JPH06155765A

JPH06155765A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06155765A
Application number: JP31475692A
Authority: JP
Inventors: Toru Obuchi; 徹大渕; Tatsuo Mitomi; 達夫三富; Tomohiro Aoki; 友洋青木; Yasushi Murayama; 泰村山; Setsu Uchida; 節内田; Toru Kobayashi; 徹小林; Masatoshi Ichikatai; 雅俊一方井; Masaharu Nemura; 雅晴根村; Yasuyuki Takanaka; 康之高中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1994-06-03

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェット記録装置のインク供給系内
のインクの流れにくい場所等に気泡が滞留し、その気泡
が記録ヘッド内に侵入し、記録障害を発生させることを
防止し、同一コピー内の濃度差あるいは拡大連写等のコ
ピー間の濃度差を防止する。【構成】記録媒体上に画像形成を行うために複数の
記録素子を配列し、インクタンク内と記録ヘッド内のイ
ンクを循環させ、さらに循環路の一部に冷却手段を配置
し、記録ヘッドの近傍から記録ヘッドを経由せずにイン
クタンクにインクを戻す分岐路を設けて気泡を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置に関し、特
に複数の記録素子を配列して構成されている記録ヘッド
を用いて画像形成を行う画像形成装置に関するものであ
り、特にファクシミリ、複写機、プリンター等の機能を
有するインクジェット記録装置やそれらの機能を備えた
複合機、ワークステーション等の出力機器用いられるイ
ンクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノンインパクト記録法は記録時における
騒音が無視しうる程度に小さいという点において、最近
関心を高めており、そのなかでも高速記録の可能性があ
って、しかもいわゆる普通紙に特定の定着処理を必要と
せずに記録が行えるために、インクジェット記録法が極
めて有力な記録方法になっている。

【０００３】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液体吐出口、液路、およびこれら
の液路に設けられたエネルギー作用部、この作用部にあ
ってその液体に作用するエネルギーを発生するエネルギ
ー発生手段より構成されている。このようなエネルギー
発生手段としてはピエゾ素子等の電気機械変換体、レー
ザー等の電磁波を照射し、液路中の液体にそのエネルギ
ーを吸収させて発熱させ、そのエネルギーで液滴を吐
出、飛翔させる方法、発熱抵抗体を有する発熱素子等の
電気熱変換体によって液体を加熱し、液体を吐出させる
方法などがある。そのなか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装置の記録ヘッドは
記録用インクの吐出口を高密度に配列できるために高解
像力の記録が可能である。さらにこの電気熱変換体を用
いた記録ヘッドはヘッドのコンパクト化が可能であり、
半導体の技術の進歩、信頼性の向上が顕著であるＩＣ技
術、マイクロ加工技術等の長所を利用することが可能で
あり、さらに長尺化、２次元化が可能であり、さらに大
量生産が可能であり、これによって製造コストの低廉化
が促進できる。

【０００４】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利用して製造された
インクジェット用記録ヘッドは一般に各吐出液に対応し
て液路を有しており、これらの液路毎にその液路を満た
しているインクに熱エネルギーを作用させ、対応する吐
出口からインクを吐出させている。またこれらの液路に
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。

【０００５】複写装置、ワードプロセッサ、コンピュー
タ等の情報処理機器、さらには通信機器の普及に伴い、
それら機器の画像形成・記録装置としてインクジェット
方式や熱転写方式等による記録ヘッドを用いてデジタル
画像記録を行う装置が急速に普及している。そのような
記録装置においては記録速度の向上のために、複数の記
録素子を集積配列して構成されている記録ヘッド（以
下、この項においてマルチノズルヘッドという）を用い
るのが一般的である。

【０００６】図１はこのようなインクジェット記録ヘッ
ドの１例を示すものであって、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11
02上に成膜形成された電気熱変換体1103、電極1104、液
路壁1105、天板1106などで構成されている。ここに図示
していない液体貯蔵室からインク供給管1107を通じて記
録ヘッド1101の共通液室1108に供給される。図中1109は
インク供給管用のコネクターである。共通液室に供給さ
れたインクはいわゆる毛細管現象によって、液路1110に
供給され、液路先端の吐出口でメニスカスが形成される
ことによって安定に維持される。

