JPH07178924A - インクジェット記録装置及び記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、インクジェット記録において、揮
発成分の蒸発により増粘したり発泡し難くなったインク
のみを吐出排出して適正な記録状態を維持する記録装置
及び記録方法を提供する。 【構成】 吐出口へのインク供給路の流路毎に複数の電
極を設けるか、または流路毎に１つの電極と共通液室に
他の１つの共通電極を設けてインクの電導度を検出する
ことを特徴とするインクジェット記録装置、検出した電
導度値が適性電導度の許容値をこえた場合に記録中断
し、インク排出を必要とする当該流路のみインクを吐出
させるかまたはインク置換を行った後に記録動作に移行
することを特徴とする記録方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクを吐出して飛翔
液滴を形成し、これを紙等の被記録媒体に付着させて記
録を行なうためのインクジェット記録装置および記録方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、印字品位の
良好さ、記録の早さ、動作時の静粛性などの利点がある
ため、近年多く使われるようになってきている。インク
ジェット記録装置にはインクを吐出させるエネルギー発
生装置の方式によって主としてコンティニュアス方式、
ピエゾ方式、バブルジェット方式の３方式があるが、い
ずれの場合も、非記録時すなわち記録ヘッドの待機中
に、流路先端の吐出口からインク中の揮発成分（水、低
分子量のアルコール類等）が蒸発し、吐出口付近のイン
クの粘度が上昇し、インクが吐出しにくくなるという問
題がある。バブルジェット方式の場合は、更に、インク
中の揮発成分の蒸発に伴ってインク成分が変質し、イン
クを加熱しても発泡が起きにくくなることがある。

【０００３】そのため、インクジェット記録装置におい
ては、記録動作停止後ある程度以上の時間が経過した後
に記録動作を再会すると、記録動作開始初期にインクが
吐出せず画像にドット抜けが生じたり、吐出不良によっ
てインク滴の着弾位置ずれなどが生じ記録画像が乱れる
という問題が生じていた。

【０００４】上記の問題に対しては、 １）非記録時において流路先端にキャップを当接し吐出
口からのインクの蒸発を防止する。 ２）記録を行う前に被記録以外の部分で予備的に吐出を
行って成分の変化したインクを排出する。 などの対策が取られてきた。

【０００５】また、画像を記録中にも画像データによっ
ては長時間吐出が行われない流路が発生するが、そのよ
うな流路においては、急にインク吐出をさせようとして
も、記録動作開始時と同様にインクの不吐出や吐出不良
などが生じる。そのため、そのような長時間吐出が行わ
れないままでいる流路の発生を防ぐために、 ３）時々、被記録材以外の所にヘッドを移動して予備吐
出を行う。こともある。更に、インク中の揮発性分の蒸
発が非常に進行し、インクの吐出が不可能となる場合が
あり、この場合には、 ４）キャップを介してインク吸引したり、インク供給系
からインクを加圧したりして、流路内のインクを新鮮な
ものに置換することが行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
対策には以下の問題がある。 １）キャップをしても、吐出口からインク蒸発を完全に
は防止できない。 ２）予備吐出は、本来の記録に使用する以外のインクを
消費してしまうため出来るだけ少なくしたいが、非記録
状態にはいる前の各流路の吐出履歴が違っていたり、待
機状態での環境変動によりインクの揮発成分の蒸発量が
変動したり、そもそもインク成分中の揮発成分の蒸発特
性がヘッド毎や流路毎に、バラついているので、これら
全ての変動のマージンを見込み、大量のインクを予備吐
出させる必要がある。 ３）記録中に被記録材以外の所にヘッドを移動して予備
吐出を行うと、記録速度が低下してしまうのでできるだ
け少なくしたいが、環境変動に加え、長時間吐出が行わ
れない流路に近接する流路の吐出履歴によって長時間吐
出しなかった流路のインクの揮発成分の蒸発量が変動す
る。また、そもそもインク成分中の揮発成分の蒸発特性
がヘッド毎や流路毎に、バラついている。そのため、こ
れら全ての変動のマージンを見込み、記録動作中であっ
ても、頻繁に記録ヘッドを非画像部へ移動させ、かつ大
量のインクを予備吐出を行う必要がある。 ４）吸引や加圧によるインクの置換は、インクを大量に
消費する。

