JPH03247458A - インクジェット記録装置の回復方法 - 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、被記録材にインクを吐出させて記録を行なう
インクジェット記録装置に関する。

〔従来の技術〕

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置は、画像
情報に基づいて、紙やプラスチック薄板等の被記録材上
にドツトパターンから成る画像を記録していくように構
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、
ワイヤドツト式、サーマル式、レーザービーム式等に分
けることができ、そのうちのインクジェット式（インク
ジェット記録装置）は、被記録材にインクを吐出させて
記録を行なうように構成されている。

インクジェット記録装置は、ノンインパクト方式である
ため騒音が少なく、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。

しかし、インクジェット記録装置では、記録ヘッドの微
細な吐出口からインクを直接吐出させて記録を行なうの
で、インクを常に吐出可能な状態に保つために他の方式
には見られない特別な手段が必要である。

例えば、記録中にインクミストによるインク滴や紙ケバ
等の異物が吐出口面に付着し、吐出不良が生じるため、
シリアルスキャン方式の場合、装置本体側にワイパーブ
レードを設けておき、記録ヘッドの移動を利用して吐出
口面をワイピングするなどの清掃動作が行なわれる。

また、前記シリアルスキャン方式の他、被記録材の略全
幅にわたる記録ヘッドを有するライン方式では、所定の
時期に回復手段を動作させるように構成されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕しかしながら、
上記従来技術では、記録ベツドの温度変化によるインク
ミスト発生量の変化を考慮していなかったので、記録中
に記録ヘッドの温度上昇によるインク粘度低下に起因し
て、吐出量が増大しインクミストが増大した場合、設定
された一定時間間隔の回復動作では吐出機能を充分に回
復させるのが難しいという技術的課題があった。

本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたものであり
、記録動作中の記録ヘッドの温度変化に応じて回復動作
、例えば、加圧または吸引にょうてインクを吐出口から
排出したり、ワイパーブレードによって吐出口面をワイ
ピングすることにより、記録ヘッドの温度上昇に伴うイ
ンクミストの増大時に適した回復動作を行ない得るイン
クジェット記録装置を提供することを目的とする。

〔課題解決のための手段〕

本発明は、被記録材にインクを吐出させて記録を行なう
インクジェット記録装置において、記録ヘッドの温度に
応じて回復動作の作動条件を変化させる構成とすること
により、記録ヘッドの温度上昇に伴うインクミストの増
大時に適した回復動作を行ない、安定した信鯨性の高い
記録を行ない得るインクジェット記録装置を提供するも
のである。

また、本発明者らは、記録′ヘッド自体の温度上昇が、
過度割合のインク滴吐出が生じたことに起因し、その結
果インクミストが被記録材の記録空間内に極めて高く充
填されたようになっていることを解明し、インクミスト
の多量発生に対して解決策を施した。

すなわち、記録空間中のインクミストが、（特に、多数
ヘッドによる場合は著しく、）記録間隙内に存在し続け
るための悪影響が多大であるため、好ましくは、不都合
発生前に記録空間を開放することに特徴を持たせたので
ある。

つまり、この発明は、請求項６にも記載のとおり、記録
ヘッドを複数有し、これらに対向する被記録材との間隙
内に記録ヘッドからインク滴を吐出させることで記録を
行なうとともに、該記録ヘッドに対して所定の回復手段
を作用させる回復モードを有するインクジェット記録装
置において、記録ヘッドの温度を検知する手段と、該検
知手段の検知温度が所定温度に達したことに応じて記録
ヘッドを被記録材に対向する記録範囲内から離脱させる
退避モードと、を有し、該退避時間は上記回復手段の作
動時間よりも短いことを特徴とするインクジェット記録
装置を提供するものである。

本発明においては、退避時間を通常回復よりも大きくす
ることなく設定するだけで、記録ヘッドの温度低下とイ
ンクミスト存在割合低下を図ることができ、記録中断時
期もわずかであるため、高速記録を達成できる利点があ
る。

以下の実施例は、この発明が実施併用されているもので
ある。

無論、上記退避時間を利用した回復手段の作動を付加す
れば、より好ましいものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

（実施例１） 第１図は、本発明によるインクジェット記録装置の一実
施例の要部構成を模式的に示す斜視図である。

以下では、本発明をバブルジェット方式のインクジェッ
ト記録装置に適用する場合を例示して説明する。

第１図において、１はキャリッジ２に搭載された記録ユ
ニットであり、該記録ユニット１は、複数個（図示の例
では、４個）の熱エネルギーにより記録を行なうバブル
ジェット記録ヘッド３を有している。