【０００７】電気熱変換体1103に選択的に通電すること
によってこの変換体上のインクが急速に加熱され、その
結果液路中に気泡が発生し、その気泡の膨張・収縮によ
り吐出口1111からインクが吐出され、飛翔液滴が形成さ
れ、上述の構成によって吐出口密度が16ノズル／mmとい
う高密度の配列が可能となり、全体としては吐出口が12
8 あるいは256 と言うマルチノズルヘッドのインクジェ
ット記録ヘッドが可能になった。

【０００８】図２は上記のようなインクジェット記録ヘ
ッドが実際に機器のなかに配置されている構成例を示
す。上記の記録ヘッド1101がキャリッジ1214と一体にな
って構成されており、そのキャリッジを主駆動モーター
1216の駆動によってタイミングベルト1219がレール1213
A および1213B に沿って矢印Ａおよび矢印Ｂ方向に往復
運動させる。

【０００９】この記録ヘッド1101にはインクタンク1222
Y、 1222M、 1222C、 1222Bからイエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラックのインク液がパイプ1221Y, 1221M、 1221C、
1221Bを通じてポンプ1223Ｙ、 1223Ｍ、 1223Ｃ、 1223Ｂ
によって供給される。これらの管はフレキシブルマルチ
チューブ1217の形態をなし、一方ヘッドにはフレキシブ
ルマルチリード1218によって電気エネルギーは供給され
る。なおこの図では複雑になることを避けるためにヘッ
ドからタンクに還流してくるイエローインクの還流パイ
プ1224Y のみを図示することにし、他のマゼンタ、シア
ン、ブラック用のパイプ1224M、1224C、1224B は省略し
た。

【００１０】図３に示すように記録媒体202 は記録ヘッ
ドに対向する位置にあり、搬送モーター( 図示していな
い) がその記録材料の搬送ローラー204 および搬送ロー
ラー205 を駆動する。本実施例では正確な紙送り制御が
必要なために、紙送りモーターと主駆動モーターにはパ
ルスモーターを使用している。

【００１１】記録媒体が搬送ローラーに到達すると、紙
送り機構が作動して、記録媒体を搬送ローラーにまでプ
ラテン207 上を搬送する。記録媒体はプラテン上に設置
された検知センサー212 によって検知され、このセンサ
ー情報は位置制御等に利用される。記録媒体が搬送ロー
ラーに到着すると、この図には示していないプラテンの
内側からの吸引モーターの吸引動作により、記録媒体を
プラテン上の画像記録領域に密着させる。ホームポジシ
ョンセンサー209 によってキャリッジを所定の位置に移
動し、次に、矢印Ａの方向に往路走査を行い、所定の長
さの画像記録を終了したらキャリッジを停止して、逆に
矢印Ｂの方向に復路走査を行い、ホームポジションセン
サーによって、キャリッジを戻す。

【００１２】所定のシートの幅分の記録が終ると、キャ
リッジは所定のホームポジションに戻り、一方その間に
記録シートは両ローラーの回転によりヘッドの記録奥行
分だけＣ方向にシート送りされ、再びそこに停止する。
このような動作の繰返しによって、全体画像が形成され
る。このように停止している記録材料に対して記録ヘッ
ドが往復運動して記録を行う方式をシリアルスキャン方
式と呼んでいる。

【００１３】このようなマルチノズルヘッドを用いて書
き込みを行う場合、第４図のようなシリアルスキャンを
大判コピー、例えばＡ１サイズや60cm×90cm等のサイズ
で書き込み動作を行う場合には、次のような問題が生じ
る。

【００１４】マルチノズルヘッド、主走査方向１スキャ
ンでの書きはじめの部分の濃度と書き終りの部分の濃度
が異なるという現象である。バブルジェット方式による
インクジェット記録ヘッドでは、駆動電圧またはパルス
幅を、電気熱変換素子等の吐出エネルギ発生素子に印加
し、このときの熱エネルギがヘッドに蓄えられて、ヘッ
ドの温度が上昇する。ヘッドの温度が上昇すると、ヘッ
ド近傍のインクの温度が上昇し、そのために粘度が低下
する。結果的には電気熱変換素子であるヒータに同じ駆
動電圧を印加しても温度上昇した書き終りの部分の濃度
の方が、書きはじめの部分の濃度よりも大きくなると言
う現象である。

