JPH08150727A

JPH08150727A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08150727A
Application number: JP29639394A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Takanaka; 康之高中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェット記録方式の画像形成装置におい
て、記録ヘッドの回復操作の際のインク加圧・循環時に
吐出口から排出されるインク量が最小限に抑えられ、イ
ンクチューブ内や記録ヘッドの液室内の気泡を短時間で
インクタンク側に戻すことができるようにする。【構成】記録ヘッドのインク吐出領域を選択的に密閉す
るキャップ１０１と、インクを貯留するインクタンク１
４と、インクタンク１４と記録ヘッド１１の液室とを接
続する加圧チューブ１６及び循環チューブ１７と、イン
クを記録ヘッドに移送する加圧ポンプ１５と、キャップ
１０１内の液体を外部に導出するために選択的に動作す
るポンプ部５００とを備える。動作モードの１つとし
て、キャップ１０１によりインク吐出領域を密閉して加
圧ポンプ１５を作動させるモードを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体上に画像を形
成する画像形成装置に関し、特に、記録媒体として布帛
等を使用し、インクジェット記録ヘッドによりこの記録
媒体上にインク等の液体を吐出して捺染を行う画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータやワードプロセッサ等と併
用され、あるいは単独で使用される複写機、プリンタ、
ファクシミリ等の画像形成装置は、画像信号に基づいて
シート状あるいはウェブ状等の記録媒体に画像を記録す
る。記録媒体としては、通常の場合には紙や樹脂薄板
（例えばＯＨＰシート）が使用されているが、最近で
は、これら以外に、薄紙や加工紙（例えばファイリング
用のパンチ孔付き紙やミシン目付き紙、任意形状の
紙）、あるいは織布等を記録媒体として使用することが
要求されてきている。記録媒体の大きさに関しても、宣
伝広告用のシートや衣類等に使用される織布では、大サ
イズのものが要求されてきている。

【０００３】インクジェット記録ヘッド（以下、単に記
録ヘッドとも称する）は、微細な吐出口からインク等の
液体を記録媒体上に吐出することによって記録を行うも
のであり、１個の記録ヘッドに複数個の吐出口が設け、
各吐出口からのインクの吐出を独立に制御することによ
って、所定の印字幅に対する所望の記録が行われる。さ
らに、このようなインクジェット記録ヘッドを搭載して
記録媒体全体への画像記録（以下、印字とも呼ぶ）を行
う画像形成装置としては、記録ヘッドが記録媒体の搬送
方向との交差方向に走査するシリアルタイプのものと、
記録媒体の全幅に対応する長さに１ないし複数本の記録
ヘッドを配置したフルラインタイプのものとがある。シ
リアルタイプの画像形成装置では、記録媒体を所定位置
にセットした後、画像信号に基づき、記録媒体に沿って
移動するキャリッジ上に搭載した記録ヘッドによって画
像記録（以下、印字とも呼ぶ）が行われ、一走査すなわ
ち記録ヘッドの印字幅分の記録を終了した後に記録媒体
をその印字幅分だけ搬送し、その後に次の行の画像を記
録するという動作を繰り返すことによって、記録媒体全
体の画像記録が行われる。また、フルラインタイプの画
像形成装置では、記録媒体の搬送部上に、記録媒体の全
幅を覆うようにして記録ヘッドが固定されており、記録
ヘッドの下を記録媒体が搬送される際に、画像信号に基
づいて記録ヘッドが吐出を行うことにより、記録媒体が
通過するのみをもって全面画像が記録される。

【０００４】近年、このような画像形成装置に対して、
全面画像の記録速度の向上と低コスト化が求められてい
る。これに応えるため、前述のシリアルタイプの画像形
成装置では、記録ヘッドを長尺化して印字幅を大きく
し、一走査における印字領域を拡大して記録速度を向上
している。またフルラインタイプの画像形成装置では、
記録速度は変わらないが、同様に記録ヘッドを長尺化す
ることにより、記録媒体の全幅を覆う記録ヘッドの本数
を減らし、構成部材数を低減して装置のコストを下げて
いる。

【０００５】ところでインクジェット記録ヘッドでは、
良好な記録品位を維持するため、吐出口内に侵入した異
物を排除したり、吐出口内に長時間滞留していて粘度が
所定値より増大したインクを排出したり、吐出口付近に
付着しているインク液滴やゴミを除去したりするための
回復と呼ばれる操作を定期的に実行する必要がある。長
尺の記録ヘッドを用いた画像形成装置では、例えば特開
平３−２４６０５７号公報に開示されるような方法、す
なわち、記録ヘッドにインクを供給する供給手段を用い
てインクを加圧し、これによって記録ヘッドの吐出口か
らインクを強制的に流出させることにより、回復操作が
行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の画像形成装置では、記録ヘッドの長尺化に伴っ
て吐出口数が増えているため、回復操作の際のインク加
圧時に吐出口から排出されるインクの量が大きくなる。
もちろん、インク加圧時に記録ヘッドの液室（記録ヘッ
ドにおいて供給系からのインクを一時的に貯える部分）
を介して供給系にインクを戻すいわゆる循環を同時に行
っているが、それでも、吐出口から排出されるインクの
量は依然として多い。吐出口から排出されたインクは無
駄に捨てられるので、その分、コストアップの要因とな
っていた。

