JPH09207336A

JPH09207336A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH09207336A
Application number: JP1882596A
Authority: JP
Inventors: Takashi Inoue; 敬井上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1996-02-05
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】液路などに残留する残留泡除去のために、格
別のポンプ機構などによらず、記録動作中の吐出エネル
ギ発生手段の駆動によって発生する圧力を利用して連続
的に残留泡の排除を行うことができ、記録全体のスルー
プット向上に貢献するインクジェット記録装置を提供す
る。【解決手段】吐出エネルギ発生手段（例えば電気熱変
換体）３の駆動により液路（チャンバ）１内の残留泡６
をインクと共に排出可能な泡排出通路５Ａ，５Ｂを液路
１に開口させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に関し、詳しくは、インクを飛翔的液滴となして
吐出させ記録を行う記録ヘッドを具えたインクジェット
記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のインクジェット記録装置
としては、その記録手段である記録ヘッドにインク吐出
エネルギ発生素子として例えば発熱抵抗体（電気熱変換
体）を有し、これに接するインクに熱エネルギを供給し
て気相変化により生じる発泡時の圧力を利用したもの、
あるいは圧電素子（ピエゾ素子）を有し、これに接する
インクに直接圧力を加えるようにしたもの等が知られて
いる。なお、かかる記録ヘッドに関してはすでに数多く
の発明や提案がなされてきており、また、そのような記
録ヘッドを利用した記録装置も今日多く実用化されてき
た。

【０００３】ところで、これまでの記録ヘッドではその
液路や液室に不消滅の残留泡が生じることがある。かか
る不消滅残留泡は記録時にまれに起こる現象であり、例
えばインクの再充填時などに外気が液路や液室に取り込
まれてしまったり、電気熱変換体によりインクの吐出を
行うものにあってはインクに発泡、消泡が繰返される過
程で消泡し切れなかった僅かな泡が逐次貯留されて液路
や液室に不消滅気泡となって残留するものである。しか
して、このような不消滅残留泡のために吐出力が充分発
生できなかったり、インクの吐出速度や吐出量に減少や
不安定を生じ、さらには不吐出といった不都合が発生す
る原因となり、記録画像に濃度むらや横すじを発生させ
画像の記録品位を低下させる。なお、かかる不都合の発
生を防止するために、これまでは吐出口側からポンプに
より強制的にインクを吸引してインクと共に不消滅残留
泡の排除をするとか、インクタンク内のインクを加圧す
ることで吐出口からインクと共に残留泡を排出させる、
あるいは記録を行う直前に予備吐出を行わせるなどの対
策がとられてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の不消滅残留泡の除去対策では泡の滞留場
所や条件次第で、完全に除去し切れないことがあり、残
留泡があるまま記録を継続したのではますます泡を大き
く成長させてしまい、特にこのように成長した残留泡は
その除去が一層難しくなる。

【０００５】また、記録中に残留泡除去のための回復動
作を頻繁に行うのでは記録全体のスループットを低下さ
せる。

【０００６】さらにまた、吸引や格別の予備吐出を行わ
せるのに適したポンプ機構を回復手段として設ける必要
があり、それ丈コストの上昇を招く。

【０００７】本発明の目的は、残留除去のために格別の
ポンプ機構などを設ける必要がなく、記録動作中でも常
に残留泡の除去が連続的に行われることでそれだけ記録
全体のスループット向上に貢献するインクジェット記録
装置を提供することにある。

【０００８】

【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、本発明の第１の形態は、供給口から導かれたイン
クを吐出口から吐出するための吐出エネルギ発生手段を
液路に有し、該吐出エネルギ発生手段の駆動により前記
吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェット
記録装置において、前記吐出エネルギ発生手段の駆動に
より前記液路中の残留泡を前記インクと共に排出可能な
泡排出通路を前記液路に開口させたことを特徴とするも
のである。

【０００９】また、本発明の第２の形態は、並列配置さ
れた液路のそれぞれにインクを供給する供給口とインク
を吐出する吐出口と、該吐出口からインクを吐出するた
めの吐出エネルギ発生手段とを有し、該吐出エネルギ発
生手段の選択的駆動により記録を行うインクジェット記
録装置において、前記吐出エネルギ発生手段の選択的駆
動により個々の液路から残留泡を前記インクと共に排出
可能な共通する泡排出通路を前記個々の液路に開口させ
たことを特徴とするものである。