【００１５】この現象は特に拡大連写時のモードにおい
て顕著となる。

【００１６】第４図は４００％拡大連写時の出力を示し
ている。矢印は記録ヘッドによる書き込み方向を表わし
ている。破線は記録ヘッドが書きはじめの位置（ホーム
ポジション）に戻り、記録剤が記録ヘッドの幅の長さだ
け副走査方向に移動する様子を表わしている。さて第４
図のごとく出力された、記録剤を並べた場合、１枚目の
右端部Ａ部と３枚目の左端部Ｂ部での濃度差が大きくな
る。また同様にして２枚目の左端部Ｃ部と４枚目の左端
部Ｄ部での濃度差が大きくなる。１枚目後端部と２枚目
の先端部での濃度差はあまり目立たない。同様にして３
枚目後端部と４枚目先端部での濃度差はあまり目立たな
い。

【００１７】その理由を第５図を用いて説明する。

【００１８】横軸は記録ヘッドのスキャン数であり、ｎ
で１枚目の書き込みが終了する。２ｎで２枚目、３ｎで
３枚目、４ｎで４枚目の書き込みがそれぞれ終了するこ
とになる。

【００１９】縦軸は記録ヘッドの温度であり、Ｔ₀ は設
定温度、つまり初期温度である。

【００２０】図のごとく、１スキャンでΔ₁ だけ記録ヘ
ッドの温度が上昇する。記録ヘッドがスキャンを終了
し、ホームポジションに戻るまでに放熱されるためにΔ
₂ だけヘッド温度が下がる。この過程を繰り返してｎス
キャン後にはｎ（Δ₁ −Δ₂ ）だけ初期温度Ｔ₀ より温
度が上昇することになる。

【００２１】さて１枚目第１スキャン終了時のポイント
Ａと３枚目第１スキャン開始時のポイントＢとの温度差
はΔＴ₁ であり非常に大きい。結果として、大きな濃度
差を生じることになる。同様にして、２枚目第１スキャ
ン終了時のポイントＣと４枚目第１スキャン開始時のポ
イントＤとの温度差はΔＴ₂ であり非常に大きい。結果
として、大きな濃度差を生じる。

【００２２】１枚目最終スキャン開始時と２枚目第１ス
キャン開始時の記録ヘッドの温度差はΔＴ₃ である。同
様に３枚目最終スキャンの開始時と４枚目第１スキャン
開始時の記録ヘッドの温度差はΔＴ₄ である。図より、 ΔＴ₁ ，ΔＴ₂ ＞ΔＴ₃ ，ΔＴ₄ であることがわかる。

【００２３】よって１枚目後端部と２枚目先端部での濃
度差、また３枚目後端部と４枚目先端部での濃度差はあ
まり目立たない。

【００２４】さてこのように、濃度差の主原因は記録ヘ
ッドの蓄熱および冷却のバランスの差より生じているも
のである。これに対し従来技術では、１．ヘッド初期温度をもっと上げ、書き込み開始以降
は、ヘッド温度設定のためのヒータをオフし、冷却ファ
ン等により冷却だけを行う。つまり、書き込み時の蓄熱
による記録ヘッド温度の飽和値近傍に初期温度を設定す
る。

【００２５】２．温度センサー、ヒーター、冷却ファン
等により積極的に温度制御を行う。一方従来のインク供
給系を模式的に図７に示す。本例ではマルチノズル型記
録ヘッド1101に共通液室1108の両端部にインク供給管12
21と還流パイプ1224が接続されている。また1252および
1253はその接続部近傍のインク供給管と還流パイプに設
けられたフィルタボックスであり、これらフィルタボッ
クスによって塵埃がインク1112とともに記録ヘッドに入
ることを防止している。また1223はポンプであり、本例
の場合には、インクタンク1222が記録ヘッド1101よりや
や高い位置にあり、記録時には自重により(a) のように
インクタンクより両方の流路1224および1253、1221およ
び1252を通じてインク1112がヘッドに供給される。

【００２６】同(b) では共通液室1108、液路、吐出口近
傍等供給形に残留する気泡除去のための回復動作状況を
示す。このような回復動作時にはポンプ1223が駆動され
それによってインクがインクタンクから供給管1221を経
て記録ヘッドの共通液室1108に供給され、またそこから
パイプ1224を通じてインクタンクに循環される。

【００２７】

【発明が解決しようそしている課題】しかしながら上記
の従来の例では、ヘッド自体の温度制御を行うことは極
めて困難であり、蓄熱による温度上昇が避けられないの
が現実であった。また、初期温度を上げすぎるとヘッド
の寿命が短くなるというような欠点もあった。

