JPH0592581A - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録ヘッド内の気泡を除去し、不良印字を防
止できるインクジェット記録装置を提供する。 【構成】 インク残量センサ１１がインクカートリッジ
２の交換が必要であることを検出し、インクカートリッ
ジ２が抜去されると、制御手段１０は吸引手段４を記録
ヘッドに密着させ、記録ヘッド１内インクを吸引して回
復動作を行わさせ、新しいインクカートリッジが装着さ
れると再び回復動作を行わせた後、印刷処理を可能とさ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録ヘッドのオリフィス
から記録液すなわち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。

【０００２】

【従来の技術】従来、このようなインクジェット記録装
置としては、電気熱交換体を用いてインクを加熱、沸騰
させ、その圧力によってインクを記録ヘッドより吐出さ
せ、記録を行う方法が知られている。このような記録装
置においては、インクを沸騰させる際に、インク内に溶
解している気体成分が析出し、再溶解せずに記録ヘッド
内に残留することがある。これがくり返されると、残留
気泡が成長し、ノズル内に入りこみ、インクの吐出を妨
げることがある。気泡が成長し、問題となる大きさに成
長するまで、概ね、Ａ３サイズの１００％ｄｕｔｙ印字
で３０〜４０枚であり、これ以前に、この気泡を除去し
なければならない。従来のインクジェット記録装置に
は、ほとんどこの気泡の除去手段が設けられており、一
般的なものとしては、記録ヘッド前面にキャップを密接
させ、ポンプによりキャップ内に負圧を生じさせて記録
ヘッド内のインクと気泡を吸い出す方法が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、図５（ａ）に示すような記録ヘッド内の
澱みにある気泡１６、特に、小さな気泡を除去すること
は困難である。また、図５（ｂ）に示すような大きな気
泡の場合、その一部が図５（ｃ）に示すようにちぎれて
排出されるが、大部分は残留し、数枚の印字中に再び成
長して、ノズル内に入り込むという問題がある。記録ヘ
ッドの流路は、基板１９と天板１７との間で、それぞれ
電気熱変換体１８を具えた複数の記録液吐出用のノズル
１４と、フイルタ２０を経てノズルに供給するインクを
貯留する共通液室１５に分かれており、共通液室はノズ
ル部分の数十〜数百倍の容積を必要とするため、ノズル
部分と共通液室の間で急激な形状変化が生じ澱み点が発
生することは止むを得ない。そこで、このような問題を
解決する方法として特開昭６３−２２４９５８号公報に
あるように、キャップを記録ヘッドに押し当てた状態で
キャップの弾性部材を変形させ、キャップ内の空気を記
録ヘッド内に押し込み、流路を空にした状態で、ポンプ
により吸引して記録ヘッド内にインクを再充填する方法
がある。ただし、この方法では、記録ヘッド前面から空
気を押し込むため、キャップ内の廃液、ゴミ等を同時に
ノズル内に押し込む恐れがあり、また、キャップの弾性
部材を変形させるための機構が必要であり、構成が複雑
になる、という問題がある。

【０００４】また、別の手段として特開昭６２−１０９
６５５号公報にあるように、供給路に分岐を設け、そこ
から空気を導入することにより同様な効果を得る方法が
あるが、機構が複雑になるという問題がある。

【０００５】本発明は、上記の問題点に着目し、簡単な
手段で記録ヘッド内の取れにくい気泡を除去し、不良印
字を未然に防止す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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のインジェット記
録装置は、交換可能なインクカートリッジに収納された
インクを吐出して、被記録媒体上に文字および画像を形
成するインクジェット記録装置であって、前記インクカ
ートリッジが装着されているかどうかを検出する装着検
出手段と、記録ヘッドに密着し、エアー吸引して記録ヘ
ッド内のインクを吸出する吸引手段と、インク残量セン
サにより前記インクカートリッジが交換を要することを
伝達されると、前記インクカートリッジの抜去および新
しいインクカートリッジの装着を装着検出手段により検
出し、抜去および装着を検出した際、それぞれ吸引手段
を前記記録ヘッドに密着させ、吸引手段にエヤ吸引を行
って前記記録ヘッドの吐出機能回復を行う制御手段とを
有する。

【０００７】

【作用】インク残量センサがインクカートリッジの交換
が必要であることを検出し、インクカートリッジが抜去
されると、制御手段は吸引手段を記録ヘッドに密着さ
せ、記録ヘッド内のインクを吸引して回復動作を行わさ
せ、新しいインクカートリッジが装着されると再び回復
動作を行わせた後、印刷処理可能とさせる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明のインクジェット記録装置の
一実施例を示す構成図、図２は図１の実施例の動作を示
すフローチャートである。

