JPH01285355A - 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に関し、さらに詳しく
は、インクジェット記録装置のインクジェットヘッドに
おける混入気泡除去機能ならびにインク吐出性能を向上
させる手段に関する。

〔従来の技術〕

インクジェット記録装置の記録方式には、連続噴射型、
インパルス型（オンデマンド型）及び静電吸引型の３つ
の方式に分類することができる。

連続噴射型は、連続的に吐出しているインクを荷電偏向
させることによって所定のインク滴を選択的に付着させ
て記録する方式であり、インクを回収し清浄化するため
のインク再生システムなど余分の装置を必要とするため
構成が複雑になるという難点がある。

また、静電吸引型は、構造は比較的簡単であるが、高電
圧を必要とするため取扱いに特別の注意が要請され、そ
の上、導電率などインク物性に多くの制限があり、しか
も周波数応答性が劣るという難点がある。

しかし、オンデマンド型は、必要な時だけ圧電素子等の
吐出エネルギー発生素子の圧力によってインク滴を吐出
させる方式であり、余分の装置を必要とせず構造が非常
に簡単であり、しかも取扱いが容易であり、周波数応答
性にもすぐれており、記録装置として最も普及していく
型式であると考えられている。

ところで、前述のようなインクジェット記録方式でフル
カラープリンタを実現しようとすると、高解像度ととも
に忠実な中間調表現を実現させる必要がある。

中間調表現としては、デイザ法等のデジタル的なものと
、記録ドツトサイズを変化させるアナログ的なものとの
２通りが考えられるが、デジタル的中間調表現法では階
調数を上げるためには解像度を犠牲にしなければならな
い、したがって、中間調表現法としては、記録ドツトサ
イズを変化させて記録濃度を制御するアナログ的表現法
の方により大きな期待が寄せられている。

オンデマンド型ヘッドでは、圧電素子等の変換素子に印
加する電圧やパルス幅を変化させることで記録ドツトサ
イズを簡単かつ正確に制御することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のオンデマンド型のインクジェットベツド
では、インクを連続的に吐出させると、一定時間経過後
にはヘッド内に微小気泡を取り込んでしまい、この状態
で印字すると泡抱き込み吐出となり、インク吐出量や吐
出方向などが一定にならず、場合によっては吐出不能に
なり、画像品質が劣化してしまうという問題があった。

このような泡抱き込み吐出による印字不良は、溶存空気
を除去した脱気インクを使用する場合には発生しないが
、脱気していない普通のインクを使用する場合には連続
吐出によって発生する。

すなわち、脱気していない普通インクを使用して連続吐
出する場合、インク中に溶存している空気がキャビテー
ション等により微小気泡として発生し、この気泡がその
まま成長して吐出が不安定になり、最終的にはヘッド先
端から空気を取り込んでしまうため、上記泡抱き込み吐
出による印字不良の現象が発生する。

なお、脱気インクの脱気効果は、開放系では一般に数時
間以内しか持続しないので、脱気インクを使用して前記
印字不良に対処することは実用的でない。

そこで、−船釣に、インクジェット記録装置にあっては
、泡抱き込み吐出になったとき、加圧系もしくは減圧系
のポンプを作動させて泡抱き込み部のインクを排出する
ことによりインクの性状を回復させる回復装置が別に設
けられている。

しかし、従来のインクジェット記録装置では、この種の
回復装置を使用しても、ヘッド自体が微小かつ精密な構
造であるため、ヘッド内に取り込まれた気泡を除去する
ことが非常に困難であり、事実上泡抱き込み吐出をなく
すことができなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであ
り、ヘッド内の気泡を容易に除去することができ、イン
ク吐出の安定性を向上させ、かつ、階調性にすぐれたド
ツトを形成しうるインクジェット記録装置を提供するこ
とを目的とする。

本発明は、回復装置など気泡除去用のポンプを備えたイ
ンクジェット記録装置において、インクジェットヘッド
近傍の少なくとも一部にヒーターを設け、前記ポンプの
作動時またはその直前あるいは直後に、前記ヒーターに
よりインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッド
内のインクの少なくとも一部を加熱する構成のインクジ
ェット記録装置により、上記目的を達成するものである
。