【０００７】また、記録ヘッドにインクを供給するため
のインクチューブ、記録ヘッドのノズル内あるいは液室
内などのインクに溶存していた気体が分離して気泡が発
生し、印字時の吐出を不安定にすることがある。これら
の気泡を除去するため、インクの加圧・循環を行い、ノ
ズル内の気泡は吐出口から記録ヘッド外部へ排出し、イ
ンクチューブや液室内のインクは循環流路よりインクタ
ンク側に戻すことが行われている。これによりノズル内
の気泡は容易に除去できるが、その分、吐出口から排出
されるインクの量が多いため、供給系を長時間駆動した
り供給系が発生する圧力を高めたりしても、循環して供
給系に戻るインクの量は排出されるインクの量に比べて
非常に小さくなる。したがって、インクチューブや液室
内の気泡をインクタンク側に戻すために、吐出口から多
くのインクを排出しなければならなかった。

【０００８】ロールに巻かれた布帛に対して連続的に印
字（捺染）を行うような画像形成装置においては、記録
ヘッドに設けられる吐出口の数が多いことに加え、大量
のインクを使用することから装置全体の規模が大きくな
っているので、上述したような諸問題点は、特に深刻で
ある。

【０００９】本発明の目的は、インク加圧・循環時に吐
出口から排出されるインク量が最小限に抑えられ、イン
クチューブ内や記録ヘッドの液室内の気泡を短時間でイ
ンクタンク側に戻すことができ、これによりインクの消
費量を低減するとともに、インクジェット記録ヘッドの
吐出不良をなくした画像形成装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、インクを吐出する複数のノズルと前記ノズルに共通
に設けられインクを一時的に貯える液室とを有する記録
手段を使用し、記録媒体に対してインクを吐出すること
により記録を行う画像形成装置において、前記記録手段
のインク吐出領域を選択的に密閉するキャップ部材を有
するキャップ手段と、インクを貯留するインクタンク
と、前記インクタンクと前記液室を接続する加圧流路及
び循環流路と、前記インクタンクから前記加圧流路を経
てインクを前記記録手段に移送する加圧ポンプとを有す
る供給手段と、前記キャップ部材内の液体を外部に導出
するために選択的に動作する吸引手段と、を備え、動作
モードとして、前記キャップ部材からの液体の導出が行
われない状態で前記キャップ部材により前記インク吐出
領域を密閉して前記加圧ポンプを作動させるモードを少
なくとも有する。

【００１１】本発明においては、キャップ部材がインク
吐出領域を密閉した状態でその密閉空間内にある気体の
容積をＶ₁、記録手段の全ノズル容積をＶ₂、密閉を行う
直前の雰囲気の気圧をＰ_a、密閉した状態で加圧ポンプ
を駆動することにより液室に発生する実質的な正圧をＰ
とするとき、Ｖ₂＝Ｖ₁×Ｐ／（Ｐ＋Ｐ_a）なる関係が成
り立つようにすることができる。また、容積Ｖ₁が、実
質的に０であるようにしてもよい。キャップ部材として
は、例えば、インク吐出領域を密閉するキャップとキャ
ップ内に配置され液体を保持する能力を有する吸収体と
を有するものや、ノズルの先端開口を直接閉鎖する凸部
を有するものを使用できる。

【００１２】また本発明において記録手段としては、イ
ンク吐出用のエネルギーを発生するためのエネルギー発
生素子が各ノズルにそれぞれ設けられているものを使用
することができる。この場合、エネルギー発生素子とし
てインク吐出用の熱エネルギーを発生するための電気熱
変換体を好ましく使用することができる。特に、電気熱
変換体によって印加される熱エネルギーによりインクに
生じる膜沸騰を利用して、ノズルの先端に設けられた吐
出口よりインクを吐出させる記録手段を使用することが
できる。さらに記録手段は、吐出口が記録媒体の全幅に
わたって配列されているフルラインタイプであるように
することができる。

【００１３】

【作用】キャップ部材からの液体の導出が行われない状
態でキャップ部材によりインク吐出領域を密閉して加圧
ポンプを作動させる動作モードを備えているので、この
動作モードでインクの加圧循環を行うことにより、加圧
循環時に吐出口から排出されるインクの量を最小限に抑
えることができる。したがって、循環するインクの量が
増え、無駄に消費されるインクの量を低減することがで
きる。さらに、循環するインクの量が増えるので、イン
クチューブ内や記録ヘッドの液室内の気泡を短時間でイ
ンクタンク側に戻すことが可能になる。

【００１４】

【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は本発明の一実施例のインクジェット
記録装置の構成を示す斜視図、図２はこのインクジェッ
ト装置の主要部を示す断面図である。