各記録へラド３は、発熱素子等の電気熱変換体に記録情
報に応したパルス電圧を印加し、該電気熱変換体から発
生する熱エネルギーにより気泡を住じさせてインクを吐
出するように構成されている。

すなわち、前記各記録へラド３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ヘッドであっ
て、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体が各吐
出口へ通じる液路内に配設されたものである。

また、前記各インクジェット記録ヘッド３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によって、吐出口よりインクを
吐出させ、記録を行なうものである。

本実施例では、記録ユニット１は、４個の記録へラド３
Ａ、３Ｂ、３Ｃ１３Ｄから成り、それぞれを例えばイエ
ロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応させることが
できる。

１３は被記録材搬送モータであり、１２は前記モータ１
３により駆動され被記録材Ｐを矢印ｆ方向に搬送するた
めの搬送ローラであり、１４は前記ローラ１２と協働し
て被記録材Ｐを平坦に保持して記録ユニット１に対する
記録面を形成するためのローラである。

記録中では、前記被記録材Ｐは、１行分の記録が終了す
るごとに、矢印ｆ方向に所定ピッチづつ搬送される。

さらに、１５はキャリッジ２に連結されたキャリッジ駆
動用ベルト、１６は前記ヘルド１５を矢印Ｓ方向に駆動
するキャリッジモータ、１８は前記キャリッジ２を案内
支持するためのガイドシャフトである。

すなわち、キャリッジ２はモータ１６の回転に応じて前
記ガイドシャフト１８に沿って矢印Ｓ方向に往復移動し
、該移動に同期して前記記録ユニッ）１を駆動すること
により記録面に対する記録を行なうことができる。

第２図は、前記キャリッジ２上に搭載された前記複数個
の記録へラド３Ａ〜３Ｄの構成を模式的に示す斜視図で
ある。

第１図および第２図において、２１は各記録ヘッド３Ａ
〜３Ｄへそれぞれのインクを供給する供給管、２２は各
記録ヘッド３Ａ〜３Ｄからインクをインクタンク２３へ
戻す戻し管、さらに、２４は各記録へラド３の吐出状態
を回復させるための不吐出回復装置である。

前記不吐出回復装置２４は、キャリッジ２がホームポジ
ションＨにきた時に記録ヘッド３が対面する位置に配設
されており、該記録ヘッド３に対してインクの加圧循環
動作を行なって複数記録ヘッド３の不吐出を解消するた
めに使用される。

第２図において、個々の記録へラド３Ａ〜３Ｄには、該
記録ヘッドの温度を検出するための温度検出手段４Ａ、
４Ｂ、４Ｃ５４Ｄおよび該記録ヘッドを加熱するための
ヒータ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ１５Ｄが取り付けられている。

前記温度検出手段４Ａ〜４Ｄは、例えば、温度ＩＣ、サ
ーミスタ、熱電対、バリスタなどを使用することができ
る。

また、前記ヒータ５としては、例えば、パワートランジ
スタあるいは発熱素子を使用することができる。

前記各温度検出手段４Ａ〜４Ｄによって検出された温度
は、温度制御装置に供給され、各記録ヘッド３Ａ〜３Ｄ
の温度が設定温度に保たれるように前記各ヒータ５Ａ〜
５Ｄのオン・オフが制御される。

第３図は、第１図のインクジェット記録装置の加圧回復
系の概略構成を示す模式図である。

第３図は、ホームポジションＨにある記録ヘッド３の吐
出口面に前記不吐出回復装置２４の密封部材を密着させ
、吐出口３１を密閉した状態を示す。

第３図において、インクタンク２３と記録ヘッド３の共
通液室３０とは、前記インク供給管２１およびインク戻
し管２２で接続され、該インク供給管２１の途中にイン
ク圧送手段としての回復ポンプ２５が設けられている。

なお、第３図中の符号３２は、前記共通液室３０と各吐
出口３１とを連通ずる各液路内に配設された吐出用熱エ
ネルギーを発生するための発熱素子等の電気熱変換体を
示す。

次に、不吐出回復動作について説明する。

インクジェット記録装置では、記録へラド３の温度が上
昇した場合、インク粘度が低下し、インク吐出量が増大
する一現象がある。

その時、インク吐出量が増大するに従い、インクミスト
が発生し易くなり、該インクミストが吐出口面に付着し
、その付着液滴により吐出口が塞がれて吐出不良が生じ
易くなる。

第４図は、吐出口密度が４００ｄｐ　ｉで１２８個の吐
出口を有するバブルジェット方式のインクジェット記録
ヘッドにおいて、駆動周波数３ｋＨｚで記録比率７５％
の記録を行なった場合の記録ヘッド温度とその時に発生
する不吐出の本数との関係を示すグラフである。

