JPH0480041A - インクジェット記録方法およびその装置 - 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する。

［従来の技術］ 従来より被記録材にインクを吐出することにより記録を
行なうインクジェット記録装置が知られている。

インクジェット記録装置はノンインパクト型の記録装置
であって騒音が少ないこと、多色のインクを使うことに
よってカラー画像記録も容易であること等の特徴を有し
ており近年急速に普及しつつある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしインクジェット記録装置では、インクを記録ヘッ
ドに配設される微細な吐出口から吐出して記録を行うも
のであるので、インクを常に安定して吐出可能な状態を
保持するために他の方式に係る記録装置には見られない
特別な配慮が必要とされる。

第１０図（Ａ）および（Ｂ）は、従来のインクジェット
記録装置の記録ヘッドの側面図、およびその記録媒体対
向面、すなわち吐出口形成面の正面図を示す。ここで、
１は記録ヘッド、　２１は基板、２５は吐出エネルギと
して利用される熱エネルギを発生する電気熱変換体２６
に通電を行うための電極配線である。

２２は電気熱変換体の配設位置に対応して設けられた液
路であり、一端がインク吐出口となる。この液路２２は
第１０図（Ａ）の図面に直交する方向に複数段けられ、
これらがインクの液室２４に共通に連通している。２３
は基板２１に接合して液路２２および液室２４を構成す
るための天板である。１１は液室２４内に不図示のイン
ク供給源よりインクを導入するための供給管である。２
０は記録媒体との対向面、すなわち複数の吐出口が形成
された吐出口形成面（以下吐出面という）である。

かかる構成において、通電に伴って電気熱変換体２６が
液路２２内のインクに熱エネルギを作用させると、沸騰
（好ましくは膜沸騰）現象による気泡２７の発生に応じ
て、インク滴２８が吐出され、これが記録媒体に付着す
ることにより記録が行われる。

しかし記録ヘッド１の各吐出口からインク滴２８が吐出
される際に発生する微小なインクミスト２９、或いは紙
粉等の異物が記録ヘッド１の吐出面２０に付着してしま
うと、記録ヘッド１の各吐出口から吐出されるインク滴
の量、吐出方向、或いは吐出スピード等の吐出特性が変
化してしまうことがあり、その結果記録媒体上での記録
ドツト径等が乱れ、記録濃度のムラが生じてしまう問題
が発生することがある。

そこで、従来は、記録ヘッド１の吐出面２０に付着した
付着物３０を除去するために、ゴム製のブレード等を記
録ヘッドの吐出面２０に当接させることにより清掃を行
う手段等が設けられてきている。しかしこのような記録
ヘッドの吐出面に当接させて清掃を行なう手段を設ける
場合には、逆に液路２２内に異物を押し込んだり、吐出
面２０を損傷させてしまうことによって吐出不良を発生
させるおそれがあるので、記録ヘッドの吐出面２０に当
接を行わせないで清掃を行なう手段として記録へ・ソド
の吐出面に圧縮空気を吹きつけたり、インク等の洗浄液
を吹きかけたりする方式等も採用されてきている。

しかしながら、上述したような方法で記録へ・ソドの吐
出面の清掃を行なう場合、記録動作中の記録ヘッドの吐
出面を常に良好な状態に保つべく頻繁に清掃動作を行う
と、例えばシリアルスキャン方式のインクジェット記録
装置に対して記録ヘッドのスキャン動作毎に清掃手段を
動作させると、記録ヘッドの清掃に費す時間が多くなつ
で記録のスルーブツトを低下させたり、洗浄液を用いる
場合にはその消耗量が非常に多く必要とされるために記
録ヘッド清掃手段の構成が太き（なってしまう問題点が
生ずる。

本発明の目的は、記録のスルーブツトの低下や清掃手段
の大型化等を生じることなく、記録ヘッドの吐出面を良
好な状態に保つことのできるインクジエツト記録装置を
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、インク滴を吐
出し、これを記録シート上へ付着させて記録を行なう記
録ヘッドを具えたインクジェット記録装置において、前
記記録ヘッドのインク吐出口が形成された面を清掃する
ための記録ヘッド清掃手段と、該記録ヘッド清掃手段の
動作間隔を制御する制御手段とを具えたことを特徴とす
る。

［作　用］ 本発明によれば、記録ヘッド清掃手段による記録ヘッド
の清掃動作のタイミングを、記録ヘッド温度や記録媒体
の大きさ等の条件に従って制御する制御手段を設けるこ
とにより、記録のスルーブツトを必要以上に低下させる
ことがな（、また例えば記録ヘッド洗浄液の消耗量を少
な（して記録ヘッド清掃手段の構成を小型化できる。