【００１５】このインクジェット記録装置は、本発明の
画像形成装置に基づくものとして構成されており、予め
巻かれている布帛等の記録媒体に対してインクを図示下
向きに吐出して記録を行うものである。このインクジェ
ット記録装置は、大きく分けて、記録媒体Ａに画像を記
録するプリンタ部１、記録媒体Ａを所定量（記録長Ｌ）
だけ間欠的に搬送する搬送部２、予め巻いてある連続す
る記録媒体Ａを繰り出すための繰り出し部３、記録媒体
Ａを巻き取るための巻き取り部４、画像記録後の記録媒
体Ａを巻き取りができる状態にまで乾燥する乾燥部５に
よって構成されている。記録媒体Ａは、繰り出し部３か
ら繰り出され、搬送部２と乾燥部５とを通過し、巻き取
り部４に巻き取られるように架け渡されている。またプ
リンタ部１は、搬送部２に対向して設けられている。

【００１６】インクを吐出して記録するインクジェット
記録方式の記録ヘッド１１,１２が、後述するように各
列８個ずつで２列、計１６個設けられており、これら記
録ヘッド１０,１１はヘッドキャリッジ１０に搭載され
ている。プリンタ部１には、記録媒体Ａの表面に平行に
かつ記録媒体Ａの搬送方向に直交するように、２本の走
査レール１ａ,１ｂが支持されており、ヘッドキャリッ
ジ１は走査レール１ａ,１ｂに上を図示矢印Ｐ₁,Ｐ₂方向
に往復動するように構成されている。往復動の際、各列
の記録ヘッド１１,１２により、連続する記録媒体Ａに
対し、（一走査の印字）＝（所定の記録長Ｌ）×（記録媒体Ａ
の幅Ｗ）の範囲で繰り返して印字を行う。

【００１７】このインクジェット記録装置では、搬送部
２の上流側の記録ヘッド１１と下流側の記録ヘッド１２
に５０％ずつ画像データを振り分けて印字を行い、全体
の画像データが記録媒体Ａに記録されるようになってい
る。すなわち、上流側の記録ヘッド１１で５０％の画像
データを印字し、記録媒体Ａが間欠送りされることによ
って、下流側の記録ヘッド１２で残りの５０％の画像デ
ータを印字し、記録ヘッド１１,１２の印字画像を重ね
合わせている。記録媒体Ａのうち図１で斜線が付された
領域は、記録済みの領域である。

【００１８】図３に記録ヘッド１１,１２の内部構造を
示す。インクジェット記録方式によるこの記録ヘッド
は、液体（インク）を吐出するための微細な吐出口１０
０１、吐出口１００１ごとに設けられ吐出口１００１に
連通するノズル（液路）１００２、ノズル１００２にイ
ンクを分配する液室１００３、各ノズル１００２ごとに
配設されるエネルギー作用部１００４、このエネルギー
作用部１００４の部位にある液体に対して作用させるべ
き液滴形成エネルギー（吐出エネルギー）を発生するエ
ネルギー発生素子１００５、液室１００３に対してイン
クを供給するための供給口１００６、供給口１００６に
接続されたインクチューブ１００７を備えている。この
記録ヘッドでは、複数個の吐出口１００１が一列に並ん
で配置しており、これによって吐出口面１００８が形成
されている。図３では記録ヘッドの一部分しか示されて
いないが、実際には、例えば吐出口１００１が１００個
乃至１０００個設けられた長尺タイプの記録ヘッドであ
り、その両端に供給口１００６が設けられている。通常
の印字時には両方の供給口１００６からインクが供給さ
れるが、後述する加圧供給時には、一方の供給口からイ
ンクが加圧供給され、他方の供給口からこのインクが循
環してインクタンクに戻るようになっている。

【００１９】このように液滴形成エネルギーを発生して
インク液滴を吐出させる方法としては、ピエゾ素子等の
電気機械変換体を用いる方法、レーザ光等の電磁波を照
射して発熱させ、この発熱による作用で液滴を吐出させ
る方法、あるいは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て液体を吐出させる方法
等がある。その中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方法は、記録用の液滴を吐出
して吐出用液滴を形成するための吐出口を記録ヘッドに
高密度に配列することができるために、高解像度の記録
を実行することが可能である。その中でも特に、電気熱
変換体をエネルギー発生素子として使用する方法は、そ
の用いる記録ヘッドのコンパクト化が容易であり、その
記録ヘッドの製造に際し、最近の半導体分野における技
術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加
工技術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化が容易
で、製造コストも安価なことから有利である。

【００２０】各記録ヘッド１１,１２に供給されるべき
インクは、プリンタ部１の枠体とは別に設けられた供給
装置１３から供給される。供給装置１３は、使用するイ
ンク色ごとに計８個のインクタンク１３ａ〜１３ｈを有
し、８色分のインクを貯えることができる。各列の記録
ヘッド１１,１２は、これら８色の内のいずれかの色の
それぞれ対応している。すなわち、各色のインクは、上
流側の記録ヘッド１１とそれに対応する下流側の記録ヘ
ッド１２の計２つの記録ヘッドに供給されることにな
る。

【００２１】インクは、インク色ごとの供給ポンプによ
り、プリンタ部１内を這い回されたチューブ１ｃを介し
て、対応する色の記録ヘッド１１,１２に供給される。
印字時には、記録ヘッドから吐出される分だけが、毛管
作用により、自動的にインクタンクから記録ヘッドに供
給される。なお本実施例では、同じ色であっても、濃い
インクと淡いインクのように実質的に色の異なるインク
は、各々別のインクタンクに貯留される。

