JPH03193461A - 液体噴射記録装置 - 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、記録ヘッドからインク（記録液）の液滴を吐
出飛翔させて用紙等の被記録材に画像を記録する液体噴
射記録装置に関し、特に、複数のインクをそれぞれ異な
る複数の記録ヘッドの吐出口から吐出させて記録する型
式の液体噴射記録装置に関する。

〔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、転送
されてくる画像情報に基づいて、記録ヘッドのエネルギ
ー発生体を駆動することにより、紙やプラスチック薄板
等の記録シートから成る被記録材上にドツトパターンか
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、液体噴射式、ワイヤ
ドツト式、サーマル式、レーザービーム式等に分けるこ
とができ、そのうちの液体噴射式（液体噴射記録装置）
は、記録ヘッドの吐出口からインク等の液体（記録液〕
を吐出飛翔させ、これを被記録材（通常、用紙やプラス
チック薄板等の記録シートが使用される）に付着させて
記録するように構成されている。

従来、液体噴射記録装置では、インク吐出口の目詰まり
防止及び回復手段として、該吐出口からインクを強制排
出するための吸引手段が設けられているものが多い。

ところで、該吐出口の目詰まりの原因としては、紙粉や
塵芥などの異物の付着と、インク自体の劣化とが主たる
ものである。異物の付着は吐出口近傍の外周面で問題と
なる場合が多く、吸引手段の他にも、異物をふき取るワ
イピング手段によっても回復される場合がある。

これに対して、インク自体の劣化は、吐出口内部でも発
生し、回復手段としてはインク自体を強制排出させる方
式のものが有効である。

以上のことから、前記吸引手段は、一般に、インク自体
の劣化に対する回復に対して有効である。

〔発明が解決しようとする技術課題〕

ところで、近年の液体噴射記録装置は、黒色のみのイン
クを記録するのみならず、様々なインク、例えば、シア
ン色・マゼンタ色・イエロー色といった異なるインクを
用いて記録する方式のものが増えてきている。

こうした複数の異なるインク及び記録ヘッドを有する液
体噴射記録装置では、従来、回復しにくいインク又は記
録ヘッドに合わせて回復手段を設定・配設するのが一般
的であった。

しかしながら、インク毎にインク自体の劣化の度合いが
異なる場合があり、上記回復手段で吸引回復を行なう場
合、劣化が少なく、未だ回復を必ずしも必要としないイ
ンクまでも回復処理されることになり、その分インクが
無駄に強制排出されてしまうという課題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたもので、無駄な
インクの強制排出量の低減及び記録回復時間の短縮を図
ることのでき、効率の良い回復動作を行い得る液体噴射
記録装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、複数のインクをそれぞれ異なる複数の記録ヘ
ッドの吐出口から吐出させて記録する液体噴射記録装置
において、記録ヘッドの吐出口からインクを強制排出す
るための吸引手段を設けるとともに、インク又は記録ヘ
ッド毎に吸引条件を変えるように構成することにより、
無駄なインクの強制排出量の低減及び記録回復時間の短
縮を図ることのでき、効率の良い回復動作を行い得る液
体噴射記録装置を提供するものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明による液体噴射記録装置の吸引回復装置
の概略構成を示す模式図であり、第２図及び第３図は第
１図の回復装置の動作を示す模式図であり、第４図は記
録ヘッド一体型のインクカートリッジの斜視図であり、
第５図は第４図のインクカートリッジを搭載して記録シ
ートに沿って移動するキャリッジの斜視図であり、第６
図は本発明を実施した液体噴射記録装置の要部を示す部
分縦断面図であり、第７図は本発明による液体噴射記録
装置の要部構成を例示する部分斜視図である。

これらの図面において、同一符号は同一部分を示す。

これらの図面において、インクカートリッジ１は液体噴
射記録用のカートリッジであり、第４図に示すように、
記録へラド１ａとインクタンクｌｂが一体的に組み付け
られている。

本発明の液体噴射記録装置では、第４図に示すようなイ
ンクカートリッジｌが、フルカラー記録の場合を例に採
れば、シアン、マゼンダ、イエロ、ブラックの４種類（
第７図参照）に応じて、４個搭載されている。

各インクカートリッジ１の記録ヘッドは１ａでは、内蔵
する吐出エネルギー発生体として発熱抵抗体などの電気
熱変換体が使用されており、通電時に記録液（インク）
中に生じる泡を圧力源として吐出口より液滴を吐出飛翔
させるように構成されている。