【００２８】さらに上述のインク供給系においては記録
ヘッド、共通液室、液路等に気泡が混入すると、インク
の吐出の妨げになり、吐出不良や不良記録の原因となる
こともあった。この様な気泡が混入する原因を検討して
みるならば、１）新しい記録ヘッドを装着し、これにインクを充填
した場合に、ヘッド中の気泡が抜け切れ無かった場合、２）装置の動作中等に衝撃などのためにインクの吐出
口から空気が侵入して、気泡となった場合、３）インクタンクと記録ヘッドとの間を結ぶチューブ
からある透過率で空気が浸透し、インク中に溶解し、そ
の溶解度が飽和状態に達して、その空気が温度変化等に
よって気泡を形成する場合等の原因が考えられる。

【００２９】このような気泡除去のためにポンプ1223が
設けられており、また上記のフィルタボックス等の隅の
様なインクの流れにくい場所に気泡が滞留し、その一部
が微小の気泡1300となって記録ヘッド内に侵入し、そこ
で記録障害を発生させる。本発明はこのような問題点を
解決し、また同一コピー内濃度差あるいは拡大連写等の
連続コピー時における、コピー間濃度の差を生じなく、
さらにインクの供給系、殊に供給系の中でもフィルタ等
に残留する気泡の除去を図り、このような気泡が記録ヘ
ッドに侵入することを防止するインクジェット記録装置
を開発し、画像形成装置を提供することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明画像
形成装置は、記録媒体上に画像形成を行うために複数の
記録素子を配列した記録ヘッドと、記録ヘッドにインク
を供給する手段と、ヘッド内のインクを、インクタンク
に回収する手段を有し、インクタンク内のインクと、記
録ヘッド内のインクとを循環させながら記録を行うよう
にしたものであり、さらに循環路に冷却手段を有し、そ
の上供給路の記録ヘッド近傍からその記録ヘッドを経由
せずにインクタンクにインクを戻す分岐液路を設け、そ
れによって記録ヘッド近傍に滞留する気泡を除去するこ
とを特徴とする。

【００３１】

【作用】本発明によれば本発明はインク循環機構を備え
た記録ヘッドについて実施可能であり、しかも濃度変動
のない書き込みが可能となり、さらに分岐液路を設置し
たことにより、記録ヘッド直前の位置に滞留する気泡が
記録ヘッド内に侵入することを防ぐことが可能となっ
た。

【００３２】

【実施例】

（実施例１）図面を参照して本発明の実施例を具体的
に説明する。以下では、本発明をシリアルプリンタに適
用した実施例を中心として説明する。

【００３３】図３の記録媒体202 の上にインク滴が吐出
されて、記録されるのである。

【００３４】本実施例では熱により気泡を形成し、その
圧力でインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドで
あり、256 個の吐出口が各々に組み込まれたものを４本
使用している。

【００３５】キャリッジがホームポジションに停止する
と、回復装置（図面には示されていない）によって記録
ヘッド一回の動作を行う。これは安定した記録動作を行
うための走査であり、ヘッドの吐出口内に残留している
インクの粘度変化等から生じる吐出開始時間のむらを防
止するために、休止時間、装置内温度、吐出時間等を予
めプログラムされた条件により、記録ヘッドにに対する
回復装置による吸引動作、インクの予備吐出動作等を行
う処理である。最終的には以上の動作をくりかえすこと
により記録媒体全面に画像記録が行われる。図８および
図９は従来例と比較した本発明のインクの流路を示して
いる。顕著な相違はＡ，Ｂ，Ｃの３弁、バイパスの増
加、フィルター１個の撤去等の差異があることである。
このようにインク系を構成することにより、ポンプの運
転状態および弁の開閉状態を適切に切換えれば、以下の
各モードにインク系を設定することができる。１プリントモード記録に必要なインクをインクタンク側からヘッドに供給
する。なお、本実施例はオンデマンド方式のインクジェ
ットプリンタに適用するので、記録に際してインクに圧
力をかけず、したがってポンプを駆動しない。また、Ａ
を開とする。

【００３６】このモードにおいては、ヘッドからのイン
クの吐出に応じ、インクは液路によってヘッドに供給さ
れる。

【００３７】２循環モードインクを循環させることにより、装置の初期使用時に各
ヘッド等にインクを供給するとき、またはヘッドまたは
供給路内の気泡を除去し、同時にそれらの内部のインク
をリフレッシュするときに用いるモードであり、インク
ジェットプリンタを長時間放置した場合等に設定する。

