JPH03293140A - インクジェット装置及びインクジェットヘッドの回復方法 - 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、インクジェット記録方式において、吐出口（
以下、゛オリフィス゛とも称す）からインクを滴として
吐出するために利用されるエネルギーの大きさを制御す
ることで、滴として吐出されなかったインクを用いてい
わば疑似的なワイピングを行なうインクジェット装置及
びインクジェットヘッドの回復方法に関するものである
。

〔背景技術〕

インクジェット記録装置（以下、“液体噴射記録装置°
とも称す）に用いられている回復装置は、例えば複数の
吐出口を有するインクジェットヘッドの複数と、吐出口
のクリーニングを行なうための弾性体等からなるブレー
ドとを具備し、このブレードは例えば吐出口に対して移
動しながら吐出口面を摺擦して、吐出口及びその周辺部
などのクリーニングをする様に構成されている。

この様な装置構成としては、次の様なものが代表例とし
て挙げられる。

ｌ）一つのブレードによって、装置の全ての吐出口のワ
イピングを行なう構成、 ２）複数のヘッドが各々専用のブレードを具備する構成
、及び ３）ブレードそのものを清掃する部材が、装置本体に設
けられている構成 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記した例では、次の様な課題があった
。

１）カラー化に対応して設けられた複数のインクジェッ
トヘッドに対して、１つのブレードのみで全ての吐出口
面をクリーニングする場合は、各ヘッドのインクの混色
によって画質が低下したりすることがある。また、印字
中にワイピングを行なうと、印字時間が全体的に延びて
しまい、印字のスルーブツトが低下してしまう。

２）複数のインクジェットヘッドに対して、各々専用の
ブレードで吐出口面をクリーニングする場合は、インク
の混色による画質の低下は防げるが、ワイピングによっ
て吐出口面にインクが付着することによって、不吐出を
含む吐出不良、インクの吐出方向のヨレ等が発生するな
ど、吐出安定性が逆に乱される場合があった。

３）ブレードそのものの清掃部材を装置に設けることに
よって吐出安定性を一層向上させることが可能になった
が、ブレードそのものの清掃部材という新たな部材を装
置に設けることになるので、装置のコストがアップした
り、ブレードそのものの清掃時間を必要とするので印字
のスループットが低下することがあった。また、ワイピ
ングブレードとインクジェットヘッドの吐出口面との摺
擦による吐出口面の摩耗によって、不吐出を含む吐出不
良、インクの吐出方向のヨレ等が発生するなど、吐出安
定性が逆に乱されや場合があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、インクジェット記録方式において、吐出口か
らインクを滴として吐出するために通常利用されるエネ
ルギーに較べて低減されたエネルギーをエネルギー発生
体から発生させることにより、吐出口から滴として吐出
しない柱状インクを作り、吐出口内方へのインクのりフ
ィル時に吐出口からのインクの吐出方向に対してほぼ垂
直な方向にインクを広げて吐出口の回りのヌレインク滴
と結合させて吐出口内に吸い込むことで、吐出口の回り
に対していわば疑似的にワイピングを行なうインクジェ
ット装置及びインクジェットヘッドの回復方法を提供す
るものである。

この様な本発明によれば、インクを吐出することによっ
て吐出口面に発生してしまうヌレインク滴に対して、弾
性体等からなるクリーニング部材（ブレード）を設けな
くても、充分なワイピング効果が得られると同時に、ワ
イピングを行なうことによる印字時間のスルーブツトの
低下やインクの混色、或はインクジェットヘッドの汚れ
、摩耗等の改善を行なうことが可能となる。