【００１０】さらにまた、本発明の第３の形態は、第１
または第２の形態のものにおいて、前記泡排出通路ない
し共通する泡排出通路に導かれたインクおよび残留泡は
インクタンクに導かれることを特徴とするものである。

【００１１】本発明によれば、吐出エネルギ発生手段の
駆動によって発生する圧力変動を利用して液路中に滞留
する残留泡を泡排出通路により排出することができる。
また、第２の形態によればパルス圧力の発生位相が隣接
する液路ごとに僅かづつではあるがクロストーク対策と
して異ならせてあるのが一般的で、これを利用して共通
する泡排出通路中に泡を運ぶインク流を発生させること
ができる。

【００１２】さらにまた、第３の形態によれば、上記の
作用に加えて、インクおよび残留泡をインクタンクに導
くことができるので、インクを無駄に外部に排出するこ
となく再使用することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】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】図１は本発明の第１実施例としてサイドシ
ュータ方の単一液路からなるインクジェット記録素子へ
の適用例を示す。なお、図１の（Ａ）はインク吐出によ
る記録動作前の状態を、また、図１の（Ｂ）はインク吐
出による記録動作中の状態をそれぞれ示すものである。
これらの図において、１は液路（以下ではチャンバとい
う）、２はチャンバ１の側壁に開口するインク吐出口、
３はチャンバ１のインク吐出口２が開口する側壁と対向
する他方の側壁１Ａに配設された発熱抵抗体であり、発
熱抵抗体３とインク吐出口２とは吐出方向において、そ
の形成位置がほぼ一致している。また、４はチャンバ１
へのインク供給路、５Ａおよび５Ｂは本例の場合、イン
ク供給路４とは反対側のチャンバ上方の囲壁１Ｂに設け
られた本発明にかかるそれぞれ泡排出通路であり、６は
チャンバ１内に滞留している残留泡を示す。

【００１５】チャンバ１内に滞留する残留泡６は通常の
場合、チャンバ１を構成する囲壁の周囲部が多く、特に
上方の囲壁や四隅等に沿った状態で存在する。そこで、
このような個所に滞留する残留泡６をインクの吐出等に
よって誘い出そうとしても容易でないが、本実施例のよ
うに残留泡が滞留し易く、かつインクの吐出方向とは交
差する方向に泡排出通路５Ａ，５Ｂを設けることで、イ
ンク吐出時に吐出エネルギ発生源から得られる圧力を利
用して残留泡６を泡排出通路５Ａ，５Ｂに導くことがで
きる。図１の（Ｂ）は記録動作時に発熱抵抗体３と接す
るインクに熱を与えて膜沸騰を生じさせ、膨張させた気
泡７の発生圧力によりインクをインク吐出口２から吐出
させる時にその圧力を利用して矢印で示すように残留泡
６を泡排出通路５Ａ，５Ｂに導いた状態を示す。

【００１６】なお、この場合、泡排出通路５Ａ，５Ｂの
チャンバ囲壁５Ｂに連通する少なくとも開口部５ＡＡ，
５ＢＢの合計面積はインク吐出口３およびインク供給路
４の供給口４Ａの断面積より小さくないと吐出エネルギ
発生源（本例の場合は発熱抵抗体）３によって発生され
た吐出圧力が弱められて正常にインク吐出が行われなく
なる。また、インク供給路４からのインク再充填がうま
く行われず、さらには残留泡６がインクと共にチャンバ
１に逆戻りして排出されなくなる虞がある。なお、泡排
出通路５Ａ，５Ｂの排出側出口は大気を取り込まない形
で大気に連通させておくようにする。図２は上記の構成
を模式的かつ立体的に示したもので、ここで、８はイン
ク吐出口３から吐出されたインク滴であり、その飛翔状
態を示す。

【００１７】続いて図３に従い、本発明の第２の実施例
について説明する。

【００１８】第２実施例は吐出エネルギ発生源（本例の
場合も発熱抵抗体）３がチャンバ１内のインク吐出方向
に沿った面に設けられるエッジシュータ側のインクジェ
ット記録素子への適用例である。ここで、１５は泡排出
通路であり、本例の場合泡排出通路１５が発熱抵抗体３
とインク吐出口２との間の液路（チャンバ）１の天板１
Ｃ側に設けられているが、その位置は残留泡６が滞留し
易いような位置、殊にその排出がし易いような位置であ
る限り、図３に示すような位置に限られるものでないこ
とはいうまでもない。

