JP2000289231A - インクジェット記録装置の回復方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】回復動作のシーケンスを変えるだけで、キャッ
ピング状態で回復動作を行う際の密閉性の弊害に起因す
る吐出口のメニスカス破壊や吐出口からのインク落ちな
どによる不良回復動作を防止し、装置の信頼性を高め
る。 【構成】キャップ部材１９で記録ヘッド３をキャッピン
グした状態でインクタンク１１と記録ヘッド３との間で
インクの加圧、吸引動作を行い、キャップ部材に排出さ
れたインクを吸引動作により回収し、この吸引動作が終
了した後、キャップ部材を記録ヘッドから一旦離脱させ
て負圧を解除し、続いて、記録ヘッドを再度キャッピン
グした後にインクタンクと記録ヘッドとの間でインクの
加圧回復動作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、記録手段から記録媒体にインク
を吐出して記録を行うインクジェット記録装置の回復方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、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型電子機器やワークステーショ
ンなどの出力機器として用いられる記録装置は、画像情
報（記録情報）に基づいて紙、布、プラスチックシー
ト、ＯＨＰ用シート等の記録媒体（被記録材）に画像
（文字や記号等を含む）を記録していくように構成され
ている。前記記録装置は、記録方式により、インクジェ
ット式、ワイヤドット式、サーマル式、レーザービーム
式等に分けることができる。

【０００３】記録媒体の搬送方向（紙送り方向、副走査
方向）と交叉する方向に主走査しながら記録するシリア
ルタイプの記録装置においては、記録媒体に沿って主走
査方向に移動するキャリッジ上に搭載した記録手段（記
録ヘッド）によって画像を形成（記録）し、１行分の画
像形成を終了した後に所定量の紙送り（副走査としての
ピッチ搬送）を行い、その後に再び停止した記録媒体に
対して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、記録媒体全体の記録が行われる。
一方、記録媒体（記録用紙等）の搬送方向の副走査のみ
で記録するラインタイプの記録装置においては、記録媒
体を所定の記録位置にセットし、一括して１行分の記録
を行った後、所定量の紙送り（ピッチ送り）を行い、さ
らに次の行の記録を一括して行うという動作を繰り返す
ことにより、記録媒体全体の記録が行われる。

【０００４】そのうち、インクジェット式の記録装置
（インクジェット記録装置）は、記録ヘッド（記録手
段）から記録媒体へインクを吐出して記録を行うもので
あり、記録ヘッド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、多種類のインク（例えばカラーインク）を
使用してカラー画像を形成するのが容易であるなどの利
点を有している。

【０００５】インクジェット記録ヘッドの吐出口からイ
ンクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する
エネルギー発生素子としては、ピエゾ素子等の電気機械
変換体を用いるもの、レーザー等の電磁波を照射して発
熱させ、この発熱作用によってインク滴を吐出させるも
の、あるいは発熱抵抗体を有する電気熱変換体によって
液体を加熱するものなどがある。その中でも、熱エネル
ギーを利用してインクを滴として吐出するインクジェッ
ト式の記録ヘッドは、吐出口を高密度に配列することが
できるため高解像度の記録をすることが可能である。特
に、その中でも、電気熱変換体素子をエネルギー発生素
子として用いる記録ヘッドは、小型化が容易であり、か
つ最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上
性が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を十分に
活用でき、高密度実装化が容易で製造コストも安価なこ
とから、有利である。

【０００６】また、記録媒体の材質に対する要求も様々
なものがあり、近年では、これらの要求に対する開発が
進み、通常の記録媒体である紙（薄紙や加工紙を含む）
や樹脂薄板（ＯＨＰ等）などの他に、布、皮革、不織
布、さらには金属等を記録媒体として用いる記録装置も
使用されるようになっている。

【０００７】前記インクジェット記録装置においては、
記録手段の吐出口からインク滴を吐出して記録を行うこ
とから、吐出口の状態が記録品位（画像品質）に大きく
影響する。例えば、記録中に吐出口内に発生した気泡な
どで吐出不良（不吐出を含む）になると、加圧手段など
でインクを記録ヘッド内に充填させて吐出口をリフレッ
シュ（回復）させる回復方法が行なわれている。また、
長期放置や運送中におけるインクの自然蒸発による吐出
口内のインクの増粘固着に備えて、密閉性の高いキャッ
プ部材で吐出口を覆う（キャッピング）することが必要
である。そこで、近年、記録の高精細化の市場要請に応
えて記録手段の吐出口の高密度化が急速に進んでおり、
こうした吐出口の高密度化に伴って前記吐出口の回復を
行う回復手段に対する要求が一層高まっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術による回復方法にあっては、キャッピング時に密封性
が低下するという不都合の他、記録手段の吐出口を密封
した状態で吸引動作を行う際に該吐出口のメニスカスが
壊されてしまったり、吐出口からのインク落ちによって
吐出口面にインクが付着して吐出不良の原因になるとい
う不都合があった。 このような不都合を解消するため
に、吐出口と連通された回復桶に孔（開口）を設けて外
部大気と連通させることにより吐出口内のメニスカスの
破壊を防止するという対策が採られていた。しかしなが
ら、このような従来の対策では、キャップ部材で吐出口
を密閉するキャッピングの密封性が低下するのみなら
ず、記録装置を傾けるとインク漏れが生じ、商品として
の資質に欠けてしまうことがあった。