〔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図は本発明の一実施例によるインクジェット記録装
置の要部を示す模式的縦断面図である。

第１図において、インクジェットヘッド１０には複数の
直管状のノズル（またはインク流路）１が所定配列で形
成されており、各ノズル１の先端（出口）寄りの外周に
例えば円筒状の圧電素子２を装着し、この圧電素子２で
囲まれたノズル１の部分で吐出エネルギー作用室が形成
されることになる。

前記圧電素子２に対して駆動部７から電気信号が供給さ
れると、該圧電素子２の収縮または膨張により前記吐出
エネルギー作用室を含むツズル１内のインク加圧室３の
容積が減少または増加するので、オリフィス４からイン
ク滴５が吐出される。

インクジェットヘッド１０には一般に前述のようなノズ
ル１および圧電素子２等から成るインク吐出手段が複数
個配置されており、各ノズル１の後端はサブインクタン
ク１５内に連通している。

各ノズルｌの後端にはインク中の塵埃や気泡が該ノズル
ｌ内へ侵入するのを阻止するためのフィルター６が取付
けられている。このフィルター６は、塵埃や気泡の侵入
を阻止する機能の外に、先端側のオリフィス４との間で
流体抵抗のバランスをとる流体抵抗素子の役目も果たし
ている。

第１図中、番号２０は気泡除去手段でもある回復装置を
示す。

この回復装置２０は、インクジェットヘッド１０のイン
ク吐出口（オリフィス）　４に対向して設置され、必要
なときのみオリフィス４があるヘッド前面にキャップ８
を装着し、ヘッド１０内のインクを回復系チューブ９を
通して減圧（吸引）ポンプ１１によって吸引排出するこ
とができる。

前記サブインクタンク１５はインクジェットヘッド１０
と一体的に設けられており、該サブインクタンク１５に
対してはメインインクタンク１７からインク供給チュー
ブ１６を通してインクが逐次供給される。

然して、第１図の実施例構造においては、各ノズル１の
先端（オリフィス４）近傍に加熱手段としてのヒーター
１２が配置され、また、各ノズル１の後端のフィルター
６近傍にも加熱手段としてのヒーター１３が配置されて
いる。

本実施例においては、前記ヒーター１２．１３は、いず
れも、前記減圧ポンプ１１がインク吸引を開始すると同
時にオンになってインクの加熱を開始し、インク吸引が
終了する頃（終了する時およびその直前直後を含む）に
オフになるよう制御される。

次に以上説明したインクジェット記録装置の動作を説明
する。

ヘッドｌＯ内のインクに気泡が存在している時は、減圧
ポンプ１１によるヘッドｌＯ内のインクの吸引を開始す
ると同時に、ノズル１先端近傍のヒーター１２およびノ
ズル１後端のフィルター近傍のヒーター１３をオンにし
そのまわりのインクを加熱する。

減圧ポンプ１１によるインク吸引が終了する頃にヒータ
ー１２．１３をオフにしインクの加熱を停止する。

このような加熱操作により、ノズルｌ先端のオリフィス
４およびノズル後端のフィルター６の近傍のように、流
体抵抗の大きい部分のインクのみが加熱され、インクの
粘度が低下することで流体抵抗が小さくなり、サブイン
クタンク１５からノズル１内へインクが流れ込み易くな
る。

これとともに、ノズル１内に存在していた気泡は先端オ
リフィス４を通してヘッド１０外へ排出される。

このように、常温のままでは流れにくく気泡除去が困難
な部分のインクを加熱して流れやすくするので、容易か
つ確実にヘッド１０内のインクの気泡を除去することが
可能になった。

吸引された分量のインクが供給チューブ１６を通してメ
インインクタンク１７からサブインクタンク１５へ補充
される。

各ヒーター１２．１３に与えるエネルギー量（熱量）は
、オリフィス４近傍およびフィルター６近傍のインク温
度は上昇させるが、サブインクタンク１５全体の温度は
上昇させない範囲内のものでなければならない。

