JP3054115B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

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、特に、熱エネルギーにより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に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録シート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方式には種々のものが
あるが、熱エネルギーを利用してインクを吐出させる熱
インクジェット方式（たとえば、米国特許第４７２３１
２９号明細書、米国特許第４７４０７９６号明細書な
ど）は、記録電気信号に対する応答性が良く、吐出口
（オリフィス）の高密度マルチ化が容易、記録中の騒音
が小さい、多色のインクを使用することによるカラー画
像記録が容易などの利点を有することから、他のインク
ジェット記録方式に比べてその将来性が有望視されてい
る。

【０００３】しかし、この種のインクジェット記録装置
においては、記録ヘッドの液室やインク供給系に残留す
る気泡の除去などを行うためになされる通常の回復動作
時に、インクが貯蔵されているタンクから記録ヘッドに
インクを加圧して供給する際、該インク中に含まれてい
る微細なごみや塵埃などの異物が前記記録ヘッドに入り
込みノズルまで達すると、該ノズルが前記異物によりつ
まってしまい、インクが該ノズルから吐出されなくな
る。そこで、このようなインクの不吐出を防ぐために、
前記ノズルの開口を広げたり、前記供給タンクと前記記
録ヘッドとを結ぶインク供給系の途中にメッシュフィル
タを設けて前記異物が前記記録ヘッドに入らないように
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例で
は、前記ノズルの開口を広げると記録密度が粗くなると
いう欠点があり、また、前記メッシュフィルタを設けて
も、前記通常の回復動作時に捕らえられる異物により該
メッシュフィルタの目がつまってしまい、それ以降前記
通常の回復動作が十分に行えなくなるため、前気記録ヘ
ッドの吐出口からインクが吐出されなくなるという欠点
がある。

【０００５】本発明の目的は、安定に記録ヘッドからイ
ンクを吐出させることができるインクジェット記録装置
を提供することある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録装置は、インクを吐出口から小滴として吐出させる
記録ヘッドと、インクが貯蔵されているタンクと、前記
タンクと前記記録ヘッドとをつなぐとともにインクを双
方向に圧送することができるインク圧送手段と第１のメ
ッシュフィルタを備える供給管と、前記タンクと前記記
録ヘッドとをつなぐとともに第２のメッシュフィルタを
備える前記供給管とは異なる戻し管と、を有し、前記イ
ンク圧送手段のインク圧送方向を所定のタイミングで複
数回反転させる回復動作を備えるものである。

【０００７】また、廃インクが蓄えられる廃インクタン
クと、 前記供給管の前記記録ヘッドと前記インク圧送
手段との間に設けられ、前記廃インクの一部を前記廃イ
ンクタンクに導く弁と、を備え、前記回復動作時に前記
弁を開放することで前記記録ヘッドから押出される廃イ
ンクの一部を前記廃インクタンクへ導くものである。

【０００８】前記記録ヘッドは、記録シートの記録領域
の全幅にわたって吐出口が形成されているフルラインタ
イプである。さらに 前記記録ヘッドは、熱エネルギー
を利用したインクを吐出するものであって、該熱エネル
ギーを発生するための電気熱変換体を備えているもので
ある。

【０００９】本発明のインクジェット記録装置では、前
記インク圧送手段のインク圧送方向を所定のタイミング
で複数回繰り返し反転させることにより、前記第１のメ
ッシュフィルタに捕らえられた異物を、振動させて該第
１のメッシュフィルタから剥がれやすくすることができ
るので、再び安定に前記記録ヘッドからインクを吐出す
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００１１】図１は本発明のインクジェット記録装置の
一実施形態における記録ヘッド１ａのインク供給系を示
す図、図２は本発明のインクジェット記録装置の一実施
形態を示す斜視図、図３は図１に示した記録ヘッド１ａ
の構造の一部分を示す斜視図である。

【００１２】本実施形態のインクジェット記録装置は多
色刷りのインクジェット記録装置であり、図２に示すよ
うにインクを微細な吐出口から小滴として吐出させる４
つの記録ヘッド１ａ〜１ｄが搭載されている記録ヘッド
ユニット１と、該記録ヘッドユニット１が搭載されてお
り、２本のガイドレール４に沿って移動するキャリッジ
３と、該キャリッジ３を移動させるタイミングベルト５
および駆動モータ６と、記録シート７を図中下から上に
シート送りする一対のシート送りローラ９および該シー
ト送りローラ９を駆動するシート送りモータ８と、前記
記録シート７を記録位置に保持する、前記シート送りロ
ーラ９と協動する一対の保持ローラ１０と、ホームポジ
ションＨへ導かれた前記記録ヘッドユニット１と対向す
る位置に設けられた、記録ヘッド１ａ〜１ｄの不吐出の
回復を行なうときになどに用いられるキャッピング手段
１４とを具備している。

