JPH06270414A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】記録ヘッド１の吐出口面１１の劣化を防ぐとと
もに、記録ヘッド１の交換寿命を大幅に延ばす。 【構成】記録ヘッド１の吐出口面１１の拭き取り清掃
を、該吐出口面１１のクリーニングが必要な一部分ごと
に選択的に実施可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録手段から被記録材へ
インクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンター、複写機、ファクシミリ等の
機能を有する記録装置、あるいはコンピューターやワー
ドプロセッサ等を含む複合機やワークステーションの出
力機器として用いられる記録装置は、画像情報に基づい
て用紙やプラスチック薄板（ＯＨＰなど）等の被記録材
（記録媒体）に画像（文字や記号なども含む）を記録し
ていくように構成されている。前記記録装置は、使用す
る記録手段の記録方式により、インクジェット式、ワイ
ヤドット式、感熱式、熱転写式、レーザービーム式等に
分けることができる。

【０００３】被記録材の搬送方向（副走査方向）と交叉
する方向に主走査する記録方式を採るシリアルタイプの
記録装置においては、被記録材を所定の記録位置にセッ
トした後、被記録材に沿って移動（主走査）するキャリ
ッジ上に搭載した記録手段（記録ヘッド）によって画像
（文字や記号等を含む）を記録し、１行分の記録を終了
した後に所定量の紙送り（副走査）を行ない、その後に
次の行の画像を記録（主走査）するという動作を繰り返
すことにより、被記録材の所望範囲に画像が記録され
る。一方、被記録材を搬送方向に送る副走査のみで記録
するラインタイプの記録装置においては、被記録材を所
定の記録位置にセットし、一括して１行分の記録を連続
的に行ないながら所定量の紙送り（ピッチ送り）を行な
い、被記録材の全体に画像が記録される。

【０００４】そのうち、インクジェット式（インクジェ
ット記録装置）は、記録手段（記録ヘッド）から被記録
材にインクを吐出して記録を行なうものであり、記録手
段のコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で
記録することができ、普通紙に特別の処理を必要とせず
に記録することができ、ランニングコストが安く、ノン
インパクト方式であるため騒音が少なく、しかも、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。

【０００５】特に、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式の記録手段（記録ヘッド）は、
エッチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロ
セスを経て、基板上に製膜された電気熱変換体、電極、
液路壁、天板などを形成することにより、高密度の液路
配置（吐出口配置）を有するものを容易に製造すること
ができ、一層のコンパクト化を図ることができる。ま
た、ＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を活用すること
により、記録手段の長尺化や面状化（２次元化）が容易
であり、記録手段のフルマルチ化および高密度実装化も
容易である。

【０００６】インクジェット記録装置に適用されるイン
クジェットヘッドは一般に、記録用液滴の吐出口、該吐
出口に液体を供給するための液路および該液路の一部に
設けられるエネルギー作用部と、該作用部にある液体に
作用させる液滴形成用のエネルギーを発生するためのエ
ネルギー発生手段を備えている。このエネルギー発生手
段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体を用いたも
の、レーザ等の電磁波を照射してそこにある液体に吸収
させて発熱させ、この発熱の作用で液滴を吐出・飛翔さ
せるもの、あるいは電気熱変換体等の発熱体等が知られ
ている。

【０００７】エネルギー発生手段に電気熱変換体を用い
半導体製造プロセスを経て製造されたマルチ化された吐
出口を有するインクジェット記録ヘッドとしては、各吐
出口に対応した液路が設けられ、各液路毎に電気熱変換
体が設けられ、且つ各液路に連通している共通液室より
各液路に液体が供給される構造を有するものが知られて
いる。

【０００８】上述のような記録ヘッドを用いて記録用イ
ンクを吐出口・飛翔させて記録動作を続けていくと、記
録インク滴がヘッドの各液路から吐出する際に無数に発
生するサテライト状の微小インクミスト（霧状インク）
が、ヘッドの吐出口面に付着・蓄積する。その付着量が
多くなるとインク吐出口をふさいでしまい、インク滴の
正常な吐出を妨げるという不都合があった。そこで、上
述したような記録ヘッドからのインク滴の吐出の際に発
生する微小インクミストによる不都合を解消するため
に、ゴム製ブレードを定期的にヘッド吐出口面の全面に
亘り摺擦させ、この微小インクミストの付着・蓄積によ
って生じた付着インク滴をかき落としてしまう方法が採
用されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、吐出不良（不吐出、ヨレ等）の生じた吐出口
がどこであれ、全ての吐出口を含む領域を一様に拭き取
り清掃するクリーニング動作を定期的に行うので、クリ
ーニング部材としてのゴムブレードの当接頻度が非常に
高くなり、吐出口面の劣化、例えば吐出口面表面に塗布
された撥水剤の剥がれ等が生じる。更に前記ミストの付
着が生じ易くなり、吐出不良が頻繁に発生するため、記
録ヘッドを交換せざるを得なくなるという不都合があ
る。