【００３８】このモードでは、Ａは開放され、ポンプが
運転されるので、インクはインクタンク、液路、ヘッド
および液路を経てインクタンクに還流する。

【００３９】３加圧モードヘッドの吐出口内方のインクが増粘した場合、あるいは
吐出口ないし液路に目詰まりが生じた場合等に、インク
に圧力をかけ、吐出口からインクを押し出してそれらを
除去するモードである。

【００４０】このモードではＢ，Ｃが閉であり、ポンプ
が運転され、インクはインクタンクから液路によって記
録ヘッドに供給される。

【００４１】本実施例においては、プリントモードと循
環モードを組み合わせることによって、常にフレッシュ
なインクをインクタンクより供給する。インクタンク内
のインクは必要に応じてこのタンクの外部に設置したフ
ァンによって冷却することが可能である。

【００４２】図１０に基本シーケンスを示す。

【００４３】１）インク加圧長時間の放置後にはキャップをしていてもノズル内のイ
ンクは徐々に蒸発して増粘する。またノズル内部に泡が
残留して安定した吐出を妨げることも皆無ではない。こ
のためにコピー開始時にインク供給系に設けたポンプを
駆動してインク加圧を行い、ノズル内部の増粘インクや
残留泡をノズル外に排出する。インク加圧にはオリフィ
ス面にゴミが付着したり、ノズル内にゴミが侵入したり
してもゴミを洗い流して安定な吐出を保つ。

【００４４】２）空気流によるヘッドクリーニングインク加圧を行ったあとには、ノズルから排出されたイ
ンクがヘッド表面に残る。このインクがオリフィス近傍
に付着していると、インク吐出が妨げられ不安定になる
ので、インク加圧後、キャップ上部からヘッド表面に向
かって空気流を吹き付け、ヘッド表面のインクをヘッド
下部に吹き流す。ヘッド下部には、特殊吸液部材が当接
されており、流れてきたインクは、特殊吸液部材に吸収
され、廃インクボトルに導かれる。

【００４５】３）ヘッドキャップヘッドを長時間空気に曝すと、ノズル内のインクが蒸発
によって増粘し、吐出が不安定になることが多い。これ
を防ぐために非印字中には、ヘッドをキャップで密閉す
る。キャップは非印字中常にはヘッドホルダーに当接さ
れており、密閉状態を保っている。キャップ内部には廃
インクで湿潤状態の保たれた特種吸液部材があり、キャ
ップ内部を高湿度に保ってインクの増粘を最小限に抑え
ている。ただしこのヘッド周辺部分は図示されていな
い。

【００４６】４）空気流によるヘッドクリーニングインク加圧を行ったあとには、ノズルから排出されたイ
ンクがヘッド表面に残る。このインクがオリフィス近傍
に付着していると、インク吐出が妨げられ不安定になる
ので、インク加圧後、キャップ上部からヘッド表面に向
かって空気流を吹き付け、ヘッド表面のインクをヘッド
下部に吹き流す。ヘッド下部には、特殊吸液部材が当接
されており、流れてきたインクは、特殊吸液部材に吸収
され、廃インクボトルに導かれる。ただしこのヘッドの
周辺の図は示していない。

【００４７】５）空吐出インク加圧と空気流によるヘッドクリーニングが終了し
たあとに、ヘッドをＸ方向に走査して画像記録を行う。
しかし、記録画像の印字デューティーが低いときにはノ
ズルによっては、コピー中に殆ど吐出が行われないため
に、蒸発によるインク増粘を起こしてしまう場合があ
る。これを防ぐため、空吐出ポジションで所定の駆動パ
ルスを与え、全ヘッドの全ノズルに空吐出箱に向かって
インク吐出を行わせる。この空吐出は、一走査ごとに行
われ、コピー動作中のインク増粘を防ぐ、空吐出箱中に
は特殊吸液部材が備えられており空吐出されたインクを
吸収して廃インクボトルに導く。ただしこのヘッドの周
辺の図は示していない。

【００４８】６）一主走査分の画像記録印字中にインクを循環させる。インクを循環させること
により、インクの温度の変化による粘度変化に起因する
吐出量の不定さを防止している。

【００４９】７）ブレードによるヘッドクリーニングインク吐出によって発生したインクミストがヘッド表面
にたまりオリフィスに付着すると、吐出が不安定にな
る。これを防ぐため、一主走査分の印字が終了したヘッ
ドをブレードの位置まで移動させ、ゴムブレードでヘッ
ド表面をクリーニングする。このクリーニングは、一主
走査ごとに行われる。