【００１３】図３に示すように、前記記録ヘッドユニッ
ト１に搭載されている記録ヘッド１ａは、外部より供給
されるインクが蓄えられる液室３０ａと、列状に設けら
れた複数個のノズル３３ａとを有する。該各ノズル３３
ａには、画像情報に応じて吐出口３１ａから吐出させる
インク液滴を形成するための熱エネルギーを発生する電
気熱変換体３２ａがそれぞれ設けられている。すなわ
ち、インクジェット装置内の不図示の駆動手段により、
前記画像信号に応じた、駆動信号を前記電気熱変換体３
２ａに印加して、該電気熱変換体３２ａに熱エネルギー
を発生させ膜沸騰を生じ、前記ノズル３３ａ内に気泡を
形成する。そして該気泡の成長によって前記吐出口３１
ａからインク液滴を吐出させる。

【００１４】図１に示すように、該記録ヘッド１ａへの
インクの供給系は主に、該記録ヘッド１ａに供給される
インクが貯蔵されているタンク１３ａと、前記記録ヘッ
ド１ａの通常の回復動作時に、前記タンク１３ａから前
記記録ヘッド１ａにインクを供給する供給管１１ａと、
前記記録ヘッド１ａの通常の回復動作時に、前記記録ヘ
ッド１ａから前記タンク１３ａへインクを戻す戻し管１
２ａと、前記供給管１１ａに設けられた、インクを両方
向に圧送することができる、ギアポンプから成るインク
圧送手段２４ａと、廃インクが蓄えられる廃インクタン
ク２１ａと、前記記録ヘッド１ａと前記インク圧送手段
２４ａ間の前記供給管１１ａから該廃インクタンク２１
ａに廃インクの一部を導くために設けられた弁２２ａと
から構成されている。前記記録ヘッド１ａの液室３０ａ
と前記供給管１１ａおよび前記戻し管１２ａとの接続点
には、それぞれ第１のメッシュフィルタ３４ａおよ第２
のメッシュフィルタ３５ａが設けられている。他の記録
ヘッド１ｂ〜１ｄについても同様である。

【００１５】次に、本実施形態のインクジェット記録装
置の動作について説明する。

【００１６】記録動作時には、図２に示すキャリッジ３
が駆動モータ６およびタイミングベルト５によって図中
左から右に移動されとともに、記録ヘッドユニット１の
４つの記録ヘッド１ａ〜１ｄからシアン，マゼンタ，イ
エロー，ブラックのインクがそれぞれ記録される画像に
応じて吐出されることにより、記録シート７に前記画像
が記録されていく。該記録シート７は、一行分の記録が
終了されるごとに、シート送りモータ８、シート送りロ
ーラ９によって図中下から上にシート送りされる。

