JPS63130348A - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、インクジェット記録装置に関し、特にインク
液を安定して吐出させる手段を具えたインクジェット記
録装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、インクジェット記録装置においては、非記録時
に記録ヘッドのノズル等インクの吐出口の内部にインク
液を残したまま放置されることが多い。

従来のインクジェット記録装置としては、記録ヘッドの
ノズル先端部に接合可能なキャッピング手段を設け、非
記録時には当該接合を行うことにより、いわば記録ヘッ
ドに蓋をかぶせた状態で周囲の雰囲気から密封し、かつ
接合部分の空気層をインクの蒸気で満たして飽和蒸気圧
にすることによってノズル内のインク液の乾燥および粘
度の増加が防止されるようにしたものがある。

しかしながら、かかる装置では、低湿環境下や長期間記
録を休止するような場合には、上記の如きキャッピング
を行って乾燥防止を図ってもインクの粘度の増加は避け
られず、従フて記録に際しての”ノズルからのインクの
不吐出を防止することが困難である。

このような不都合を解消するために、キャッピング手段
を介して吸引を行い、空気層を低圧状態となして、記録
ヘッドのノズル内のインクを吸い出すようにしたり、記
録ヘッドを含むインク供給系に対してポンプ手段を設け
、自動または手動により作動させてインクを加圧し、記
録ヘッドの全ノズルからインクを排出させるようにした
インクジェット記録装置がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このようなインクジェット記録装置にあ
っても、周囲の環境条件や記録動作条件の如何を問わず
、常に最良の状態で装置を使用可能とするための配慮は
なされていなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、かかる問題点を解決し、いかなる条件下でも
常に最適の状態で記録を行うことができるインクジェッ
ト記録装置を提供することを目的とする。

そのため、本発明では、第１図に示すように、被記録材
Ｐの記録面に対してインクを吐出するための吐出部材１
００と、吐出部材１００に対して配設され記録信号Ｃの
人力に応じて吐出を行わせる吐出圧を発生する吐出手段
１１０と、吐出部材１００から強制的にインクを排出さ
せる圧力を発生する排出手段１２０と、排出手段１２０
および吐出手段１１０を同時に駆動することにより吐出
部材１００に貯まったインクを排出させる制御手段１３
０とを具えたことを特徴とする。

（作　用） すなわち、本発明によれば、環境条件によって吐出部材
１００の内部にあるインクが記録に適さない状態となっ
ている場合やその内部に塵埃、気泡等異物が混入してい
る場合において、吐出条件の適正化処理を行うにあたり
、排出部材１２Ｇおよび吐出手段１１０を同時に駆動す
ることができ、これにより吐出部材１００の構造によら
ず充分な圧力を得て排出を行うことができるようになる
。

〔実施例〕

第２図は、本発明インクジェット記録装置の概要を示す
斜視図である。ここで１２は、モータ１２Ａ（第４図参
照）により駆動され、紙等の被記録材（不図示）を搬送
し、記録面を形成・保持するためのプラテンローラであ
り、連続紙またはカット紙形態の被記録材は、記録ヘッ
ド１５とプラテンローラ１２との間をピンチローラ（不
図示）によりプラテンローラ１２に押し当てられながら
搬送される。記録ヘッド１５はキャリッジ１４の上に搭
載されており、２本のガイドレール１３ａおよび１３ｂ
に沿って図中Ｓ方向に駆動され、その過程で被記録材に
対する記録が行われる。このキャリッジ１４は、プーリ
１８ａと１８ｂとの間に設けられたベルト１９およびプ
ーリ１８ａを介してモータ１６の軸１７に接続され、モ
ータ１６の回転に応じてＳ方向の駆動が行われる。

記録ヘッド１５は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンダ（
Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｂ）の４色に対
応して４つの記録ユニットを有する。それらＹ、Ｍ、Ｃ
およびＢの記録を行う記録ユニットには、それぞれ、途
中にギアポンプ２３Ｙ　、　２３Ｍ　。