【００５０】第６図にＣＢＣ−１の画像処理系のブロッ
ク図を示した。ＣＣＤで読み取られた画像は、Ｒ，Ｇ，
Ｂの３色信号に変換された後、ＣＣＤの分光感度特性を
補正する入力マスキングが施される。続いて対数変換部
でＣ，Ｍ，Ｙの濃度信号に変換される。さらに黒抽出部
でＢｒ信号を抽出した後、出力マスキング、ＵＣＲの色
補正処理が行われ、次にγ補正部でプリンタ部の階調特
性が補正される。そして最後に誤差拡散法により２値化
処理が施され、プリンタ部に送られる。

【００５１】ＣＢＣ−１の画像処理系の開発に当たって
は、特にａ）従来にない忠実な色再現性、ｂ）滑らかな
階調性と高解像度の両立の２点を追及した。

【００５２】１）ＣＣＤの分光感度特性に補正する入力
マスキングと、インクの分光特性を補正する出力マスキ
ングの２段のマスキング処理を施す。

【００５３】２）出力マスキングでは、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ
の４色に対して、マスキング処理を施す。の２点により、非常に良好な色再現性を得ることに成功
した。

【００５４】また、階調性と高解像度の両立に対して
は、１）２値化方法として誤差拡散法を採用し、独自の改良
を加えた。

【００５５】２）プリンタの出力濃度が入力信号に対し
てリニヤになるように、γ補正部でプリンタの階調性を
補正する。の２点を盛り込み、４００ＤＰＩの高密度ヘッドと相ま
って、高解像度を保ったまま６４階調以上の階調性を達
成した。

【００５６】（実施例２）第２の実施例である記録ヘ
ッド、インク循環系の模式図を図８および図９に示し
た。印字中にはポンプによってインクを共通液室に送り
込み、Ａ，Ｂが開いているので、インクはインクタン
ク、液路21、共通液室1 、還流路20を経由して,再びイ
ンクタンクに戻る。インククーラは共通液室１からのイ
ンクを冷却してインクタンクに戻す。これによって、イ
ンクタンク内のインクは温度の安定したインクである。
共通液室１には温度上昇の低いインクが供給されるの
で、粘度低下による濃度が濃くなるという問題を低下で
きる。

【００５７】（実施例３）第３の実施例である記録ヘ
ッド、インク循環系の模式図を同上図に示す。

【００５８】印字中にポンプ1223によって、インクは共
通液室に送り込まれる。このとき弁は開いておく。イン
クはインクタンク、液路、共通液室、還流路を経由して
またインクタンクに戻る。インクタンクはファンによっ
て冷却されている。インクタンク内のインクは温度の安
定したインクである。共通液室には温度上昇の低いイン
クが印字中に供給されるため、粘度低下によって濃度が
濃くなるという問題は低下する。

【００５９】ここで図中の（ａ）は従来の記録動作中の
図に弁Ａ，Ｂ，Ｃとバイパスを加筆したインクの流れ、
（ｂ）は同じく回復のための循環動作中のインクの流れ
であり、（ｃ）は本発明にかかる特に気泡除去動作中の
インクの流れをそれぞれに示す。これこれらの図におい
ては1111はインクジェット記録ヘッド、Ａはフィルタボ
ックス1252と記録ヘッドとの間に設けた弁であり、Ｂは
環流路に設けた弁であり、1204はＢとタンクの間から気
泡の残留しやすいフィルターボックスの上部を連結した
チューブであり、Ｃはその還流路の中に組み込まれた弁
である。

【００６０】記録時には図８（ａ）ではＡを開の状態、
Ｂ、Ｃを閉の状態にして、ポンプは駆動されず、インク
タンクからインクが自重により自動的にポンプ、イン
ク供給路、フィルタボックスを経て、記録ヘッドの共
通液室に供給される。更に各液路に流れた後に記録信号
に応じて吐出口から矢印方向に吐出されて、記録され
る。

【００６１】各吐出口の目詰まりおよび気泡除去のため
に行われる循環回復動作には（ｂ）においてＡ，Ｂを開
にして、Ｃを閉ににして、回復用ポンプを駆動させる。
こうすればインクタンク中のインクが斜線を施した経路
を通過して循環させることができる。なおこのポンプの
一般的な性能としては流量10ｃｃ／ｓｅｃ以上、圧力１
ｋｇ／ｃｍ² 以上が必要であって、このポンプを数秒間
駆動させることによって、全ての吐出口からインクを２
〜３秒間空吐出させることができる。

