JPH03293152A - インクジェット記録装置 - 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、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。

［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４７２３１２９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。

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ツ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。

［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、前記メツ
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ツ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、前記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。

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
とにある。

［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、 インクを微細な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、 前記記録ヘッドの通常の回復動作時に、前記タンクから
該記録ヘッドにインクを供給する供給管と、 前記記録ヘッドの通常の回復動作時に、該記録ヘッドか
ら前記タンクへインクを戻す戻し管と、前記供給管に設
けられた、インクを両方向に圧送することができるイン
ク圧送手段と、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
の間に設けられた、不吐出回復動作時に前記記録ヘッド
から押出されてくる廃インクの一部を前記廃インクタン
クに導く弁と、 前記記録ヘッドと前記弁との間の前記供給管の任意の位
置に設けられた第１のメツシュフィルタと、 前記記録ヘッドと前記タンクとの間の前記戻し管の任意
の位置に設けられた第２のメツシュフィルタと、 前記記録ヘッドの通常の回復動作時および不吐出回復動
作時に該記録ヘッドの吐出口をキャップするキャッピン
グ手段とを有し、 前記記録ヘッドの通常の回復動作時と不吐出回復動作時
とで前記インク圧送手段のインク圧送方向を反転させる
。

また、前記記録ヘッドの不吐出回復動作時の前記インク
圧送手段のインク圧送方向を所定のタイミングで反転さ
せてもよい。

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って
もよい。

また、前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してイン
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てもよい。

［作用］ 本発明のインクジェット記録装置では、記録ヘッドの通
常の回復動作時と不吐出回復動作時とで前記インク圧送
手段のインク圧送方向を反転させることにより、前記通
常の回復動作時に前記第１のメツシュフィルタの前記弁
側に捕らえられた異物を、前記不吐出回復動作時にイン
クを逆流させて該第１のメツシュフィルタから引き離す
とともに、該インクと一緒に前記供給管および前記弁を
介して前記廃インクタンクに流し込めるため、再び安定
に前記記録ヘッドからインクを吐出させることができる
。

また、前記記録ヘッドの不吐出回復動作時の前記インク
圧送手段のインク圧送方向を所定のタイミングで反転さ
せることにより、前記第１のメツシュフィルタの前記弁
側に捕らえられた異物を、前記不吐出回復動作時に振動
させて該第１のメツシュフィルタからより剥れやすくす
ることができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明のインクジェット記録装置の一実施例に
おける記録ヘッド１ａのインク供給系を示す図、第２図
は本発明のインクジェット記録装置の一実施例を示す斜
視図、第３図は第１図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。

本実施例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、第２図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。

第３図に示すように、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３３ａ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３２ａ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３１ａからインク液
滴を吐出させる。

第１図に示すように、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１２ａ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２
４ａ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２４　ａ　
間の前記供給管１１ａから該廃インクタンク２１ａ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のメツシュフィルタ３４ａおよび第２のメ
ツシュフィルタ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。

次に、本実施例のインクジェット記録装置の動作につい
て説明する。

記録動作時には、第２図に示すキャリッジ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
移動されどともに、記録ヘッドユニット１の４つの記録
ヘッド１８〜１ｄからシアン、マゼンタ１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、−性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。

次に、４つの記録ヘッド１８〜１ｄのインク供給系の記
録動作１通常の回復動作、不吐出回復動作について、第
１図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、第１図に示したタ
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のメツシュフィルタ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、第２図に示し
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１ 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は第１図
に示すように該キャッピング手段Ｉ４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によって図中へ方向に加圧循
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のメツシュフィルタ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１１ａ
を介して運ばれてくる異物は、第１のメツシュフィルタ
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のメツシュフィルタ３４ａに捕らえら２ れる異物の量は、前記記録動作時に前記第２のメツシュ
フィルタ３５ａ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のメツシュフィルタ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第
１図中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１
１ａ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のメツシュフィルタ３４ａに捕らえ
られた異物を該第１のメツシュフィルタ３４’ａ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のメツシュフィルタ３４
ａ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・ンシュフィルタ３
５ａ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し
１゜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。

次に、本発明のインクジェット記録装置の第２の実施例
について説明する。

前記第１の実施例においては、不吐出回復動作時にイン
ク圧送手段２４ａによりインクを第１図中Ｂ方向に加圧
循環させたが、本実施例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、まず第１図中へ方向に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１回または複数回繰り返
して、第１のメツシュフィルタ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
メツシュフィルタ３４ａから剥れやすくするものである
。

