JPH0899411A

JPH0899411A - インクジェット装置およびその回復方法

Info

Publication number: JPH0899411A
Application number: JP23709994A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Doi; 健土井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】インクの無用な消費を抑制し、良好な記録状
態に保つことのできるインクジェット装置とその回復方
法を提供することにある。【構成】インク吐出口（１２）からインクを吐出する
ために利用されるエネルギーを発生するためのエネルギ
ー発生手段（１５）を有するインクジェット装置におい
て、インク吐出口（１２）に形成されるメニスカスの位
置を変動させる手段（１６，１７，１８，２０）と、そ
のメニスカス変動直後にエネルギー発生手段（１５）を
駆動してインク吐出口（１２）からインクを吐出させる
制御手段（４０，５０）とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット装置お
よびその回復方法に関し、詳しくは、熱エネルギーを利
用してインクを吐出させる形態のインク不吐出回復動作
が可能なインクジェット装置およびその回復方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット装置は、良好な記録品位
を保つことができ、また、騒音が少なく、高速記録が可
能であるなど優れた数多くの利点を有しているため、近
年では各方面に多く使用されつつある。中でも、圧電素
子などの電気機械変換素子による変形動作を利用し、液
路中のインクに作用する圧力変動によってインク吐出が
行われるピエゾ方式のものと、電気熱変換素子などによ
って熱エネルギーを発生させることによりインク中に気
泡を生じさせ、その発泡による圧力変化を利用してイン
ク吐出が行われるバブルジェット方式のものとの２方式
のものが、高密度のマルチノズル化によるオンデマンド
記録が可能なことからインクジェット方式の主流をなし
ている。

【０００３】ところで、この種のインクジェット装置で
は、インク吐出にかかわる液路中に記録液であるインク
が存在する状態で吐出が行われず長時間放置されると、
インク吐出口を介してインク中の揮発成分（水や低分子
量のアルコール類等）が蒸発し、液路中のインクが増粘
する。そのために、液路における液体抵抗が増加し、イ
ンクの吐出が行われ難くなる。さらにまた、インクの不
吐出時間がある程度を越すと、遂には液路中のインクに
吐出厚を加えてもインクが吐出口から吐出されなくな
る。

【０００４】従来、このような不都合を解決する対策と
して、１）非記録時にはインク吐出口面をキャップ部材で覆
蓋し、インク吐出口からのインク蒸発を防止する。

【０００５】２）上述のようなインク不吐出が発生す
る前に、予め所定時間ごとに予備的なインク吐出を行っ
て、増粘したインクを排出させ、新たなインクを液路に
補給することでインク吐出可能な状態が保たれるように
する。

【０００６】３）インク中の揮発成分の蒸発による増
粘の虞がある場合、キャップ部材を介してインク吐出口
からインクを吸引するか、もしくはインク供給系から逆
にインクを液路内に送り込んで加圧することなどにより
液路中のインクの交換を図る。

【０００７】などの回復措置がとられてきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような措置がなされる従来のインクジェット装置では、
たとえキャップ部材によるインク吐出面の覆蓋がなされ
てもインク蒸発を完全には防止できない。また、予備的
インク吐出を行わせることはそれだけ無駄にインクを消
費することになり好ましいことではない。さらにまた、
２）の対策にしても大きくインクを無用に消費する。

【０００９】本発明の目的は、上述したような従来の問
題に鑑み、できるだけ無用にインクを消費することな
く、しかも良好な記録可能状態に保つことのできるイン
クジェット装置およびその回復方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明インクジェット装置は、インクを吐出する
インク吐出口からインクを吐出する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手段を有するインク
ジェット装置において、前記インク吐出口に形成される
インクのメニスカスの位置を変動させるメニスカス変動
手段と、該メニスカス変動手段による前記メニスカスの
位置変動直後に前記エネルギー発生手段を駆動して前記
インク吐出口からインクを吐出させる制御手段とを具備
したことを特徴とする。

【００１１】また、本発明インクジェット装置の回復方
法は、インク吐出口から増粘インクを吐出させる回復動
作にあたり、インク吐出口に形成されたインクのメニス
カスの位置をメニスカス変動手段により変動させた直後
に前記インク吐出口からインクを吐出するために利用さ
れるエネルギーを発生するエネルギー発生手段を駆動し
て、前記インク吐出口からインクを吐出させることを特
徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、メニスカス変動手段によって
インク吐出口におけるインクのメニスカスの位置を変動
させた直後にエネルギー発生手段を駆動してメニスカス
まわりの増粘インクを吐出させ、回復を行うもので、か
かる回復方法により消費インクを抑制しつつ、頑固なイ
ンクの不吐出を回復させることができる。