【０００９】本発明はこのような従来技術に鑑みてなさ
れたものであり、本発明の目的は、回復動作のシーケン
スを変えるだけで、キャッピング状態で回復動作を行う
際の密閉性の弊害に起因する吐出口のメニスカス破壊や
吐出口からのインク落ちなどによる不良回復動作を防止
でき、装置の信頼性を高めることができるインクジェッ
ト記録装置の回復方法を提供することである。

【００１０】

【課題解決のための手段】本発明は、上記目的を達成す
るため、記録手段から記録媒体にインクを吐出して記録
を行うインクジェット記録装置の回復方法において、キ
ャップ部材を記録手段に密着させて吐出口を覆った状態
でインクタンクと該記録手段との間でインクの加圧、吸
引動作によるインクの循環を行い、次いで前記キャップ
部材に排出されたインクを該キャップ部材に接続された
吸引手段の吸引動作により回収し、前記吸引動作が終了
した後、記録手段とキャップ部材との密着を一旦解除
し、続いて、キャップ部材を記録手段に密着させて吐出
口を覆った状態にしてインクタンクと該記録手段との間
でインクの加圧動作を行うことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明を実施するのに好適
なインクジェット記録装置の概略構成を示す模式的側面
図である。図１において、インクジェット記録装置は、
記録媒体を供給する給送手段１と給送された記録媒体を
搬送する搬送手段２と搬送される記録媒体に記録を行う
記録手段３と記録された記録媒体を排出し整合するため
の排出手段４とを備えている。前記記録手段３は記録媒
体搬送方向に配列された４個のラインタイプのインクジ
ェット記録ヘッド３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄで構成されて
いる。

【００１２】これらの記録ヘッド３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３
Ｄは、カラー記録用の場合、例えば、ブラック、シア
ン、マゼンタ、イエローの各色のインクを用いる記録ヘ
ッドで構成される。なお、以下では、これらの記録ヘッ
ド（記録手段）３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの任意の一つ又
は全体を指す場合は、単に記録手段３又は記録ヘッド３
と称することにする。そして、各記録ヘッド３は、後述
するインク吐出口を高密度に配列することで、例えばブ
ラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色インクを用
いるフルカラー画像などを高精細に記録できるように構
成されている。

【００１３】各記録手段（記録ヘッド）３は、記録信号
に応じてエネルギーを印加することにより、複数の吐出
口からインクを選択的に吐出して記録するインクジェッ
ト記録ヘッドである。また、この記録ヘッド３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。さらに、このインクジェッ
ト記録手段３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。前記電気熱変
換体は各吐出口のそれぞれに対応して設けられ、記録信
号に応じて対応する電気熱変換体にパルス電圧を印加す
ることによって対応する吐出口からインクを吐出するも
のである。

【００１４】図６は、前記記録ヘッド３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６におい
て、記録ヘッド３の基板（ベースプレート）８１上に
は、薄膜８３の層を介在させて、半導体と同様の製造工
程（薄膜成形法等）によって、複数の電気熱変換体８２
及びこれらに対応する配線が形成されている。各電気熱
変換体８２は、図示のように、それぞれの吐出口８９お
よび液路８６に対応する位置に配列されている。前記基
板（ベースプレート）８１上（該基板８１上の薄膜８３
の上）には、下面に所定間隔で平行に形成された複数の
液路壁８４Ａを有する液路形成部材８４が接合されてい
る。さらに、前記液路形成部材８４の上面には、天板８
５が接合されている。

【００１５】前記各液路壁８４Ａの間に液路８６が形成
されるが、前記液路形成部材８４は、各液路８６の内部
の所定位置に前記各電気熱変換体８２が配置されるよう
な位置関係で位置決め接合されている。前記各液路壁８
４Ａは所定の長さを有し、各液路８６の後端は、前記液
路形成部材８４と前記基板（ベースプレート）８１（ま
たは薄膜８３）との間に形成される共通液室８７に連通
している。一方、各液路８６の他端（先端）は記録ヘッ
ド３の吐出口面（複数の吐出口８９が配列された前面）
８８にて開口しており、それぞれの開口部によって吐出
口８９が形成されている。