［実施例］ 以下（二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図は本発明を適用したインクジェット記録装置の一
例を示す。本例は多色記録装置の場合であり、ここで、
２は複数の記録ヘッドからなる記録ヘッドユニットであ
って、それぞれの記録ヘッドから色の異なる記録液（イ
ンク）が吐土される。また、個々の記録ヘッドには、第
１Ｏ図（Ａ）に示したように、記録液を吐出させる熱エ
ネルギを発生させるために電圧が印加される電気熱変換
体２１がその液路に沿って配設されている。

３は記録ヘッドユニット１を搭載し、ガイドレール４に
沿って移動するキャリッジ、５はキャリッジ４を移動さ
せるタイミングベルト、６はキャリッジ駆動モータであ
る。また、記録シート７はシート送りモータ８によって
駆動されるシート送りローラ９、およびローラ９と協動
する保持ローラ対１０によって記録位置に保持され、−
性分の記録が終了するごとに矢印方向にシート送りされ
る。１１は記録ヘッドにそれぞれインクを供給する供給
管、１２は記録ヘッドからインクをタンク１３に戻す戻
し管、更にまた１４はキャリッジ４をホームポジション
Ｈに導いたときに、記録ヘッドユニット１に対向し、吐
出面が汚れて吐出不良が生じたときにその要因を除去し
て良好な吐出状態に回復を行うための複数記録ヘッド用
の記録ヘッド清掃装置である。

第２図は本例に係るインクジェット記録装置の記録ヘッ
ド清掃手段１４の構成例を説明するための概略図である
。

記録ヘッド１を含むインク供給系に対してはインク圧送
手段としてのポンプ１８を設け、マイクロコビュータ形
態の制御部１６からの信号に応じて、ポンプ１８を駆動
することにより、インク供給管１１、１２中のインクを
矢印１方向へ加圧、循環し、記録ヘッド１の各吐出口か
ら記録ヘッドの吐出面の洗浄液としてのインクを排出さ
せるようにする。そして、記録ヘッドの吐出面２０をさ
らに清掃するために、制御部１６からの指令に応じて空
気ポンプ１５を駆動し、記録ヘッド清掃装置１４に設け
た空気吹き付は孔１７から圧縮空気を記録ヘッド１の吐
出面２０に向けて吹き付けるようにしている。

第３図および第４図は、本例に係るインクジェット記録
装置を用いて本発明者らが行った実験結果を説明するた
めの図であり、記録ヘッド１の記録動作中に記録ヘッド
１の吐出面２０を汚染する第一の要因であるインクミス
ト２９の発生量と記録ヘッド１の動作条件を示したもの
である。

つまり、第３図に示したように、記録ヘッド１の各吐出
口からインク液滴２８を吐出する際に発生するインクミ
スト２９の数は、記録ヘッドｌの温度に依存しており、
記録ヘッド１の温度が高い程このインクミスト２９の発
生量が増加することが判明した。

また同様に、第４図ではインクミスト２９の数が記録ヘ
ッド１の各吐出口から吐出されるインク滴２８の数に依
存し、その結果総インク摘吐出数がある数（Ｎ）を超え
て（ると、記録ヘッド１の吐出面２０に付着したインク
ミストによる不吐出や濃度ムラが発生し易（なることが
判明した。

第５図は上述した実験結果に基づいた、本例に係るシリ
アルスキャン方式のインクジエ・ソト記録装置による記
録ヘッド清掃処理の一実施例の概要を説明するためのも
ので、本例では記録へ・ソド１の温度に応じて記録ヘッ
ド清掃がなされるまでの動作スキャン数Ｋを選択できる
ようにしてしする。

つまり、上述したように、記録へ・ンド１の吐出面２０
を汚染するインクミスト２９の数は、記録へ・ンド１の
温度に依存していることから、本例では記録ヘッド１に
設けた温度検出手段１９（第２図参照）からの信号に応
じて記録へ・ンドの温度が高し１ときには清掃装置１４
の動作間隔を短くし、温度が低いときには動作間隔を長
（するように制御を行うことによって、記録ヘッド清掃
回数を少な（し、清掃動作時に消費される洗浄液として
のインクの量を軽減するとともに、清掃動作に費される
時間を低減する。