【０００９】記録ヘッド１はプリント信号に基づいてイ
ンクを記録紙上に吐出口より吐出させて記録を行うもの
であって、その一例について図４を参照して説明する。
記録ヘッド１０１は、エッチング・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１０４、液路壁１
０５、天板１０６から構成されている。インク１１２は
図示していない液体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１０８内に供給され
る。図中１０９はインク供給管用のコネクタである。共
通液室１０８内に供給されたインク１１２は毛管現象に
より液体流路（液路）１１０内に供給され、液路先端の
吐出口面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液体が加熱され、発泡現象が発
生し、その発泡のエネルギーにより吐出口面１１１（オ
リフィス面１１１）から液滴が吐出される。このような
構成により、吐出口密度４００ｄｐｉといった高密度の
吐出口配置でマルチ吐出口のインクジェット用の記録ヘ
ッドを形成する。

【００１０】インクカートリッジ２がインジェット記録
装置のカートリッジ挿入口に挿入されると、インクカー
トリッジ２内のインク２ａは供給チューブ８を介して記
録ヘッド１に供給される。インク残量センサ１１はイン
クカートリッジ２内のインクの残量を検出しＣＰＵ１０
に伝達する。インク残量センサ１１は、例えばダイアフ
ラムを用いた負圧センサでよい。カートリッジセンサ３
は、インクカートリッジ２が挿入口に挿入されているか
どうかを検出しＣＰＵ１０に伝達する。本実施例におい
ては、カートリッジセンサ３は、１対の電極からなり、
インクカートリッジ２に印刷された抵抗体と電気的に接
触して、インクカートリッジ２が挿入されている場合は
回路を閉じ、挿入されていない場合は回路を開いた状態
とし、インクカートリッジ２の有無をＣＰＵ１０に伝達
する。なお、このセンサ３は、例えば、バネスイッチ等
の他の機構のものでも良い。ＣＰＵ１０は印字処理等の
制御を行うとともに、モータ６、カム７を介してポンプ
５を駆動するとともに、記録ヘッド１に密接させた吸引
キャップ４を介して、記録ヘッド１からインクを吸引し
て回復動作を行う。ポンプ５によって吸出されたインク
は廃液チユーブ９を介して廃インク溜め１２に廃出され
る。

【００１１】次に本実施例の動作について図２を参照し
て説明する。ＣＰＵ１０は印字処理（ステップＳ１）を
行い、インク残量センサ１１の検出結果をチェックし、
インクがまだあるかどうか判断する（ステップＳ２）。
インクがあると判断されると、インクカートリッジ２が
挿入されているかどうか判断する（ステップＳ３）。こ
れはインクカートリッド２が挿入されていなくても大気
圧でステップＳ２においてインクありと判断されること
があるから行われる。ステップＳ３でカートリッジ２あ
りと判断された場合は、印字処理を継続する。ステップ
Ｓ３でインクカートリッジ２がないと判断された場合
は、印字を中止し（ステップＳ４）、インクカートリッ
ジ２なしの表示をディスプレイに行う（ステップＳ
５）。

【００１２】ステップＳ２でインクがないと判断された
場合は、印字を中止し（ステップＳ６）、インクなし表
示を行い（ステップＳ７）、記録ヘッド１をホームポジ
ションに移動し（ステップＳ８）、インクカートリッジ
２が挿入されているかどうか判断する（ステップＳ
９）。インクカートリッジ２が挿入されていると、引抜
かれるまで待ち引抜かれると、カートリッジセンサ３よ
りＣＰＵ１０に信号が入り、それを受けてＣＰＵ１０は
モータ６を駆動し、吸引動作を行なう（ステップＳ１
０）。この際の吸引量は、記録ヘッド内の容積（約０．
０１〜０．０５ｃｃ）を上回る量のエアーを取込む程度
であれば良い。もちろん、供給チューブ８内のインクを
全て吸引しても良い。例えば、１回の吸引動作による吸
引量が０．１ｃｃだとすると、吸引回数（ｎ回）は１回
以上であれば良い。

