JP2814283B2 - インクジェット記録装置の回復方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被記録材にインクを吐出させて記録を行な
うインクジェット記録装置の回復方法に関する。

〔従来の技術〕

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置は、画
像情報に基づいて、紙やプラスチック薄板等の被記録材
上にドットパターンから成る画像を記録していくように
構成されている。

前記記録装置は、記録方式により、インクジェット
式、ワイヤドット式、サーマル式、レーザービーム式等
に分けることができ、そのうちのインクジェット式（イ
ンクジェット記録装置）は、被記録材にインクを吐出さ
せて記録を行なうように構成されている。

インクジェット記録装置は、ノンインパクト方式であ
るため騒音が少なく、多色のインクを使用してカラー画
像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。

しかし、インクジェット記録装置では、記録ヘッドの
微細な吐出口からインクを直接吐出させて記録を行なう
ので、インクを常に吐出可能な状態に保つために他の方
式には見られない特別な手段が必要である。

例えば、記録中にインクミストによるインク滴や紙ケ
バ等の異物が吐出口面に付着し、吐出不良が生じるた
め、シリアルスキャン方式の場合、装置本体側にワイパ
ーブレードを設けておき、記録ヘッドの移動を利用して
吐出口面をワイピングするなどの清掃動作が行なわれ
る。

また、前記シリアルスキャン方式の他、被記録材の略
全幅にわたる記録ヘッドを有するライン方式では、所定
の時期に回復手段を動作させるように構成されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕

しかしながら、上記従来技術では、記録ヘッドの温度
変化によるインクミスト発生量の変化を考慮していなか
ったので、記録中に記録ヘッドの温度上昇によるインク
粘度低下に起因して、吐出量が増大しインクミストが増
大した場合、設定された一定時間間隔の回復動作では吐
出機能を充分に回復させるのが難しいという技術的課題
があった。

本発明は上記技術的課題に鑑みてなされたものであ
り、本発明の目的は、記録中であっても、記録速度の低
下やインク消費量の増大を抑えた迅速な回復を実現する
ことができ、しかも、記録画像の不連続性を生じること
なく、正確な再開記録を簡易に行うことができるインク
ジェット記録装置の回復方法を提供することである。

〔課題解決のための手段〕

請求項１の発明は、上記目的を達成するため、インク
を吐出する記録ヘッドを搭載して移動するキャリッジを
有し、前記記録ヘッドから被記録材にインクを吐出して
記録を行うインクジェット記録装置の回復方法であっ
て、装置の電源投入時に或いは前記記録ヘッドによる記
録の前に前記記録ヘッドの回復を行う第１の回復工程
と、該工程の後、前記記録ヘッドによる記録を開始する
記録開始工程と、該工程の後、前記記録ヘッドの温度が
所定温度に達したか否かを判別する判別工程と、該工程
において前記記録ヘッドの温度が所定温度に達したと判
別されたら、前記キャリッジが移動して記録している最
中の行の記録を終了させ、しかる後に前記第１の回復工
程における回復の作動時間より短い作動時間の回復を行
う第２の回復工程と、を含むことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

（実施例１） 第１図は、本発明による回復方法を実施するのに好適
なインクジェット記録装置の要部構成を模式的に示す斜
視図である。

以下では、本発明をバブルジェット方式のインクジェ
ット記録装置に適用する場合を例示して説明する。

第１図において、１はキャリッジ２に搭載された記録
ユニットであり、該記録ユニット１は、複数個（図示の
例では、４個）の熱エネルギーにより記録を行なうバブ
ルジェット記録ヘッド３を有している。

各記録ヘッド３は、発熱素子等の電気熱変換体に記録
情報に応じたパルス電圧を印加し、該電気熱変換体から
発生する熱エネルギーにより気泡を生じさせてインクを
吐出するように構成されている。

すなわち、前記各記録ヘッド３は、熱エネルギーを利
用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドであ
って、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体が各
吐出口へ通じる液路内に配設されたものである。

また、前記各インクジェット記録ヘッド３は、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生じ
る膜沸騰による気泡の成長によって、吐出よりインクを
吐出させ、記録を行なうものである。

第１図のインクジェット記録装置では、記録ユニット
１は、４個の記録ヘッド3A、3B、3C、3Dから成り、それ
ぞれを例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに
対応させることができる。

13は被記録材搬送モータであり、12は前記モータ13に
より駆動され被記録材Ｐを矢印ｆ方向に搬送するための
搬送ローラであり、14は前記ローラ12と協働して被記録
材Ｐを平坦に保持して記録ユニット１に対する記録面を
形成するためのローラである。