【００１７】次に、４つの記録ヘッド１ａ〜１ｄのイン
ク供給系の記録動作、通常の回復動作、不吐出回復動作
について、図１に示した記録ヘッド１ａを例にして説明
する。 （１）記録動作 記録ヘッド１ａへのインクの供給は、図１に示したタン
ク１３ａからインクの自重により戻し管１２ａを介して
行なわれる。このとき、インクとともにタンク１３ａか
ら運ばれてくる異物は第２のメッシュフィルタ３５ａに
捕らえられるため、記録動作時にノズル３３ａが該異物
によりつまることがないので、吐出口３１ａから安定に
インクを吐出させることができる。 （２）通常の回復動作 記録ヘッド１ａの液室３０ａやインク供給系に残留する
気泡の除去およびノズル３３ａへのインクの初期充填時
などに行なわれる通常の回復動作時には、図２に示した
記録ヘッドユニット１がキャッピング手段１４に対向す
るように、キャリッジ３が駆動モータ６およびタイミン
グベルト５によってホームポジションＨに導かれる。前
記記録ヘッドユニット１が前記キャッピング手段１４に
対向すると、前記記録ヘッド１ａの各吐出口３１ａは図
１に示すように該キャッピング手段１４によってキャッ
プされる。その後、タンク１３ａに蓄えられているイン
クを、インク圧送手段２４ａによって図中Ａ方向に加圧
循環して前記液室３０ａに送り込む。該送り込まれたイ
ンクは、該液室３０ａから戻し管１２ａを介して前記タ
ンク１３ａに戻される。このとき、前述した記録動作時
に前記第２のメッシュフィルタ３５ａに捕らえられた異
物も前記インクに押し流されて、タンク１３ａに戻され
る。一方、インクとともにタンク１３ａから供給管１１
ａを介して運ばれてくる異物は、第１のメッシュフィル
タ３４ａに捕らえられるが、該インクは前記インク圧送
手段２４ａによって加圧されて送り込まれるため、前記
第１のメッシュフィルタ３４ａに捕らえられる異物の量
は、前記記録動作時に前記第２のメッシュフィルタ３５
ａに捕らえられた異物の量よりも多くなる。その結果、
通常の回復動作が何回か繰り返され、前記第１のメッシ
ュフィルタ３４ａの異物による目づまりが生じると、そ
れ以降該通常の回復動作が十分に行なわれなくなるため
に、記録動作時にインクがノズル３３ａから吐出されな
くなる。 （３）不吐出回復動作 記録ヘッド１ａからインクが吐出されなくなったときに
行なわれる不吐出回復動作時には、前述した通常の回復
動作時と同様にして、前記記録ヘッド１ａの各吐出口３
１ａをキャッピング手段１４によってキャップする。そ
の後、インク圧送手段２４であるギヤポンプに逆電圧を
印加することによって前記通常の回復動作時とは逆に図
１中Ｂ方向に、タンク１３ａに蓄えられているインクを
加圧循環させてタンク１３ａから戻し管１２ａを介して
液室３０ａへ送り込む。該送り込まれたインクは前記吐
出口３１ａがキャップされているので、前記供給管１１
ａに押出される。このとき、該インクは前記通常の回復
動作時に前記第１のメッシュフィルタ３４ａに捕らえら
れた異物を該第１のメッシュフィルタ３４ａから引き離
してしまうため、該異物が混入したインク（以下、廃イ
ンクと呼ぶ）となるので、弁２２ａを開いておくことに
より、供給管１１ａおよび弁２２ａを介して廃インクタ
ンク２１ａに該廃インクの一部を流し込むことができ
る。その結果、不吐出回復動作を行なうことにより前記
通常の回復動作時に前記第１のメッシュフィルタ３４ａ
捕らえられた異物を除去することができるので、再び前
記通常の回復動作を行なうことができる。ここで、該不
吐出回復動作を行なうと第２のメッシュフィルタ３５ａ
の戻し管１２ａ側に少量の異物が捕らえられることもあ
るが、該異物は前記通常の回復動作時にインクとともに
タンク１３ａに流し込むことができるため問題ない。上
記（１）〜（３）に示した動作については、他の３つの
記録ヘッド１ｂ〜１ｄも同様である。

【００１８】次に、本発明のインクジェット記録装置の
第２の実施形態について説明する。

【００１９】前記第１の実施形態においては、不吐出回
復動作時にインク圧送手段２４ａによりインクを図１中
Ｂ方向に加圧循環させたが、本実施形態のインクジェッ
ト記録装置は、インク圧送手段２４ａによりインクを加
圧循環させる方向を所定のタイミングで反転させるもの
である。すなわち、不吐出回復動作時には、まず図１中
Ａ方向に１秒間インクを加圧循環させ、次の２秒間には
図中Ｂ方向にインクを加圧循環させることを複数回繰り
返して、第１のメッシュフィルタ３４ａに捕らえられて
いる異物を図中左右方向に振動させて、該異物が該第１
のメッシュフィルタ３４ａから剥がれやすくするもので
ある。

【００２０】以上説明した第１および第２の実施形態に
おける弁２２ａの代わりに、図１中Ａ方向に送られるイ
ンクはそのまま通過させ、Ｂ方向に送られるインクの一
部は廃インクタンク２１ａに導くが、その他のインクは
そのまま通過させる弁を、供給管１１ａの記録ヘッド１
ａとインク圧送手段２４ａとの間に設けてもよい。

【００２１】前記記録ヘッド１ａ〜１ｄの不吐出を検出
する方法としては、作業者が検出してもよいし、前記記
録シート７に記録されていく画像を電荷転送デバイス
（ＣＣＤ）から成るイメージセンサなどで監視すること
により自動的に検出してもよい。また、前記不吐出回復
動作は、記録シート７への一行分または数行分の記録が
終了するたびに行なってもよい。この場合には、前記不
吐出回復動作が頻繁に行なわれるため、不吐出の発生を
最小限に抑えることができる。

【００２２】また、通常の回復動作時と不吐出回復動作
時とで、液室３０ａに送り込むインクの量を変えてもよ
い。

【００２３】さらに、キャッピング手段１４は、記録ヘ
ッド１ａ〜１ｄのノズルのクリーニングを行なう公知の
クリーニング手段や通常の回復動作時に供給管１１ａか
ら送り込まれるインクを各吐出口３１ａより吸い込む手
段を備えているものであってもよい。

