JPH05138893A

JPH05138893A - インクジエツト記録装置

Info

Publication number: JPH05138893A
Application number: JP30774891A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Okamura; 美隆岡村; Hiroshi Sugiyama; 浩杉山; Tsunesuke Yamamoto; 恒介山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1993-06-08

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェットヘッドの加圧回復を行う際、
ゴミを出さずに効率よく加圧する。【構成】インクカートリッジ３は、大インク部屋５と
小インク部屋４に分割され、小インク部屋４と大インク
部屋５を連通すると共に、インクが小インク部屋４から
大インク部屋５に逆流するのを防ぐ弁機構７を持ち、ま
た、大インク部屋５には大気と連通する通気孔を具備
し、インクカートリッジ３が装着されたとき、空気加圧
ポンプ２とインクジェットヘッド１は小インク部屋４に
連通する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
に関するものであり、特にインクジェットヘッド（記録
ヘッド）にインクを供給するインク供給系が、インクの
乾燥やゴミづまり等によるヘッドの目詰まり時にインク
を加圧して機能を回復させる加圧回復装置を備えている
インクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置において、非印
字時間が長くノズル内のインクが乾燥した場合や、ゴミ
等の不純物あるいはインク液室内への泡の混入等により
インクの吐出が不能になった場合、ポンプによりインク
を押圧しノズル内のインクを押し出して機能を回復させ
るという加圧回復、またはノズル部にキャップを密着さ
せポンプ等によりキャップ内を負圧にしてインクを吸い
出す吸引回復という回復動作が行われている。

【０００３】このうち加圧回復において従来、ポンプと
してプランジャ（ピストン）ポンプやギヤポンプ、ター
ビンポンプ等が用いられている。これらのポンプは、イ
ンクがポンプ自体の中を通ってインクが直接加圧される
方式のもの（以下、直接加圧方式という）と、ポンプが
空気を加圧しその空気がインクを加圧する方式のもの
（以下、間接加圧方式という）とに分けられる。

【０００４】従来、直接加圧方式のポンプはインクタン
ク（カートリッジ）とヘッドとの間に設けられることが
多く、間接加圧方式のものは、密閉されたインクタンク
（カートリッジ）に直接つなげられそのインクタンク内
の空気を加圧してインクを押し出すものが多かった。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、ノ
ズルとその内部にヒータを持ちヒータを加熱することに
より発生する泡の圧力によってインクを吐出する方式の
ようにインクを吐出するためのノズルが高密度に並ぶヘ
ッドにおいて加圧回復動作を行う場合、ポンプがインク
タンクとヘッドの間に位置する直接加圧方式のものにお
いては、長期の使用においてポンプの摺動部より出たゴ
ミによりノズルやノズルとインクタンクの間にあるフィ
ルターが目詰まりしやすいという欠点があった。

【０００６】また、密閉されたインクタンクを加圧する
間接加圧方式のものにおいてインクの量が減少したと
き、タンク内には空気の容積が多くなり、加圧するため
所定の空気を送り込んだときに、インクに所定の圧力が
かかるまで時間がかかったり、また初期の圧力まで圧力
が上昇しないという欠点があった。

【０００７】本発明の目的は、インクジェットヘッドの
加圧回復を行う際、ゴミを出さずに効率よく加圧するこ
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の欠点を解
決するために、液滴を吐出することのできるインクジェ
ットヘッドと、空気を加圧する空気加圧ポンプと、前記
インクジェットヘッドにインクを供給し着脱可能に設置
されたインクカートリッジと、を有するインクジェット
記録装置であって、前記インクカートリッジは、大イン
ク部屋と小インク部屋に分割され、前記小インク部屋と
前記大インク部屋を連通する穴を少なくとも一つ持ち、
その穴はインクが小インク部屋から大インク部屋に逆流
するのを妨げる手段を具備し、また、前記大インク部屋
には大気と連通する通気孔を具備し、前記インクカート
リッジが装着されたとき、前記空気加圧ポンプとインク
ジェットヘッドは前記小インク部屋に連通する。

【０００９】

【作用】本発明によれば、容積が小さいインク部屋を加
圧するので効率よく加圧できる。また、空気で加圧する
方式であるのでインクにゴミが入らず長期の使用に対し
てヘッドが目詰まりしない。さらに、カートリッジ方式
なのでインクがなくなったときのインク交換も容易であ
る。