記録中では、前記被記録材Ｐは、１行分の記録が終了
するごとに、矢印ｆ方向に所定ピッチづつ搬送される。

さらに、15はキャリッジ２に連結されたキャリッジ駆
動用ベルト、16は前記ベルト15を矢印Ｓ方向に駆動する
キャリッジモータ、18は前記キャリッジ２を案内支持す
るためのガイドシャフトである。

すなわち、キャリッジ２はモータ16の回転に応じて前
記ガイドシャフト18に沿って矢印Ｓ方向に往復移動し、
該移動に同期して前記記録ユニット１を駆動することに
より記録面に対する記録を行なうことができる。

第２図は、第１図中のキャリッジ２上に搭載された前
記複数個の記録ヘッド3A〜3Dの構成を模式的に示す斜視
図である。

第１図および第２図において、21は各記録ヘッド3A〜
3Dへそれぞれのインクを供給する供給管、22は各記録ヘ
ッド3A〜3Dからインクをインクタンク23へ戻す戻し管、
さらに、24は各記録ヘッド３の吐出状態を回復させるた
めの不吐出回復装置である。

前記不吐出回復装置24は、キャリッジ２がホームポジ
ションＨにきた時に記録ヘッド３が対面する位置に配設
されており、該記録ヘッド３に対してインクの加圧循環
動作を行なって複数記録ヘッド３の不吐出を解消するた
めに使用される。

第２図において、個々の記録ヘッド3A〜3Dには、該記
録ヘッドの温度を検出するための温度検出手段4A、4B、
4C、4Dおよび該記録ヘッドを加熱するためのヒータ5A、
5B、5C、5Dが取り付けられている。

前記温度検出手段4A〜4Dは、例えば、温度IC、サーミ
スタ、熱電対、バリスタなどを使用することができる。

また、前記ヒータ５としては、例えば、パワートラン
ジスタあるいは発熱素子を使用することができる。

前記各温度検出手段4A〜4Dによって検出された温度
は、温度制御装置に供給され、各記録ヘッド3A〜3Dの温
度が設定温度に保たれるように前記各ヒータ5A〜5Dのオ
ン・オフが制御される。

第３図は、第１図のインクジェット記録装置の加圧回
復系の概略構成を示す模式図である。

第３図は、ホームポジションＨにある記録ヘッド３の
吐出口面に前記不吐出回復装置24の密封部材を密着さ
せ、吐出口31を密閉した状態を示す。

第３図において、インクタンス23と記録ヘッド３の共
通液室30とは、前記インク供給管21およびインク戻し管
22で接続され、該インク供給管21の途中にインク圧送手
段としての回復ポンプ25が設けられている。

なお、第３図中の符号32は、前記共通液室30と各吐出
口31とを連通する各液路内に配設された吐出用熱エネル
ギーを発生するための発熱素子等の電気熱変換体を示
す。

次に、不吐出回復動作について説明する。

インクジェット記録装置では、記録ヘッド３の温度が
上昇した場合、インク粘度が低下し、インク吐出量が増
大する現象がある。

その時、インク吐出量が増大するに従い、インクミス
トが発生し易くなり、該インクミストが吐出口面に付着
し、その付着液滴により吐出口が塞がれて吐出不良が生
じ易くなる。

第４図は、吐出口密度が400dpiで128個の吐出口を有
するバブルジェット方式のインクジェット記録ヘッドに
おいて、駆動周波数3kHzで記録比率75％の記録を行なっ
た場合の記録ヘッド温度とその時に発生する不吐出の本
数との関係を示すグラフである。

第４図に見られるように、記録ヘッド３の温度が40℃
〜60℃になると、発生する不吐出回数は、30℃〜40℃の
時の約２倍にも達している。

第５図は、本発明の前提となる参考例としてのインク
ジェット記録装置の回復方法の回復動作のシーケンスを
示すフローチャートである。

第５図において、ステップS101で記録動作が開始され
たら、温度検出手段４による記録ヘッド３の温度検出を
開始し、ステップS102で記録ヘッド３の温度が設定温度
（この例では50℃とした）に達したか否かを判別し、設
定温度に達したら、ステップS103において、その記録ス
キャン（その行の記録）を終了した後、記録ヘッド３を
ホームポジションＨへ復帰させ、第３図の回復系のイン
ク経路、すなわち、インクタンク→インク供給管21→共
通液室30→インク戻し管22→インクタンク23の経路に沿
ってインクの加圧循環を行ない、インク吐出不良を回復
させる。

その後、ステップS101へ戻って再び記録スキャンを開
始し、上記動作を繰り返す。

以上説明したように、記録中の記録ヘッド３の温度上
昇時に発生し易い吐出不良を防止するため、該吐出不良
の原因である記録ヘッド温度上昇時に前述のような回復
動作を行なうので、記録中の吐出不良による画像品位の
低下を防止することができる。

