JPH0752406A - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置

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JPH0752406A
JPH0752406A JP5161987A JP16198793A JPH0752406A JP H0752406 A JPH0752406 A JP H0752406A JP 5161987 A JP5161987 A JP 5161987A JP 16198793 A JP16198793 A JP 16198793A JP H0752406 A JPH0752406 A JP H0752406A
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cap
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能史 服部
Mineo Kaneko
峰夫 金子
Takayoshi Tsutsumi
孝義 堤
Yoichi Tosaka
洋一 登坂
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/165Prevention or detection of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles
    • B41J2/16505Caps, spittoons or covers for cleaning or preventing drying out
    • B41J2/16508Caps, spittoons or covers for cleaning or preventing drying out connected with the printer frame

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  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録ヘッドの吐出回復操作時のインクの無駄
な消費を減少する。 【構成】 カラーの共通液室104の内容積は各約3mm
3 、黒の共通液室の内容積は約7.5mm3 である。各イ
ンクタンクから各共通液室へインクを供給するためのイ
ンク供給路106の内容積は、カラーの場合は、それぞ
れ1.8mm3 、黒色が3.6mm3 である。キャップ12
6Aは、ゴム等の弾性材料を用いて形成され、その前面
には、記録ヘッド120のフェイス全面を覆う時に密着
性を高めるために、幅0.3mm程度の外周リブ107が
設けられている。さらに、吸引孔108が開かれ、吸引
用チューブ109と連絡している。吸引孔108の前面
には、廃棄インク吸収体110が配置され、キャップ内
に残ったインク滴を吸収するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録装置は、装置全体が
長期間使用されない場合や、使用されても多数の吐出口
のうちの特定の吐出口が他の吐出口に比較して稀にしか
吐出を行なわない場合には、吐出口や、吐出口に連通す
るインク室内で水分の蒸発により、インクが増粘し、吐
出不良となることがある。また、吐出口が配設されたヘ
ッドの吐出面にインク液滴、水滴、あるいは塵埃等が付
着して、吐出されるインク液滴がこれらの付着物に引っ
張られ、吐出方向が偏向することもある。これらの不具
合を防止するために、従来のインクジェット記録装置
は、いわゆる吐出回復系として次のような手段を備えて
いる。例えば、不吐出防止手段として、印字記録の前に
インクを所定のインク受容媒体に吐出して増粘インク等
を排除する予備吐出や、吐出口や共通液室からインクを
吸引することにより付着物を排除するインク吸引や、イ
ンクタンク交換時に混入する気泡を排除するためのイン
ク吸引、さらには吐出口からのインク水分蒸発を防止す
るキャッピング等が行なわれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の吐出回
復手段は、次のような問題点を有する。すなわち、小型
で廉価な記録装置を提供するためには、予備吐出、イン
ク吸引、キャッピング等の装置を配設するためのスペー
スが装置の小型化を阻害する。また、予備吐出やインク
吸引による廃インクを貯留するためのタンクや吸引ポン
プ、チューブ等も必要となる。
【0004】また、カラー画像を記録できるインクジェ
ット記録装置では、同一記録ヘッドのなかに黒色のほか
に例えばマゼンタ、シアン、黄色等の複数の吐出口群を
設け、各吐出口群にそれぞれ独立のインクタンクおよび
供給系と、各群に共通のキャップその他の吐出回復手段
とを設けた装置が開発されている。この種の記録装置で
は、黒色以外のカラー印字画像を2色ないし3色で構成
する場合が多く、1ドット当たりのインク吐出量を単色
の黒インクと同量とすると、媒体上に記録される印字ド
ット径が大きくなり過ぎる。そこで、カラーインクに対
しては、オリフィス径を小さくしたり、ノズル断面積を
変えたりしており、さらに、発熱素子等の加熱により液
滴を吐出させる所謂バルブジェット方式では、発熱素子
の面積を小さくしたり、発熱素子とオリフィスとの距離
を変えたりする方式が採用される。このように、同一の
ヘッド、またはヘッドユニット内に複数の吐出口群を有
し、しかも各吐出口群のノズル断面積や吐出口の大きさ
が異なる場合の吐出回復手段には、次のような問題があ
る。すなわち、各吐出口群の流抵抗が異なり、共通のキ
ャップで吸引操作を行なう場合は、1回の回復操作によ
るインク吸引量が吐出口群ごとに異なり、流量係数の大