２３Ｇおよび２３Ｂを配設した供給管（バイブ）２１Ｙ
　、　２１Ｍ　、　２１Ｃおよび２１Ｂを介して、イン
クタンク２２Ｙ　、　２２Ｍ　、　２２Ｃおよび２２Ｂ
からインクが供給される。また、それらユニットを、そ
れぞれギアポンプを途中に有さないバイブを介しても対
応したインクタンクに接続する。なお、このバイブは、
第２図においては、簡略化のためにイエローのインク供
給を行うバイブ２４Ｙのみを図示した。

１００は、記録ヘッド１５のホーム位置ＨＰにおいてヘ
ッド１５の吐出部と対向しｆ方向に移動してヘッド１５
に接合可能な接合部である。

第３図は、記録ヘッド１５を構成する各記録ユニット７
の一構成例を示す。図中３１はアルミニウムまたはＳｉ
Ｃ等の材料で形成した基板であり、その上にＳｔから成
る基層３２が積層されている。この基層３２は、Ｓｉウ
ェハから切り出されたもので、この上にノズル部分を形
成していくものである。なお、基板３１の材質は、その
上層のＳｔと熱膨張率が近似しているＳｉＣ等の方が熱
衝撃の点からは有利であるが、熱伝導性が低いため昇温
が激しい、一方、アルミニウムは放熱特性は良好である
が、上層のＳｉとの熱膨張率が大きく異なるため熱衝撃
の点で問題がある。従って、記録ヘッドを構成するにあ
たってはその設計諸元等を考慮して適宜暴風３１の材質
を選択するのが望ましい。

基層３２の上には、制御部（第４図参照）から供給され
る画像信号により駆動される電気熱変換素子（ヒータ）
３８からの発熱を所定時間保持するための蓄熱層３３が
、例えば５ｉ０２で形成されている。この蓄熱層３３の
表′面上に形成すれるインク流路３９の中には、例えば
ＨｆＢ２から成るヒータ３８が配設されており、図示し
ないアルミニウム等の電極を介して制御部に接続されて
いる。このヒータ３８は、例えば画像信号１パルス毎に
約５〜１５μ秒の間通型され、これによりインク流路３
９の中のインク液を急激に加熱、気化せしめ、以て吐出
口３７からインク滴を吐出させる。また、ヒータ３８の
表面は図示されていないが、電気的絶縁性、耐熱性、耐
液性、耐キャビテーション性の優れた５ｉ０２　、　Ｔ
ａ等の材料で被覆されている。

インク流路３９を限界する隔壁３６と天井板３５とはド
ライフィルムを露光することにより形成でき、それらは
接着層３４を介して接合されている。またインク流路３
９へのインク供給は液室４０を介して行なわれ、この液
室４０に上述のバイブを接続する。

このように構成した記録ユニット７を、基板３１に設け
た取付部材（不図示）を介し、吐出口３７を第２図中縦
方向に整列させた状態でキャリッジ１４上にインク色に
対応させて４個載置固定し、記録ヘッド１５を構成する
。

第４図は本発明インクジェット記録装置の制御系の一構
成例を示す。図中２２はインク液を貯留したタンク２２
Ｙ、　２２Ｍ、　２２Ｃ，２２Ｂを代表して示すタンク
である。インクタンク２２の上にはインクカートリッジ
３が設けられ、所謂チキンフィード方式によって、イン
クカートリッジ３中のインクが、インクタンク２２内の
インク量が常に一定になるように補給される。このイン
クタンク２２内のインクの液面が一定に保たれることは
、インクを安定して吐出する上で望ましい。また、イン
クタンク２２内のインク２の液面が常に記録ユニット７
の配設された高さより下方に位置づけられるようになし
、記録ユニット７内のインクには若干の負圧がかかるよ
うにすることにより、非吐出時において吐出口３７から
はインクが漏洩しないようにする。