【００１３】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳
細かつ具体的に説明する。

【００１４】まず、図８に従い本発明の適用が可能なカ
ラー用のバブルジェット（ＢＪ）方式による記録装置の
概要について説明しておく。

【００１５】ここで、１Ａ〜１Ｄはキャリッジ２に並列
に搭載されているカラー用の記録ヘッドであり、３は移
動するキャリッジ２を案内するガイド軸、４はキャリッ
ジ２の移動位置を検出するためのエンコーダである。な
お、記録ヘッド１Ａはイエロー（Ｙ）インクを吐出する
記録ヘッド、同様に１Ｂ，１Ｃおよび１Ｄはそれぞれマ
ゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）の
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１のインク吐出面対向位置には被記録材である本例の
場合ロールシート（短葉のシートであってもよく、以下
では単にシートと呼ぶ）５が複数のシート送りローラ対
６によって保持される。なお、記録シート５は記録ヘッ
ド１による矢印方向の一走査分の記録が行われるたびに
シート送りローラ対６によって一走査分ずつシート送り
されるもので、ここでは、キャリッジ２を所定のタイミ
ングで移動させるための駆動手段、およびシート送りロ
ーラ対６の駆動手段は図示が省略されている。

【００１６】ついで、本発明の第１実施例によるＢＪ式
の記録ヘッド１の構成を図１および図２に従って説明す
る。

【００１７】なお、本例ではインクタンク７と一体型の
交換自在な記録ヘッド１の例を示す。すなわち、記録ヘ
ッド１はインクタンク７と共に保持枠８に固定されるも
ので、これらの図に示すように記録ヘッド１はＳｉ基板
９と例えば硝子板からなる天板１０との接合によってそ
のヘッドチップ１１が構成されている。１２はインク吐
出口、１３は液路、１４は共通液室であり、液路１３間
の相互の仕切壁は、例えば紫外線硬化樹脂などにより形
成される。１５は個々の液路１３に沿って基板９上に配
設された電気熱変換素子（以下ではヒータと呼ぶ）、１
６は共通液室１４上に開口され、後述するようにして液
路１３中の圧力の変動を伝達するための開口部である。

【００１８】開口部１６上には封止兼支持部材１７を介
してダイヤフラム１８が配設されていて、ダイヤフラム
１８と保持枠８との間には矢印方向に伸縮可能な圧電素
子２０が介装される。また、記録ヘッド１とインクタン
ク７との間には図２に示すように記録ヘッド１の共通液
室１４にインクを供給するためのインク供給管２１が設
けられている。さらにまた、図１において、３０は圧電
素子２０に印加電圧を供給する電力供給装置、４０はヒ
ータ１５にインク吐出のための駆動信号を供給する駆動
回路、５０は電力供給装置３０を介して本発明にかかる
圧電素子２０の駆動を制御すると共に駆動回路４０を介
してヒータ１５の駆動を制御するコントローラである。

【００１９】このような構成になる記録ヘッド１による
記録回復動作を図３に従って説明する。

【００２０】例えば、所定時間以上に非記録状態が経過
し、記録動作が再開されるような場合、記録ヘッド１は
まず記録領域外で、コントローラ５０により以下に述べ
るような手順に従った回復動作を受ける。図３の（Ａ）
はその回復動作前の記録ヘッド１の状態を示すもので、
２２は液路１３のインク吐出口１２まわりに形成された
インクのメニスカスである。この状態で電力供給装置３
０を介して圧電素子２０に電圧が印加されると、（Ｂ）
に示すように圧電素子２０が矢印方向に伸延し、ダイヤ
フラム１８が圧電素子２０の変形によって共通液室１４
側に押し込まれた形となる。よって、共通液室１４内の
インク２３が加圧されることにより、その液圧が各液路
１３に伝達される。その結果、メニスカス２２が形成さ
れていたインク吐出口１２からインク柱２３Ａが突出す
るが、この場合、インク２３の表面張力によりインク柱
２３Ａからインクが分離してインク滴とならない程度に
上述の動作が行われる。

【００２１】すなわち、インク柱２３Ａの突出は上記液
圧の瞬時的伝達によるインク路の慣性によってなされる
ものであり、従って、この（Ｂ）の状態から（Ｃ）の状
態に戻されるが、この過程で圧電素子２０への電圧印加
が停止されることによりその放電による圧電素子２０の
元の状態への縮退と共にダイヤフラム１８が（Ｄ）に示
すように（Ａ）に示す元の状態に復帰する。そして、復
帰と共に今度は液路１３中のインク２３の共通液室１４
への戻り動作によりメニスカス２２が大きく液路１３側
に後退する。しかして、このようなメニスカス２２の後
退状態では先に（Ａ）から（Ｄ）までに示したインク吐
出口１２まわりのインク２３の一連の流動動作によりメ
ニスカス２２の液膜が（Ａ）の状態から改善されたこと
で殊にメニスカス２２の頂部でのインクが流動し易くな
り、インクの吐出が行われ易い状態となる。