【００６２】気泡除去動作を（ｃ）によって説明する。

【００６３】このような気泡除去作業は記録ヘッドを交
換したとき等には、上記の循環回復動作のみでは気泡除
去は十分では無く、このような場合にはフィルタボック
スの上部のメッシュ部分に気泡がたまっている。そこで
（ｃ）ではＡ、Ｂを閉鎖し、Ｃを開き、回復用ポンプを
駆動すると、フィルターボックスから直接にインクタン
クにインクを回収することができ、この結果る気泡を除
去できる。またこの結果インクが記録ヘッド内に導かれ
ないので、ポンプ駆動時間が短くて済む。これによって
記録ヘッドを良好な状態に維持することが可能であり、
またインクの流れが１方向なので、走査が簡単であっ
て、フィルターの数を少なくすることが可能である。

【００６４】図９は他の実施例を示している。ここでは
Ｂとインクタンクの間に挟まれていた気泡除去のための
管の接続をここではなく、直接インクタンクに配管する
ことである。同様な効果が得られる。

【００６５】本発明はインクジェット記録方式のなかで
もインクの吐出のためのエネルギーとして熱エネルギー
を発生する手段、例えば電気熱変換体等を備え、そのエ
ネルギーによってインクの状態を変化させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果を発揮する。こう
して高密度化、高忠実度化が得られる。

【００６６】ここでその代表的な原理について説明す
る。例えば、米国特許 4,323,129、同4,740,796 に開示
されている代表的な原理を用いて説明するのが好まし
い。この方式はオンデマンド方式、コンテニアス方式、
両者に適用可能であり、ことに前者が好ましい。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核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１種の駆動信号を与え
ることによって、電気熱感熱体に熱エネルギーを発生
し、記録ヘッド面に膜沸騰を起し、結果的にこの信号に
１対１に対応したインク内に気泡を形成できることが有
効である。気泡の成長、収縮により吐出口からインクを
吐出させ、それによって１つの液滴を形成する。

【００６７】駆動信号がパルス信号の場合には即時に気
泡の成長、収縮が行われるので、極めて応答性のよいイ
ンクの吐出が行われる。なお、上記熱作用面の温度上昇
率に関する発明、米国 4,313,124の条件を採用すると更
に優れた記録を行うことができる。

【００６８】記録ヘッドの構成としては上記の明細書に
記載されている吐出口、液路、電気熱交換体の他に、熱
作用部が屈曲する領域に配置されている構成も本発明に
含まれる。さらに特開昭59-123670、59-138461 に見られ
るような構成にした場合にも本発明の記録の効果は有効
である。すなわち記録ヘッドの形態いかんにかかわら
ず、本発明の効果は確実である。

【００６９】加えて、上記のようなシリアルタイプでは
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となる交換自在型チップタイプの
記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的なインク
タンクが設けられているカートリッジタイプの記録ヘッ
ドを用いた場合にも有効である。

【００７０】また本発明の記録装置の構成として記録ヘ
ッドの吐出回復手段、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するものであって、好まし
い。具体的には記録ヘッドに対してはキャッピング手
段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、加熱素
子の予備加熱手段、記録とは独立した予備吐出手段等を
挙げることができる。

【００７１】また搭載してい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
記録ヘッドが設けられた場合以外に、複数の色および、
複数の濃度に対応して複数個設けられるものであっても
よい。この例としてイエローマゼンタ、シアン、ブラッ
クを設けた例を図２に示してある。

