JPH03295661A - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置

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JPH03295661A
JPH03295661A JP9657190A JP9657190A JPH03295661A JP H03295661 A JPH03295661 A JP H03295661A JP 9657190 A JP9657190 A JP 9657190A JP 9657190 A JP9657190 A JP 9657190A JP H03295661 A JPH03295661 A JP H03295661A
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JP
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ink
recording
filter
recording head
liquid
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JP9657190A
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Hisashi Fukushima
福島 久史
Masami Izumizaki
昌巳 泉崎
Yasushi Miura
康 三浦
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Canon Inc
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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、特に記録ヘッ
ドに微細な多数のインク吐出口を具え、該インク吐出口
からインクを吐出させて記録を行うインクジェット記録
装置に関する。
[従来の技術] 従来インクジェット記録装置においては印字画像の解像
度を高めるためにインク吐出口を細密化することが図ら
れてきたが、インク吐出口を細密化するとインク貯留タ
ンクから記録ヘッドに供給されるインク中に含まれる微
細なごみや、塵あいが吐出口近傍まで導かれてきたとき
に吐出口づまりを起こしてしまい、不吐出発生の原因と
なる。
そこで、ごみが吐出口に導かれないようにするためにイ
ンク貯留タンクと記録ヘッドとを結ぶインク供給路の途
中にメツシュフィルタを配設し、ごみを阻止するように
していた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来例では、インク吐出口の径を、
例えば30μm程度にまで小さくした場合、最大長30
μm以上のごみを阻止できるメツシュフィルタを設ける
必要があり、このような目の細かいフィルタをインク供
給路の途中に配するとインク供給路の流路抵抗が大きく
なるために、次のような問題点が生じる。
(1)インク吐出口から吐出されるインクを再充填する
際に流路抵抗が大きいと再充填速度が遅くなるために、
ヘッド駆動速度が制約され、速くすることに限界が生じ
る。
(2)供給路中のインクから気泡を除去するために本願
人は特開昭60−247564号公報に開示したような
、ポンプ右よび循環供給路を有する気泡除去手段を提案
したが、その際にポンプを長時間駆動しなければならず
気泡除去に時間がかかり過ぎる。
本発明の目的は、上述したような従来の問題点に着目し
、その解決を図るべく、インク吐出口の微細化にかかわ
らずその目詰まりを防止しつつ吐出口へのインク再充填
速度を高めることが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] かかる目的を達成するために、本発明は、インクを吐出
して記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドに供給する
インクを収容したインク収容部と、該インク鼻iφ収容
部から前記記録ヘッドにインクの流通が可能なインク通
路と、該インク通路に介装されたフィルタと、該フィル
タ近傍のインクの加熱が可能な加熱手段とを具えたこと
を特徴とするものである。
[作 用] 本発晦によれば、フィルタ近傍のインクが加熱手段によ
って加熱されることにより、インク通路に設けられたフ
ィルタを通過するインクの粘度を低下させることができ
、それによってフィルタを通過するときの流路抵抗が下
げられるので、記録時あるいは強制的吐出が行われる回
復時に記録ヘッドの液路およびインク吐出口へのインク
再充填速度を高めることができ、記録ヘッド駆動可能周
波数の上限が高められることによって、循環回復時間の
短縮をも図ることができる。
[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図は本発明の適用が可能なインクジェット記録装置
の一例を示す。
第1図において、IBk、 ly、 1m、 lcはそ
れぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのインク
色に対応したバブルジェット方式の記録ヘッドであり、
それぞれに吐出エネルギー発生手段として電気熱変換素
子を有し、その通電時にインク中に生じる気泡を圧力源
として吐出口からインク液滴を吐出させるもので、ブロ
ック2に固定されている。なお各記録ヘッドは、400
dpiの密度で4736個の配列された吐出口を有する
また、ブロック2には吐比、不吐出の吐出口番号を検出
するための読取りヘッド51が設けられている。
3はキャッピングユニットであり、スタンバイ時等、非
記録時にブロック2を図中−点鎖線で示す位置まで引き
上げることにより、ユニット3を記録ヘッド1c=lB
kに対向させてキャップする。
また、キャッピングユニット3は、循環回復時には(図
示しない)回復ポンプ、インク供給系より送り込まれ、
吐出口から押し出された廃インクの受は皿となり、廃イ