第４図に見られるように、記紳ヘッド３の温度が４０℃
〜６０℃になると、発生する不吐出回数は、３０℃〜４
０℃の時の約２倍にも達している。

第５図は、第１図および第２図の実施例における回復動
作のシーケンスを示すフローチャートである。

第５図において、ステップ５１０１で記録動作が開始さ
れたら、温度検出手段４による記録ヘッド３の温度検出
を開始し、ステップ５１０２で記録ヘッド３の温度が設
定温度（この例では５０℃とした）に達したか否かを判
別し、設定温度に達したら、ステップ３１０３において
、その記録スキャン（その行の記録）を終了した後、記
録ヘッド３をホームポジションＨへ復帰させ、第３図の
回復系のインク経路、すなわち、インクタンク−インク
供給管２１→共道液室３０→インク戻し管２２→インク
タンク２３の経路に沿ってインクの加圧循環を行ない、
インク吐出不良を回復させる。

その後、ステップ５１０１へ戻って再び記録スキャンを
開始し、上記動作を繰り返す。

以上説明したように、記録中の記録へラド３の温度上昇
時に発生し易い吐出不良を防止するため、該吐出不良の
原因である記録ヘッド温度上昇時に前述のような回復動
作を行なうので、記録中の吐出不良による画像品位の低
下を防止することができる。

前記回復のための手段としては、第３図のような加圧循
環機構の他、吸引力によるインク排出、エアによる吐出
口面上のインク適の吹き落とし、あるいは、ワイパーブ
レードによる吐出口面上のインク液適の拭き取りなど、
回復の目的を達成できる方法であれば、種々の方法を採
ることができる。

（実施例２） 前述の実施例１では、記録中に行なう回復動作の作動条
件として、記録へラド３の温度のみを使用し、循環回復
時のインク加圧時間は一定としたが、本実施例は、定期
的に行なう記録前の回復動作の作動条件と、記録中に行
なう回復動作の作動条件とが異なることを特徴とするも
のである。

第６図は、本実施例によるインクジェット記録装置の回
復動作のシーケンスを示すフローチャートである。

第６図において、ステップ５２０１において、例えば、
電源投入時や記録ごとのように、定期的回復動作は、加
圧時間１秒で行ない、ステップ５２０２で記録を開始し
、ステップ５２０３で記録ヘッド３の温度が設定温度（
本実施例では５゜”Ｃ）に達したか否か４判別し、設定
温度に達したならば、ステップ５２０４において、その
記録スキャン（その行の記録）を終了した後、記録ヘッ
ド３をホームポジションＨへ復帰させ、加圧時間０．１
秒間の回復動作が行なわれる。

このように定期的に行なう加圧時間を大きくする理由は
、記録開始に先立って、固着した異物や増粘インク等を
吐き出させるためであり、記録途中で行なう加圧時間を
短′くする理由は、インクミストによる吐出口付近の濡
れを除去するだけであり、少量の加圧で済むからである
。

これによって、インクの節約を図ることができる。

（実施例３） 本実施例は、記録へラド３の温度に応じて、記録スキャ
ン後に行なう回復動作のタイミングを変化させることを
特徴とするものである。

例えば、記録へラド３の温度が３０℃〜４０℃の時は、
記録スキャン３回目ごとに１回の回復動作を行ない、記
録ヘッド３の温度が４０°Ｃ〜５０°Ｃの時は、記録ス
キャン２回目ごとに１回の回復動作を行ない、記録ヘッ
ド３の温度が５０°Ｃ以上の時は、毎スキャンごとに１
回の回復動作を行なうように制御される。

本実施例によっても、記録へラド３の温度変化に対応し
て回復動作の作動条件を変化させることにより、常に適
正な回復動作を実行することができ、インクの無駄な消
費を無くすとともに、安定した高品位の画像を記録し得
るインクジェット記録装置が得られた。

以上説明した各実施例によれば、記録ヘッド３の温度に
応じて、回復動作の作動条件を変化させることにより、
記録ヘッド３の温度上昇時に発生するインクミストや気
泡等による吐出不良を効果的に防止し得るインクジェッ
ト記録装置が提供された。

なお、以上の各実施例では、本発明を、記録へラド３が
キャリッジ２に搭載されて被記録材Ｐ上を移動するシリ
アル方式のインクジェット記録装置に適用する場合を例
に挙げて説明したが、本発明は、フルマルチタイプの記
録ヘッドを用いたインクジェット記録装置においても、
同様に実施することができ、同様の効果を得ることがで
きた。