以上説明した第１および第２の実施例における弁２２ａ
の代わりに、第１図中へ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　５ ６ 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１ａとインク圧送手段２４ａとの間に設け
てもよい。

前記記録ヘッド１８〜１ｄ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（ＣＯＤ）から
成るイメージセンサなと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への一性分または数性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。

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。

さらに、キャッピング手段１４は、記録ヘッド１ａ〜１
ｄ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。

第１のメツシュフィルタ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のメツシュフィルタ３５ａは、記録ヘ
ッド１ａとタンク１３ａとの間の戻し管１２ａの任意の
位置に設けられていればよい。

本発明は、特にインクシェツト記録方式の中でもキャノ
ン■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。

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もの
が好ましい。この方式は所謂オンデマント型、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）か保持されてい
るシートや液路に対応して配置されている電気熱変操体
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。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。

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４４５９６
００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年第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。

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てもよいが、本発明は、上述した
効果な　９ ０ 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。

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。

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、異なる色の複色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。

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となるもの、あるい
は、インクジェットで一般的に行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度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５４−５６８４７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
するような形態としてもよい。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。

〔発明の効果］ 本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載
する効果を奏する。

供給管に設けられた、インクを両方向に圧送することが
できるインク圧送手段と、前記供給管の記録ヘッドと該
インク圧送手段との間に設けられた、不吐出回復動作時
に前記記録ヘッドから押出されてくる廃インクの一部を
前記廃インクタンクに導く弁とを有し、前記記録ヘッド
の通常の回復動作時と不吐出回復動作時とて前記インク
圧送手段のインク圧送方向を反転させることにより、前
記通常の回復動作時に第１のメツシュフィルタの前記弁
側に捕らえられた異物をインクと一緒に前記供給管およ
び前記弁を介して前記廃インクタンクに流し込めるため
、再び前記通常の回復動作を十分に行うことができるの
で、前記記録ヘッドからインクを安定に吐出させること
ができるという効果がある。

また、前記記録ヘッドの不吐出回復動作時の前記インク
圧送手段のインク圧送方向を所定のタイミングで反転さ
せることにより、前記異物を前記不吐出回復動作時に振
動させて前記第１のメツシュフィルタからより剥れやす
くすることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェット記録装置の一実施例に
おける記録ヘッド１ａのインク供給系を示す図、第２図
は本発明のインクジェット記録装置の一実施例を示す斜
視図、第３図は第１図に示　３ ４ した記録ヘッド１ａの構造の一部分を示す斜視図である
。 １・・・記録ヘッドユニット、 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄ−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、ｌｌａ・・・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のメツシュフィルタ、３５ａ・・・第
２のメツシュフィルタ、Ａ、Ｂ・・・方向、Ｈ・・・ホ
ームポジション。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インクを微細な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、 前記記録ヘッドの通常の回復動作時に、前記タンクから
   該記録ヘッドにインクを供給する供給管と、 前記記録ヘッドの通常の回復動作時に、該記録ヘッドか
   ら前記タンクへインクを戻す戻し管と、前記供給管に設
   けられた、インクを両方向に圧送することができるイン
   ク圧送手段と、 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
   間に設けられた、不吐出回復動作時に前記記録ヘッドか
   ら押出されてくる廃インクの一部を前記廃インクタンク
   に導く弁と、 前記記録ヘッドと前記弁との間の前記供給管の任意の位
   置に設けられた第１のメッシュフィルタと、 前記記録ヘッドと前記タンクとの間の前記戻し管の任意
   の位置に設けられた第２のメッシュフィルタと、 前記記録ヘッドの通常の回復動作時および不吐出回復動
   作時に該記録ヘッドの吐出口をキャップするキャッピン
   グ手段とを有し、 前記記録ヘッドの通常の回復動作時と不吐出回復動作時
   とで前記インク圧送手段のインク圧送方向を反転させる
   インクジェット記録装置。 ２、記録ヘッドの不吐出回復動作時のインク圧送手段の
   インク圧送方向を所定のタイミングで反転させる請求項
   第１項記載のインクジェット記録装置。 ３、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請
   求項第１項または第２項記載のインクジェット記録装置
   。 ４、記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを吐
   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請求項第１項、第２項または
   第３項記載のインクジェット記録装置。