ンクは図示しない廃インクタンクに導かれる。
4は記録ヘッドIBk、 ly、 1m、 lcの各々
に所定間隔を有して対向配設される記録シートを搬送す
るためのエンドレスの帯電吸着ベルト、5は帯電吸着ベ
ルト4を介して各記録ヘッドに対向配設されるバックプ
ラテンである。
6は普通紙などの記録シート7が収納され装置本体に着
脱自在に装着される送給カセット、8は最上面の記録シ
ート7を1枚だけ送り出して送給するピックアップロー
ラである。9はピックアップローラ8より送り出された
記録シート7を搬送路lOへ搬送する搬送ローラであり
、1世搬送路lOの出口側に配設された搬送ローラであ
る。
13および14は記録シート7に記録によって付着した
インク液滴を熱風により乾燥定着させるヒータおよびフ
ァン、1駆足着の終了した記録シート7を装置外に排出
する排出ローラ、16は排出された記録シート7を順次
ストックするトレイである。
次に、以上の構成による実施例の動作番こつし)て説明
する。
まず、記録動作について説明する。記録開始の操作が行
われると、指定されたサイズの記録シート7がピックア
ップローラ8によって給紙カセット6から送り出される
。送り出された記録シート7は、搬送ローラ9および1
1によって、予め帯電された状態で回転すると共にバッ
クプラテン5番こよって平面形状とされている帯電吸着
ベルト4&こ乗せられる。記録シート7の先端部がヘッ
ドlc。
1m、 ly、 lBkの各々の下部に到着するのに連
動して、各記録ヘッドの電気熱変換素子が画像データに
応じて駆動され、この駆動により、画像情報に応じたイ
ンク液滴が吐出口から記録シート7の表面に向けて飛翔
し、その着弾により記録が行われる。
記録シート7が吸湿性の悪い場合、表面に付着した液滴
が乾燥せず、擦られて印字汚れを生じるので、ヒータ1
3およびファン14によって強制乾燥を行って定着させ
る。定着の終了した記録シート7は、排出ローラ15に
よつてトレイ16へ排出される。
以上のように、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、
ブラックのインクに対応した記録ヘッドにそれぞれのヘ
ッドに応じた記録信号を与えることによりカラー画像が
形成される。
次に、本実施例の装置に用いるインクジェット記録ヘッ
ドの吐出原理について説明する。
インクジェット記録装置に適用される記録ヘッドは、一
般に微細なインク吐出口、液路およびこの液路の一部に
設けられるエネルギー作用部と、該作用部にある液体(
インク)に作用させる液滴形成エネルギーを発生するエ
ネルギー発生手段を具えている。
このようなエネルギーを発生するエネルギー発生手段と
してはピエゾ素子等の電気機械変換体を用いた記録方法
、レーザ等の電磁波を照射して、そこにある液体に吸収
させて発熱させ、該発熱による作用で液滴を吐出、飛翔
させるエネルギー発生手段を用いた記録方法、あるいは
電気熱変換体によって液体を加熱して液体を吐出させる
エネルギー発生手段を用いた記録方法等がある。
その中でも熱エネルギーによって液体を吐出させるイン
クジェット記録方法に用いられる記録ヘッドは、記録用
の液滴を吐出して飛翔用液滴を形成するための液体吐出
口(オリフィス)を高密度に配列することができるため
に高解像力の記録をすることが可能である。また、電気
熱変換体をエネルギー発生手段として用いた記録ヘッド
は、記録ヘッドとして全体的なコンパクト化も容易で、
かつ、最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の
向上が著しいIC技術やマイクロ加工技術の長所を十二
分に活用でき、長尺化および面状化(2次元化)が容易
であること等から、マルチノズル化/高密度実装化が容
易で、しかも大量に生産性よく、製造コストも安価なイ
ンクジェット記録用ヘッドを提供することが可能である
このようにエネルギー発生手段に電気熱変換体を用い、
半導体製造プロセスを経て製造されたインクジェット用
記録ヘッドには、一般に各インク吐出口に対応した液路
が設けてあって、該液路毎に液路な満たすインクに熱エ
ネルギーを作用させて、対応するインク吐出口からイン
クを吐出して飛翔用液滴を形成する手段としての電気熱
変換体が設けられ、各液路には、液路に連通している共
通液室からインクが供給される構造となっている。
第2図は上述したインクジェット記録ヘッドの一例を示
し、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、基板102上に成膜された電気熱
変換体103.電極1o4.液路壁105.天板106
から構成されている。記録用インク112は図示してい
ないインク貯蔵室からインク供給管107を通して記録
ヘッド101の共通液室10g内に供給される0図中1
09はインク供給管用コネクタである。共通液室108
内に供給されたインク112は毛管現象により液路11
0に供給され、液路先端のインク吐出口111でメニス
カスを形成することにより安定に保持される。ここで電
気熱変換体103に通電することにより、電気熱変換体
面上のインクが加熱され、発泡現象が発生し、その発泡
のエネルギーによりインク吐出口Illから液滴が吐出
する。上述したような構成により、吐出口密度が400
DPIといった高密度の吐出素子が配列されたマルチ吐
出口のインクジェット記録ヘッドを形成する。
このマルチノズル化された長尺記録ヘッドとインクの供
給手段の構成を第3図に示す0本図において、1はその
記録ヘッドであり、本例では吐出口111が、対象とさ
れる被記録材の記録可能幅いっばいに配列されており、
その個゛々の吐出口111に通じる不図示の液路に設け
られた電気熱変換体103を選択的に駆動させることに
よってインクを吐出させ、ヘッド自体の主走査なしに記
録を実施することができる。
55はインクを記録ヘッド1に供給するインク供給タン
ク、56は供給タンク55にインクを補充するためのメ
インタンクであり、供給タンク55から第1供給管10
7Aによりインクを記録ヘッド1の共通液室10gに供