［実施例］ 実施例１ 第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の特徴
を最もよ（表わす図面であって、ワイピングの効果を時
間の変化を追って示したものである。第１図（ａ）にお
いて１はオリフィスに連通ずるインク路、２はオリフィ
ス、３はインク、４は吐出過程にある柱状インクを示し
ている。７は印字等によってインク３が吐出されたとき
に形成されるヌレインク滴である。この状態は、図には
示されていないヒーターからの熱によってインクが発泡
状態となり、その泡が最大の大きさに達してからやや消
泡過程にあるときのもので、第３図（キャノン株式会社
が提唱するところのバブルジェット方式によるインクの
吐出状態の時間変化）に示すグラフかられかる様に、ヒ
ーターに信号を送ってからＴ　４Ｓ　ｅ　Ｃ後を示して
いる。

このとき、ヒーターに与えたエネルギーＰ’ｒは、第２
図（ａ）に示す通常の吐出に必要なエネルギーＰ０の約
６４％で、インク３は柱状インク４を形成するが、第２
図（ａ）とは逆に、土浦５　サテライト６とインク３の
分離が行なわれずに吐出直前の状態を保っている。

第１図（ｂ）・第２図（ｂ）はＴ５ＳｅＣ後の状態を示
し、インク路ｌ内の泡が急激に消泡し始めるためにイン
ク３がリフィル状態となって、柱状インク４がインク路
１内に戻り始める。このとき、第２図（ｂ）に示すよう
に、通常吐出によって土浦５、サテライト６が分離した
後の柱状インク４′は、体積が少ないため、インク路１
内にスムーズにリフィルしていくが、第１図（ｂ）では
インク３の分離が行なえなかったために柱状インク４の
体積が多く、インク路１にスムーズにリフィルが行なわ
れず、オリフィス２よりも大きな塊となって矢印Ａで示
すようにオリフィス２の回りへと拡がり、ヌレインク滴
７と結合・合体を始める。（以下、これを“もつこし現
象°と呼ぶ）第１図（Ｃ）・第２図（ｃ）は、Ｔａ５ｅ
ｃ後の状態を示し、第１図（ｃ）はりフィル状態のイン
ク３が最大まで拡がり、オリフィス２の回りのヌレイン
ク滴７との合体を終了し、矢印Ｂで示すようにインク３
の表面エネルギーとインク路のりフィル力によって、オ
リフィス２に向かって縮少し始め、吸い込まれてゆく。

ちなみに、第２図（Ｃ）では、インクの拡がりが発生し
ないために、オリフィス２の囲りにあるヌレインク滴７
と結合・合体することができないので、ヌレインク滴７
はそのまま残った状態となっている。

第１図（ｄ）　・第２図（ｄ）は、Ｔ７ｓｅｃ後の状態
を示し泡は完全に消え、インク路１内のインクは安定な
状態となっている。第１図（ｄ）は、オリフィス２囲り
のヌレインク滴７が全て取り除かれているのに対し、第
２図（ｄ）はヌレインク滴７が残っている。つまり、本
発明による疑似吐出状態を造ることで、ブレード等の摺
擦部材を用いなくても、ヌレインク滴を取るワイピング
効果が得られる。このときの様子を吐出口正面から見た
図を第４図に示す。

第４図（ａ）は、本発明による疑似ワイピング後を示し
たもので、ｒｏはノズル半径、ＩＰはノズル間ピッチ、
Ｒｗは疑似ワイピング領域の半径を各々示している。

第４図（ｂ）　　・　（ｃ）は、印字後のヌレ状態を示
したもので各々、高デユーテイと低デユーティとの場合
である。−船釣にヌレ状態は、印字時間が長い程、印字
デユーティが高い程ヌレ量が多くなる傾向を示す。また
、ヌレ量が多いと、ヌレインク滴どうしが結合・合体し
、大きなヌレインク滴７−１を形成し易（、ヌレ量が少
ないと、小さなヌレインク滴７−２を形成する。ちなみ
に、大きなインク滴７−１はオリフィス径２ｒｏの１／
２〜数倍程度、小さなインク滴７−２は、オリフィス径
２ｒｏの１／１０程度である。