【００１６】こうして、発熱抵抗体等の電気熱変換体８
２に通電（パルス電圧の印加）してこれを発熱させるこ
とにより、液路８６内のインクを膜沸騰させ、その時の
圧力変化により吐出口８９からインク滴を吐出させるイ
ンクジェット記録ヘッド３が構成されている。この記録
ヘッド３は、複数の吐出口８９の配列方向が記録媒体
（記録用紙等）の搬送方向と交叉（略直交）する姿勢で
取り付けられ、吐出口面８８と記録媒体との距離（紙間
距離）は、例えば約０．３〜２．０ミリ程度に設定され
る。

【００１７】図２は本発明を適用するのに好適なインク
ジェット記録装置の回復手段を模式的に示す概略構成図
である。先ず、図２を用いて回復手段の動作シーケンス
を説明する。図２において、加圧ポンプ１２がＣＷ（時
計回り）方向に作動してサブタンク１１からチューブ１
３Ａ及び記録ヘッド３を通してインクを強制的に供給
し、インク経路中にインクを充填する。その際、吸引ポ
ンプ１５も同時に作動し、チューブ１３Ｂを通してイン
ク経路中のインクをサブタンク１１へ戻す。

【００１８】この場合、加圧ポンプ１２の流量（送り出
し量）の方が吸引ポンプ１５の流量（吸い込み量）より
も大きく、インク経路中へのインク充填と該インク経路
中に混入された気泡の排出が確実に行われる。また、こ
の流量差によって、記録ヘッド３の吐出口８９から一部
のインクが排出される。この排出されたインクは、記録
ヘッド３の吐出口面８８に密着されたキャップ１９を通
して回復桶１６に一旦受けられる。この回復桶１６に受
けられたインクはインクリサイクルポンプ１７の吸引動
作によってチューブ１３Ｃを通して前記サブタンク１１
へ戻される。各チューブ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃには、
インク中の異物を除去するためのフィルタ１８が設けら
れている。

【００１９】図３は図１中の線３−３に沿って記録ヘッ
ド３に密着された回復桶６の断面を示す部分断面図であ
る。図２及び図３において、前記回復桶１６には前記キ
ャップ１９が取り付けられている。このキャップ１９は
ゴムなどのゴム状弾性材で形成されており、非記録時に
キャップ１９の先端縁（図示の上端縁）を記録ヘッド３
の吐出口面８８に密着させて吐出口８９を覆うことによ
り、吐出口８９を前記回復桶１６内に連通（開口）させ
ることができる。なお、複数個の記録ヘッド３を有する
記録装置では、該記録ヘッド３の数に対応して複数個の
回復桶１６が設けられ、各記録ヘッド３の吐出口８９を
同時にキャッピングするように構成されている。

【００２０】そこで、記録終了後、回復桶６が図３に示
すように記録ヘッド３の真下に移動し、キャップ１９が
記録ヘッド３に密着（キャッピング）することによって
吐出口８９が外部空気から遮断され、自然蒸発に起因す
る吐出口８９内のインクの増粘や固着が防止（又は軽
減）される。すなわち、非記録時には、図３に示すよう
に記録ヘッド３にキャップ部材１９を密着させてキャッ
ピング状態にすることにより、回復桶１６はキャップ部
材１９を介して記録ヘッド３の吐出口８９に連通される
が、吐出口８９が完全に外気大気から遮断されること
で、回復桶１６内の湿度が常に一定に保たれ、放置中に
おけるインクの乾燥・固着が防止又は軽減される。

【００２１】ところで、従来のインクジェット記録装置
では、前述の回復動作が同じ位置で行なわれることか
ら、前記インクリサイクルポンプ１７の作動（吸引動
作）によって回復桶１６と記録ヘッド３との間に負圧の
密閉空間が形成され、そのため、記録ヘッド３の吐出口
８９とサブタンク１１の液面との間の水頭差及び液体
（インク）の表面張力によって形成される吐出口８９内
のメニスカスが負圧吸引力によって破壊され（破ら
れ）、落ちたインクが吐出口面８８に付着することがあ
る。図４は吐出口８９におけるインクのメニスカスの状
態を示す図であり、（Ａ）は正常なメニスカスの状態を
示し、（Ｂ）は上記負圧吸引力によってメニスカスが破
壊される状態を示す。