第６図は本例に係るインクジエ・ント記録装置による記
録ヘッド清掃処理手順の一例を示す。

まず、記録装置の電源が投入された後、ステップＳｌで
記録ヘッド１の温度Ｔが検出比較され、記録ヘッド温度
Ｔかあらかじめ決められた設定温度Ｔに対しＴ≦Ｔ１の
場合は、記録ヘッドの清掃動作スキャン数Ｋかに＋に設
定される。そしてステップＳ２で、記録ヘッドによる記
録スキャン数Ｋかに１に到達したと判断されると、ステ
ップＳ３で制御部１６により記録ヘッド清掃動作指令が
発せられ、ステップＳ４でに１回目の記録ヘッドのスキ
ャンが終了した後に、記録ヘッドによる記録動作が中断
される。このとき記録ヘッドは記録ヘッドの清掃装置１
４との対向位置であるホームポジションまで搬送される
。その後、ステップＳ５で記録ヘッド清掃動作、すなわ
ちインク供給系に設けたポンプ１８の駆動や空気ポンプ
１５の駆動を行なった後、ステップＳ６で記録ヘッドに
よる記録動作を再開させ、ステップＳ１に復帰する。

またステップＳ１で記録ヘッド温度ＴがＴ＞Ｔ＋と判断
された場合には、同様にステップＳ７．　ＳＬｌにて、
それぞれ、あらかじめ決められた設定温度Ｔ、　　Ｔ３
に対する記録ヘッド温度Ｔとの大小が比較され、記録ヘ
ッド清掃動作スキャン数がそれぞれに２　　Ｋ３に設定
された後、ステップＳ８或いはステップＳ１２で記録ヘ
ッドの記録スキャン数Ｋが比較される。そして、記録ス
キャン数Ｋがそれぞれに２或いはに、に到達したと判断
されると、ステップＳ３からステップＳ６と同様の動作
がそれぞれステップＳ９．　ＳＩＯ・・・、或いはステ
ップＳ１３．　Ｓ１４・・・で繰り返されるようにして
いる。

また、本実施例ではステップＳｌｌで記録ヘッド温度Ｔ
があらかじめ決められた設定温度Ｔ３に対してＴ＞Ｔｚ
と判断された場合には、ステップＳ１５で記録動作１回
スキャン毎に毎回記録ヘッドの清掃動作を行なうように
している。

第７図は本発明インクジェット記録装置における清掃処
理の他の実施例を説明するための図で、記録シート７の
大きさに応じて記録ヘッド清掃手段の動作スキャン数Ｋ
を選択できるようにしている。

つまり、上述したように、記録ヘッド１の吐出面２０を
汚染するインクミスト２９の数は、記録ヘッドから吐出
されるインク滴２８の数に依存することから、本例では
大きさの異なる記録シートに対して記録を行なう際に、
記録ヘッドの総スキャン長があらかじめ設定しておいた
スキャン長を超えたら、記録ヘッド１の吐出面２０の清
掃動作を行なうように制御するものである。

例えば、第７図の実施例では記録ヘッドの清掃動作を行
なう総スキャン長を２９７０ｍｍに設定し、同図（Ａ）
に示すようなＡ４サイズの記録シートに記録を行なう際
には２９７１１１０１　Ｘ　１０　（回スキャン）＝２
９７０ｍｍということから１０回スキャン毎に、また同
図ＣＢ）に示すようなＡ２サイズの記録シートに記録を
行なう際には、５９４ｍｍ　ｘ　５　（回スキャン）＝
２９７０ｍｍということから５回スキャン毎に記録ヘッ
ドの清掃動作を行なうように制御することができる。

第８図はこのように記録シートの大きさに応じて記録ヘ
ッドの清掃動作スキャン数Ｋを選択する選択方法の一実
施例を示したもので、−回の記録動作でスキャン長の長
いもの、すなわちＡｌサイズのように大きいサイズの記
録シートの場合には、記録ヘッドの清掃動作間隔を短く
し、−回の記録動作でのスキャン長の短いもの、すなわ
ちＡ５サイズのように小さいサイズの記録シートの場合
には記録ヘッドの清掃動作間隔を長くするように制御す
ることができる。具体的な処理手順は第６図と同様に行
うことができ、温度判定に代えて記録シートの大きさに
係る情報を読込むようにすればよい。本例によっても、
必要以上に記録ヘッドの清掃動作を行なわずにすむよう
になる。

なお、本例と上側とを組合せて行うようにすることもで
きる。

第９図は本発明のインクジェット記録装置のさらに他の
実施例を説明するためのブロック図である。本例は、記
録ヘッド１がインク摘２８を吐出して記録を行なう画像
信号３１に応じて、記録ヘッドの清掃装置１４の動作間
隔を選択できるように制御する。