【００１０】

【実施例】図１は本発明を実施した第１の実施例のイン
ク供給系の概略図である。

【００１１】図１において、１は電気信号に応じてイン
クを吐出するインクジェットヘッド、２は空気加圧ポン
プ、３はインクカートリッジ、４はインクカートリッジ
３内の小インク部屋、５はインクカートリッジ３内の大
インク部屋、６は大インク部屋５の上方に設けられた通
気孔、７は小インク部屋４と大インク部屋５との間に設
けられ、小インク部屋４と大インク部屋５を連通すると
共に、インクが小インク部屋４から大インク部屋５に逆
流するのを防ぐ弁機構、８はインク、９はインクジェッ
トヘッド１とインクカートリッジ３を接続し、中にイン
クが通るチューブ、１０は空気加圧ポンプ２とインクカ
ートリッジ３とを接続し、中に空気が通るチューブ、１
１は中が中空になった針、１２は例えば塩素化ブチルゴ
ムのように針が抜き差しされても気密性を保つことので
きるゴムシーリングである。

【００１２】図２（ａ），（ｂ）は空気加圧ポンプ２の
概略図である。

【００１３】図２において、２１はピストン、２２はピ
ストン２１に開いた連通口、２３はピストン２１を動か
すための軸、２４はピストンがシリンダーの流出口２７
側に押されるときのみ連通口２２を塞ぐ弁、２５はピス
トン２１が軸２３から抜けないためのワッシャ、２６は
シリンダーの流出口、２７はシリンダーの大気開放側で
ある。

【００１４】まず、プリンター本体の電源が投入される
とプリントの準備としてヘッドからのインクの吐出を確
実にするため回復動作が行われる。すると空気加圧ポン
プ２の大気開放側２７にあった軸２３は不図示のモータ
等により駆動され、Ａ方向に移動させられる（図２
（ａ））。このとき弁２４により連通口２２が塞がれな
がら圧縮されるので空気加圧ポンプ２内の空気は加圧さ
れる。その加圧された空気はチューブ１０を通り小イン
ク部屋４を加圧する。小インク部屋４が加圧されると弁
機構７が働き密閉状態になりインクはインクジェットヘ
ッド１へと押し出され、ノズル内の乾燥したインクやゴ
ミ等はノズルの外に排出される。小インク部屋４は大イ
ンク部屋５に比して十分に小さいので空気加圧ポンプの
容量があまり大きくなくても十分に小インク部屋４の空
気圧を高めることができ効率よくインクを加圧できる。

【００１５】次に、空気加圧ポンプ２内のピストン２１
が膨張側（図２（ｂ）のＢ方向）に動きだすと、弁２４
と連通口２２の間に空隙が開き小インク部屋４内の空気
部は大気と連通される。このとき、大インク部屋５には
通気孔６が開いているので小インク部屋４と大インク部
屋５は大気に開放されることになり、インクの液面が同
じになるまでインクが弁機構７を通り大インク部屋５か
ら小インク部屋４に流入する。

【００１６】このようにしてインクが消費されていくと
次第にインクカートリッジ内に空気が多くなっていく
が、本実施例のように容積の小さな部屋を加圧する構造
にすると、インクが減ってもその小部屋内の空気の絶対
量が少ないので効率よく加圧できる。上記の回復動作は
何も電源スイッチが投入されたときのみでなく印字品位
が落ちたとき等に随時行ってもよい。

【００１７】なお、大インク部屋５内の通気孔６である
が、これはインクカートリッジ３単体時には閉塞してい
るが本体に取付けられたときに不図示のカム等により開
く構成にしてもよい。

【００１８】図５は上記回復動作のための機構を備えた
インクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として装
着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を示
す外観斜視図である。

【００１９】図において、１２０はプラテン１２４上に
送紙されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を
行うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリッ
ジ（ＩＪＣ）である。１１６はＩＪＣ１２０を保持する
キャリッジＨＣであり、駆動モータ１１７の駆動力を伝
達する駆動ベルト１１８の一部と連結し、互いに平行に
配設された２本のガイドシャフト１１９Ａ及び１１９Ｂ
と摺動可能とすることにより、ＩＪＣ１２０の記録紙の
全幅にわたる往復移動が可能となる。

【００２０】１２６はヘッドであり、ＩＪＣ１２０の移
動経路の一端、例えばホームポジションと対向する位置
に配設される。伝動機構１２３を介したモータ１２２の
駆動力によって、ヘッド回復装置１２６を動作せしめ、
ＩＪＣ１２０のキャッピングを行う。このヘッド回復装
置１２６のキャップ部１２６ＡによるＩＪＣ１２０への
キャッピングに関連させて、ヘッド回復装置１２６内に
設けた適宜の吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ
１２０へのインク供給経路に設けた適宜の加圧手段によ
るインク圧送を行い、インクを吐出口より強制的に排出
させることによりノズル内の増粘インクを除去する等の
吐出回復処理を行う。また、記録終了時等にキャッピン
グを施すことによりＩＪＣが保護される。