第４図（ｄ）は、シリコンゴムブレードによって、ワイ
ピングをした後の状態を示しており、ヌレインク滴その
ものは残っていないがブレードをすり抜けた小さなスリ
抜はインク滴８が数多く残ってしまう。

第５図に本発明を用いた液体噴射記録装置１００を示す
。

この装置はキャノン株式会社が提唱するところのバブル
ジェット方式を用いた４００ｄｐｉ、１２８ノズルから
なるカートリッジ型ヘッドによるシリアルカラープリン
ターで、Ｃ，Ｍ、Ｙ、にの各色を使い、カラー印字を可
能にしたものである。Ｃ，Ｍ、Ｙ、にの各カートリッジ
ヘッド１０２−Ｃ，Ｍ、Ｙ、にはキャリッジ１０１に着
脱可能であり、ヘッドの駆動周波数ｆ＝４ＫＨｚのもの
を用いている。キャリッジの支持棒１０４上をステッピ
ングモーターにより駆動ベルト１０３を介して駆動され
ることによって、左右に移動し印字を行なう（プリンタ
ーの細かい動きについての説明は、ここでは省く）。

この装置は、印字中のワイピングによるスルーブツトの
低下・混色の防止のために、疑似ワイピング効果を得る
ためにインクジェットヘッドのヒーターに与えるエネル
ギーのうち、パルス巾を変化させて行なう方式を用いて
いる。疑似ワイピングの条件を以下に示す。

一通常吐出時 駆動電圧　　　　■。ｐ＝２ｏ、Ｏ（Ｖ）駆動パルス巾
　　Ｔｐｗ＝５．０　（μ５ｅｃ）駆動周波数　信号に
応じて 疑似ワイピング時 ｖ　ｏｐ　＝　２０　、　０　　（ｖ　）Ｔｐｗ＝３．
　２　　（ｕｓｅｃ） ｆ＝１（ＫＨｚ）相当 以上の条件で印字中にホームポジション（キャップ上）
で８ライン毎に疑似ワイピングを行ない、疑似ワイピン
グ直後に空吐出を約１００発程行なって、吸い込んだイ
ンクを放出し、汚れたインクを捨て、ヒーター汚れを防
止するシーケンスを組んでいる。これによって、先程説
明したように印字中のヌレインクによる不吐出やヨレな
防止でき、かつ、ブレードによるワイピングによる印字
のスループットの低下や混色を防ぐことが可能となった
。

本発明では、パルス巾を変化させて、疑似ワイピングを
行なったが、駆動電圧を変化させてもほぼ同様の効果が
得られる。また、シングルパルス巾のみでなく、ダブル
パルス駆動による制御も同様に行なうことができる。

第６図に、インク路の形状の異なるインクジェットヘッ
ドの断面図を示す。このように、イ１ ２ ンク路内の流路構造が凹凸を持った複雑な構造をしてい
ても、実施例１と同様に、本発明が適用可能である。ま
た、第７図に示すように、オリフィス形状が円形状（図
７（ａ）参照）でもオリフィス中心に対して非対称な場
合（図７（ｂ）参照）でも本発明は適用可能である。

前述した実施例では、柱状インクのりフィル時の「もっ
こし現象」を利用して、ヌレインク滴を吸い込むことで
疑似的にワイピング効果を得ていたが、エネルギーをや
や高めて、柱状インクをさらに成長させて、吐出初期（
非常に不安定な吐出状態で、以下“ショボ吐出°と呼ぶ
）状態にすると、インクのりフィル時に、インク柱がオ
リフィス内に入らずに、オリフィスの周囲に飛び散る現
象が発生する。このときヌレインク滴と飛び散りインク
とがお互いに結合して、ノズルの周囲のある範囲（オリ
フィス中心より半径的Ｒｗの領域）の外側に集まる傾向
を示す。よって、インクの通常の吐出には影響のない範
囲にヌレインク滴が押し出され、印字中の疑似的ワイピ
ング効果が得られる。