例えば、前記記録ヘッド１ａは、バブルジェット方式の
場合、４００ｄｐｉ　（ドツト／インチ）の密度で１２
８個の吐出口を有している。

各カートリッジｌは第５図に示すようなキャリッジ２に
搭載され、第５図に示すように、該キャリッジ２は、ガ
イド軸３に往復摺動可能に保持され、キャリッジモータ
（不図示）を駆動することによりプラテン（不図示）と
平行に移動する。

このような構成により、記録ヘッド１ａを有するカート
リッジ１を左右方向に走査し、前記キャリッジ２の移動
に同期して送られてくる画像情報に基づいて各記録ヘッ
ドの１ａの吐出口から各色のインクを吐出して記録シー
ト４（第７図参照）上に記録していく。

液体噴射記録装置は、第７図に示すように、２箇所に配
置されたローラ対から成る送りローラ５．５を通して略
水平方向に搬送される記録シート４に対して、各インク
カートリッジＩの下側に設けられた記録ヘッド１ａから
、下向きにインク滴を吐出して記録するように構成され
ている。

ところで、以上説明したような記録の際に、カートリッ
ジ１のインクタンク１ｂ内に徐々に気泡が生じたり、あ
るいは吐出口面（吐出口が形成されたフェイス面）に吐
出インクのミストや蒸気が付着したり、さらには紙粉等
の異物の付着が生じたりして、次の記録の際に、インク
不吐出や画像ヨレなどの記録不良が発生する場合がある
。

また、使用せずに長期間放置した場合には、記録ヘッド
１ａの吐出口内のインク溶剤が蒸発して、インクの粘度
が増大したり、さらには乾燥固着して不吐出の原因とな
る場合もある。

このようなインクの吐出不良を解消して正常な記録を行
なうために、第７図に示すような回復装置６が設けられ
ている。

前記回復装置６は、各記録ヘッド１ａの吐出口面に付着
したインクや異物をワイパーブレード７によって除去し
たり、吐出口内やインクタンク１ｂ内の気泡や増粘・固
着したインクを吸引ポンプ８によって排出するように構
成されている。

第７図には、前記回復装置６の配置および構成が示され
ており、図示の例では、この回復装置６は記録装置の左
側のホームポジションに配置されている。

前記回復装置６は、記録ヘッド１ａを有する複数（図示
の例では４個）のカートリッジ１にそれぞれ対応して設
けられた複数のキャップユニ・７ト９を備えており、各
キャップユニット９は、各カートリッジを搭載したキャ
リッジ２の移動に伴って、左右方向（第７図中の矢印Ａ
方向）にスライド可能に、かつ上下方向にも昇降可能に
装着されている。

こうして、前記回復装置６は、キャリッジ２がホームポ
ジションにある時、各記録ヘッド１ａと接合してそれら
の吐出口面をキャッピング（密封）し得るように構成さ
れている。

前記回復装置６の前記吸引ポンプ８は、各キャップユニ
ット９に連通したポンプユニットであり、各キャップユ
ニット９を記録ヘッド１ａの吐出口面に接合させてイン
ク吸引処理等を行なうための負圧発生手段として使用さ
れる。

第１図〜第３図において、回復装置６のキャップユニッ
ト９と廃インク吸収体１５とは可撓性のチューブ１１で
接続されており、該チューブ１１はその途中がチューブ
ガイド１０の規制面１０ａに沿って這い回すように配置
されている。

前記規制面１０ａの一部に半円筒状凹部が設けられ、該
半円筒状凹部には吸引ポンプ８が設けられている。

このポンプ８は、ポンプ軸１３を中心に回動するガイド
ローラ１４と該ガイドローラ１４の偏心位置に回動自在
に軸支された加圧コロ１２とを有しており、モータ（不
図示）等の駆動手段で矢印Ｂ方向に回転駆動される。

すなわち、前記ガイドローラ１４が第１図の位置から矢
印Ｂ方向に回動すると、成る角度位置からは前記加圧コ
ロ１２が前記チューブ１１を前記規制面１０ａに押し付
けながら回転し、さらにガイドローラ１４が回動すると
、前記加圧コロ１２がチューブ１１から離脱し第１図の
状態に復帰する。

図示のポンプ８は、前述のようにチューブ１１を押潰し
つつ回転することにより、該押潰し部とキャップユニッ
ト９との間のチューブｌｌ内に負圧を生じさせ、記録へ
ラド１ａの吐出口からのインクを吸い出すことができる
。