【００２１】１３０はヘッド回復装置１２６の側面に配
設され、シリコンゴムで形成されるワイピング部材とし
てのブレードである。ブレード１３０はブレード保持部
材１３０Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復
装置１２６と同様、モータ１２２及び伝動機能１２３に
よって動作し、ＩＪＣ１２０の吐出面との係合が可能と
なる。これにより、ＩＪＣ１２０の記録動作における適
切なタイミングで、あるいはヘッド回復装置１２６を用
いた吐出回復処理後に、ブレード１３０をＩＪＣ１２０
の移動経路中に突出させ、ＩＪＣ１２０の移動動作に伴
ってＩＪＣ１２０の吐出面における結露、濡れあるいは
塵埃等を拭き取るものである。

【００２２】図３は本発明を実施した第２の実施例の概
略図である。

【００２３】これは図１のインク供給系を４色並べたも
ので、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、の各色
のインクジェットヘッドを設けカラー記録用とし、さら
にポンプを一つとしたものである。この場合、高価なポ
ンプが一つでよく動力源も一つになりコストダウンにな
る。その他の構成、効果は第１の実施例と全く同じであ
る。

【００２４】図４は本発明を実施した第３の実施例の概
略図である。

【００２５】これは第１の実施例のインクカートリッジ
の抜き差しを左右方向でなく上下方向からできるように
したものである。空気側の針１２はインク側の針１２に
比して長くなっており、インク８の液面より上方に突き
出るようになっている。これを４色並べてカラー記録用
とし、第２の実施例のように空気加圧ポンプを一つにし
てもよい。その他の構成、効果は第１の実施例と全く同
じである。

【００２６】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置において、優れた効果をもたらすものである。その代
表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７
２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に開
示されており、本発明はこれらの基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この記録方式はいわゆるオンデマ
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。この記録方式を簡単に説明すると、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液体（インク）
に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じるような急速な
温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動信号を印
加することによって、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を生じさせる。このように液
体（インク）から電気熱変換体に付与する駆動信号に一
対一対応した気泡を形成できるのため、特にオンデマン
ド型の記録法には有効である。この気泡の成長、収縮に
より吐出孔を介して液体（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。

【００２７】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孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書に開示されているように、熱
作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも本
発明に含まれる。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孔とする構
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
づいた構成においても本発明は有効である。

【００２８】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成したものや、一体的に形成された一
個のフルライン記録ヘッドであってもよい。

【００２９】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。

【００３０】また、本発明の記録装置に、記録ヘッドに
対する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子、あるい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う予備吐出モー
ドを行う手段を付加することも安定した記録を行うため
に有効である。

【００３１】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個を組み合わせ
て構成したものかのいずれでもよいが、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。

【００３２】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を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。

【００３３】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
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こともできる。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、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
もつインクの使用も本発明には適用可能である。

【００３４】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７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よい。

【００３５】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。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンクカートリッジ内を大小２つの小部屋に区切り、小さ
い方の部屋に空気加圧ポンプで加圧することによって、
インクカートリッジ内のインクが減少して空気の容積が
多くなってもインクを効率よく加圧することができると
いう効果がある。また、空気で加圧するのでゴミも出な
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した第１の実施例の概略図。

【図２】（ａ），（ｂ）は本発明を実施した第１の実施
例の空気加圧ポンプの概略図。

【図３】本発明を実施した第２の実施例の概略図。

【図４】本発明を実施した第３の実施例の概略図。

【図５】本発明により得られたインク供給系を具備した
インクジェット記録装置の一例を示す外観斜視図。

【符号の説明】

１インクジェットヘッド２空気加圧ポンプ３インクカートリッジ４小インク部屋５大インク部屋６通気孔７弁機構８インク９インクチューブ１０エアーチューブ１１中空針１２ゴムシーリング２１ピストン２２連通口２３軸２４弁２５ワッシャ２６シリンダーの流出口２７シリンダーの大気開放側

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液滴を吐出することのできるインクジェ
ットヘッドと、空気を加圧する空気加圧ポンプと、前記
インクジェットヘッドにインクを供給し着脱可能に設置
されたインクカートリッジと、を有するインクジェット
記録装置であって、前記インクカートリッジは、大インク部屋と小インク部
屋に分割され、前記小インク部屋と前記大インク部屋を
連通する穴を少なくとも一つ持ち、その穴はインクが小
インク部屋から大インク部屋に逆流するのを妨げる手段
を具備し、また、前記大インク部屋には大気と連通する
通気孔を具備し、前記インクカートリッジが装着された
とき、前記空気加圧ポンプとインクジェットヘッドは前
記小インク部屋に連通することを特徴とするインクジェ
ット記録装置。
【請求項２】インクジェットヘッドは、記録媒体の記
録域の全幅にわたって、複数の吐出口を備えているフル
ラインタイプのインクジェエトヘッドである請求項１記
載のインクジェット記録装置。
【請求項３】インクジェットヘッドは、熱エネルギー
を利用して吐出口からインクを吐出させるもので、熱エ
ネルギーを発生させる手段として電気熱変換体を有して
いる請求項１または２記載のインクジェット記録装置。