【００１０】本発明はこのような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、クリーニングの必
要な一部の吐出口についてのみ摺擦清掃を実施すること
により、吐出口面の劣化を防ぐとともに、記録手段の交
換寿命を大幅に延ばし得るインクジェット記録装置を提
供することである。

【００１１】

【課題解決のための手段】請求項１の発明は、記録手段
から被記録材へインクを吐出して記録を行なうインクジ
ェット記録装置において、前記記録手段の吐出口面の一
部だけを選択して摺擦清掃するためのクリーニング手段
を備えている構成とすることにより、上記目的を達成す
るものである。請求項２および請求項３の発明は、上記
構成に加えて、前記吐出口の吐出状態を検知するための
検知手段と、該検知手段の出力結果に応じて吐出口面の
一部を選択するための選択手段とを備えている構成、あ
るいは、前記検知手段は、吐出口面の前面の一端に配設
された光源と、他端に配設され光源からの透過光像を記
録するためのセンサである構成とすることにより、一層
効率よく上記目的を達成するものである。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明を適用したインクジェット記録装置
の一実施例の概略構成を示す模式的斜視図である。図示
の装置ではロール状に巻かれた連続した記録用紙のよう
な被記録材１３が、ガイドローラ２１、２２を経て、シ
ート送りローラ２３の回転摩擦力により搬送され、矢印
２４の方向に排出される。上下のガイドローラ２１、２
２の間の被記録材１３の前面に、ヘッドホルダ１８に固
定された記録ヘッド１Ｙ、１Ｍ、１Ｃおよび１Ｂｋを搭
載したキャリッジ２７が配置され、この領域が記録部と
なる。記録部にはガイドローラ２１、２２と平行に配置
されたガイド軸２５が設けられ、該ガイド軸２５に沿っ
てキャリッジ２７が往復運動を行う。

【００１３】ヘッドホルダ１８には４個のヘッドが搭載
され、各ヘッド１Ｙ、１Ｍ、１Ｃおよび１Ｂｋにはイン
クタンク（不図示）からそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）のイ
ンクが供給される。ヘッド１Ｙ、１Ｍ、１Ｃおよび１Ｂ
ｋは各ヘッドの記録幅分ずつ間欠送りされ、被記録材１
３が送り方向に停止している間に、キャリッジ２７によ
って各ヘッドを矢印Ｐ方向に走査させながら、画像信号
に応じたヘッドからインク滴を吐出させることによって
記録が行われる。なお、以下の説明では、上記記録ヘッ
ド１Ｙ、１Ｍ、１Ｃおよび１Ｂｋの全体または任意の一
つを単に記録ヘッド（記録手段）１で示す。

【００１４】キャリッジ２７は、キャリッジモータ（パ
ルスモータ）２８によりタイミングベルト２６を介して
往復駆動され、シート送りローラ２３はシート送りモー
タ２９によって回転駆動され、各モータは制御回路３０
により制御される。また、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）からなる画像データ３５は、画像処理回路３１に
よりＹ、Ｍ、ＣおよびＢｋの画像処理へと変換される。
この信号に応じて、制御回路３１が各ヘッドにフレキシ
ブルケーブル２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋを介し
て駆動信号を出力し、実際に各ヘッドから記録インク滴
が吐出されることになる。

【００１５】前記記録ヘッド１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手段であっ
て、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備え
たものである。また、前記記録ヘッド１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、収縮によって生じる圧力変化を
利用して、吐出口よりインクを吐出させ、記録を行なう
ものである。