【００２２】図４は、インクの供給経路を示している。
記録ヘッド１１と１２は、記録媒体Ａの搬送方向に関し
て上流側と下流側の区別をしているのみであり、インク
の経路の構成は同一であるため、下流側は省略し、上流
側について以下説明する。また、図１で１３ａ〜１３ｈ
で表わされるインクタンクは、インクタンク１４で代表
して示されている。

【００２３】インクタンク１４からインクを記録ヘッド
１１に加圧供給する加圧ポンプ１５が設けられている。
さらに、この加圧ポンプ１５と記録ヘッド１１を接続し
加圧供給時のインクの流路となる加圧チューブ１６と、
加圧供給時に記録ヘッドからインクタンクにインクを戻
す流路となる循環チューブ１７とが設けられている。加
圧チューブ１６と循環チューブ１７のインクタンク１４
側の端部は、それぞれ、インク中に液没している。

【００２４】インクタンク１４からのインクは、加圧供
給時には加圧ポンプ１５で正圧を与えられて加圧チュー
ブ１６→記録ヘッド１１の液室１００３・ノズル１００
２→循環チューブ１７→インクタンク１４と流れる。加
圧ポンプ１５が行うインクの加圧供給は、加圧モード
と循環モードに分けられる。加圧モードは、主にノ
ズル１００２内の気泡をインクと共に吐出口１００１か
ら排出するためのモードであって、後述のキャップを解
除して行われる。循環モードは、液室１００３や加圧
チューブ１６、循環チューブ１７内の気泡をインクタン
ク１４に戻すためのモードであって、キャッピングして
行われる。またこの循環モードは、初期に空の（インク
が充填されていない）記録ヘッドやチューブにインクを
充填する際にも実行される。

【００２５】プリンタ部１には、記録ヘッド１１,１２
が常時良好に印字を行えるようにするための回復装置２
０が取り付けられている。回復装置２０は、インクの吐
出不安定の原因、すなわち、インクの粘度増加、吐
出口面へのインクやゴミなどの付着、ノズル内の気泡
や異物、を除去または防止し、確実な吐出安定性を得る
ためのものである。回復装置２０は、キャップ部１０
０、ブレード部２００、予備吐出部３００、タンク部４
００、ポンプ部５００、排出部６００から構成されてい
る。以下、各部の構成及び動作を説明する。

【００２６】（ａ）キャップ部１００：［構成］キャップ部１００は、ヘッドキャリッジ１０
のホームポジションにおける記録ヘッドの位置に対向し
て設けられており、記録ヘッド１１,１２の本数に応じ
た数のキャップ１０１を備えている。ホームポジション
とは、ヘッドキャリッジ１０の往復動の末端であって印
字を行わない場合にヘッドキャリッジ１０が留め置かれ
る位置であり、記録媒体Ａからは外れた位置のことであ
る。各キャップ１０１は、インクの蒸発やノズルへの異
物の侵入等を防ぐため、印字休止時に記録ヘッドの吐出
口面をキャッピングするものである。本実施例では記録
ヘッドは１６本あるので、キャップ１０１も１６個設け
てある（図１参照）。キャップ１０１はフッ素ゴム、シ
リコーンゴム、塩素化ブチル等のゴム状の弾性部材から
なり、キャップ時に記録ヘッドとの密着性と気密性とを
高めている。

【００２７】各キャップ１０１は、それぞれ、ホルダ１
０２によって支持されている。図５は、１個の記録ヘッ
ド１１と、これと対になるキャップ１０１とのキャッピ
ング状態を示す図であり、記録ヘッド１１の長手方向に
沿う断面図として描かれている。記録媒体Ａの搬送方向
に関して上流側の記録ヘッド１１と下流側の記録ヘッド
１２はそれぞれキャップ１０１と対になっており、その
キャッピング状態は同一であるので、下流側については
説明を省略し、上流側について、図５を参照してホルダ
１０２の構成を説明する。

【００２８】キャップ時に記録ヘッド１１に対して隙間
Ｄを形成して対向するように、液体を保水する吸収体１
０３がホルダ１０２に取り付けられている。吸収体１０
３は、発泡ウレタン、焼結体、繊維網等の多孔質体から
なる。吸収体１０３に保持された保水液によって、キャ
ップ時にキャップ１０１内部を高湿度に維持し、記録ヘ
ッド１１のノズル１００２内のインクの増粘を最小限に
抑えている。保水液としては、後述する加圧モード時に
吐出口から排出されるインクが利用される。また吸収体
１０３は、加圧供給時に吐出口１００１から排出された
インクによって吐出口面１００８に形成されるインク滴
を、吐出口面１００８から吸い取り、速やかにキャップ
１０１内に転移させる機能も有する。

【００２９】キャップ１０１の取付部１０２ａの周囲に
は受容部１０４が形成されており、受容部１０４は、加
圧モード時にインクを受容し、ホルダ１０２の端部に設
けたドレイン１０２ｂを経て、集液部材１０５にインク
を排出する。集液部材１０５は、各々のホルダ１０２か
らのインクを集め、排出管１０５ａからキャップ部１０
０の下方に設けた排出部６００に、インクを流してい
る。