つまり、画像信号３１から記録ヘッド１で記録される記
録ドツト数を算出し、記録ヘッドからの吐出インク適数
に対応するこの記録ドツト数を記憶してお（記録ドツト
数カウント手段３２を設け、記録ヘッドｌによる総記録
ドツト数りがあらかじめ設定された清掃動作開始ドツト
数ＤＴを超えたときに記録ヘッドの清掃手段１４を動作
させるように制御するようにしている。

そして、本実施例のように、実際に記録ヘッドにより吐
出されるインク滴数をカウントし、記録ヘッドの吐出面
２０に付着したインクミスト量を間接的に計測すること
により、実際の記録ヘッドの吐出面２０の汚染度に応じ
て記録ヘッド清掃手段の動作を制御することが可能とな
り、清掃装置の動作をより効率的にすることができるよ
うになる。

無論、本例に温度に応じた制御を組合せることもできる
。

（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
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
よく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。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、リーダ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］ 以上説明したように、本発明によれば、インク液的を吐
出口から小滴として吐出・飛翔させ、この小滴を記録媒
体上へ付着させて記録を行なうインクジェット記録装置
において、記録ヘッドの吐出面を清掃するための記録ヘ
ッド清掃手段および記録ヘッド清掃手段の動作間隔を制
御する制御手段を設け、記録ヘッドの清掃動作間隔を記
録ヘッド温度、記録シートサイズ、記録画像信号等の条
件に応じて制御することにより、記録ヘッド清掃手段を
より小型に構成できるとともに、記録スルーブツトの低
下をきたすことなく、記録ヘッドの吐出面の汚染を解消
して、常に安定な記録を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能なインクジェット記録装置の
一構成例を示す斜視図、 第２図は本発明に係る記録ヘッド清掃手段の例を説明す
るための概略図、 第３図は記録ヘッド温度とインクミスト量の関係を示し
た線図、 第４図は記録ヘッドからの吐出インク滴数とインクミス
ト量の関係を示した線図、 第５図は本発明の第１の実施例を説明するための説明図
、 第６図は本発明の第１の実施例による制且手順の一例を
示すフローチャート、 第７図（Ａ＋、（Ｂ）および第８図は本発明の第２の実
施例を説明するための説明図、 第９図は本発明の第３の実施例を説明するためのブロッ
ク図、 第１０図（Ａ＋および（Ｂ）は従来のインクジェット記
録装置における問題点を説明するための記録ヘッドの側
面図および正面図である。 １・・・記録ヘッド、 ２・・・記録ヘットユニット、 ３・・・キャリッジ、 ４・・・ガイドレール、 ５・・・タイミングベルト、 ６・・・モータ、 ７・・・記録シート、 ８・・・シート送りモータ、 ９・・・シート送りローラ、 １０・・・保持ローラ対、 １１、１２・・・インク供給管、 １３・・・タンク、 １４・・・記録ヘッド清掃手段、 １５・・・空気ポンプ、 １６・・・制御部、 １７・・・空気吹き付は孔、 １８・・・ポンプ、 １９・・・温度検知手段、 ２０・・・吐出面、 ２１・・・基板、 ２２・・・ノズル、 ２３・・・天板、 ２４・・・液室、 ２５・・・電極、 ２６・・・電気熱変換体、 ２７・・・気泡、 ２８・・・インク滴、 ２９・・・インクミスト、 ３０・・・付着物、 ３１・・・画像信号、 ３２・・・記録ｄａｔ数カウント手段。 倉こ銖へ・・ｌト憑−皮（０ｃ） 第 図 イソフミ入トお１１ イ゛／フミスト発主ｌ 〜 Ａ４ ｔこ揄ｊシートすイス゛ 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インク液滴を吐出し、これを記録シート上へ付着さ
   せて記録を行なう記録ヘッドを具えたインクジェット記
   録装置において、前記記録ヘッドのインク吐出口が形成
   された面を清掃するための記録ヘッド清掃手段と、該記
   録ヘッド清掃手段の動作間隔を制御する制御手段とを具
   えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２）前記記録ヘッド清掃手段の動作間隔を、記録ヘッド
   温度、記録媒体のサイズおよび記録画像信号の量の少な
   くとも１つの条件に応じて制御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）前記記録ヘッドの清掃手段は、前記記録ヘッドの前
   記吐出口内方のインクを当該吐出口外へ排出させる手段
   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）前記記録ヘッドの清掃手段は、前記記録ヘッドの前
   記面に空気を吹きつける手段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。 ５）前記記録ヘッドは、前記インク液滴を吐出させるた
   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素子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。