また、本発明は、ヘッドの駆動周波数ｆを高めることに
よっても、前述した効果とほぼ同様の効果を奏すること
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、液体噴射記録装置において液体の
吐出に必要なエネルギーを制御することでインクの吐出
直前の状態を造り、柱状インクを形成することによって
、吐出口周囲のヌレインク滴を他の構成要素を用いずに
、インクジェットヘッド自身によって速くワイピング効
果が得られるので、印字中にワイピングを行なっても印
字のスルーブツトの低下を招くことがない。また、複数
の異なる色のヘッドを同時にワイピングをしても、混色
することが全くなく、非接触ワイピングのため、長期使
用状態でのインク汚れやヘッド削れによる吐出の不安定
要因がな（なり、安定した画質が得られる等の効果があ
る。

更に、ブレード等のクリーニング部材を用いなくてすむ
ためにコストを低減する効果もある。

尚、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもキ
ャノン株式会社が提唱するところのバブルジェット方式
の記録ヘッド、記録装置に於いて、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（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４３１３
１２４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　５ ６ 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な吐出部に対応する構成を開示
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、キャビング手段、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（
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或いは、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
内で温度調整な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良い
。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
用せしめることで防止するか又は、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５４５６８４７号公報或いは特開
昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質
シート凹部又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
しても良い。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。

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或いは、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
囲内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良
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
使用せしめることで防止するか又は、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５４−９ ０ ５６８４７号公報、特開昭６０−７１２６０号公報のよ
うな、多孔質シート凹部又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良い。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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の疑似ワイピングを説明したオリフィス
付近の断面図、 第２図は通常の吐出状態を示した図、 第３図は一般的なイン多の吐出状態図、第４図はオリフ
ィス面の各種状態を示した正面図、 第５図は本発明を利用した液体噴射記録装置の斜視図、 第６図は他の実施例のインク路の断面図、第７図は他の
実施例のオリフィスの形状を示した図である。 １・・・インク路 ２・・・オリフィス ３・・・インク ４・・・柱状インク ５・・・土浦 ６・・・サテライト ７・・・ヌレインク滴 ８・・・スリ抜はインク −フイし０５ノ・・＠果− 昭２図 ａ土　出５状態 筐ま ｔｔ’ｔｍ トν 褐 ［ θ 山− ＝２９９

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）吐出口からインクを滴として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体を有する
   インクジェットヘッドと、 前記吐出口からインクが滴として吐出する方向に対して
   ほぼ垂直な方向に、前記インクジェットヘッドの前記吐
   出口が設けられた吐出口面においてインクを広げること
   により、前記吐出口の周辺部に付着したインクを除去す
   る様に、前記エネルギー発生体が発生するエネルギーの
   大きさを制御する制御手段と、 を具備することを特徴とするインクジェット装置。
2. （２）前記インクジェットヘッドが複数の吐出口を有す
   る請求項１に記載のインクジェット装置。
3. （３）前記インクジェットヘッドが、前記吐出口からイ
   ンクを吐出するために利用されるエネルギーとして熱エ
   ネルギーを発生する電気熱変換体を具備する請求項１に
   記載のインクジェット装置。
4. （４）前記エネルギーの制御を、インクジェットヘッド
   の駆動パルス電圧を変化させることにより行なう請求項
   １に記載のインクジェット装置。
5. （５）前記エネルギーの制御を、インクジェットヘッド
   の駆動パルス幅を変化させることにより行なう請求項１
   に記載のインクジェット装置。
6. （６）インクジェットヘッドの吐出口からインクが滴と
   して吐出する方向に対してほぼ垂直な方向に、前記イン
   クジェットヘッドの前記吐出口が設けられた吐出口面に
   、前記吐出口からインクを滴として吐出させずに広げる
   ことにより、前記吐出口面の前記吐出口の周辺部に付着
   したインクを除去することを特徴とするインクジェット
   ヘッドの回復方法。