【０００７】本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、揮
発成分の蒸発により増粘したり発泡し難くなったインク
のみを適宜吐出させ排出することによって、排インク量
と記録動作中断による記録速度の低下を最小限に抑えな
がら、適正な画像記録状態を維持するインクジェット記
録装置及び記録方法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、インクを吐出
するための吐出口と、該吐出口へインクを供給するイン
ク供給路と、インクの吐出のために利用されるエネルギ
ーを発生するエネルギー発生素子と、前記吐出口に供給
されるインクを貯留する液室を備えたインクジェット記
録装置において、前記インク供給路の流路毎に複数の電
極を設け、該電極間のインクの電導度を検出することを
特徴とするインクジェット記録装置である。

【０００９】また、本発明は、インクを吐出するための
吐出口と、該吐出口へインクを供給するインク供給路
と、インクの吐出のために利用されるエネルギーを発生
するエネルギー発生素子と、前記吐出口に供給されるイ
ンクを貯留する液室を備えたインクジェット記録装置に
おいて、前記インク供給路の流路毎に１つの電極と前記
液室に他の１つの共通電極を設け、該電極間のインクの
電導度を検出すること特徴とするインクジェット記録装
置である。

【００１０】さらに、本発明のインクジェット記録方法
は、インクジェット記録装置におけるインクの吐出口へ
インクを供給するインク供給路の流路毎に複数の電極を
設けるかまたは該流路毎に１つの電極と液室に１つの共
通電極を設けて該電極間のインク電導度を検出し、検出
した流路のインク電導度がインクの適正電導度の許容値
をこえたときに記録動作を中断し、インクの排出が必要
である当該流路のみその排出必要量だけインクを吐出さ
せるかまたはインク置換を行って適正電導度とした後、
記録動作に移行することを特徴とする。

【００１１】また、上記インクジェット記録方法に用い
るインクジェット記録装置は前記本発明のインクジェッ
ト記録装置であることを特徴とする。

【００１２】

【作用】インクジェット記録装置に用いられるインクは
揮発成分が蒸発すると溶け込んでいる染料などの電解質
が濃縮し電導度が大きくなる。図５は揮発成分の蒸発量
と電導度の定性的な関係を示す図である。また、インク
の粘度は揮発成分が蒸発すると同様に大きくなる。図６
は揮発成分の蒸発量と粘度の定性的な関係を示す図であ
る。従って、流路内のインクの電導度を検出すれば図５
および図６から流路内のインクの粘度が検出でき、イン
クが適性に吐出可能か否かがわかる。

【００１３】従って、本発明によればリアルタイムで流
路内のインクの状態がわかるため、インクの排出が必要
な流路のみ、排出が必要な量だけインクを吐出させ、排
出することが可能になる。その結果、予備吐出で排出さ
れるインクを大幅に減少させることが可能と成る。ま
た、記録動作途中でもインクの排出が必要な流路が検出
された時のみ動作を中断し非画像部で予備吐出をその流
路について必要量だけ行えば良くなるので、記録動作の
中断による記録速度の低下が防げ、かつまたこのときの
廃インクを大幅に低減できる。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）本実施例は、吐出エネルギー発生素子とし
て電気熱変換体を用いたバブルジェット方式のインクジ
ェット記録装置への適用例であり、その記録装置は、被
記録媒体に対し所定方向に記録ヘッドを走査するシリア
ル記録方式のものである。