給し、また、インク補充のときにはメインタンク56か
ら一方交通の補充用整流弁58を介して回復用ポンプ5
9により供給タンク55にインクを補充可能である。ま
たここで、64は第1供給管107Aに介装したメツシ
ュフィルタ(第1フイルタという)、66はこのメツシ
ュフィルタ64の近傍に設けたヒータ(第1ヒータとい
う)であり、供給タンク55からヘッド1に供給される
インクは第1ヒータ66で加熱されたメツシュフィルタ
64を通過するときに、暖められて粘度が下げられ、そ
の流体抵抗が減らされる。
60は記録ヘッドlの吐出機能回復のためになされる回
復動作時に使用される一方交通の回復用整流弁、61は
回復整流弁10が介装されている循環用管、さらにまた
62は先に述べた第1の供給管1117Aに介装されて
いる電磁弁、63は供給タンク用空気抜弁である。
更にまた、61は後述する回復動作時にインクを共通液
室10gに循環させるための循環管であり、65はこの
循環管61に介装したメツシュフィルタ(第2フイルタ
という)、67はこの第2フイルタ65近傍に設けられ
、第2フイルタ65を介してここを通過するインクの加
熱が可能なヒータ(第2ヒータという)である。
このように構成した記録ヘッド1とその記録液供給系お
よび回復系においては、記録実施時において、電磁弁6
2は開の状態に保たれており、供給タンク55から液の
自重によりインクが共通液室108に補給され、液室1
0gから第2図に示した液路110を介してインク吐出
口111に導かれる。
また、共通液室10gや供給系に残留する気泡の除去と
共に記録ヘッド1を冷却するために実施される回復動作
時には、回復ポンプ59を駆動してインクを循環管61
により共通液室108に送り込み、同時に該記録ヘッド
1を駆動し、インクと共に気泡をインク吐出口111か
ら押し出し、共通液室108から第1供給管107Aに
よりインクを供給タンク55に戻して循環させることが
できる。
さらにまた、液路等の初期充填時には電磁弁62を閉成
した状態でポンプ59により循環管61を経て第2ヒー
タ67により加熱された第2フイルタ65を介しインク
を共通液室108に圧送し、気泡の排出と共にインクを
吐出口111から吐出させることができる。
本発明者達が上述の供給循環系を用いて実施した具体例
を以下に述べる。
まず、記録ヘッド1には吐出口寸法が0.02m+aH
X O,03+++mW 、液路長がQ、 5mmLで
密度400DPIにより4736個配列させたものを用
い、その共通液室108は2+amHX 3mmL、全
幅を3001111とした。更にまた、第1供給管10
7Aおよび循環管61には径4■m×長さ500s+s
+のポリエチレンチューブを、またフィルタ64および
65には共に18μ鳳以上の異物を完全除去可能なメツ
シュフィルタ(例えばりジメッシュフィルタ”Kグレー
ドアメリカ・ボール社製(商品名))を採用した。
回復ポンプ59はギアポンプで能力は静圧で1、Oat
m 、負荷なしの場合の流量は12cc/secであっ
た。
使用インクの組成を下記に示す。
DEG (ジエチレングリコール)36%水     
            62%染料        
    3%(重量比)なお、インク粘度は第4図に示
すように25℃のときにほぼ3.5CP、、50℃のと
きにほぼ1.7cpであった。しかして、本実施例にお
いては第1フイルタ64i3よび第2フイルタ65近傍
のインク温度を高めるために第1ヒータ66および第2
ヒータ67にパワートランジスタを用いて発熱させ、フ
ィルタ近傍のインク温度を約50℃に制御した。
いま仮にインク温度が制御されないものとすると室温が
25℃のときは第4図に示したようにインク粘度が35
c、となる、そこで第5図に示すようにフィルタ近傍で
の流路抵抗RがR3となり、この流路抵抗Rsでは記録
ヘッド1を2.1kHzで駆動した場合に吐出口111
にインクが再充填される際に不吐出が生じないために必
要とする上限流路抵抗Rt、をこえてしまう。しかし、
本実施例ではフィルタ近傍のインク温度を50℃にコン
トロールしたことによって先にも述べたようにインク粘
度を1.7に下げることができ、これによって流路抵抗
がR1と下がり、上限流路抵抗RLを下まわるようにす
ることができた。
なお、以上に述べた実施例ではインク供給路や循環路に
メツシュフィルタを設けたが、かかるフィルタとしては
メツシュフィルタに限られるものではなく、例えば多孔
質高分子フィルタ(例えばフロロボアT′住友電工■製
(商品名))などでもよく、また、インクに対する設定
温度も50℃に限られるものではない。更にまた、イン
クの組成についてもDEGが36%に限らず、DEGま
たはTEGが5%〜50%の範囲で温度の上昇によって
粘度が低下する特性を有するインクに対して適用される
ものであり、記録ヘッドの吐出口寸法やフィルタの目の
細かさも上述の例に限られるものでないことは勿論であ
る。
[他の実施例] また、これまでに説明してきた実施例では、フィルタ近
傍の温度を記録ヘッドへの複数の供給路に配したフィル
タに対して同一に設定したが、供給タンクから回復ポン
プを介して記録ヘッドに至る経路とポンプを介さずに記
録ヘッドに直接供給する経路とではフィルタに要求され
る流路抵抗が異なる場合がある。従って設定温度をそれ
ぞれの経路に対して異ならしめることによってそれぞれ
の経路が使用される動作時に応じて必要十分なだけの加
熱を行うことが可能となり、余分な熱エネルギーを節約
できる。
なお、第3図において、第1フイルタと第2フィルタと
の目の大きさをインクの加圧される状態に対応させるべ
く第1フイルタより第2フイルタの目を細かくするよう
にしてもよいが、その場合には第1ヒータより第2ヒー
タの温度を高く設定することが好ましい。
更にその他の実施例として第1の実施例では供給管に介
装したフィルタ近傍にヒータを設けたが、フィルタの位
置は記録ヘッドの共通液室入口近傍であってもよく、こ
の場合は記録ヘッドを温調している温調手段による熱を
フィルタにまで伝達させることができるので供給管に独
立にヒータを備えな(でもすむ。