【００２２】そして、上記吐出口面８８に付着したイン
クにより吐出口８９が塞がれ、それによってインク吐出
不良（不吐出を含む）が発生することがある。従来技術
では、このような不都合を解消するために、回復桶１６
に孔（開口）を設けて外部大気と連通させることにより
吐出口８９内のメニスカスの破壊を防止するという対策
が採られていた。しかしながら、このような従来の対策
では、キャップ１９で吐出口８９を密閉するキャッピン
グの密封性が低下するのみならず、回復動作中に記録装
置が傾くとインクが溢れ出る可能性があり、それによっ
て商品価値が低下してしまうことがあった。

【００２３】そこで、このような従来技術の不都合を解
決するため、本発明のインクジェット記録装置の回復方
法の一実施例においては、キャップ部材（キャップ）１
９を記録手段（記録ヘッド）３に密着させて吐出口８９
を覆った状態でインクタンク（サブタンク）１１と該記
録手段３との間で加圧ポンプ１２及び吸引ポンプ１５に
よるインクの加圧、吸引動作を行い、次いで前記キャッ
プ部材１９（回復桶１６）の内部に排出されたインクを
該キャップ部材に接続された吸引手段（インクリサイク
ルポンプ）１７の吸引動作によりサブタンク１１内へ回
収し、前記吸引動作が終了した後、記録手段３とキャッ
プ部材１９との密着を一旦解除し、続いて、キャップ部
材１９を記録手段３に密着させて吐出口８９を覆った状
態にしてインクタンク１１と該記録手段３との間で加圧
ポンプ１２によるインクの加圧動作を行う方法が採られ
る。

【００２４】図５は本発明によるインクジェット記録装
置の回復方法を実施する際の動作シーケンスを例示する
フローチャートである。図５において、図２に示すよう
なインク循環経路における気泡の混入・発生などによっ
てインク吐出不良が発生した場合、記録ヘッド３にキャ
ップ１９を密着させて図３に示すような密閉（キャッピ
ング）状態にするか、既にキャッピング状態である場合
はそのままの状態のもとで、吐出口８９をリフレッシュ
させるための回復手段の作動をオンにしてインク循環動
作を開始する（ステップＳ１）。

【００２５】すなわち、加圧ポンプ１２、吸引ポンプ１
５及びインクリサイクルポンプ１７の作動をオンにし
（ステップＳ２）、インクを循環させて記録ヘッド３及
びインク経路中の空気を排出するとともに、インク経路
中にインクを充填する。この時、一部のインクは記録ヘ
ッド３の吐出口８９からキャップ１９を通して回復桶１
６内へ排出される。回復桶１６内に排出されたインクを
該回復桶１６内に設置されたインクガイド２０で導き、
該回復桶１６内のインクをインクリサイクルポンプ１７
によってサブタンク１１内へ回収する。サブタンク１１
内へ回収されたインクは再利用が可能であり、その分イ
ンク消費量を減少させることができる。

【００２６】本実施例では、加圧ポンプ１２、吸引ポン
プ１５及びインクリサイクルポンプ１７をオンにして上
記動作を７秒間継続した後（ステップＳ３）、吸引ポン
プ１５及び加圧ポンプ１２をオフにする（ステップＳ
４）。そして、さらに１５秒経過した（ステップＳ５）
時点でインクリサイクルポンプ１７をオフにする（ステ
ップＳ６）。こうして、記録ヘッド３の吐出口８９内の
インクをリフレッシュして正常なインク吐出を行い得る
状態へ回復させるための回復動作が実行される。

【００２７】上記回復動作を行なった後、記録ヘッド３
を回復桶１６から離れる方向へ（図示の上方へ）移動さ
せてキャップ部材１９によるキャッピングを解除する
（ステップＳ７）。こうして一旦キャッピング状態を解
除することにより上記回復シーケンスで生じた回復桶１
６内の負圧状態をなくした後、再び回復桶１６を記録ヘ
ッド３へ接近させてキャップ部材１９で吐出口８９を密
閉（キャッピング）した状態とする。そして、このキャ
ッピング状態のもとで、加圧ポンプ１２を作動させてイ
ンク経路及び記録ヘッド３内のインク加圧を実行する
（ステップＳ８）。このインク加圧は例えば１秒間実行
される。その後、記録ヘッド３をブレード等でワイピン
グ（拭き払い）し（ステップＳ９）、予備吐出を行う
（ステップＳ１０）。