【００３０】さらにキャップ１０１には、キャップ１０
１の内部の液体を外部に導出するための吸引口１０７
と、キャップ１０１の内気と外気とを連通するための連
通口１０８とが設けられている。吸引口１０７は、後述
のポンプ部５００に対してジョイント１０７ａによって
接続されており、ポンプ部５００を作動させた際に、キ
ャップ１０１内のインクを吸引する。また連通口１０８
は、電磁弁１０９に対してジョイント１０８ａにより接
続されている。記録ヘッド１１をキャップ１０１がキャ
ップする際、電磁弁１０９を開き、キャップ１０１の圧
縮により連通口１０８を介して内部の空気及び液体をキ
ャップ１０１外に逃がし、これら空気及び液体の吐出口
１００１への逆流を防止している。電磁弁１０９の端部
１０９ａは、排出部６００に導かれており、上記の逃が
した液体は、排出部６００に排出される。キャップ操作
が完了した後は、キャップ１０１内を密閉状態にするた
め、電磁弁１０９を閉じる。この状態では、キャップ１
０１の内圧は、キャッピングする直前の雰囲気の圧力
（大気圧）Ｐ_aと同じになる。

【００３１】［動作］循環モード時の記録ヘッド１１
とキャップ１０１との位置関係が図６に示されている。
図６は、記録媒体Ａの搬送方向に直交する平面に沿う断
面として描かれている。記録ヘッド１１は、キャップ１
０１と対向して接触（キャッピング）している。インク
ジェット記録装置が停止し、放置が長時間に及ぶ場合に
は、ノズル１００２内や液室１００３内あるいはインク
チューブ内のインクに溶存していた気体成分が分離して
気泡が発生し、次の稼働時に安定した吐出を妨げること
も皆無ではない。このため、上述したように循環モード
により、印字開始時に、供給装置１３に設けた加圧ポン
プ１５を駆動し、液室１００３内やインクチューブ内の
気泡をインクタンク１４に戻して、気泡を除去する。

【００３２】循環モード時には、図６に示すように、記
録ヘッド１１の吐出口１００１の周囲をキャップ１０１
によって密閉しているので、キャッピングしていない場
合に比べ、加圧ポンプ１５を駆動しても、吐出口１００
１から排出されるインク量は僅少となる。

【００３３】ここで、記録ヘッド１１のノズル１００２
内にあった分だけのインクを吐出口１００１から排出
し、ノズル１００２内のインクを新しく置き換えること
を考える。密閉した状態でのキャップ１０１内の気体の
容積をＶ₁（これはキャップ部材のみの内部容積だけで
はなく吐出口面１００８を密閉している容積であって、
吸収体１０３が含んでいる空気量も含む）、記録ヘッド
１１の全ノズル容積、すなわちノズル１００２内のイン
ク容積をＶ₂、キャッピング直前の雰囲気の気圧をＰ_a、
加圧ポンプ１５によって発生する液室１００３における
正圧をＰ、とする。キャップ部の温度は、ほぼ一定とみ
なせるので、ボイルの法則より、加圧ポンプ１５による循環前の（空気容積）×（キャッ
プ内の空気圧）＝循環後の（空気容積）×（キャップ内
の空気圧）が成り立つ。キャッピングして循環したとき、液室内の
圧力と吐出口に掛かる圧力とが釣り合ったときに、吐出
口１００１からのインクの排出が止まるので、Ｖ₁×Ｐ_a＝（Ｖ₁−Ｖ₂）×（Ｐ＋Ｐ_a） ∴ Ｖ₂＝Ｖ₁×Ｐ／（Ｐ＋Ｐ_a） …(1) この関係が成り立つように諸量を決定することができ
る。例えば、加圧ポンプ１５が発生する圧力と加圧チュ
ーブ１６の流抵抗とから正圧Ｐを設定したり、キャップ
１０１の形状を変えて内部容積（Ｖ₁に関係する）を設
定する。上述の式(1)が成立している場合には、ノズル
１００２内のインクのみが排出され、その他のインクは
インクタンク１４側に循環される。ノズルの全容積Ｖ₂
は、ノズルの個数や大きさ、ノズルの配列密度にもよる
が、例えば、ノズル密度１４個／ｍｍ、ノズル径φ３０
μｍ、記録ヘッド長１００ｍｍの場合、１０^-10〜１０
^-9ｍ³程度である。

【００３４】次に、加圧モード時での記録ヘッド１１と
キャップ１０１の位置関係を図７によって説明する。加
圧モード時には、記録ヘッド１１は、キャップ１０１と
対向しかつ離間した位置にある。前述したようにインク
ジェット記録装置を放置することによって、記録ヘッド
１１のノズル内のインクは、緩慢ではあるが蒸発して増
粘する。また、印字中にも発熱素子による昇温でインク
は増粘してくる。ノズル１００２内の増粘したインクを
除去するため、加圧モードは、印字開始時の上記循環モ
ードの実行後および印字時の所定往復数（通常５０〜１
００往復程度）ごとに実行され、ノズル１００２内部の
増粘したインクや気泡を吐出口１００１からキャップ１
０１に排出する。これは、吐出口１００１からの積極的
な排出であり、吐出口面１００８にゴミや毛羽が付着し
たり、吐出口１００１内にゴミ等が侵入していても、そ
れらを洗い流して安定した吐出を保つ効果も有する。