符号２３は第２図におけるポンプ２３Ｙ、・・−，２１
Ｂを、符°号２１はバイブ２１Ｙ、・・・、２１Ｂを、
符号２４はバイブ２４Ｙ等をそれぞれ代表して示すもの
である。ここで、このポンプ２３は、インクタンク２２
より下方に配設し、バイブ２１中に空気が容易に混入し
ないようにする。ポンプ２３は記録ユニット７中のイン
クの粘度が高くなり正常な吐出ができなくなると予想さ
れる場合に作動してインクを圧送し、記録ユニット７中
のインクを吐出口３７より排出させるために用いるもの
であり、記録中はポンプ２３を停止させておく。バイブ
２４は、ポンプ２３を作動させた時に記録ユニット７内
のインク液を一部導出して記録ユニット７に取り込まれ
ている気泡を排出するとともに、記録中に１本のバイブ
２１では不足しがちなインク供給を円滑に行うために配
設したものである。

すなわち、本実施例では、記録ユニット７へのインクの
供給は吐出口３７からインクが吐出した際の毛細管現象
によってなされるものであるから、比較的細いバイブを
介しての記録ユニット７へのインクの補給は、吐出回数
の多い画像記録を行う場合には、インクの補給が追いつ
かないことが考えられる。特に本実施例のようにバイブ
２１の途中にギアポンプの如きポンプ２３を設けると、
このギアポンプがインクの流れを妨げることになるので
、抵抗の少ない供給バイブをさらに１木配設するのが好
ましい。しかしながら、１本のバイブでもインク補給が
円滑に行われる構成であれば、バイブは１木であっても
よいのは言うまでもない。

なお、本実施例にあっては、記録ユニット７内に混入し
た気泡は、ギアポンプ２３によりバイブ２１を介して記
録ユニット７に供給されるインクの圧力によって記録ユ
ニットの液室からパイプ２４側に移送されるが、この場
合パイプ２４は記録ユニット７の吐出口３７からはイン
クが押し出されかつバイブ２４側に気泡が移送され、し
かも記録ユニット７がインク圧力によって破壊しないよ
うに設定しなければならない。そこで、本実施例ではバ
イブ２４としてバイブ２１よりも大なる管径のバイブを
選定し、バイブ２１よりユニット７の上方に接続する。

８および９は、それぞれ記録ユニット７の側面（第３図
中基板３１の裏面側）に設けられ、インクを記録ユニッ
ト７の外部から加熱する外部加熱手段としてのニクロム
線等を有するヒータ、および記録ユニット７内のインク
液温を検出するための検出手段としてのサーミスタであ
る。４５はサーミスタ９の検出出力に応じヒータ８に通
電を行ってインク液温を適切な値とするための温度制御
部である。

温度制御部４５は、例えば簡単な論理回路やドライバ等
で構成でき、例えばインク液温が１５℃以下であること
がサーミスタ９の検出信号により検知されたときに、ヒ
ータ８に通電し、記録ユニット７内のインク液温を１５
℃まで上昇させるような制御を行う。あるいは、インク
液温が高い方が粘度が低下し、高速応答性が良好となる
ので、特に記録速度を高速とする場合には、記録ユニッ
ト７を２５℃〜５５℃の範囲内で、好ましくは、３０℃
〜５０℃の範囲で使用するのが好ましいのでこの場合に
は、電源投入と同時にヒータ８に通電を行い、記録ユニ
ット７を上記所定の温度範囲まで上昇させるような制御
を行うようにしてもよい。

なお、加熱手段として動作範囲を適切に選定した正特性
のサーミスタを用い、サーミスタ９を用いることなく間
ループで制御を行うようにしてもよい。

１００は、モータ１０２の回転に応じて回動しその所定
の回動位置において記録ユニット７の吐出口３７を有す
る吐出面７＾に対して接合可能なキャップ部１０および
清掃部１１を有する接合部である。

キャップｌＯは非記録時あるいは吐出回復処理時等にお
いて吐出面７Ａに接合してこれを覆う部材であり、吐出
口３７より吐出されたインクを回収する部材を設けるこ
ともできる。また、清掃部１１は例えば塵埃を生じない
高分子の吸液性多孔質材料をローラ状、ベルト状あるい
はチップ状に形成した部材とすることができる。

１１０は、キャリッジ１４がホーム位置■Ｐに位置づけ
られたときに、接合部１００を吐出面７Ａに対して接合
／１１！脱させるための運搬部であり、例えばモータ等
駆動手段およびギア、カム等伝動機構で構成することが
できる。