【００２２】そこで、コントローラ５０では（Ｄ）に示
すタイミングに合わせて駆動回路４０を介し、ヒータ１
５に印加電圧を供給し、ヒータ１５上に気泡２４を発生
させるようにする。そして、その気泡２４を（Ｅ），
（Ｆ）に示すように増大させて（Ｆ）に示すように吐出
のためのインク柱２３Ｂが形成された段階で電圧の印加
を停止する。（Ｇ）は印加電圧の停止により気泡２４が
消滅しつつある状態を示す。同時にこの段階（Ｇ）で、
前の段階（Ｆ）において気泡２４よりインク吐出口１２
側にあったインクが上述の気泡発生による圧力変動でイ
ンク滴２３Ｃとなって飛び出す。

【００２３】なお、吐出されるインク滴２３Ｃは例えば
排出インク受（不図示）に受けられるようにすればよ
く、以上のような一連の回復動作を、必要であれば繰り
返すことによりインクの増粘等による執拗なインク不吐
出を最小限のインク吐出だけで回復させることができ
る。なお、図８に示したようなカラー記録用の場合に
は、上述のような回復動作を個々の記録ヘッド１Ａ〜１
Ｄについて行えばよく、このあと、キャリッジ２により
記録シート５上への記録を行えばよい。

【００２４】上述の実施例ではヒータ１５によりインク
吐出を行うＢＪ式インクジェット記録装置への適用例に
ついてであったがピエゾ式のインクジェット記録装置に
あっても本発明の適用が可能であることは勿論である。
ただしこの場合は、上述の実施例のように圧電素子２０
を必ずしもエネルギー発生素子であるヒータ１５と別体
に設ける必要はなく、メニスカス２２を後退させる動作
については、ピエゾ素子（不図示）をインク吐出時とは
反対方向に駆動させるようにするだけで良く、それだけ
コストの点では有利である。

【００２５】また、上述の実施例では、圧電素子２０を
共通液室１４に設けたが、これに加えて、液路１３の途
中に設けるようにしてもよく、このように構成すること
で、メニスカス２２の後退動作を共通液室１４や液路１
３に残留するゴミや気泡の影響を比較的受けずに実施す
ることができるという利点が得られる。

【００２６】図４は本発明の第２実施例として、電気熱
変換素子（ヒータ）１５の駆動を制御するのみでメニス
カス２２の引込み動作およびインク吐出動作による回復
動作を行うもので、その記録ヘッド１自体の詳細な構成
については公知であり、説明を省略する。

【００２７】本例の場合、その（Ａ）は回復動作前の記
録ヘッド１の状態を示す。本例では（Ｂ）に示すように
ヒータ１５を駆動してヒータ１５上のインク２３中に気
泡２４を発生させ、インク吐出口１２からインク柱２３
Ａを突出させるが、気泡２４の成長を抑制するように駆
動することで、インク吐出口１２まわりのインク２３が
増粘しているため、インク柱２３Ａからインク滴が分離
することはない。ついで、ヒータ１５への印加電圧を休
止することで（Ｃ），（Ｄ）に示すように気泡２４の縮
小に伴い、メニスカス２２を液路１３内に十分引き込ま
せるようにする。ついで、（Ｄ）の状態で再度ヒータ１
５を駆動することにより（Ｅ）に示すように再度気泡２
４を発生させ、その時のインク２３中の圧力変動を利用
して（Ｆ）に示すようにインク吐出口１２からインクを
吐出せしめ、インク滴２３Ｃとすることができる。増粘
が著しい場合は上述の動作の繰り返しによりインク吐出
による増粘インクの排出を行えばよい。

【００２８】図５〜図７は本発明の第３の実施例を示
す。本例はＢＪ式カラーインクジェット記録装置におい
て、その記録ヘッド１Ａ〜１Ｄ自体にインクを強制的に
吐出させるためにメニスカス変動手段を介して慣性力を
発生させるようにしたものである。