【００１５】まず、本発明の用いられる記録装置全体の
概略構成を図８に従って簡単に説明する。

【００１６】図８において、１Ａはイエローの色インク
を吐出する記録ヘッド、１Ｂはマゼンタの色インクを吐
出する記録ヘッド、１Ｃはシアンの色インクを吐出する
記録ヘッド、１Ｄはブラックの色インクを吐出する記録
ヘッドであり、これらの記録ヘッド１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、
および１Ｄはキャリッジ２上に設置されている。また、
これらの記録ヘッド１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄは、
それぞれのインクの供給源たるインク収容部を一体とし
たディスポーザブルタイプとなっている。キャリッジ２
はガイドシャフト３に沿って左右に移動し、その移動位
置がエンコーダ４によって検出される。記録用紙（被記
録媒体）５は、上下に設置された複数の送りローラ６に
よってガイドされつつ送られ、記録ヘッド１Ａ、１Ｂ、
１Ｃ、および１Ｄのインク吐出口形成面（以下、単に吐
出面と呼称する）と対向する位置では、それらの吐出面
と平行に向い合うように保たれる。

【００１７】次に、記録ヘッド１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、およ
び１Ｄの構成について、図１および図７に従って説明す
る。図１は本発明の実施例１のヘッドチップの摸式構成
図、図７は本発明の用いられる記録ヘッドの斜視図であ
る。これらの図においては、記録ヘッドの１つを符号１
を付して代表して示している。

【００１８】記録ヘッド１は、ヘッドチップ１１とイン
ク収容部１２とを一体化した構成となっている。ヘッド
チップ１１は、Ｓｉ製の基板１３と硝子製の天板１４と
の接合構造でなり、それらの接合部における吐出面側に
は、上下方向に並ぶ複数の吐出口１５が形成されてい
る。それらの吐出口１５は、それらの個々に通じる複数
の流路１６によって１つの共通液室１７に連通されてい
る。複数の流路１６の相互間の壁部は、例えば紫外線硬
化樹脂などによって形成されている。共通液室１７は、
チューブ１８によってインク収容部１２内に連通されて
いる。

【００１９】基板１３の上面には、各路１６内に１つづ
つ位置する複数の吐出エネルギー発生素子としての電気
熱変換素子（吐出ヒータ）１９と、これらの電気熱変換
素子１９に個別に電力を供給するＡ１等の配線とが成膜
技術によって形成されている。（Ａ１配線は図示されな
い。）４０ａ、４０ｂは検出電極で各液路毎に１対づつ
設けられている。検出電極４０ａ、４０ｂは各液路毎独
立に電導度測定装置４１に接続され、液路毎に検出電極
間のインクの電導度を測定する。

【００２０】図２は本発明の制御システムの構成図であ
る。図中の４３は制御装置で、予め測定されたインクの
電導度と吐出状態に関するデータが記憶されており、電
導度測定装置４１で検出された各液路のインクの電導度
に従って、記録ヘッド駆動回路４４を制御し、記録ヘッ
ド１を制御する。

【００２１】さて、各流路１６内の電気熱変換素子１９
は記録データ等に応じて電力が選択的に供給されること
により個別に発熱し、その熱エネルギーによって流路１
６内のインク中に膜沸騰が生じ、その膜沸騰による気泡
の成長に伴ってインクが吐出口１５から吐出する。そし
て、このようにして複数の吐出口１５から選択的にイン
クを吐出させつつ、キャリッジ２を移動させることによ
り、被記録媒体５上にインクの液滴を付着させて、種々
の情報を記録する。本実施例の場合は、４つの記録ヘッ
ド１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄからのイエロー、マゼン
タ、シアン、及びブラックのインクの液滴の順に被記録
媒体５上に付着させることにより、多色のカラー画像を
形成できる。