【００１９】本実施例においても図３の（Ｂ）に示すよ
うに発熱抵抗体３上に記録時に発生する気泡７の圧力を
利用して残留泡６を泡排出通路１５に導くことができ
る。本実施例では泡排出通路１５の開口部１５Ａ部分を
インク吐出方向とは交差する方向とし、かつ、吐出口２
側に向けて斜めに傾けるようにしたが、泡排出通路１５
をインク吐出方向に平行とせず、また、発熱抵抗体３の
直上に設けない限り、その開口部１５Ａの位置および泡
排出通路１５のチャンバ１との交差角度はどのようであ
ってもよい。このことは、仮にインク吐出方向にほぼ平
行に泡排出通路１５を設けたり、発熱抵抗体３の直上に
開口部１５Ａを設けたりすると、吐出エネルギがインク
吐出口２からのインク滴吐出に有効に使われなくなる虞
があることによる。図３の（Ｂ）は記録時の発生気泡７
によってインク滴８の吐出と共に残留泡６が泡排出通路
１５に導かれる状況を示す。

【００２０】図４は本発明の第３実施例として、液路す
なわち吐出インクを保持するチャンバ１が並列配置さ
れ、個々のチャンバ１に配設されている発熱抵抗体３が
選択的に駆動されて記録が行われる形態のインクジェッ
ト記録装置への適用例を示す。なお、本実施例はサイド
シュータ側への適用例である。図４において、個々のチ
ャンバ１に配設された泡排出通路５Ａ，５Ｂは泡が途中
で滞留したり、逆流したりしないように滑らかなカーブ
を保ちつつ１本の泡共通排出通路２５に接続されてい
る。しかしてこの泡共通排出通路２５は一方向通路とし
て一端は閉塞されると共に他端はインクタンク２６に開
口する。

【００２１】このように並列配置された複数のチャンバ
１および発熱抵抗体３からなる記録素子を具えたインク
ジェット記録ヘッドでは一般に複数の発熱抵抗体３が同
時駆動されると共に隣接するチャンバ１では駆動パルス
の位相が僅かづつずらされているため、駆動にかかわる
それぞれのチャンバ１においてインク吐出圧が発生する
と共に泡共通排出通路２５ではインク流が発生する。そ
して、これらのインク吐出圧の一部が残留泡６を一部の
インクと共に個々の泡排出通路５Ａ，５Ｂを介して泡共
通排出通路２５に導くポンピング作用として働き、残留
泡６はインクタンク２６を介して大気中に放出されると
共に、その排出に伴って流動したインクをインクタンク
２６に戻すことができ、無駄にインクを消耗することが
ない。２７はインクをインクタンク２６から各チャンバ
１に導くためのインク供給通路である。なおこの場合、
泡共通排出通路２５に流れるインクの流れによって駆動
にかかわらなかったチャンバ１にも吸引力が発生するの
で、このチャンバ１からも残留泡６をインクと共にその
チャンバ１の泡排出通路５Ａ，５Ｂを介して吸引するこ
とになり、吐出機能回復動作としても貢献する。

【００２２】なお、以上に述べた各実施例では、インク
吐出エネルギ発生素子として発熱抵抗体（電気熱変換
体）を設けた記録素子を有する場合について述べてきた
が、インク吐出エネルギ発生素子としてはかかる電気熱
変換体に限られるものではなく、例えば圧電素子を設け
たものであっても本発明が適用可能であることは勿論で
ある。

【００２３】また、第３実施例としてサイドシュータ型
の記録素子を複数有する場合について説明したが、エッ
ジシュータ型の記録素子が複数配列されるものであって
もよい。

【００２４】本発明の要は、インクを吐出させるために
吐出エネルギ発生素子をチャンバ内に有し、前記吐出エ
ネルギ発生素子によって得られた吐出圧を利用してイン
ク吐出を行うものにあって、記録素子の吐出機能を損わ
ないようにして残留泡を排除する通路を設けることにあ
り、かかる要旨から逸脱しない限り本発明の形態はどの
ようなものであってもよい。

【００２５】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００２６】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１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て、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。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１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
４３４５２６２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。

【００２７】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
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）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４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。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５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
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５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００２８】さらに、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を有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００２９】加えて、シリアルタイプのものでも、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インク
タンクが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。

【００３０】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を用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００３１】また、搭載され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
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば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るか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モード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。