【００２９】図５において、２５はカラー用の記録ヘッ
ド１Ａ〜１Ｄを一体に支持する記録ヘッド支持部材、２
６は記録ヘッド支持部材２５を位置決め状態に保持する
と共にキャリッジ２上に回動自在に保たれる回動部材で
ある。なお、４本の記録ヘッド１Ａ〜１Ｄは記録ヘッド
支持部材２５により高精度に相互位置が位置決めされる
ものであるが、かかる記録ヘッド支持部材２５と回動部
材２６とは支持部材２５に設けた凸部２５Ａが回動部材
２６の枠内に設けた互いに平行する嵌合溝２６Ａに嵌合
されることで、記録ヘッド支持部材２５がキャリッジ２
上に位置決めされるものである。

【００３０】すなわち、回動部材２６はキャリッジ２に
対しインク吐出方向とキャリッジ移動方向とを含む面に
沿って回動可能に保たれるもので、上記移動方向が水平
方向であり、インク吐出方向が移動方向に対して直交す
る方向の場合は回動面は水平面となる。２７はキャリッ
ジ２側の支持面２Ａに設けた回動軸、２８は支持面２Ａ
に穿設されているボール支持孔に不図示のばねを介して
保持されるスプリングボールである。かくして、回動部
材２６はキャリッジ２と一体で、かつ、キャリッジ２側
の回動軸２７の回りに回動自在なように取付けられてい
る。

【００３１】一方、記録ヘッド支持部材２５のキャリッ
ジ支持面２Ａに対向する面（以下で回動面と呼ぶ）２５
Ａの対応位置には、図６の（Ａ）に示すように回動軸２
７が回動自在に支持される軸支孔２８と、２つのスプリ
ングボール受孔２９Ａ，２９Ｂが設けられている。な
お、図６の（Ｂ）はキャリッジ２の支持面２Ａ側を示
す。

【００３２】そこで、本実施例の場合、その記録状態に
おいては各記録ヘッド１Ａ〜１Ｄが記録ヘッド支持部材
２５と共に図７の（Ａ）に示すようにして回動部材２６
を介しキャリッジ２上に保たれている。そして、この状
態でキャリッジ２のＹ方向の移動中に各記録ヘッド１Ａ
〜１Ｄのインク吐出面１２Ａに設けられている各インク
吐出口１２から記録シート５に向けてインクが吐出さ
れ、記録が行われる。また、記録が行われない状態では
図７の（Ａ）の状態のままキャリッジ２が記録シート５
から外れたホームポジションにとどめられるが、記録動
作の開始が指令されると、記録装置を制御するコントロ
ーラではまず不図示の駆動手段を介して回動部材２６を
図７の（Ｂ）に示すようにＸ方向に９０°回動させるよ
うにする。

【００３３】続いて、キャリッジ２をＹ方向に移動させ
ることで、慣性を利用して各記録ヘッド１Ａ〜１Ｄの液
路中のインクをその公報の共通液室側に引き戻す傾向に
作用させ、各インク吐出口１２でのメニスカス２２が後
退した時点（図４参照）で、ヒータ１５を駆動し、増粘
インクの吐出を行わせることができる。なお、上述の回
動部材２６を回動させるための駆動手段としては、独立
に設けられるものであってもよいし、あるいはキャリッ
ジ２のＹ方向の移動動作に連動するように機構学的に構
成されるものであってもよい。

【００３４】本実施例によれば、記録ヘッド１Ａ〜１Ｄ
のキャリッジ２への搭載機構を僅かに改良するだけで増
粘インクの合理的な吐出動作を助成することができるも
ので、他に格別の装置を必要としないだけコストの低減
が図られる。また、記録ヘッド内のインク全体を慣性を
利用して微移動させることが可能なため、共通液室や液
路中にゴミや気泡が滞留している場合でも効果的にメニ
スカスの後退によるインク吐出可能状態を具現させるこ
とができる。

【００３５】なお、以上に述べた各実施例では、複数の
カラー記録ヘッドがキャリッジに並列搭載されたカラー
インクジェット記録装置の場合についてであったが、本
発明の適用は、これに限らず、単色あるいは複数種類の
インクをインク別に吐出する形態のインクジェット装置
に広く適用されるものであることはいうまでもない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、インク吐出口に形成されるインクのメニスカスの位
置を変動させるメニスカス変動手段と、該メニスカス変
動手段による前記メニスカスの位置変動直後に前記エネ
ルギー発生手段を駆動して前記インク吐出口からインク
を吐出させる制御手段とを具備したので、インクの増粘
によるインク吐出回復が困難なようなときでも、増粘イ
ンクを吐出させることが可能となり最小限のインクの排
出で記録ヘッドの回復を行わせることができる。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる記録回復装置付き
記録ヘッドとその回復動作のための回路構成とを模式的
に示すブロック図である。