【００３５】上記の加圧モードの実行後、後述のポンプ
部５００により、キャップ１０１内の液体及び吸収体１
０３に保持されている液体を吸引し、後述の排出部６０
０に排出する。この吸引により、吸収体１０３は適正な
湿潤状態に保たれる。

【００３６】加圧モードを実行すると、吐出口１００１
からインク液滴１５０がキャップ１０１に向けて落下す
る。しかしながら、場合によっては、キャップ１０１内
に落下せずに、キャップ１０１の外部にインク液滴１５
０が落下することがある。そこで、キャップ１０１の外
周を取り囲むように吸収体１０６を配し、キャップ１０
１の外部に付着したインクを吸収し、キャップ１０１の
汚れを抑えるように構成してある。

【００３７】以上、循環モード時と加圧モード時におけ
るキャップ１０１と記録ヘッド１１との位置関係を説明
したが、循環モードにおいては上述と異なるキャップ状
態とすることができる。図８は、図６とは異なる循環モ
ードでのキャップ状態を示している。すなわち、図６に
示したものでは、キャップ１０１が吐出口１００１を覆
うための開口部を形成しているのに対し、図８に示した
ものでは、凸部１１０ａが形成されたキャップ１１０を
使用しており、凸部１１０ａによって吐出口１００１が
直接キャップされている。この場合、キャップ１１０と
吐出口１００１の間に空間は形成されておらず、循環モ
ードにおいては、吐出口１００１からのインク量は０と
なってインクはすべてインクタンク１４に戻り、インク
を排出することはない。このキャップ１１０ではインク
が蒸発することはないので、保湿のための吸収体をキャ
ップ内に設ける必要がない。

【００３８】（ｂ）ブレード部２００：図９はブレード
部２００の断面構成図である。ブレード部２００は、キ
ャップ部１００より搬送部２側に設けられ、キャップ部
１００の吸収体１０３と同種類の多孔質体からなるブレ
ード２０１を有し、このブレード２０１で記録ヘッドの
吐出口面１００８をワイピングし、印字中に発生して吐
出口面１００８に付着したインクミスト等を除去するた
めのものである。また、加圧モードを実行した場合に発
生するインク液滴１５０は、キャップ部１００の吸収体
１０３に吸収されるようになっているが、完全にはこの
インク液滴１５０は吸収されず、吐出口面１００８にイ
ンク液滴が残存する。そこでブレード２０１は、加圧モ
ード実行後に吐出面１００８をワイピングして清掃して
いる。本実施例の装置では、記録媒体Ａの搬送方向の上
流側と下流側の各記録ヘッド列に対して２本ずつ、合計
４本のブレード２０１が設けられおり、各ブレード２０
１は、それぞれ、４本の記録ヘッドに対応している。

【００３９】また、ブレード部２００には、記録ヘッド
の吐出口面１００８に対してブレード２０１を前進及び
後退させるための駆動部を有する。各ブレード２０１は
それぞれホルダ２０２に支持されており、ホルダ２０２
の支点２０２ａを中心とする回転動作によって、ブレー
ド２０１の前進及び後退が行われる。図９において、前
進状態（図示実線）のブレード２０１が折れ曲がってい
るのは、記録ヘッドの吐出口面１００８に当接している
ことを示している。ブレード２０１を前進状態として、
かつ記録ヘッドを移動させることにより、記録ヘッドの
ワイピングが行われる。さらに、記録ヘッドの吐出口面
１００８を清掃した後のブレード２０１を洗浄するため
の浄化槽２０３が設けられている。浄化槽２０３には、
後述のタンク部４００から洗浄液が適宜供給されてお
り、余剰の洗浄液は、ドレイン２０４を介して排出管２
０４ａにより、キャップ部１００の集液部材１０５と同
様に、後述の排出部６００に排出される。ドレイン２０
４にを設けたことにより、浄化槽２０３の液面は一定高
さＨ₂に保たれ、後退時にブレード２０１が一定量の洗
浄液に浸って洗浄されることになる。

【００４０】ブレード２０１によるワイピング動作は、
前述の加圧モードの実行後には必ず行われる。また、印
字動作において記録ヘッドが一往復する度に、あるいは
予め設定した回数だけ往復する度に行われる。さらに、
前進位置のブレードに近接して、他端が後述のポンプ部
５００に接続された吸引管５０２の一端が開口しており
（図１１参照）、浄化槽２０３でブレード２０１が余剰
に保水した洗浄液がポンプ部５００により吸引されるよ
うに構成されている。このように構成することにより、
ブレード２０１は、適正な湿潤状態を維持して記録ヘッ
ドをワイピングする。