【００１６】図２は、前記記録手段（記録ヘッド）１の
インク吐出部の構造を模式的に示す部分斜視図である。
図示の記録ヘッド１は、エッチング・蒸着・スパッタリ
ング等の半導体製造プロセス工程を経て基板２上に成膜
された電気熱変換体３、電極４、液路壁５、天板６から
構成されている。記録用液体１２は図示を省略した液体
貯蔵室から液体供給管７および液体供給管用コネクタ９
を介して記録ヘッド１の共通液室８内に供給される。共
通液室８内に供給された液体１２は毛管現象により液路
１０内に供給され、液路先端の吐出口面１１に形成され
た複数の吐出口１１Ａでメニスカスを形成することによ
り安定に保持される。ここで、電気熱変換体３に通電す
ることにより、電気熱変換体３上の液体が加熱され、発
泡現象が発生し、その発泡のエネルギにより吐出口１１
Ａから液滴が吐出される。上述の構成により、液路密度
１６液路／ｍｍといった高密度の液路配置で１２８液路
あるいは２５６液路というマルチ液路のインクジェット
記録ヘッドを製造することが可能になる。

【００１７】図３に示すように、キャリッジ２７の移動
を利用して各記録ヘッド１の吐出口面１１に弾性ゴムブ
レード１０１を摺擦させ、吐出口面１１に付着したイン
ク滴をかき落としてしまう。この際、弾性ゴムブレード
１０１を吐出口面１１の一部（本実施例では１／４の領
域）のみに摺擦させて清掃を行う。なお、この弾性ゴム
ブレードは、図３中の両矢印Ｗの方向に移動可能であ
り、不吐出の生じた吐出口面近傍のみを摺擦清掃するこ
とが可能である。本実施例では、記録中、記録画像の不
吐出の有無およびその位置を目視にて確認した場合、そ
の不吐出口近傍の領域を図中Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのうち
から不図示の選択スイッチによって選択し、弾性ゴムブ
レード１０１を選択位置に移動させ、清掃を行った。

【００１８】図４は本発明を適用したインクジェット記
録装置におけるインク吐出状態を自動的に検知するため
の検知手段の一実施例を示す斜視図である。図４におい
て、例えば、毎回スキャンする毎に空吐（インク受け１
０２に向かって）を行い、その吐出状態を図４に示す光
源１０３とＣＣＤセンサ１０４により透過光像を記録す
る。記録された濃度データより不吐出位置を検知し、弾
性ゴムブレードによるヘッド吐出面の清掃位置を決定し
たものである。なお、ここで光源としては赤外域にピー
ク波長を有する赤外ＬＥＤアレイを、ＣＣＤセンサとし
て同じく赤外域にピーク波長を有する赤外用ＣＣＤセン
サを用い高感度に吐出状態の検出を行った。

【００１９】上記弾性ゴムブレードの代わりに、高分子
多孔質体を用い、記録ヘッド１の吐出口面１１を選択的
に摺擦し、インクミストを吸収してもよい。高分子多孔
質体を用いる場合、高分子発泡体のようにインクミスト
の吸収による体積変化が顕著なものばかりでなく、イン
クを吸収しても体積の変化しない種類のものが好まし
く、例えば、発泡ホルマール樹脂タイプのものを使用す
ることができる。

【００２０】また、ここで用いられるインク吸収体３８
として熱焼結タイプの高分子多孔質体も利用することが
でき、その例として、たとえば低密度ポリエチレン、高
密度ポリエチレン、高分子量ポリエチレン、複合ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタアクリレー
ト、ポリスチレン、アクリロニトリル系共重合体、フッ
素樹脂、フェノール樹脂等の熱焼結体を挙げることがで
きる。中でも、インクミストの吸収性および耐インク性
から、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、高分
子量ポリエチレン、ポリプロピレンを用いたものが好ま
しい。さらに、これらの高分子多孔質体からなるインク
吸収部材３８のインクミストの吸収性を向上させるため
に、これらの高分子多孔質体を界面活性剤で処理し、イ
ンクとの接触角を低下させ、そのヌレ性を改良してもよ
い。

【００２１】なお、前述の実施例では、記録ヘッド１を
キャリジ２に搭載するシリアル型記録装置の場合を例に
挙げて説明したが、本発明は、被記録材の幅の全体また
は一部をカバーする長さのライン型記録ヘッドを用いる
記録装置の場合にも同様に適用することができ、同様の
効果が得られるものである。また、前述の実施例では、
１個の記録ヘッド１で記録する場合を例示したが、本発
明は、異なる色で記録する複数の記録ヘッドを用いるカ
ラーインクジェット記録装置、あるいは同一色彩で濃度
の異なるインクで記録する複数の記録ヘッドを用いる階
調記録用のインクジェット記録装置など、記録ヘッドの
数や記録色に関係なく広く適用することができ、同様の
効果が得られるものである。

【００２２】さらに、本発明は、記録ヘッドとインクタ
ンクを一体化した交換可能なヘッドカートリッジを使用
する他、記録ヘッドとインクタンクを別体にしてチュー
ブ等で接続するなど、記録ヘッドとインクタンクの配置
形態がどのようなものであっても、同様に適用すること
ができ、同様の効果を達成し得るものである。