前記回復のための手段としては、第３図のような加圧
循環機構の他、吸引力によるインク排出、エアによる吐
出口面上のインク滴の吹き落とし、あるいは、ワイパー
ブレードによる吐出口面上のインク液滴の拭き取りな
ど、回復の目的を達成できる方法であれば、種々の方法
を採ることができる。

第６図は、本発明によるインクジェット記録装置の回
復方法の一実施例の回復動作を示すフローチャートであ
る。

第６図において、ステップS201において、例えば、電
源投入時や記録ごとのように、定期的回復動作は、加圧
時間１秒で行ない、ステップS202で記録を開始し、ステ
ップS203で記録ヘッド３の温度が設定温度（本実施例で
は50℃）に達したか否かを判別し、設定温度に達したな
らば、ステップS204において、その記録スキャン（その
行の記録）を終了した後、記録ヘッド３をホームポジシ
ョンＨへ復帰させ、加圧時間0.1秒間の回復動作が行な
われる。

このように定期的に行なう加圧時間を大きくする理由
は、記録開始に先立って、固着した異物や増粘インク等
を吐き出させるためであり、記録途中で行なう加圧時間
を短くする理由は、インクミストによる吐出口付近の濡
れを除去するだけであり、少量の加圧で済むからであ
る。

これによって、インクの節約を図ることができる。

本発明の他の実施例では、記録ヘッド３の温度に応じ
て、記録スキャン後に行なう回復動作のタイミングを変
化させることもできる。

例えば、記録ヘッド３の温度が30℃〜40℃の時は、記
録スキャン３回目ごとに１回の回復動作を行ない、記録
ヘッド３の温度が40℃〜50℃の時は、記録スキャン２回
目ごとに１回の回復動作を行ない、記録ヘッド３の温度
が50℃以上の時は、毎スキャンごとに１回の回復動作を
行なうように制御される。

このような実施例によっても、記録ヘッド３の温度変
化に対応して回復動作の作動条件を変化させることによ
り、常に適正な回復動作を実行することができ、インク
の無駄な消費を無くすとともに、安定した高品位の画像
を記録し得るインクジェット記録装置が得られた。

第６図に示すようなインクジェット記録装置の回復方
法によれば、記録中の記録ヘッド３の温度上昇に伴うイ
ンクミスト発生量の増大に起因する吐出不良を防止する
ことにより画像品位の低下を防ぐことができ、しかも、
記録開始後に行う第２の回復工程の回復動作の作動時間
を電源投入時あるいは記録の前に行う第１の回復工程の
回復動作の作動時間より短くすることで、記録速度の低
下を防止するとともにインクの無駄な消費を無くすこと
ができる。

また、記録中に記録ヘッドが所定温度に達した時に、
当該記録中の行の記録を終了させてから、記録前の第１
の回復工程よりも短い時間の第２の回復工程を行うの
で、記録前には比較的長い時間の第１の回復工程によっ
て確実な回復を行うとともに、記録中には、比較的短い
時間の第２の回復工程によって、記録速度の低下やイン
ク消費量の増大を抑えた迅速な回復を実現することがで
き、しかも、進行中の行の記録を終了させた後に第２の
回復工程を行うことで、記録画像の不連続性を生じるこ
となく、正確な再開記録を簡易に行うことができる。

なお、以上の実施例では、本発明を、記録ヘッド３が
キャリッジ２に搭載されて被記録材Ｐ上を移動するシリ
アル方式のインクジェット記録装置に適用する場合を例
に挙げて説明したが、本発明は、フルマルチタイプの記
録ヘッドを用いたインクジェット記録装置においても、
同様に実施することができ、同様の効果を得ることがで
きた。

また、本発明は、記録ヘッドの数に関係無く実施する
ことができ、同様の作用効果を達成し得るものである。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバブ
ルジェット方式のインクジェット記録ヘッドおよび該記
録ヘッドを用いるインクジェット記録装置において、優
れた効果をもたらすものである。

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4740796号明細書に開示され
ている基本的な原理を用いて行なうのが好ましい。

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
る少なくとも一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ーを発生せしめ、記録ヘッド
の熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信号に一
対一対応し液体（インク）内の気泡を形成出来るので有
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
の成長収縮が行なわれるので、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。

尚、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、更に優れた記録を行なうことができる。

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、電気熱変換体の組み合わ
せ構成（直線状液流路又は直角液流路）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4459600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年第123670号公報や熱エネルギーの圧力液を吸収す
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としても本発明は有効で
ある。

更に、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとして
は、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘ
ッドの組み合わせによって、その長さを満たす構成や一
体的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいず
れでも良いが、本発明は、上述した効果を一層有効に発
揮することができる。