【００４１】（ｃ）予備吐出部３００：ブレード部２０
０と搬送部２との間に、予備吐出部３００が設けられて
いる。図１０は、予備吐出部３００の構成を示す断面図
である。予備吐出部３００は、記録媒体Ａへの印字を開
始する前に記録ヘッドが行う予備吐出（ダミーの吐出）
が行われる部材であって、この予備吐出でのインク滴を
受容するための吸収体３０１と吸収体３０１を支持する
ホルダ３０２とを有する。吸収体３０１は、キャップ部
１００の吸収体１０３と同種類の多孔質体からなってい
る。また、ホルダ３０２には、予備吐出されたインクを
一定の液面高さＨ₃に保持して貯留する貯留部３０２ａ
が形成されており、余剰のインクはドレイン３０４を介
して排出管３０４ａによって、キャップ部１００の集液
部材１０５と同様に、後述の排出部６００に排出され
る。吸収体３０１は、貯留部３０２ａのインクに浸って
保液しており、予備吐出時のインク滴を吸収しやすくな
っている。つまり保液している液体が、吐出されたイン
ク滴をトラップして記録ヘッドへの跳ね返りが起こらな
いようになっており、これによって記録ヘッドへのミス
トの付着が防止されている。

【００４２】（ｄ）タンク部４００：タンク部４００
は、洗浄液を貯留するタンク４０１と、このタンク４０
１からの洗浄液の供給を制御する電磁弁４０２とから構
成されている。タンク４０１は、プリンタ部１の上方部
であってブレード部２００より高位に設けられており、
電磁弁４０２を介して自由落下により洗浄液を適量だけ
供給する（図１１参照）。タンク４０１には外部設備と
しての洗浄液製造装置から洗浄液が供給される。

【００４３】（ｅ）ポンプ部５００：ポンプ部５００
は、ポンプ５０１と吸引管５０２と排出管５０３とを有
し（図１１参照）、キャップ部１００とブレード部２０
０の下方に位置し、高低差を加えて各部からの排出を容
易にしながら、吸引を行っている。吸引管５０２と排出
管５０３はポンプ５０１に接続されている。また、吸引
管５０２は上述したようにキャップ部１００やブレード
部２００の各部に接続され、排出管５０３は排出部６０
０に接続している。

【００４４】ポンプ５０１としては、吸収体の湿潤状態
を安定させるために、パルスで駆動するタイプや、時間
あたりの回転数が一定であるダイヤフラムやべローズを
用いた容積式の定量ポンプを使用している。また、これ
らのポンプ５０１が有する逆止機能により、吸引した液
体がキャップ部１００やブレード部２００ヘ逆流するこ
とはない。

【００４５】（ｆ）排出部６００：排出部６００は、キ
ャップ部１００の排出管１０５ａ、ブレード部２００の
排出管２０４ａ、予備吐出部３００の排出管３０４ａあ
るいはポンプ部５００により吸引したインクあるいは洗
浄液を排出する際の受液機能、及び受液したこれらのイ
ンクあるいは洗浄液を装置外ヘ排出する機能を有する。
排出部６００は、回復装置２０の下方に設けられた受液
部６０１を有し、この受液部６０１からはホース６０２
を介して、装置の外部でかつ最低位にある側溝６０３に
排液を流すようになっている（図２参照）。

【００４６】以上、回復装置２０の各部を説明したが、
回復装置２０の全体的な構成が図１１に示されている。
この図は、記録媒体Ａの搬送方向に直交する平面に沿っ
た断面図として描かれている。

【００４７】次に、このインクジェット記録装置におけ
る印字動作と回復動作について、図１２に示すフローチ
ャートを用いて説明する。

【００４８】記録媒体Ａを繰り出し部３から搬送部２を
経て巻き取り部４まで掛け回してセットした後、画像記
録を開始する。この状態では、ヘッドキャリッジ１０は
ホームポジションにある。まず、供給装置１３からのイ
ンクの加圧供給により循環モードが実行され（ステップ
Ｓ１）、続いて、ホームポジションにおいて記録ヘッド
のキャップが解除され（ステップＳ２）、加圧モードが
実行され（ステップＳ３）、ブレード部２００により記
録ヘッドのワイピングが行われる（ステップＳ４）。次
に、コンピュータやリーダ等のデータ送信元からこのイ
ンクジェット記録装置の印字制御部（不図示）に一走査
分（矢印Ｐ₁方向への往動に相当）の画像データが転送
される（ステップＳ５）。データ入力後、ヘッドキャリ
ッジ１０は、矢印Ｐ₁方向に移動して予備吐出部３００
上に位置し、予備吐出を行い（ステップＳ６）、予備吐
出に続いて一走査分の画像記録を行う（ステップＳ
７）。そして搬送部３により記録媒体Ａが間欠的に記録
長Ｌだけ送られる（ステップＳ８）。

【００４９】ここで画像記録（印字）を終了するか否か
判断し（ステップＳ９）、終了するならばヘッドキャリ
ッジ１０をホームポジションに移動し、記録ヘッドをキ
ャッピングして（ステップＳ１０）、装置の稼働を終了
する。ステップＳ９で画像記録を継続するならば、次に
矢印Ｐ₂方向の復動時の画像データが転送され（ステッ
プＳ１１）、復動時の画像記録を行い（ステップＳ１
２）、ステップＳ８と同様に記録媒体Ａが間欠送りされ
る（ステップＳ１３）。

【００５０】そしてステップＳ９と同様に、画像記録を
終了するか否か判断し（ステップＳ１４）、終了するな
らばステップ１０に移行し、記録ヘッドをキャッピング
して（ステップＳ１０）装置の稼働を終了し、継続する
ならば、走査回数に応じて加圧モードの実行が必要か否
か判断する（ステップＳ１５）。加圧モードの実行が必
要ならば、ステップＳ４に戻り加圧モードを行い、前述
と同様の動作を繰り返す。一方、加圧モードの実行が不
要ならば、ステップＳ５に戻りワイピングを行い、前述
と同様の動作を繰り返す。以上のようにして、回復動作
及び印字動作が行われる。