【図２】図１に示す記録ヘッドの構成を示す斜視図であ
る。

【図３】第１実施例による回復動作の過程を（Ａ）〜
（Ｇ）の段階によって示す説明図である。

【図４】本発明の第２実施例による回復動作の過程を
（Ａ）〜（Ｆ）の段階によって示す説明図である。

【図５】本発明の第３実施例による記録ヘッドまわりの
構成を示す斜視図である。

【図６】本発明の第３実施例にかかる回動部材の下面側
およびキャリッジの上面側の構成をそれぞれ（Ａ）およ
び（Ｂ）によって示す説明図である。

【図７】本発明の第３実施例による記録ヘッドの記録状
態（Ａ）および回復動作のための回動状態（Ｂ）をそれ
ぞれ示す説明図である。

【図８】本発明の適用が可能なカラーインクジェット記
録装置の構成の概要を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，１Ａ〜１Ｄ記録ヘッド２キャリッジ２Ａ支持面５記録シート７インクタンク８保持枠１２インク吐出口１２Ａインク吐出面１３液路１４共通液室１５電気熱変換素子（ヒータ）１６開口部１８ダイヤフラム２０圧電素子２２メニスカス２３インク２４気泡２６回動部材２７回動軸３０電力供給装置４０駆動回路５０コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出するインク吐出口からイン
クを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエ
ネルギー発生手段を有するインクジェット装置におい
て、前記インク吐出口に形成されるインクのメニスカスの位
置を変動させるメニスカス変動手段と、該メニスカス変動手段による前記メニスカスの位置変動
直後に前記エネルギー発生手段を駆動して前記インク吐
出口からインクを吐出させる制御手段とを具備したこと
を特徴とするインクジェット装置。
【請求項２】前記エネルギー発生手段は、電気熱変換
素子であることを特徴とする請求項１に記載のインクジ
ェット装置。
【請求項３】前記エネルギー発生手段は、電気機械変
換手段であることを特徴とする請求項１に記載のインク
ジェット装置。
【請求項４】前記電気機械変換手段は、圧電素子であ
ることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット装
置。
【請求項５】前記メニスカス変動手段は、電気機械変
換手段であることを特徴とする請求項１ないし４のいず
れかの項に記載のインクジェット装置。
【請求項６】前記電気機械変換手段は、圧電素子であ
ることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット装
置。
【請求項７】前記メニスカス変動手段は、前記インク
吐出口に連通する液路または該液路にインクを導く液室
に配設されることを特徴とする請求項１ないし６のいず
れかの項に記載のインクジェット装置。
【請求項８】前記メニスカス変動手段は、前記制御手
段によって駆動が制御されることを特徴とする請求項１
ないし６のいずれかの項に記載のインクジェット装置。
【請求項９】前記メニスカス変動手段は、前記インク
吐出口が設けられたインクジェットヘッド内のインクに
前記インク吐出口に連通する液路方向の慣性力が作用す
るように前記インクジェットヘッドを動作させることを
特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置。
【請求項１０】インクを吐出するインク吐出口に形成
されたインクのメニスカスの位置をメニスカス変動手段
により変動させた直後に、前記インク吐出口からインク
を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネ
ルギー発生手段を駆動して前記インク吐出口からインク
を吐出させることを特徴とするインクジェット装置の回
復方法。
【請求項１１】前記エネルギー発生手段は、液路に設
けられた電気熱変換素子であることを特徴とする請求項
１０に記載のインクジェット装置の回復方法。
【請求項１２】前記エネルギー発生手段は、液路に設
けられた電気機械変換手段であることを特徴とする請求
項１０に記載のインクジェット装置の回復方法。
【請求項１３】前記電気機械変換手段は、圧電素子で
あることを特徴とする請求項１２に記載のインクジェッ
ト装置の回復方法。
【請求項１４】前記メニスカス変動手段は、電気機械
変換手段であることを特徴とする請求項１０ないし１３
のいずれかの項に記載のインクジェット装置の回復方
法。
【請求項１５】前記電気機械変換手段は、圧電素子で
あることを特徴とする請求項１４に記載のインクジェッ
ト装置の回復方法。
【請求項１６】前記メニスカス変動手段は、前記イン
ク吐出口に連通する液路または該液路にインクを導く液
室に配設されることを特徴とする請求項１０ないし１５
のいずれかの項に記載のインクジェット装置の回復方
法。
【請求項１７】前記メニスカス変動手段は、前記イン
ク吐出口が設けられたインクジェットヘッド内のインク
に前記インク吐出口に連通する液路方向の慣性力が作用
するように前記インクジェットヘッドを動作させること
を特徴とする請求項１０に記載のインクジェット装置の
回復方法。