【００２４】第１のメッシュフィルタ３４ａは、記録ヘ
ッド１ａと弁２２ａとの間の供給管１１ａの任意の位置
に設けられていればよく、第２のメッシュフィルタ３５
ａは、記録ヘッド１ａとタンク１３ａとの間の戻し管１
２ａの任意の位置に設けられていればよい。

【００２５】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもキャノン株式会社が提唱しているバブルジェット
方式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、優れた効果をもたらすものである。

【００２６】その代表的な構成や原理については、たと
えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４
０７９６号明細書に関示されている基本的な原理を用い
て行なうものが好ましい。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く核沸騰を超
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、少なくとも一つの液滴を形成する。この駆動信号
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なうことがで
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
の組み合わせ構成（直線状液路または直角液路）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号明細書および米国特
許第４４５９６００号明細書にそれぞれ記載のものを用
いた構成のものでもよい。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ー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せ
る構成を開示する特開昭５９ー１３８４６１号公報に基
づいた構成としても本発明は有効である。

【００２８】さらに、インクジェット記録装置が記録で
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個の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よいが、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。

【００２９】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。

【００３０】また、本発明のインクジェット記録装置の
構成として設けられる、記録ヘッドに対しての回復手
段、予備的な補助手段など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。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、記録とは別に吐出を行なう予
備吐出モードを行なうことも安定して記録を行なうため
に有効である。

【００３１】さらに、インクジェット記録装置の記録モ
ードとしては、黒色など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、異なる色の複数カラーま
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。

【００３２】以上説明した本発明実施形態においては、
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とな
るもの、あるいは、インクジェットで一般的に行なわれ
ている温度調整の温度範囲である３０℃以上７０℃以下
の温度範囲内で軟化もしくは液体となるものでもよい。
すなわち、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
ルギーとして使用せしめ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記録媒体に到達する時点ではすで
に固化し始めるものなどのような、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５４−５６
８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に
記載されているような、多孔質シート凹部または貫通孔
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状態としてもよい。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】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、インク圧送手段のインク圧送方向を所定のタイミ
ングで複数回繰り返し反転させることにより、異物を振
動させて第１のメッシュフィルタから剥がれやすくする
ことができるので、記録ヘッドからインクを安定に吐出
することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施形態
における記録ヘッド１ａのインク供給系を示す図

【図２】本発明のインクジェット記録装置の一実施形態
を示す斜視図

【図３】図１に示した記録ヘッド１ａの構造の一部分を
示す斜視図

【符号の説明】

１ 記録ヘッドユニット １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 記録ヘッド ３ キャリッジ ４ ガイドレール ５ タイミングベルト ６ 駆動モータ ７ 記録シート ８ シート送りモータ ９ シート送りローラ １０ 保持ローラ １１ａ 供給管 １２ａ 戻し管 １３ａ タンク １４ キャッピング手段 ２１ａ 廃インクタンク ２２ａ 弁 ３０ａ 液室 ３１ａ 吐出口 ３２ａ 電気熱変換体 ３３ａ ノズル ３４ａ 第１のメッシュフィルタ ３５ａ 第２のメッシュフィルタ Ａ，Ｂ 方向 Ｈ ホームポジション

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出口から小滴として吐出させ
   る記録ヘッドと、 インクが貯蔵されているタンクと、 前記タンクと前記記録ヘッドとをつなぐとともにインク
   を双方向に圧送することができるインク圧送手段と第１
   のメッシュフィルタを備える供給管と、 前記タンクと前記記録ヘッドとをつなぐとともに第２の
   メッシュフィルタを備える前記供給管とは異なる戻し管
   と、を有し、 前記インク圧送手段のインク圧送方向を所定のタイミン
   グで複数回反転させる回復動作を備えることを特徴とす
   るインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 廃インクが蓄えられる廃インクタンク
   と、 前記供給管の前記記録ヘッドと前記インク圧送手段との
   間に設けられ、前記廃インクの一部を前記廃インクタン
   クに導く弁と、を備え、 前記回復動作時に前記弁を開放することで前記記録ヘッ
   ドから押出される廃インクの一部を前記廃インクタンク
   へ導くことを特徴とする請求項１記載のインクジェット
   記録装置。
3. 【請求項３】 前記記録ヘッドは、記録シートの記録領
   域の全幅にわたって吐出口が形成されているフルライン
   タイプである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。
4. 【請求項４】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用
   したインクを吐出するものであって、該熱エネルギーを
   発生するための電気熱変換体を備えていることを特徴と
   する請求項１乃至３のいすれか１項に記載のインクジェ
   ット記録装置。