きな吐出口群のインクが多く吸引され、流量係数の小さ
な吐出口群のインク吸引量が少なくなる。同一吸引操作
で吸引されるインク量が各吐出口群により異なると、イ
ンクタンク交換時に混入する気泡やインク供給路中の増
粘インクを除去するためには、流抵抗の最大の吐出口群
の吸引量に合わせて吸引しなければばらない。そのため
に、他の吐出口群は、必要以上のインク量を吸引して廃
棄することとなり、甚だ無駄である。
【0005】本発明の目的は、上述の問題を解消し、記
録ヘッドの吐出回復操作時にインクの無駄な消費を減少
できるインクジェット記録装置を提供することにある。
【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、ノズルが複数のノズル群に分割され、イン
ク貯蔵タンク内の複数のインク収納体からそれぞれのイ
ンクが供給され、各ノズル群は流量係数の異なる少なく
とも2種類の形状のノズルのうちのいずれかを有し、各
ノズル群のインク供給路と共通液室との容積合計が、ノ
ズルの流量係数の小さいノズル群の方が流量係数の大き
なノズル群より小さくなるように構成される。
【0007】また、記録ヘッドは、分離可能なインク貯
蔵タンクとともに同一キャリッジ上に搭載されてもよ
い。
【0008】さらに、キャップは、その内部に仕切り用
リブを有するものが好ましい。
【0009】すなわち、本発明による構成では、ノズル
の流量係数の小さい吐出口群は、回復操作時の吸引量が
少ないが、増粘インクや気泡を取り除くために必要なイ
ンク量も少なくて済むために、回復が可能となる。
【0010】
【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。
【0011】図2は本発明により得られる記録ヘッドを
インクジェットカートリッジ(IJC)として装着した
インクジェット記録装置(IJRA)の一例を示す外観
斜視図である。
【0012】図2において、キャリッジ116は、プラ
テン124上に送紙されてきた記録紙の記録面に対向し
てインク吐出を行なうノズル群を備えたインクジェット
カートリッジ(IJC)120を保持し、駆動モータ1
17の駆動力を伝達する駆動ベルト118と、互いに平
行に配設された2本のガイドシャフト119A,Bと摺
動可能に駆動ベルト118の一部に連結され、IJC1
20の記録紙の全幅にわたって往復移動が可能である。
【0013】ヘッド回復装置126は、IJC120の
移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する位
置に配設され、モータ122の駆動力により伝動機構1
23を介してIJC120のキャッピングの動作を行な
う。このヘッド回復装置126のキャップ部126Aに
よるIJC120へのキャッピングに関連させて、ヘッ
ド回復装置126内に設けた適宜の吸引手段によるイン
ク吸引もしくはIJC120へのインク供給経路に設け
た適宜の加圧手段によるインク圧送を行ない、インクを
吐出口より強制的に排出させることにより、ノズル内の
増粘インクを除去する等の吐出回復処理を行なう。ま
た、記録終了時等にキャッピングを施すことによりIJ
C120が保護される。
【0014】シリコンゴムで形成されるワイピング部材
のブレード130は、ヘッド回復装置126の側面に配
設され、ブレード保持部材130Aにカンチレバー形態
で保持され、ヘッド回復装置126と同様にモータ12
2および伝動機構123によって動作し、IJC120
の吐出面との係合が可能である。これにより、IJC1
20の記録動作における適切なタイミングで、あるいは
ヘッド回復装置126を用いた吐出回復処理後に、ブレ
ード130をIJC120の移動経路中に突出させ、I
JC120の移動動作に伴ってIJC120の吐出面に
おける結露、濡れあるいは塵埃等を拭き取るものであ
る。
【0015】図3は、記録ヘッド120とキャップ12
6Aの斜視図である。キャップ126Aは、記録ヘッド
120が長期間放置され、ノズルおよび共通液室内部の
インクが増粘したり、外部からの気泡が混入した場合、
または、インクタンクの交換時等に接続部から侵入する
気泡を取り除く場合等に、記録ヘッド120の吐出面に
圧接し、不図示のポンプにより吸引して、吐出回復処理
を行なうものである。この場合、ノズルの流量係数の小
さいカラー用のノズルからの各色別のインク吸引量は、
ブラック用に比較すると少ないが、吸引される共通液室
およびインク供給室の内容積も小さいので、同じ回復操
作でブラック用のノズルもカラー用のノズルも回復する
ことが可能である。
【0016】このときの流量係数αは、圧力差p、断面
積をF、インクの密度をρ、流量をQとすると、次の式
(1)で表される。
【0017】
【数1】 また、共通液室とインク供給路およびノズルの内容積の
合計をSとすると、Q>Sという条件を満足する必要が
ある。
【0018】図1は第1の実施例の記録ヘッド120の
構成を示す斜視図である。この記録ヘッド120は、基
板100上に発熱抵抗体101および電極102、保護
層(不図示)等をスパッタリング、CVD、EB等の方
法で順次積層した後、ノズル103および共通液室10
4がフォトエッチングで形成されたものである。共通液
室104の天面には、インク供給口105が設けられ、
インク供給管106を介して不図示のインクタンクより
インクが供給される。4つの供給液室104(B,C,
M,Y)は、例えばそれぞれ、黒、シアン、マゼンタ、
黄色のインクタンクと連結されており、それぞれに連通
しているノズル103からそれぞれの色のインクが吐出
される。ノズル103−Bは、ブラック用で、他のカラ
ー用ノズル103−C,M,Yより大きな体積の液滴を
吐出する。例えば、本実施例では、360d.p.i.