また、本発明は、記録ヘッドの数に関係無〈実施するこ
とができ、同様の作用効果を達成し得るものである。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバブル
ジェット方式のインクジェット記録ヘッドおよび該記録
ヘッド′を用いる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。

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、記録ヘッドの
熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信号に一対
一対応し液体（インク）内の気泡を形成出来るので有効
である。

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
。

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。

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４３１３１２４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。

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年第１２３６７０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年第１３８４６１号公報に基づいた構成としても
本発明は有効である。

更に、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応し
た長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては
、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッ
ドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一体
的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれ
でも良いが、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮
することができる。

加えて、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。

又、本発明の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。

更に、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ってでもよいが、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。

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体、あるいは上述のイ
ンクジェットではインク自体を３０℃以上７０℃以下の
範囲で温度調整を行な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態度化のエネルギーとして使用
す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てインク液状として吐出するもの
や、被記録材に到達する時点で既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
インク使用も本発明には適用可能である。

このような場合、インクは、特開昭５４−５６８４７号
公報のように、多孔質シートの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。

〔発明の効果］ 本発明によれば、記録ヘッドの回復手段を有し、被記録
材にインクを吐出させて記録を行なうインクジェット記
録装置において、記録ヘッドの温度が所定温度以上にな
ったことに応して回復動作を行なう制御手段を有する構
成としたので、記録ヘッドの温度上昇に伴うインクミス
トの増大時に適したタイミングでの回復動作を行なうの
で、安定した信顛性の高い記録を行ない得るインクジェ
ット記録装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による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、第２図は第１図のイ
ンクジェット記録装置の記録ヘッドの詳細を示す斜視図
、第３図は第１図のインクジェット記録装置の加圧回復
系の概略構成を示す模式図、第４図は記録へクドの温度
と吐出不良発生本数との関係を示すグラフ、第５図は本
発明の一実施例による回復動作のフローチャート、第６
図は本発明の他の実施例による回復動作のフローチャー
トである。 以下に、図面中の主要な構成部分を表す符号を列挙する
。 １・・−・・記録ヘッドユニット、２−・−・−キャリ
ッジ、３Ａ〜３Ｉ）−・・−記録ヘッド、４−−−−一
温度検出手段、５−−−−−−ヒータ、２１−−−−−
−インク供給管、２２−聞一インク戻し管、２３・・−
・−インクタンク、２４不吐出回復装置、２５−・・・
−インク圧送手段、３゜−一一−−−−共通液室、３１
−・−・吐出口、３２−・・曲電気熱変換体、Ｐ・−−
−−−一被記録材、Ｓ・−・・−記録ヘッド移動方向、
ｆ・−・−被記録材搬送方向。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録ヘッドの回復手段を有し、被記録材にインク
   を吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置にお
   いて、記録ヘッドの温度が所定温度以上になったことに
   応じて回復動作を行なう制御手段を有することを特徴と
   するインクジェット記録装置。
2. （２）前記回復動作を行なうタイミングは、上記所定温
   度検知時の一連の記録動作中の非記録時であることを特
   徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. （３）前記回復動作の作動条件は、上記回復手段による
   定期的に行なう回復条件と異な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. （４）前記記録ヘッドが、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、熱エネルギーを発生
   するための電気熱変換体を備えているインクジェット記
   録ヘッドであることを特徴とする請求項１〜請求項３の
   いずれかに記載のインクジェット記録装置。
5. （５）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によって、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に
   記載のインクジェット記録装置。
6. （６）記録ヘッドを複数有し、これらに対向する被記録
   材との間隙内に記録ヘッドからインク滴を吐出させるこ
   とで記録を行なうとともに、該記録ヘッドに対して所定
   の回復手段を作用させる回復モードを有するインクジェ
   ット記録装置において、記録ヘッドの温度を検知する手
   段と、該検知手段の検知温度が所定温度に達したことに
   応じて記録ヘッドを被記録材に対向する記録範囲内から
   離脱させる退避モードと、を有し、該退避時間は上記回
   復手段の作動時間よりも短いことを特徴とするインクジ
   ェット記録装置。
7. （７）回復動作を行なうタイミングは、上記所定温度検
   知時の一連の記録動作中の非記録時であることを特徴と
   する請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. （８）前記記録ヘッドが、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、熱エネルギーを発生
   するための電気熱変換体を備えているインクジェット記
   録ヘッドであることを特徴とする請求項６または請求項
   ７に記載のインクジェット記録装置。
9. （９）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によって、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８に
   記載のインクジェット記録装置。