加圧コロ１２がチューブ１１から離脱し、前記ガイドロ
ーラ１４がほぼ１回転すると吸い出されたインクが該ガ
イドローラ１４の領域に導入される。

この導入されたインクは、前記ガイドローラｌ４が同じ
く矢印Ｂ方向に次の１回転を回動する時に、廃インク吸
収体Ｉ５の方へ押し出される。

この２回転目の回動では、このインク押し出しと同時に
、吐出口から次のインクが吸い出されて前述のようにガ
イドローラ１４の領域に導入される。

こうして、ポンプ軸１３を介してガイドローラ１４を回
動させることにより、記録ヘッド１ａがらのインク吸引
が行なわれる。

このインク吸引を、第１図〜第３図を参照して具体的に
説明する。

第１図において、加圧コロ１２はキャップユニット９に
連通されたチューブ１１に当接しておらず、したがって
、該キャップユニット９内は大気と連通した状態となっ
ている。

加圧コロ１２を軸支するガイドローラＩ４が第２図の状
態まで回動すると、該ガイドローラ１４の加圧コロ１２
は、チューブガイド１０に沿って案内支持されたチュー
ブ１１に対し、キャップユニット９に近い部分から接触
しはじめ、該部分から順次押し潰していく。

第２図のようにチューブ１１が押し潰され始めた時に、
加圧コロ１２とキャップユニット９との間に形成される
密封空間の容積、すなわち、初期内容積を■１とする。

この第２図の状態から、ガイドローラ１４がさらに回動
して第３図の位置に達した時、該位置において、ガイド
ローラ１４を所定の時間（ｊｌ大圧保持時間ｔ）だけ停
止させる。

この時、加圧ころ１２とキャップユニット９との間のチ
ューブ内容積は、加圧コロ１２が移動したチューブ１１
の長さ分増加して内容積■２になる。すなわち、Ｖ、　
−Ｖ、だけ内容積が増加する。

このように、大気と遮断された状態で内容積が増大する
ので、キャップユニット９例のチューブ内圧が大気圧よ
りも低くくなり、負圧が発生する。

このチューブ１１内の負圧によって、吐出口からインク
が吸い出される。

次に、時間を経過後にキャリッジ２を移動させてキャッ
プユニット９と吐出口面とを離間させた後、ガイドロー
ラ１４を矢印Ｂ方向さらに回転させると、前記加圧コロ
１２がチューブ１１から離れ、キャップユニット９と廃
インク吸収体１５は１亥チユーブ１１によって連通され
、８亥チユーフ゛１１内は大気圧になる。

この後、ガイドローラ１４を同じ矢印Ｂ方向にさらに１
回転すれば、キャンプユニット９内及びチューブｌｌ内
に溜ったインクは、廃インク吸収体１５側へ排出され、
該廃インク吸収体１５に収納される。

２回転目からは、ガイドローラ１４の回転毎に、吐出口
からのインク吸引およびチューブｌｌ内から廃インク吸
収体１５へのインク排出が同時に行なわれる。

本実施例における吸引ポンプ８の吸引条件は、チューブ
１１が押し潰される部分の内容積を■。

とし、加圧コロ１２がチューブ１１を押し潰し始めた時
にキャップユニット９との間に形成される密封空間の初
期内容積を■１とすと、前記内容積変化（内容積増大）
Ｖｓ−Ｖｔ　　Ｖｌに伴う最大負圧 （Ｖ＋／　（Ｖｌ　＋Ｖ３）　　１　）　ａｔＩＩ（但
し、ガイドローラ１４の回転する時間は無視している）
と、 該最大負圧を保持する時間ｔと、 の２つの値によってほぼ決定されると考えてよい。

すなわち、加圧コロ１２の停止位置を決定するガイドロ
ーラ１４の回転角各θとチューブガイド１０にセットさ
れたチューブ１１の通路断面積Ｓとによって、前記内容
積変化（内容積増大）■。

−Ｖ　ｔ　−Ｖ　＋　を変えることができる。

また、キャップユニット９の内容積と吸引ポンプ８に至
るまでのチューブ１１の内容積（通路断面積×長さｌ）
とによって、前記初期内容積を■１を変えることができ
る。

さらに、前記最大負圧保持時間りは、ガイドローラ１４
が一旦停止してから、カートリッジ１の記録ヘッドＩａ
とキャップユニット９とが離間するまでの時間によって
変えることができる。

本実施例の液体噴射記録装置は、シアン、マゼンタ、イ
エロー、ブラックの４色のインクをそれぞれに吐出する
４種類の記録ヘッド１ａ一体型のインクカートリッジ１
を備えている。

それぞれのインク（色が異なるインク）は、不揮発性の
溶剤としてのジエチレングリコール（ＤＥＧ）を２０％
含有し、本書最後部の表１に示すように染料を配合した
水系のインクである。