５０は電源スィッチ、記録開始指令スイッチ等操作者が
操作を行うための操作部材や、装置状態等を操作者に報
知するための表示部材等を設けたコンソールである。２
００はコンソール５０からの指令信号やサーミスタ９か
らの温度検出信号等に応じて上述の各部を制御する制御
部であり、例えばマイクロコンピュータ形態のＣＰＵ　
、そのＣＰＵが実行する第５図示の制御手順等を格納し
たＲＯＭ、作業用のＲＡＭ、およびインタフェース回路
、増幅回路等を有する。

第５図および第６図は、それぞれ、本発明装置による記
録処理手順の一例を示すフローチャート、および動作シ
ーケンスの一例を示すタイミングチャートである。

電源投入時（第６図の時点ＴＡ）には、まずステップＳ
ｌにおいて各部の初期化および初期設定を行う。このと
き、吐出面７＾とキャップ部ｌＯとの接合がなされてい
なかった場合には、この初期設定においてその接合がな
されるようにする。次にステップＳ３にてサーミスタ９
の検出出力を用いて判定を行い、インク液が所定温度範
囲となるまで待機する。サーミスタ９、ヒータ８および
温度制御部４５の協働により、インク液温が吐出に適す
る値に達した場合（第６図の時点ＴＢ）には、ステップ
Ｓ３にて肯定判定がなされ、ステップＳ５に進む。なお
、これ以降は温度制御部４５はサーミスタ９の検出出力
に応じ、適宜ヒータ８をオン／オフさせながら記録ユニ
ット７の温度制御を行ってゆく。

ス芋ツブＳ５においては、ポンプ２３を所定期間、例え
ば数秒間作動させるとともに、この期間中記録ヘッド１
５を構成する全記録ユニット７のすべてのヒータ３８を
駆動させて、記録ユニット７のすべてのインク流路３９
内のインクを吐出口３７から外方へ排出する。なお、こ
のとき記録ユニット７内のインクに加えられる圧力は記
録ユニット７を破壊する力よりも小さく、かつ粘度が高
くなったインクを吐出口３７から押し出す最低限の圧力
よりも大であるようにする。

このように記録ユニット７から、インクを押し出すと、
記録ユニット７の吐出面７Ａはインクで濡れ、後の処理
においてこのままインクを吐出しても、インク滴が充分
に届かないことが考えられる。そこで、本例では、ステ
ップＳ７にて運搬部１１０およびモータ１０２を適切に
駆動してキャップ部１０にかえ清掃部１１を吐出面７Ａ
に接合させ、記録面７Ａに付着したインク液を吸収させ
る（第６図の期間ＴＣ）。

この吐出面７Ａの清掃動作が完了した時点で、記録動作
可能（レディ状態）の信号を発し、コンソール５０に設
けた表示部にその旨の表示を行う。

これと同時に、あるいは若干前後して、ステップＳ９に
て記録ユニット７を再びキャップ部１０で覆い、吐出口
３７に蓋をして密閉する。

このレディ状態では、ステップ５１１の判別処理を行う
ことにより、コンソール５０あるいはホスト装置から供
給されるプリント信号やコピー信号などの記録開始指令
の人力を待機する。記録開始指令を入力した場合（第６
図の時点ＴＤ）には、キャップ部ｌＯは記録ヘッド１５
から離脱し、続く記録処理を行うが、このとき、当該離
脱の直前に、ステップ５１３にて記録ヘッド１５を構成
する全記録ユニット７を駆動させて総ての吐出口３７か
らそれぞれ数滴ないし数十滴のインクの吐出を行わせる
。この場合は、既に温度制御部もなされ、記録に適さな
いインクも排出、清掃されており、通常のインク吐出動
作と変わらず、従って吐出面７Ａは濡れないので、本例
にあっては清掃処理を行わない。

この吐出処理の直後に記録ヘッド１５はキャップ部１０
を離れ（第６図中時点ＴＥ）　、記録紙上を走査し、ス
テップＳ１５にてホスト装置から制御部２００を介して
供給される画像信号につき記録処理を行う（第６図中時
点ＴＦないしＴＧの期間）。