【００５１】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を使用す
る画像形成装置において、優れた効果をもたらすもので
ある。

【００５２】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。

【００５３】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４３
４５２６２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。

【００５４】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（直線状液流路または直角液流
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。

【００５５】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。

【００５６】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にしたものや、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良い。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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良いが、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。

【００６０】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良い。

【００６１】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
持つインクの使用も本発明には適用可能である。

【００６２】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、多孔質シートの凹部または貫通孔に液
状また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良い。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、キャップ
部材からの液体の導出が行われない状態でキャップ部材
によりインク吐出領域を密閉して加圧ポンプを作動させ
る動作モードを備えることにより、この動作モードで加
圧循環を行う場合に吐出口から排出されるインクの量を
最小限に抑えられるので、循環するインクの量が増え、
無駄に消費されるインクの量を低減することができると
いう効果がある。さらに、循環するインクの量が増えて
いるので、インクチューブ内や記録ヘッドの液室内の気
泡を短時間でインクタンク側に戻すことが可能になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインクジェット記録装置の
構成を示す斜視図である。

【図２】図１のインクジェット記録装置の主要部の断面
図である。

【図３】記録ヘッドの構成を示す要部破断図である。

【図４】インクの供給経路の構成を示す図である。

【図５】キャッピング状態を示す長手方向の断面に沿っ
た断面図である。

【図６】循環モードを説明する図である。

【図７】加圧モードを説明する図である。

【図８】循環モードの他の例を説明する図である。

【図９】ブレード部の構成を示す断面図である。

【図１０】予備吐出部の構成を示す断面図である。

【図１１】回復装置の全体構成を示す断面図である。

【図１２】印字及び回復動作を説明するフローチャート
である。

【符号の説明】

１プリンタ部２搬送部３繰り出し部４巻き取り部５乾燥部１０ヘッドキャリッジ１１,１２記録ヘッド１３供給装置１３ａ〜１３ｈ,１４インクタンク１５加圧ポンプ１６加圧チューブ１７循環チューブ２０回復装置１００キャップ部１０１,１１０キャップ１０２ホルダ１０３,１０６,３０１吸収体１０４受容部１０５受液部材１０７吸引口１０８連通口１０９電磁弁２００ブレード部２０１ブレード２０３浄化槽３００予備吐出部４００タンク部４０１タンク５００ポンプ部５０１ポンプ５０２吸引管５０３排出管６００排出部６０１受液部１００１吐出口１００２ノズル１００３液室１００４エネルギー作用部１００５エネルギー発生素子１００８吐出口面Ａ記録媒体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 2/185 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０２Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出する複数のノズルと前記ノ
ズルに共通に設けられインクを一時的に貯える液室を有
する記録手段を使用し、記録媒体に対してインクを吐出
することにより記録を行う画像形成装置において、前記記録手段のインク吐出領域を選択的に密閉するキャ
ップ部材を有するキャップ手段と、インクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクと
前記液室を接続する加圧流路及び循環流路と、前記イン
クタンクから前記加圧流路を経てインクを前記記録手段
に移送する加圧ポンプとを有する供給手段と、前記キャップ部材内の液体を外部に導出するために選択
的に動作する吸引手段と、を備え、動作モードとして、前記キャップ部材からの液体の導出
が行われない状態で前記キャップ部材により前記インク
吐出領域を密閉して前記加圧ポンプを作動させるモード
を少なくとも有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記キャップ部材が前記インク吐出領域
を密閉した状態でその密閉空間内にある気体の容積をＶ
₁、前記記録手段の全ノズル容積をＶ₂、前記密閉を行う
直前の雰囲気の気圧をＰ_a、前記密閉した状態で前記加
圧ポンプを駆動することにより前記液室に発生する実質
的な正圧をＰとするとき、Ｖ₂＝Ｖ₁×Ｐ／（Ｐ＋Ｐ_a）なる関係が成り立つ請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記キャップ部材が、前記インク吐出領
域を密閉するキャップと前記キャップ内に配置され液体
を保持する能力を有する吸収体とを有する請求項１また
は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記キャップ部材が前記インク吐出領域
を密閉した状態でその密閉空間内にある気体の容積Ｖ₁
が実質的に０である、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記キャップ部材が、前記ノズルの先端
開口を直接閉鎖する凸部を有する請求項１または４に記
載の画像形成装置。
【請求項６】前記記録手段において、インク吐出用の
エネルギーを発生するためのエネルギー発生素子が前記
各ノズルにそれぞれ設けられている、請求項１乃至５い
ずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記エネルギー発生素子がインク吐出用
の熱エネルギーを発生するための電気熱変換体である請
求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記電気熱変換体によって印加される熱
エネルギーによりインクに生じる膜沸騰を利用して、前
記ノズルの先端に設けられた吐出口よりインクを吐出さ
せる請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記記録手段が、前記吐出口が記録媒体
の全幅にわたって配列されているフルラインタイプであ
る、請求項８に記載の画像形成装置。