染料の濃度は、最適な色を表現することを基準として決
定されており、そのため、各インクの吸引に関連する特
性は、インク毎に、染料の種類および濃度によって異な
ったものになっている。

インクの吸引は、前述の如く、記録特性を安定維持する
為に必要なものであるが、異なる複数のインクを使用す
る複数記録ヘッドの場合、次の点を考慮しないと、不都
合が生しる。

■インクの粘度がインク毎に異なり、同一の吸引条件で
も吸引される量が異なる。

■放置によるインクの揮発成分の蒸発による粘度変化（
増粘）や、さらにはインク固着の程度が異なるので、そ
れを排出するために必要な吸引条件が異なる。

すなわち、吸引条件を全てのインク色に対して同一に設
定する場合には、最も吸引し轄いインクに合わせて条件
設定する必要があり、その場合には吸引され易いインク
では吸引量が過度に多量になる。

このため、カートリッジ１に収納された所定量のインク
の内、記録特性の安定維持に消費されるインク（廃イン
ク）の量の割合が多くなり、ランニングコストの増大を
招くばかりか、廃インクを収納するための部材（本実施
例においては廃インク吸収体１５）の体積を大きくする
必要があり、装置の大形化を招くことになる。

本発明を実施して吸引条件をインク毎（カートリッジｌ
毎）に最適化する方法の一つとして、前述の各吸引条件
のうち、最大負圧保持時間も、ガイドローラ１４０回転
角θ、チューブ１１の通路断面積Ｓ、キャップユニット
９の内容積は一定のままにしておき、キャップユニット
９から吸引ポンプ８に至るまでのチューブ１１の長さ！
のみを、インク毎に変えて吸引条件を最適化する方法を
採ることができる。

すなわち、最大負圧に関係するチューブ内密封空間の初
期内容積を■１のみを変え、前記内容積変化（内容積増
大）Ｖｓ＝Ｖｇ　　Ｖ＋　は一定のままにする方法を採
ることができる。

第１Ｏ図の表１には、この方法を採用した本発明の実施
例におけるインク毎の最大吸引圧設定及び吸引量と、最
も吸引しにくいブラックインクに合わせて吸引条件を全
て同一に設定した比較例の最大吸引圧設定及び吸引量と
、が示されている。

以上の実施例では、チューブ長さ氾を変えることにより
吸引条件の最適化を行なったが、その他の実施例として
は、例えば、チューブ１１の通路断面積Ｓを変えてｖｌ
およびＶ、を変えたり、あるいは、キャップユニット９
の内容積を変えてＶｌを変えるなどの方法により吸引条
件の最適化を行なうこともできる。

第８図は、第１図の回復装置において、ガイドローラ１
４の構造のみを変更し、その他の部分は同じ実質上同じ
構造を有する回復装置を示す模式第８図の回復装置にあ
っては、インクの種類に応じて、ガイドローラ１４に対
する加圧コロ１２の取付は位置を相対的にずらすことに
より、前記内容積変化（内容積増大）Ｖｓ＝Ｖｚ　　Ｖ
＋をインク毎に変えて吸引条件の最適化を図る方法が採
用されている。

なお、同一インクの場合は、一般に染料濃度が高い程吸
引しにくい性質を有しており、したがって、同一のイン
ク色でもその染料濃度が異なる複数のインクカートリッ
ジを有し、インクの濃淡によって階調表現をする記録装
置に対しても、以上説明した方法と実質上同じ方法で吸
引条件の最適化を実現することができる。

また、以上の実施例では、　記録ヘッド１ａとインクタ
ンク１ｂを一体化したインクカートリッジｌを使用する
場合を説明したが、記録ヘッドとインクタンク着脱自在
で該インクタンクのみを交換する型式の記録装置におい
ても、本発明を同様に適用できることは言うまでもない
。

第９図は、同一のインクを使用する複数の記録ヘッドを
有する液体噴射記録装置に本発明を適用する場合の構成
を示す模式図である。

すなわち、以上の実施例ではインクの組成に応じて吸引
条件を最適化する場合を説明したが、使用するインクは
同じであるが、吐出条件が異なる複数の記録ヘッドを使
用する場合があり、本実施例はこのような液体噴射記録
装置に本発明を適用したものである。

近年、パソコン等の出力装置として、異なる記録密度（
ＤＰＩ）で、しかも異なる性質の記録シート（被記録材
）に記録する型式のものが提案されている。

本実施例では、複数の記録ヘッドを使用し、コート紙と
普通紙１０ＨＰ用紙に対しては４００［ＩＰＩ（ドツト
／インチ）で記録し、普通紙に対しては３０００Ｐ　Ｉ
でも記録するように構成された液体噴射記録装置を例に
採って説明する。