次に、ステップ５１７にて所定量の１単位の凪録、例え
ば記録紙１枚分の記録処理が行われたか否かを判定する
。ここで、否定判定であればステップ５１５に復帰して
引続き記録を行い、肯定判定であればステップＳ１９に
進み、供給された画像信号についてのすべての記録が終
了したか否かを判定する。ステップ５１９にて肯定判定
された場合にはステップＳ９に復帰し、吐出面７Ａにキ
ャッピングを施して次の記録開始指令を待機する。なお
、記録終了時に電源がオフと・された場合（第６図の時
点ＴＪ）には、記録ヘッド１５はキャップが施されたま
まとなる。

ステップ５１９で否定判定がりされた場合、すなわち引
続き連続記録を行う場合には、ステップ５２１に進み、
ヘッド１５をホーム位置に復帰させてキャップ部１０と
の接合を施しく第６図の時点ＴＩ）　、全吐出口３７か
ら若干の時間吐出を行わせ（第６図時点ＴＩ）　、ステ
ップ５１５に復帰する。

この吐出処理は、条件の良い環境下では行わなくとも良
いが、特に低湿環境下でＡｌサイズやＡ２サイズのよう
に大面積の記録紙に画像記録を行う場合に特に有効であ
る。すなわち、例えば１２８個の吐出口、４０００ＰＩ
　（ドツト／インチ）の記録ユニットを駆動周波数１ｋ
Ｈｚで駆動させた場合、Ａｌサイズの記録紙に記録を行
うには約２５分を要するが、この間記録ユニットの１２
８個の吐出口のうち全くインクを吐出しないものや、吐
出が比較的少いものがある場合もある。このような場合
、低湿環境下では、その吐出口に連通したインク流路内
のインクが乾燥し、粘度が増加する。従って、本例のよ
うに画像記録後、ステップＳ２１の処理によってキャッ
プおよびインク吐出を行うことにより、以後の吐出不良
、ひいては所謂画像の白抜けを確実に防止できることに
なる。

本実施例では特に、電源投入後記録開始前のステップＳ
５の処理においてポンプ２３ならびに記録ユニット７を
駆動することにより、いずれかの一方のみでは除去しき
れない液室４０やインク流路３９内の気泡や塵埃、記録
に不適のインクを排出することができるようになった。

例えばポンプ２３の駆動のみではすべてのインク流路３
９に均一ないしは十分な加圧を行うことが困難であるが
、木実す八個のように記録ユニット７を同時に駆動する
ことにより、上記排出に十分な圧力を得ることができる
よケになった。このステップＳ５のような処理は、電源
没入時のみならず、長期間の記録休止後においても行う
ようにしてもよい。

なお、本実施例においては、所定量の記録、すなわち記
録紙１枚分の記録後に吐出処理を行うようにしたが、良
好な環境条件下で連続記録を行うような場合、あるいは
Ａ４サイズの如き比較的小面積の記録紙に対して連続記
録を行うような場合には、当該連続記録終了後に吐出処
理を行うようにしてもよい。すなわち、所定量の記録と
は、任意所望に設定することができるのは言うまでもな
い。

また、ステップ５２１の吐出処理後の復帰先についても
、例えばカット紙を用い、紙セツト毎に記録開始指令を
与えて記録を行うような場合には、ステップＳｌｌに復
帰するようにしてもよいのは勿論である。

加えて、実施例においては清掃部およびキャップ部を軸
のまわりに回動可能な接合部に一体に設けたが、これら
は種々の構成とすることができるのは勿論である。例え
ばそれらをホーム位置）ＩＰ近傍において並置された部
材となし、記録へラド１５を処理に関連して適切に位置
づけることにより、キャッピングやクリーニングが行わ
れるようにすることもできる。あるいは、接合部の単一
の接合面に清掃部とキャップ部とを一体に設けてもよい
。