(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、本発明によれば記録を確実に効率
よ(行うことができるようになるからである。
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、一体的に形成され
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
本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着
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インク
タンクが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、すなわ
ち、例えば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るかいずれでもよ
いが、異なる色の複色カラー、また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。
さらに加えて、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化する
もの、あるいはインクジェット方式ではインク自体を3
0℃以上70℃以下の範囲内で温度調整を行ってインク
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
による昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変
化のエネルギとして使用せしめ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の記
録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イン
クが吐出されるものや、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、熱エネルギによって
初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は
適用可能である。このような場合のインクは、特開昭5
4−56847号公報あるいは特開昭60−71260
号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫
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よい0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。
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
態を採るもの等であってもよい。
[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明によれば、インク収容
部から記録ヘッドへのインク通路に介装したフィルタに
関連してフィルタ近傍のインクの加熱が可能な加熱手段
を配設したことによって、フィルタのために流路抵抗が
高められることなくごみ等を阻止することができると共
に、言己録ヘッドの駆動周波数の上限を高める効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の適用が可能なインクジェット記録装置
の一例を示す構成図、 第2図は本発明に適用する記録ヘッドの構成の一例を示
す斜視図、 第3図は本発明によるインク供給・循環系の一例を示す
系統図、 第4図はインク温度とインク粘度との関係を示す特性曲
線図、 第5図はインク粘度とフィルタ部における流路抵抗との
関係を示す特性曲線図である。 1、 lc、 1m、 lBk−記録ヘッド、55・・
・インク供給タンク、 56・・・メインタンク、 58、60・・・整流弁、 59・・・回復ポンプ、 61・・・循環管、 64、65・・♂メツシュフィルタ、 66、67・・・ヒータ、 107、107A・・・インク供給管、108・・・共
通液室、 111・・・インク吐出口。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)インクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、 該記録ヘッドに供給するインクを収容したインク収容部
    と、 該インク収容部から前記記録ヘッドにイ ンクの流通が可能なインク通路と、 該インク通路に介装されたフィルタと、 該フィルタ近傍のインクの加熱が可能な加熱手段と を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 2)前記フィルタはメッシュフィルタであることを特徴
    とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。 3)前記加熱手段は前記記録ヘッドに設けられ、前記フ
    ィルタを介して該フィルタ近傍のインクの加熱が可能で
    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)前記フィルタは前記インク通路の複数にそれぞれ配
    設され、前記フィルタ近傍のインクの加熱が可能な加熱
    手段は前記インク通路別に異なる温度に制御可能である
    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。
JP9657190A 1990-04-13 1990-04-13 インクジェット記録装置 Pending JPH03295661A (ja)

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Cited By (4)

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