第９図において、このような３種類の記録モードに対応
するためには、３個の記録ヘッド１６の吐出口当たりの
吐出量を変える必要があり、そのために、本実施例では
、吐出用ヒータのサイズ及び吐出口の径を変えた３種類
のバブルジェット方式の記録へラド１６が搭載されてい
る。

特に、吐出口の径は吸引条件に大きく関係することが知
られている。

本書最後部の表２に、本実施例の各記録ヘッド１６のヘ
ッド構成が示されている。

吐出口径が異なると、同一のインクを吐出する場合でも
、次きょうな条件を考慮する必要がある。

■インクの揮発成分の蒸発量も、吐出口毎に異なり、又
、インクの増粘／固着が液滴吐出に及ぼす影響も異なる
。

■同じ吸引圧で吸引しても、吸引のし易さが異なるので
吸引量が吐出口毎に異なる。

そこで、吐出口径（記録ヘッド）毎に吸引条件を最適化
しないと、前述の如き吸引時の不都合が生ずる。

本実施例は、インクタンクカートリッジ方式であり、第
９図に示すように、インクタンク１７を３種の記録ヘッ
ド１６に対して共有とし、廃インクも全ての記録ヘッド
１６からのものをインクタンク１７の廃インク吸収体１
日へ戻すように構成されている。

３種の記録ヘッド１６のそれぞれに対応して、別別のシ
リンダポンプ１９が設けられ、各記録ヘッド１６ごとに
独立してインク吸引を行い得るように構成されている。

第１１図の表２には、各記録ヘッド１６ごとの適正吸引
条件が示されている。

シリンダポンプ１９では、シリンダの行程容積、ピスト
ンのストローク量、その動作シーケンスにより、吸引条
件を変えることができる。勿論、キャップ／接続チェー
プの通路容積でも吸引条件を変えることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、複数
のインクをそれぞれ異なる複数の記録ヘッドの吐出口か
ら吐出させて記録する液体噴射記録装置において、記録
ヘッドの吐出口からインクを強制排出するための吸引手
段を設けるとともに、インク又は記録ヘッド毎に吸引条
件を変えるように構成したので、無駄なインクの強制排
出量の低減、廃インク量の低減による装置の小型化およ
び記録回復時間の短縮を図ることができ、効率の良い回
復動作を行なうとともに、インクの補充間隔を広げて使
用者の保守負担を低減し得る液体噴射記録装置が提供さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液体噴射記録装置の吸引回復装置
の概略構成を示す模式図、第２図および第３図はそれぞ
れ第１図の回復装置の動作を示す模式図、第４図は記録
ヘッド一体型のインクカートリッジの斜視図、第５図は
第４図のインクカートリッジを搭載するキャリッジの斜
視図、第６図は本発明を実施した液体噴射記録装置の要
部を示す部分縦断面図、第７図は本発明による液体噴射
記録装置の要部構成を例示する部分斜視図、第８図は第
１図の回復装置の一部を変更した構成例を示す模式図、
第９図は本発明による液体噴射記録装置の別の実施例の
回復装置を示す模式図、第１０図は本発明の実施例にお
ける各色のインクごとの吸引試験の結果を示す表１、第
１１図は記録ヘッドごとの適正吸引条件を示す表２であ
る。 ｌ・・・・・・・・・インクカートリッジ、ｌａ・・・
・・・・・・記録ヘッド、１ｂ・・・・・・・・・イン
クタンク、２・・・・・・・・・キャリッジ、４・・・
・・・・・・記録シート（被記録材）、６・・・・・・
・・・回復装置、８・・・・・・・・・吸引ポンプ、９
・・・・・・・・・キャップユニット、ｌＯ・・・・・
・・・・チューブガイド、１１・・・・・・・・・チュ
ーブ、　１２・・・・・・・・・加圧コロ、１４・・・
・・・・・・ガイドローラ、１５・・・・・・・・・廃
インク吸収体、　１６・・・・・・・・・記録ヘッド、
１７・・・・・・・・・インクタンク、１９・・・・・
・・・・シリンダポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のインクをそれぞれ異なる複数の記録ヘッドの吐出
   口から吐出させて記録する液体噴射記録装置において、
   記録ヘッドの吐出口からインクを強制排出するための吸
   引手段を設けるとともに、インク又は記録ヘッド毎に吸
   引条件を変えるように構成したことを特徴とする液体噴
   射記録装置。