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。

又、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録
ヘッドに対しての回復手段、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
の組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を
行なう予備吐出モードを行なうことも安定した記録を行
なうために有効である。

更に、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ってでもよいが、異
なる色の複色カラー又は、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。

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体、あるいは上述の
インクジェットではインク自体を30℃以上70℃以下の範
囲で温度調整を行な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よ
い。

加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの
固形状態から液体状態への態変化のエネルギーとして使
用することで防止するか、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かして、
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、被記録材に到達する時点で既に固化し始めるもの
等のような、熱エネルギーによって初めて液化する性質
のインク使用も本発明には適用可能である。

このような場合、インクは、特開昭54−56847号公報
のように、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よい。

本発明においては、上述した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。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、請求項１の発明によ
れば、インクを吐出する記録ヘッドを搭載して移動する
キャリッジを有し、前記記録ヘッドから被記録材にイン
クを吐出して記録を行うインクジェット記録装置の回復
方法であって、装置の電源投入時に或いは前記記録ヘッ
ドによる記録の前に前記記録ヘッドの回復を行う第１の
回復工程と、該工程の後、前記記録ヘッドによる記録を
開始する記録開始工程と、該工程の後、前記記録ヘッド
の温度が所定温度に達したか否かを判別する判別工程
と、該工程において前記記録ヘッドの温度が所定温度に
達したと判別されたら、前記キャリッジが移動して記録
している最中の行の記録を終了させ、しかる後に前記第
１の回復工程における回復の作動時間より短い作動時間
の回復を行う第２の回復工程と、を含む構成としたの
で、記録前には比較的長い時間の第１の回復工程によっ
て確実な回復を行うとともに、記録中には、比較的短い
時間の第２の回復工程によって、記録速度の低下やイン
ク消費量の増大を抑えた迅速な回復を実現することがで
き、しかも、進行中の行の記録を終了させた後に第２の
回復工程を行うことで、記録画像の不連続性を生じるこ
となく、正確な再開記録を簡易に行うことができるイン
クジェット記録装置の回復方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回復方法を実施するのに好適なイ
ンクジェット記録装置の要部構成を示す模式的斜視図、
第２図は第１図のインクジェット記録装置の記録ヘッド
の詳細を示す斜視図、第３図は第１図のインクジェット
記録装置の加圧回復系の概略構成を示す模式図、第４図
は記録ヘッドの温度と吐出不良発生本数との関係を示す
グラフ、第５図は本発明の前提となる参考例としてのイ
ンクジェット記録装置の回復方法の回復動作のフローチ
ャート、第６図は本発明によるインクジェット記録装置
の回復方法の一実施例の回復動作のフローチャートであ
る。 以下に、図面中の主要な構成部分を表す符号を列挙す
る。 １……記録ヘッドユニット、２……キャリッジ、3A〜3D
……記録ヘッド、４……温度検出手段、５……ヒータ、
21……インク供給管、22……インク戻し管、23……イン
クタンク、24……不吐出回復装置、25……インク圧送手
段、30……共通液室、31……吐出口、32……電気熱変換
体、Ｐ……被記録材、Ｓ……記録ヘッド移動方向、ｆ…
…被記録材搬送方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−101054（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−206658（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−249759（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−266250（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/17

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクを吐出する記録ヘッドを搭載して移
   動するキャリッジを有し、前記記録ヘッドから被記録材
   にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置
   の回復方法であって、 装置の電源投入時に或いは前記記録ヘッドによる記録の
   前に前記記録ヘッドの回復を行う第１の回復工程と、 該工程の後、前記記録ヘッドによる記録を開始する記録
   開始工程と、 該工程の後、前記記録ヘッドの温度が所定温度に達した
   か否かを判別する判別工程と、 該工程において前記記録ヘッドの温度が所定温度に達し
   たと判別されたら、前記キャリッジが移動して記録して
   いる最中の行の記録を終了させ、しかる後に前記第１の
   回復工程における回復の作動時間より短い作動時間の回
   復を行う第２の回復工程と、 を含むことを特徴とするインクジェット記録装置の回復
   方法。
2. 【請求項２】前記記録ヘッドが、熱エネルギーを利用し
   てインクを吐出する記録ヘッドであって、熱エネルギー
   を発生するための電気熱変換体を備えているインクジェ
   ット記録ヘッドであることを特徴とする請求項１に記載
   のインクジェット記録装置の回復方法。
3. 【請求項３】前記電気熱変換体によって印加される熱エ
   ネルギーにより生じる膜沸騰による気泡の成長によっ
   て、吐出口よりインクを吐出させることを特徴とする請
   求項２に記載のインクジェット記録装置の回復方法。