【００２２】以下、本実施例の動作を説明する。 １，記録装置の電源がＯＮ、または、記録動作開始の信
号が入力された場合 制御装置４３は電導度測定装置４１を動作させ、記録ヘ
ッドの各流路の検出電極４０ａ、４０ｂによって各流路
のインクの電導度を検出する。制御装置には予め測定し
た以下の４種類 （１）インクの適性電導度ｋ （２）インクの許容適性電導度レベルｋｇ （３）インクの適性吐出が可能なインクの電導度の上限
ｋ０ （４）インクは吐出するが不安定な状態のインクの電導
度の上限ｋ１ の値が設定されており、検出したインクの電導度がｋ０
以下である流路のインクは適性吐出可能、ｋＯ〜ｋ１迄
の流路のインクは不安定であるが吐出は可能、ｋ１以上
の流路のインクは吐出不可能と判断する。各電導度の関
係はｋ＜ｋｇ＜ｋ０＜ｋ１である。これに従って、制御
装置は検出されたインクの電導度によって以下の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように動作する。 （ａ）全ての流路のインクの電導度がｋｇ以下である場
合は直ちに記録動作に入る。 （ｂ）電導度がｋ１以上の流路は存在しないが、電導度
がｋｇ以上の流路が存在する場合は、それらの流路につ
いて予備吐出を開始する。その間常時、予備吐出してい
る流路内の電導度を検出し、電導度がｋｇ以下になった
流路から予備吐出を停止する。全ての流路の電導度がｋ
ｇ以下になったところで記録動作を開始する。 （ｃ）電導度がｋ１以上の流路が検出された場合は吸引
または加圧によって記録ヘッド内のインクの置換を行っ
た後記録動作を開始する。 ２，記録動作中に長時間吐出しない流路ができた場合 記録動作中に電導度がｋ０に近くなった流路が検出され
ると、制御装置４３は記録動作を中断し、非画像部へ記
録ヘッドを移動させ、検出された流路において予備吐出
を行い、電導度がｋｇ以下になったところで吐出を停止
し、記録ヘッドを画像部へ移動させ再び記録動作を開始
する。

【００２３】このようにして、本発明によればリアルタ
イムで流路内のインクの状態がわかるため、インクの排
出が必要な流路のみ、排出が必要な量だけインクを吐出
させ、排出することが可能になる。その結果、予備吐出
で排出されるインクを大幅に減少させることが可能と成
る。また、記録動作途中でもインクの排出が必要な流路
が検出された時のみ動作を中断し非画像部で予備吐出を
その流路について必要量だけ行えば良くなるので、記録
動作の中断による記録速度の低下が防げ、かつまたこの
ときの廃インクを大幅に低減できる。

【００２４】（実施例２）図３は本発明の実施例２のヘ
ッドチップの摸式構成図である。実施例１が各流路毎独
立に検出電極を２個づつもうけていたのに対し、本実施
例は共通液室側の検出電極を各流路共通の電極とし共通
液室を設けた。これによって、各流路の電導度を検出す
る回路、及び配線が簡略化でき、装置のコストダウンが
可能となる。

【００２５】（実施例３）図４は本発明の実施例３のヘ
ッドチップの摸式構成図である。実施例１が２個の電極
でインクの電導度を検出するのに対し、本実施例は４個
の電極を用い、電圧を印加する電極対と電導度を検出す
る電極対に分けインクの電導度を検出する。

【００２６】４５ａ、４５ｂが電圧印加電極、４０ａ、
４０ｂが電導度検出電極で、電圧印加電極に所定電圧を
印加したときに、電導度検出電極で検出される電圧によ
って、インクの電導度を検出する。