【００３２】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を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を用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、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として使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、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、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。本発明においては、上述した
各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方
式を実行するものである。

【００３３】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、残留泡排除のために格別のポンプ機構を設けなくて
すみ、記録動作と共に残留泡を常に排除し続けることで
従来のように残留泡排除時期を失うことで排除しにくく
なる程残留泡を成長させることがなく、しかも記録全体
のスループットを向上させることができる。また、泡排
出通路を介して残留泡と共に排出されるインクをインク
タンクに戻すことで残留泡排除のために無駄にインクを
消費することなく、再利用することができる。

【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素子の構成を
その残留泡排除動作と共に（Ａ），（Ｂ）として示す説
明図である。

【図２】本発明の第１実施例にかかる記録素子の構成を
模式的に示す斜視図である。

【図３】本発明の第２実施例にかかる記録素子の構成を
その残留泡排除動作と共に（Ａ），（Ｂ）として示す説
明図である。

【図４】本発明の第３実施例にかかる記録素子の構成を
示す説明図である。

【符号の説明】

１液路（チャンバ）１Ａ側壁１Ｂ囲壁１Ｃ天板２インク吐出口３発熱抵抗体（吐出エネルギ発生源）４インク供給路４Ａ供給路５Ａ，５Ｂ，１５泡排出通路５ＡＡ，５ＢＢ，１５Ａ開口部６残留泡７気泡８インク滴２５泡共通排出通路２６インクタンク２７インク供給通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給口から導かれたインクを吐出口から
吐出するための吐出エネルギ発生手段を液路に有し、該
吐出エネルギ発生手段の駆動により前記吐出口からイン
クを吐出して記録を行うインクジェット記録装置におい
て、前記吐出エネルギ発生手段の駆動により前記液路中の残
留泡を前記インクと共に排出可能な泡排出通路を前記液
路に開口させたことを特徴とするインクジェット記録装
置。
【請求項２】前記泡排出通路は、前記インクの吐出方
向とは交差する方向に設けられることを特徴とする請求
項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】前記泡排出通路の前記液路に開口する少
なくとも開口部の断面積は、前記供給口および前記吐出
口の断面積より小さいことを特徴とする請求項１または
２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】前記液路中の残留泡は、前記吐出エネル
ギ発生手段の駆動によって発生する圧力により排出され
ることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記
録装置。
【請求項５】前記吐出エネルギ発生手段は、電気熱変
換体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記録装置。
【請求項６】前記吐出エネルギ発生手段は、圧電素子
によって構成され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記録装置。
【請求項７】並列配置された液路のそれぞれにインク
を供給する供給口とインクを吐出する吐出口と、該吐出
口からインクを吐出するための吐出エネルギ発生手段と
を有し、該吐出エネルギ発生手段の選択的駆動により記
録を行うインクジェット記録装置において、前記吐出エネルギ発生手段の選択的駆動により個々の液
路から残留泡を前記インクと共に排出可能な共通する泡
排出通路を前記個々の液路に開口させたことを特徴とす
るインクジェット記録装置。
【請求項８】前記個々の液路に開口する開口部と前記
共通する泡排出通路との間の個々の泡排出通路は、前記
インクの吐出方向とは交差する方向にほぼ上方に向けて
設けられることを特徴とする請求項７に記載のインクジ
ェット記録装置。
【請求項９】前記個々の泡排出通路の前記液路に開口
する少なくとも開口部の断面積は、前記供給口および前
記吐出口の断面積より小さいことを特徴とする請求項７
または８に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】前記液路中の残留泡は、前記吐出エネ
ルギ発生手段の駆動によって発生する圧力により排出さ
れることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット
記録装置。
【請求項１１】前記吐出エネルギ発生手段は、電気熱
変換体であることを特徴とする請求項７ないし１０のい
ずれかの項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】前記吐出エネルギ発生手段は、圧電素
子によって構成されることを特徴とする請求項７ないし
１０のいずれかの項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１３】前記泡排出通路ないし共通する泡排出
通路に導かれたインクおよび残留泡はインクタンクに導
かれることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか
の項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１４】前記吐出エネルギ発生手段は、電気熱
変換体であり、該吐出エネルギ発生手段の駆動により前
記インクに膜沸騰を生じさせ、その発泡による圧力変化
を利用してインクを吐出させるものであることを特徴と
する請求項１または７に記載のインクジェット記録装
置。