【００２３】なお、本発明は、インクジェット記録装置
であれば、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変換体等を
用いる記録手段（記録ヘッド）を使用するものに適用で
きるが、中でも、熱エネルギーを利用してインクを吐出
する方式の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。かかる方式によれば、記録の高
密度化、高精細化が達成できるからである。

【００２４】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４７４０
７９６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、記録手段（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に対応し液
体（インク）内の気泡を形成出来るので有効である。

【００２５】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４
４６３３５９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４３１３１
２４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。

【００２６】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４
４５９６００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
ーの圧力波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。すなわち、記録ヘッ
ドの形態がどのようなものであっても、本発明によれ
ば、記録を確実に効率よく行なうことができるようにな
るからである。

【００２７】さらに、前述のように、記録装置が記録で
きる被記録材（記録媒体）の最大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に対しても、本発明
は有効に適用できる。そのような記録ヘッドとしては、
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１個の記録ヘッドとしての
構成のいずれでもよい。加えて、上例のようなシリアル
タイプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、
あるいは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
ド自体に一体的にインクタンクが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。

【００２８】また、本発明に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または予備的な補
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、前述のようなキャッピング
手段、クリーニング手段、吸引回復手段の他に、加圧式
の回復手段、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。

【００２９】さらに加えて、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
くは液化するもの、あるいは、インクジェット方式で
は、インク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度
調整を行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
ら液体状態への状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、液状インクが吐出されるものや、
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
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。

【００３０】このような場合のインクは、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。

【００３１】さらに加えて、本発明によるインクジェッ
ト記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理
機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ
等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有す
るファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよ
い。

【００３２】

【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、記録手段から被記録材へインクを吐出して記
録を行なうインクジェット記録装置において、前記記録
手段の吐出口面の一部だけを選択して摺擦清掃するため
の手段を備えている構成としたので、クリーニングの必
要な一部の吐出口についてのみ摺擦清掃を実施すること
により、吐出口面の劣化を防ぎ記録ヘッドの交換寿命が
大幅に延びたインクジェット記録装置が提供される。ま
た、別の本発明によれば、上記構成に加えて、前記吐出
口の吐出状態を検知するための手段と、該検知手段の出
力結果に応じて吐出口面の一部を選択するための手段と
を備えている構成、さらに前記検知手段は、吐出口面の
前面の一端に配設された光源と、他端に配設され光源か
らの透過光像を記録するためのセンサ手段である構成と
したので、一層効率よく、上記効果を達成し得るインク
ジェット記録装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェット記録装置の一
実施例の概略構成を示す模式的斜視図である。

【図２】図１中の記録手段のインク吐出部の構造を模式
的に示す部分斜視図である。

【図３】本発明を適用したインクジェット記録装置のヘ
ッドクリーニング機構の一実施例の構成および動作を示
す模式的部分斜視図である。

【図４】本発明を適用したインクジェット記録装置のヘ
ッドクリーニング機構の別の実施例の構成および動作を
示す模式的部分斜視図である。

【符号の説明】

１ 記録手段（記録ヘッド） ３ 電気熱変換体 ８ 共通液室 １１ 吐出口面 １１Ａ 吐出口 １３ 被記録材 ２３ シート送りローラ ２５ ガイド軸 ２７ キャリッジ ３８ インク吸収体 １０１ ブレード １０２ インク受け １０３ 光源（ＬＥＤアレイ） １０４ 赤外ＣＣＤセンサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録手段から被記録材へインクを吐出
   して記録を行なうインクジェット記録装置において、前
   記記録手段の吐出口面の一部だけを選択して摺擦清掃す
   るためのクリーニング手段を備えていることを特徴とす
   るインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記吐出口の吐出状態を検知するため
   の検知手段と、該検知手段の出力結果に応じて吐出口面
   の一部を選択するための選択手段とを備えていることを
   特徴とする請求項１のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記検知手段は、吐出口面の前面の一
   端に配設された光源と、他端に配設され光源からの透過
   光像を記録するためのセンサであることを特徴とする請
   求項２のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記記録手段が、インクを吐出するた
   めに利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換体を
   備えているインクジェット記録手段であることを特徴と
   する請求項１のインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 前記記録手段が、前記電気熱変換体が
   発生する熱エネルギーによりインクに生じる膜沸騰を利
   用して、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４のインクジェット記録装置。