインクジェット記録装置は、吐出ヒー
タは記録時にパルス幅７．０μｓ、駆動電圧２６．ＯＶ
で駆動され、記録ヘッドの吐出応答周波数２．５ＫＨｚ
に対し駆動周波数２、０ＫＨｚの条件でインク滴が吐出
されて良好な画像品位を得ることができるものである。

この条件と同程度の吐出特性を得る駆動条件については
、表中で“安定発泡”と記している。これに対し、本例
の回復方法のための好適な発泡状態を示す吐出ヒータの
駆動条件は、第１表に“Ｏ”で示したように、記録時の
駆動条件より駆動電圧を適切に下げ、吐出ヒータへの供
給エネルギ量を記録時よりも減少させたものである。ま
た、他の駆動条件としては、記録時の吐出応答周波数よ
りも大きな駆動周波数あるいは記録時の印加電圧より低
い電圧で吐出ヒータを駆動させるものである。

本例の回復方法によれば、これらの条件を単独または組
み合わせて吐出ヒータを駆動したとき、液路内の滞留、
気泡を十分に除去できた。さらに、第１表に示すように
、駆動電圧２３．５Ｖ、駆動周波数４．０ＫＨｚでパル
ス幅を７．０μｓから５．５μｓへ変化させ、１パルス
当りの総吐出エネルギ供給量を印字時より減少させる駆
動条件だけでなく、駆動電圧２１．ＯＶで、パルス幅を
２０μｓと大きくすることで記録時よりも吐出ヒータへ
の１パルスの単位時間当りエネルギ供給量を減少させる
駆動条件を第１表 用いた場合も、良好な吐出状態に回復できた。

（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
（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出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（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インク
タンクが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、リーグ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、インクに吐出エ
ネルギとして熱エネルギを供給する電気熱変換素子など
の加熱手段を備えたインクジェット記録装置において、
吐出回復操作の際に、加熱手段を記録時とは異なった駆
動条件で駆動し、発生した気泡を成長させることによっ
て液路内の気泡を消滅させインクを少くとも液路部分よ
り一旦除去した後に、再び液路内にインクを充てんする
過程を有することによって、単にインク供給路内のイン
クを加圧または吸引したり、供給路途中から空気を取り
入れる方法と比べ、排出するインク量も少なく、特別な
機構も不要であり、確実かつ迅速に記録ヘッド内の滞留
気泡を除去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用しつるインクジェット記録装置の
概略構成例を示す斜視図、 第２図は第１図のインクジェット記録装置に搭載される
記録ヘッドの概略構成例を示す分解斜視図、 第３図　（ａ）〜（ｃ）はインク滴吐出時の状態と記録
ヘッド内部の状態を説明するための模式図、第４図　（
ａ）および（ｂ）は本発明の実施例による吐出不良回復
時の吐出ヒータ駆動状態を説明するものの模式図、 第５図は本発明の制御系の構成例を示すブロック図、 第６図は本発明の実施例に係る回復処理手順の一例を示
すフローチャート、 第７図　（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例による吐出不
良回復方法の過程を説明するための説明図である。 ・・・記録ヘッド、 ・・・液路、 ・・・吐出口、 ・・・吐出ヒータ ・・・液室、 ・・・基板、 ・・・インク供給口、 ・・・天板、 ・・・外隅壁、 ・・・キャリッジ、 ・・・回復装置、 ・・・インクタンク、 ・・・記録媒体、 ・・・メニスカス、 ・・・蒸気泡、 ・・・主インク滴、 ・・・副インク滴、 ・・・滞留気泡、 ・・・合体気泡、 ・・・分離気泡。 第 図 第２図 （０） （ｂ） 第 図 （０） 第 図 （０） 第 （ｂ） （ｄ） 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録液を吐出させるための吐出口と、該吐出口に連
   通する液路と、該液路に配設され前記記録液に吐出エネ
   ルギとしての熱エネルギを加える加熱手段とを備えたイ
   ンクジェット記録装置において、 前記記録液の吐出状態を良好にするための回復操作の際
   に前記加熱手段を記録時とは異なった駆動条件で駆動す
   る駆動手段と、 当該駆動に伴って発生する気泡により前記記録液が少く
   とも前記液路の一部より除去された後に、前記液路内に
   前記記録液を充てんする充てん手段と を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２）前記加熱手段は、前記記録液に膜沸騰を生じさせる
   熱エネルギを加えるための電気熱変換素子の形態を有す
   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）前記駆動手段は、前記回復操作に際して、前記記録
   液の吐出応答周波数より高い周波数とした駆動条件、前
   記記録時の駆動信号のパルス幅とは異なったパルス幅と
   した駆動条件、および前記記録時の駆動信号の電圧より
   低い電圧とした駆動条件のうち少くとも１つの駆動条件
   にて前記加熱手段の駆動を行う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）記録液を吐出させるための吐出口と、該吐出口に連
   通する液路と、該液路に配設され前記記録液に吐出エネ
   ルギとしての熱エネルギを加え加熱手段とを備えたイン
   クジェット記録装置の前記記録液の吐出状態を良好にす
   るための吐出回復方法において、 前記加熱手段を記録時とは異なった駆動条件で駆動し、 当該駆動に伴って発生する気泡により前記記録液を少く
   とも前記液路の一部より除去し、 その後前記液路内に前記記録液を充てんすることを特徴
   とするインクジェット記録装置の吐出回復方法。 ５）前記加熱手段が前記記録液に膜沸騰を生じさせる熱
   エネルギを加えるための電気熱変換素子の形態を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録
   装置の吐出回復方法。 ６）前記回復操作に際して、前記記録液の吐出応答周波
   数より高い周波数とした駆動条件、前記記録時の駆動信
   号のパルス幅とは異なったパルス幅とした駆動条件、お
   よび前記記録時の駆動信号の電圧より低い電圧とした駆
   動条件のうち少くとも１つの駆動条件にて前記加熱手段
   の駆動を行うことを特徴とする請求項４または５に記載
   のインクジェット記録装置の吐出回復方法。