さらに、記録ユニットの加熱処理の制御は、制御部から
独立した温度制御部により行われるようにしたが、制御
部による制御の下に、その処理の過程で行われるように
することも容易である。またその加熱処理についても、
いわば外部より加熱を行う上述の実施例にのみ限られず
、本例の如く電気熱変換体を用いた記録ユニットを採用
する場合には、例えばインクが吐出されない範囲の駆動
パルスを電気熱変換体に適宜供給していわば内部から加
熱を行うようにしてもよく、あるいは外部および内部加
熱を併用してもよい。

さらに加えて、記録ユニットのインク流路内のインクを
外へ排出する手段を構成する要素として、上述の実施例
ではインク供給側に配設したポンプを用いて行うように
したが、ポンプ等吸引手段を接合部側に設け、キャップ
部と吐出面との接合時にキャップ部を介して吸引を行う
ことにより、流路内のインクが吸い出されるようにして
もよい。

さらに、本発明は、記録面に対してインクを吐出するこ
とにより記録を行うインクジェット記録装置であれば、
その形態、記録方式を問わず広く適用できるのは勿論で
ある。例えば、実施例の如く記録ヘッドを走査して記録
を行う形態のインクジェット記録装置のみならず、記録
紙の幅方向にその全幅にわたって記録ヘッドを配設した
所謂フルマルチタイプの装置にも容易に適用できる。ま
た、吐出エネルギ発生手段として上述の電気熱変換体を
用いた装置のみならず、例えば電気／機械エネルギ変換
体を用いたインクジェット記録装置であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、記録ヘッド内の
インクを強制排出させる手段と記録ヘッドとを同時駆動
してインク排出を行うようにしたので、ヘッド内にある
気泡、塵埃等が有効に除去され、従っていかなる環境条
件下、記録動作条件下でも記録にあたっては常に最適の
状態で吐出が行われるので、インクジェット記録装置の
安全性および画像記録品位を格段に高めることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明インクジェット記録装置の全体構成図、 第２図は本発明装置の機械的構成の一例を示す斜視図、 第３図は第２図示の装置における記録ヘッドを構成する
記録ユニットの一構成例を示す斜視図、 第４図は本発明装置の機械的構成および電気的構成を含
む制御系の一構成例を示す説明図、第５図および第６図
は、それぞれ、本発明装置による記録処理手順の一例を
示すフローチャート、および動作シーケンスの一例を示
すタイミングチャートである。 ７・・・記録ユニット、 ７Ａ・・・吐出面、 ８・・・外部ヒータ、 ９・・・サーミスタ、 １０・・・キャップ部、 １１・・・清掃部、 １２・・・プラテンローラ、 １４・・・キャリッジ、 １５・・・記録ヘッド、 ２１、２４・・・供給管（パイプ）、 ２２・・・インクタンク、 ２３・・・ポンプ、 ３７・・・吐出口、 ３８・・・電気熱変換体（ヒータ）、 ３９・・・インク流路、 ４０・・・液室、 ４５・・・温度制御部、 ５０・・・コンソール、 １００・・・接合部、 ２００・・・制御部。 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被記録材の記録面に対してインクを吐出するための
   吐出部材と、 該吐出部材に対して配設され記録信号の入力に応じて前
   記吐出を行わせる吐出圧を発生する吐出手段と、 前記吐出部材からインクを強制的に排出させる圧力を発
   生する排出手段と、 該排出手段および前記吐出手段を同時に駆動することに
   より前記吐出部材に貯まったインクを排出させる制御手
   段とを具えたことを特徴とするインクジェット記録装置
   。 ２）特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記録装
   置において、前記制御手段は装置の電源投入直後を含む
   記録休止後において前記駆動を行うことを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載のインクジ
   ェット記録装置において、前記排出手段は前記吐出部材
   に向けてのインクの供給路途中に配設された加圧手段を
   有することを特徴とするインクジェット記録装置。 ４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの項
   に記載のインクジェット記録装置において、前記吐出部
   材の吐出口に接合可能で当接接合時に前記吐出口を清掃
   する清掃手段を具え、前記制御手段は前記排出を行わせ
   た後に前記清掃手段を駆動して前記清掃を行わせること
   を特徴とするインクジェット記録装置。