【００２８】このキャッピング解除後の一連の回復動作
により、記録ヘッド３とサブタンク１１との間の水頭差
及び吐出口８９内のインクの表面張力によりインク吐出
に適した正常なメニスカスを形成する。この正常なメニ
スカスは図４の（Ａ）に例示されている。つまり、本発
明によれば、回復動作のシーケンスを変更するだけで、
前述した従来技術における吐出口８９内のメニスカスの
破壊（破れ）の問題やインクが落ちてしまう問題を有効
に解決することができる。

【００２９】なお、以上の実施例では、被記録材の全幅
または一部をカバーする長さのラインタイプの記録手段
を用いて副走査のみで記録するライン記録方式のインク
ジェット記録装置を例に挙げて説明したが、本発明は、
記録手段を被記録材に対して相対移動させながら記録す
るシリアル記録方式のインクジェット記録装置に対して
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。

【００３０】また、本発明は、１個の記録手段で記録す
る記録装置、異なる色のインクで記録する複数の記録手
段を用いるカラー記録装置、あるいは同一色彩で異なる
濃度で記録する複数の記録手段を用いる階調記録装置、
さらには、これらを組み合わせた記録装置の場合にも、
同様に適用することができ、同様の効果を達成し得るも
のである。

【００３１】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用い
る構成、記録ヘッドとインクタンクを別体にし、その間
をインク供給用のチューブ等で接続する構成など、記録
ヘッドとインクタンクの配置構成がどのような場合にも
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。

【００３２】なお、本発明は、インクジェット記録装置
の場合、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変換体等を用
いる記録手段を使用するものにも適用できるが、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記
録手段を使用する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。

【００３３】

【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、記録手段から記録媒体にインクを吐出して記
録を行うインクジェット記録装置の回復方法において、
キャップ部材を記録手段に密着させて吐出口を覆った状
態でインクタンクと該記録手段との間でインクの加圧、
吸引動作を行い、次いで前記キャップ部材に排出された
インクを該キャップ部材に接続された吸引手段の吸引動
作により回収し、前記吸引動作が終了した後、記録手段
とキャップ部材との密着を一旦解除し、さらにキャップ
部材を記録手段に密着させて吐出口を覆った状態にして
インクタンクと該記録手段との間でインクの加圧動作を
行う構成としたので、回復動作のシーケンスを変えるこ
とで、キャッピング状態で回復動作を行う際の密封性の
弊害に起因する吐出口のメニスカス破壊や吐出口からの
インク落ちなどによる不良回復動作を防ぐことができ、
装置の信頼性を高めることができるインクジェット記録
装置の回復方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するのに好適なインクジェット記
録装置の一実施例を示す模式的側面図である。

【図２】本発明を適用するのに好適なインクジェット記
録装置の回復手段を模式的に示す概略構成図である。

【図３】図１中の線３−３に沿って記録手段に密着され
た回復桶の断面を示す部分断面図である。

【図４】記録手段の吐出口におけるインクのメニスカス
の状態を示す縦断面図であって（Ａ）は正常なメニスカ
スの状態を（Ｂ）は負圧吸引力によってメニスカスが破
壊される状態をそれぞれ示す図である。

【図５】本発明によるインクジェット記録装置の回復方
法を実施する際の動作シーケンスを例示するフローチャ
ートである。

【図６】図１中の記録手段のインク吐出部の構造を模式
的に示す一部破断斜視図である。

【符号の説明】

１ 記録媒体給送手段 ２ 記録媒体搬送手段 ３ 記録手段（記録ヘッド） ４ 記録媒体排出手段 １１ インクタンク（サブタンク） １２ 加圧ポンプ １５ 吸引ポンプ １６ 回復桶 １７ インクリサイクルポンプ １９ キャップ部材（キャップ） ８２ 電気熱変換体 ８６ 液路 ８７ 共通液室 ８８ 吐出口面 ８９ 吐出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録手段から記録媒体にインクを吐出
   して記録を行うインクジェット記録装置の回復方法にお
   いて、 キャップ部材を記録手段に密着させて吐出口を覆った状
   態でインクタンクと該記録手段との間でインクの加圧、
   吸引動作を行い、次いで前記キャップ部材に排出された
   インクを該キャップ部材に接続された吸引手段の吸引動
   作により回収し、前記吸引動作が終了した後、記録手段
   とキャップ部材との密着を一旦解除し、続いて、キャッ
   プ部材を記録手段に密着させて吐出口を覆った状態にし
   てインクタンクと該記録手段との間でインクの加圧動作
   を行うことを特徴とするインクジェット記録装置の回復
   方法。
2. 【請求項２】 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に記載のインクジェット記録装置の回復方
   法。
3. 【請求項３】 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２に記載のインクジェット記録装置の回復方法。