【００２７】実施例１の様に２電極で電導度を検出する
場合は検出電極間に電流を流すことになるため、検出電
極で電極反応が生じ、それによって検出電圧が変動し測
定精度が低下する場合があるのに対し、本実施例のごと
く、電圧印加電極と検出電極を分離し、検出電極をハイ
インピーダンスで構成すると検出電極における電極反応
はほとんど生じないため安定して高精度にインクの電導
度を検出できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明のインクジ
ェット記録装置は、インクを吐出するための吐出口と、
該吐出口へインクを供給するインク供給路と、インクの
吐出のために利用されるエネルギーを発生するエネルギ
ー発生素子と、前記吐出口に供給されるインクを貯留す
る液室を備えたインクジェット記録装置において、前記
インク供給路の流路に複数の電極を設け、該電極間のイ
ンクの電気伝導度を検出することにより、または、前記
インク供給路の流路毎に１つの電極と前記液室に他の１
つの共通電極を設け、該電極間のインクの電気伝導度を
検出することにより、さらに、前記のようにインク電導
度を検出し、検出した流路のインク電導度値によりイン
クの排出が必要である当該流路のみその排出必要量だけ
インクを吐出させるかまたはインク置換を行った後、記
録動作に移行する記録法を実施することによって、リア
ルタイムで流路内のインクの状態を検出し、インクの排
出が必要な流路のみ、排出が必要な量だけインクを吐出
させ、排出することが可能になる。その結果、予備吐出
で排出されるインクを大幅に減少させることが可能と成
る。また、記録動作途中でもインクの排出が必要な流路
が検出された時のみ動作を中断し非画像部で予備吐出を
その流路について必要量だけ行えば良くなるので、記録
動作の中断による記録速度の低下が防げ、かつまたこの
ときの廃インクを大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のヘッドチップの摸式構成図
である。

【図２】本発明の制御システムの構成図である。

【図３】本発明の実施例２のヘッドチップの摸式構成図
である。

【図４】本発明の実施例３のヘッドチップの摸式構成図
である。

【図５】インクの揮発成分の蒸発量とインクの電導度の
関係を定性的に示した図である。

【図６】インクの揮発成分の蒸発量とインクの粘度の関
係を定性的に示した図である。

【図７】本発明の用いられる記録ヘッドの斜視図であ
る。

【図８】本発明の用いられるインクジェット記録装置全
体の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 記録ヘッド ２ キャリッジ ３ ガイドシャフト ４ エンコーダ １１ ヘッドチップ １２ インク収容部 １３ 基板 １４ 天板 １５ 吐出口 １７ 共通液室 １８ チューブ ４０ａ，４０ａ 電導度検出電極 ４１ 電導度測定装置 ４３ 制御装置 ４４ 記録ヘッド駆動回路 ４５ａ，４５ｂ 電圧付加電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小室 博和 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 横井 英人 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 藤川 孝 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出するための吐出口と、該吐
   出口へインクを供給するインク供給路と、インクの吐出
   のために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発
   生素子と、前記吐出口に供給されるインクを貯留する液
   室を備えたインクジェット記録装置において、 前記インク供給路の流路毎に複数の電極を設け、該電極
   間のインクの電導度を検出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】 インクを吐出するための吐出口と、該吐
   出口へインクを供給するインク供給路と、インクの吐出
   のために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発
   生素子と、前記吐出口に供給されるインクを貯留する液
   室を備えたインクジェット記録装置において、 前記インク供給路の流路毎に１つの電極と前記液室に他
   の１つの共通電極を設け、該電極間のインクの電導度を
   検出することを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 インクジェット記録装置におけるインク
   の吐出口へインクを供給するインク供給路の流路毎に複
   数の電極を設けるかまたは該流路毎に１つの電極と液室
   に１つの共通電極を設けて、該電極間のインク電導度を
   検出し、検出した流路のインク電導度がインクの適正電
   導度の許容値をこえたときに記録動作を中断し、インク
   の排出が必要である当該流路のみその排出必要量だけイ
   ンクを吐出させるかまたはインク置換を行って適正電導
   度とした後、記録動作に移行することを特徴とするイン
   クジェット記録方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載のインクジェット記録装置
   が請求項１または２のインクジェット記録装置であるこ
   とを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録方
   法。