【００１３】次に吸引動作を予め定められたｎ回行った
かどうか判断し（ステップＳ１１）、ｎ回に達していな
ければステップＳ１０に戻り、ｎ回に達していれば吸引
動作を停止し、インクカートリッジ２が挿入されたか判
断する（ステップＳ１２）。インクカートリッジ２が挿
入されていなければ、インクカートリッジ２が挿入され
るまで待ち、新しいインクカートリッジが挿入される
と、カートリッジセンサ３よりＣＰＵ１０に信号が入り
再び吸引動作を行う（ステップＳ１３）。この際の吸引
量は供給チューブおよび記録ヘッド内に完全にインクが
満たされることが必要であり、例えばＢ４プリンタでチ
ューブの内径１．５ｍｍ長さ６０〜８０cmとすると、約
１〜１．５ｃｃ必要である。１回の吸引量を０．１ｃｃ
とすると、吸引回数（ｍ回）は１０〜１５回となる。吸
引動作を予め定められたｍ回行ったかどうか判断し（ス
テップＳ１４）、ｍ回に達していなければステップＳ１
３に戻り、ｍ回に達していれば、準備完了（Ｒｅａｄ
ｙ）の表示を行い（ステップＳ１５）、指示に従って印
字を再開する（ステップＳ１６）。

【００１４】上述したようにインクカートリッジ交換時
にこのフローチャートに沿った動作が行われると、必ず
記録ヘッド内のインクがいったん空になり、その後完全
に気泡のないインク充填が達成される。インクカートリ
ッジの交換頻度は、例えばカートリッジの内容量を３０
ｇとすると、Ａ３サイズの１００％ｄｕｔｙ印字で２０
〜２５枚程度であり、気泡が問題となる大きさに成長す
る以前にこれを取り除くことができる。また、図１に示
した構成は、この種のインクジェット記録装置が最低限
備えている基本的構成であり、これに特別な部品を追加
することなしに、上述の効果が得られる。また、インク
の流れの方向は記録ヘッドからキャップへの一方向であ
るので、キャップ内のゴミや廃液やノズルに入る心配が
ないという利点がある。

【００１５】次に本発明の他の実施例について図３を参
照して説明する。本実施例は図１の実施例に比較し、記
憶ヘッド１とインクカートリッジ２との間の供給チュー
ブ８の途中にサブタンク１３を付加している。

【００１６】サブタンク１３の働きは、記録ヘッドが記
録動作中に、供給チューブ８が屈曲し、インク中に振動
を生じ、記録ヘッド１の印字に悪影響を与えることを防
止するものであり、上部に空気層があり、ダンパーの役
割をはたしている。また、供給チューブ８内の微妙な泡
を捕獲する目的もある。この場合にも、泡抜き動作は図
２と実質的に同じであるが、第１回目の吸引量は、サブ
タンク１３の中のインク量（約０．５ｃｃ）を上回る必
要がある。

【００１７】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもキヤノン（株）が提唱しているバブルジェット方
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。

【００１８】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４７４０
７９６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に対応して液体（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、少なくとも一つの液滴を形成する。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。

【００１９】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４
４５９６００号明細書にそれぞれ記載の構成でもよい。
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。

【００２０】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。

【００２１】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
が機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。

【００２２】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化できる
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。

【００２３】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。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、インクカ
ートリッジ交換時に、これを検知して吸引動作を行うこ
とにより、特別な部品を追加することすく、また、ノズ
ル内を汚染することなく、記録ヘッド内の取れにくい気
泡を容易に取り除き、良好な印字品質を保つことがてき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
示す構成図である。

【図２】図１の実施例の動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。

【図４】記録ヘッドを説明するための構成図である。

【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来例における気泡
の発生を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 記録ヘッド ２ インクカートリッジ ２ａ インク ３ カートリッジセンサ ４ 吸引キャップ ５ ポンプ ６ モータ ７ カム ８ 供給チューブ ９ 廃液チュウブ １１ インク残量センサ １２ 廃インク溜め １３ サブタンク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交換可能なインクカートリッジに収納さ
   れたインクを吐出して、被記録媒体上に文字および画像
   を形成するインクジェット記録装置において、 前記インクカートリッジが装着されているかどうかを検
   出する装着検出手段と、 記録ヘッドに密着し、エアー吸引して記録ヘッド内のイ
   ンクを吸出する吸引手段と、 インク残量センサにより前記インクカートリッジが交換
   を要することを伝達されると、前記インクカートリッジ
   の抜去および新しいインクカートリッジの装着を装着検
   出手段により検出し、抜去および装着を検出した際、そ
   れぞれ吸引手段を前記記録ヘッドに密着させ、吸引手段
   によりエアー吸引を行って前記記録ヘッドの吐出機能回
   復を行う制御手段とを有することを特徴とするインクジ
   ェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記記録ヘッドは、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
   タイプの記録ヘッドである請求項１記載のインクジェッ
   ト記録装置。
3. 【請求項３】 前記記録ヘッドは、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
   ーを発生せさる手段として電気熱変換体を有している請
   求項１または請求項２記載のインクジェット記録装置。