のヘッドを用いているが、ブラックの液滴吐出体積は、
約65〜95pl(mm3 )、好ましくは約75〜85p
l程度である。一方、シアン、マゼンタ、イエローの各
液滴吐出体積は、重ね打ちされることを考慮して、30
〜50pl、好ましくは32〜45plとされる。この
ような液滴体積を吐出させるのに好適なノズルの設計寸
法の一例を表1に示す。
【0019】
【表1】 図4は、図1の記録ヘッド120がキャップ126Aで
キャッピングされている状態の模式的な断面図である。
【0020】カラーの共通液室104Y,M,Cの内容
積は、それぞれ約3mm3 、黒の共通液室104Bの内容
積は、約7.5mm3 である。各インクタンクから各共通
液室へインクを供給するためのインク供給路106の内
容積は、カラーの場合は、それぞれ1.8mm3 、黒色の
場合は3.6mm3 である。インク供給路106の途中、
または端部に塵や気泡をトラップするための気泡を設け
てもよい。
【0021】キャップ126Aは、記録ヘッド120の
吐出面の外縁部に弾力的に圧接するために、ゴム等の弾
性材料を用いて形成される。キャップ126Aの前面に
は、記録ヘッド120のフェイス全面を覆う時に密着性
を高めるために、幅0.3mm程度の外周リブ107が設
けられている。さらに、キャップ126Aには、吸引孔
108が開かれ、吸引用チューブ109と連絡してい
る。吸引孔108の前面には、廃棄インク吸収体110
が配置され、キャップ内に残ったインク滴を吸収するよ
うになっている。記録ヘッド120の吐出口111は、
図4の上方からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック
と、配置されており、それぞれのノズル群間は、通常の
ノズルピッチよりも広い間隔が設けられている。吸引チ
ューブ109は、不図示のポンプに連絡されている。
【0022】本実施例のインクタンクは、ブラック用1
12Bとカラー用112Cの2タンク方式で、カラー用
インクタンク112Cの内部は、イエロー、マゼンタ、
シアンの各色別に分離されている。これらのタンクは、
各色ごとに分離されていても、一体型であっても差し支
えない。また、インクタンクは、記録ヘッドと一体とし
てキャリッジ上に搭載されてもよく、キャリッジとは別
に設置され、チューブなどにより接続されてもよい。
【0023】また、複数のノズル群が同一基板上に搭載
された記録ヘッドについて説明したが、ノズル群は、複
数の基板上にあってもよい。
【0024】図5は、本発明の他の実施例の断面図であ
る。
【0025】この実施例のキャップ126Bは、仕切り
用のリブ113によりカラー用ノズルキャップ部分と、
ブラック用ノズルキャップ部分に仕切られている。各部
分には、吸引用チューブ109A,Bにそれぞれ連結さ
れた吸引孔108A,Bが開口している。吸引孔108
の前面には廃棄インク吸収体110A,Bが配置され、
キャップ内に残ったインク滴を吸収する。吸引用チュー
ブ109A,Bは、アダプタ114およびポンプチュー
ブを介して不図示の共通のポンプに連結されている。こ
の仕切りにより、ブラックインクとカラーインクとが混
色したり、他の色のインクがノズル内に侵入するのを防
ぐのに有効である。キャップ内の仕切りは、完全なほど
望ましいが、仕切りが不十分でも実用的には混色防止に
は有効である。
【0026】このように構成されたキャップにおいて
も、ノズルの流量係数が小さいカラー用ノズルからの各
色のインク量は、黒用ノズルに比べて少ないが、吸引さ
れなければならない共通液室およびインク供給路の内容
積もそれに応じて小さく設計されているので、一度の回
復操作で黒用ノズルもカラー用ノズルも回復することが
可能である。
【0027】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用して飛翔的に液滴を形成し、
記録を行なうインクジェット方式の記録ヘッド、記録装
置において優れた効果をもたらすものである。
【0028】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、同第4740796
号の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、いわゆるオンデマンド
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、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさ
せて、効果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体
(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。
【0029】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第4463359号、同第434526号の明細書
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431
3124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。
【0030】記録ヘッドの構成としては、上述の核明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組合せ構成(直線状液流路または直角液流路)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示
す米国特許第4558333号、同第4459600号
の明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。
【0031】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示
す特開昭59−123670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59−13461号公報に基づいた構成として