【００７２】さらに本発明に使用するインクは常温で液
体であることが条件ではなく、室温あるいはそれ以下の
温度で固化し、室温で軟化、もしくは液化するものであ
っても良い。あるいはインクジェット方式ではインク自
体を３０〜７０℃の温度範囲に使用できるようにインク
の粘性を安定吐出範囲に調整するのがうのが通例である
ので、使用記録付与時にインクが液状である必要はな
い。またインクが放置状態で蒸発することを防ぐために
も、放置状態では固化し、加熱によって液化するインク
を用いてもよい。熱エネルギーによって固体状態から液
体になり、液状のインクが吐出される装置、あるいは記
録媒体に到達する時点では既に固化し始めているような
装置、このように熱エネルギーによって初めて液化する
ような場合にも使用可能である。このような場合には特
開昭54-56847、60-71260 に記載されているように、多孔
質のシート凹部または貫通孔に液状の、または固形物と
して保持された状態で、電気熱変換体にたいして対向す
るような形態にしてもよい。さらに本発明のインクジェ
ット記録装置の形態としてコンピューター等の情報処理
機器の画像出力装置の端末に用いられるほかに、リーダ
ー等と組合せた複写機、更には送受信機能を備えたファ
クシミリ装置等広範囲に使用可能であり、その使用範囲
は多岐にわたり、この発明の効果は極めて大きい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
印字中に循環モードを使用することにより濃度変動のな
い印字が可能となる。また従来の回復動作では除去でき
なかった記録ヘッドの近傍のフィルター等のインクの供
給系から気泡を除去することが可能となり、また記録ヘ
ッドへの気泡の侵入を未然に防止し、安定した記録をす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の適用が可能なインクジェット記
録ヘッドの構成を示す斜視図（ｂ）電気熱変換体部分の斜視図（ｃ）Ａ−Ａ’面で切断したときの全体の断面図

【図２】インクジェット記録装置の構成例の斜視図

【図３】プラテン周辺部の構成

【図４】拡大連写コピー時の書き込み方法と出力を説明
するための図

【図５】スキャン回数とヘッド温度の関係を説明するた
めのグラフ

【図６】画像処理系のブロック図

【図７】本発明の一実施例に係るインク循環系の模式
図、従来のインク供給、還流路

【図８】本発明の一実施例に係るインク循環系の模式
図、本発明のインク供給、還流路およびバイパス

【図９】本発明の一実施例に係るインク循環系の模式
図、図８におなじ。ただしバイパスの接続場所が異な
る。

【図１０】記録系サブシステムの動作フローチャート

【符号の説明】

202 記録媒体 204 ローラー 205 ローラー 209 検知センサー 212 ホームポジションセンサー 1101 記録ヘッド 1102 基板 1103 電気熱変換体 1104 電極 1105 液路壁 1106 天板 1107 インク供給管 1108 共通液室 1109 インク供給管コネクター 1110 液路 1111 吐出口面 1204 バイパス 1212 インク 1213A レール 1213B 同上 1214 キャリッジ 1216 主駆動モーター 1217 フレキシブルマルチチューブ 1218 フレキシブルリード 1219 タイミングベルト 1221 供給路 1221BCMY 各色のパイプ 1222 インクタンク 1222BCMY 各色のインクタンク 1223 ポンプ 1223BCMY 各色のポンプ 1224 還流路 1224Y 各色の還流路 1225 ファン 1252 フィルターボックス 1252A フィルター 1253 フィルターボックス 1300 気泡 A 弁 B 同上 C 同上

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村山泰東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者内田節東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者小林徹東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者一方井雅俊東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者根村雅晴東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者高中康之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体上に画像形成を行うために複数
の記録素子を配列した記録ヘッド、ヘッド内の記録剤を
流動させる手段、およびその流動を制御する弁を具え、
ヘッド内の記録剤を流動させながら記録することを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】ヘッド内にインクを供給する手段とヘッ
ド内のインクをインクタンクに回収する手段とを持ち合
わせ、インクタンク内のインクと記録ヘッド内のインク
とを循環させながら記録することを特徴とする請求項１
に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記供給路の記録ヘッド近傍から当該記
録ヘッドを経由せずに前記インクタンクにインクの循環
を可能にする分岐流路を設け、この分岐流路を介して前
記記録ヘッドの近傍に逗留する気泡を除去することが可
能な構造を特徴とする請求項１または２のインクジェッ
ト記録装置。
【請求項４】請求項３記載のインクジェット記録装置
は前記記録ヘッド近傍の供給路に濾過器を有し、前記分
岐流路は前記濾過器の濾過材料の近傍に逗留する気泡を
分岐流路を通じてインクタンクに導くこととを特徴とす
るインクジェット記録装置。
【請求項５】前記特許請求の範囲２において循環路ま
たはインクタンクに冷却手段を備えていることを特徴と
する画像形成装置。
【請求項６】前記記録ヘッドはインクジェット記録ヘ
ッドの形態を有し、該インクジェット記録ヘッドはイン
クに膜沸騰を生じさせてインクを吐出させるために利用
される電気熱変換素子を前記記録素子として有すること
を特徴とする請求項１または２または３に記載の画像形
成装置。