も本発明は有効である。
【0032】さらに、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合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。
【0033】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は
特に本発明は有効である。
【0034】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、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは上述の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。
【0035】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、液状インクとし
て吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固
化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初め
に液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能で
ある。
【0036】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、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取るもの
であってもよい。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、インク
供給路と供給液室の内容積合計をノズルの流量係数に応
じて定めることにより、同一のキャップによる吐出回復
操作で各ノズル群の回復処理を確実に行なうことがで
き、吐出回復操作による無駄なインクの廃棄を減少でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の記録ヘッドの構成を示
す透視的な斜視図である。
【図2】本発明の記録ヘッドを装着したインクジェット
記録装置の一例を示す外観斜視図である。
【図3】記録ヘッド120とキャップ126Aの斜視図
である。
【図4】キャッピング状態の記録ヘッド120の断面図
である。
【図5】本発明による記録ヘッドの他の実施例の断面図
である。
【符号の説明】
100 ヘッド基板 101 発熱抵抗体 102 電極 103B ノズル(黒用) 103Y,103M,103C ノズル(カラー用) 104B 共通液室(黒用) 104Y,104M,104C 共通液室(カラー
用) 105 インク供給口 106B インク供給路(黒用) 106Y,106M,106C インク供給路(カラ
ー用) 107 外周リブ 108,108A,108B 吸収孔 109,109A,109B 吸収チューブ 110,110A,110B 廃棄インク吸収体 111B 吐出口(黒用) 111Y,111M,111C 吐出口(カラー用) 112,112B,112C インクタンク 113 仕切りリブ 114 アダプタ 115 ポンプチューブ 116 キャリッジ 120 記録ヘッド(IJC) 122 モータ 123 伝動機構 126 ヘッド回復装置 126A キャップ 130 ブレード 130A ブレード保持部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 3/04 102 (72)発明者 登坂 洋一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吐出口からインクを吐出する複数のノズ
    ルを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドの記録領域お
    よびその記録領域に隣接する領域にわたって前記記録ヘ
    ッドを移動可能なキャリッジと、前記隣接領域に沿って
    配設され、前記吐出口が形成された記録ヘッドの面に対
    して当接および離脱が可能なキャップと、前記キャップ
    を介して前記記録ヘッドからインクを吸引する吸引手段
    とを備え、インクがインク貯蔵タンクから供給路および
    共通液室を経て各ノズルへ供給されるインクジェット記
    録装置において、 前記ノズルは、前記インク貯蔵タンク内の複数のインク
    収納体からそれぞれのインクが供給される複数のノズル
    群に分割され、各ノズル群は流量係数の異なる少なくと
    も2種類の形状のノズルのうちのいずれかを有し、流量
    係数の小さいノズル群が流量係数の大きなノズル群より
    インク供給路と共通液室との容積合計を小さく定められ
    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】 前記記録ヘッドは、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、インクに生ずる
    膜沸騰を利用して吐出口よりインクを吐出させる請求項
    1に記載のインクジェット記録装置。
  3. 【請求項3】 前記キャップは、その内部に仕切り用リ
    ブを有する請求項1に記載のインクジェット記録装置。
  4. 【請求項4】 インク貯蔵タンクと記録ヘッドが1体で
    あり、前記インク貯蔵タンクとともに同一キャリッジ上
    に搭載される請求項1に記載のインクジェット記録装
    置。
  5. 【請求項5】 インク貯蔵タンクと分離可能な記録ヘッ
    ドが、前記インク貯蔵タンクとともに同一キャリッジ上
    に搭載される請求項1に記載のインクジェット記録装
    置。
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