この理由は、インク全体の温度が上昇しインクの粘度が
下がりすぎると、インクとへラド１０とのバランスがく
ずれて吐出安定性が著しく損なわれ、泡の取り込みを生
じたり、階調性不順を生じたりするからである。

前述の操作のように回復操作を行っている時にのみヒー
ター１２．１３をオンにすれば、温度上昇したインクは
ポンプで吸引され外部へ排出されるので、サブインクタ
ンク１５内のインク全体の温度が上がることはない。

ヒーター１２．１３を配置する位置は、ヘッド１０内で
気泡を除去しにくい場所の近傍であればその他の位置を
選定することができる。

特に、上記実施例のごとく先細になったオリフィス４や
ノズルｌ後端のフィルタ−６等流体抵抗が大きい部分に
ヒーター１２．１３を設けることは、これらの部分では
いったん気泡が付着するとなかなか除去し難いので、気
泡除去を容易化するうえできわめて効果的であった。

その他に、複雑な形状をした部分や、インクの濡れ性が
悪い部分の近傍にヒーターを設け、これらの部分のイン
クを加熱することも効果的であった。

次に本発明を実施した３つの試験例と従来技術による比
較例の結果について説明する。

試験例１： 第１図で説明した記録装置を使用し、駆動周波数３ＫＨ
ｚで駆動パルス電圧３０〜８ｖの駆動パルスを圧電阻止
２に印加してヘッド１０（オリフィス４）からインク滴
を吐出させ、まず、吐出が良好で、周波数応答性、吐出
安定性および階調性にすぐれていることを確認した。

その後、連続的に３時間にわたって吐出させたところ泡
を取り込む現象を生じたが、気泡除去手段（回復装置）
２０を操作し、ポンプ作動直前にヒーター１２．１３を
２秒間オンにして気泡を除去したところ、再び元の良好
な吐出状態に戻った。

その後、やはり３時間程連続的に吐出を行うことができ
た。

試験例２： 試験例１の場合と同様な記録装置を使用してポンプ作動
と同時にヒーター１２．１３を５秒間オンにした結果、
やはり良好な回復性を示し、安定したインク吐出を持続
させることができた。

試験例３： 試験例１の場合と同様な記録装置を使用してポンプ作動
停止直後にヒーター１２．１３を５秒間オンにした結果
でも、やはり良好な回復性を示し、安定したインク吐出
を持続させることができた。

比較例（従来例）ｌ： 第１図の記録装置を使用して回復操作時にヒーター’１
２．１３をオフのままポンプ吸引を行った。

その結果、インクの粘度が高く、フィルター６やオリフ
ィス４の部分での流体抵抗が大きいため、インクの流量
が少なく、ヘッド１０（ノズル１）内に混入していた気
泡を取り除くことができなかった。

このため、ヘッド１０の吐出に不安定動作が生じ、記録
画像の品質は良くなかった。

〔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、イン
クジェットヘッド近傍の少なくとも一部にヒーターを設
け、回復用ポンプの作動時またはその直前あるいは直後
に、前記ヒーターによりインクジェットヘッドおよびイ
ンクジェットヘッド内のインクの少なくとも一部を加熱
するよう構成したので、回復操作時にインクを加熱する
ことで、インクの流体抵抗を少なくし、気泡を取り除き
やす（することができ、もって、回復性能および吐出安
定性にすぐれた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】

第１図は本発明の一実施例に係るインクジェット記録装
置の記録ヘッドおよび回復装置の要部を示す縦断面図で
ある。 １−−−−−−−・・・・ノズル（流路）、２・−・・
・−・圧電素子。 ４−−−−−−−・−・・−オリフィス（インク吐出口
）、１０・−一一一一一〜・インクジェットヘッド、１
１・・・−・−・−ポンプ、１２．１３−・・−・・・
−七一ター、１５−・−・・−・−サブインクタンク、
２０・−・−・−回復装置。 代理人　弁理士　　大　音　康　毅

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）インク加圧室にインクを導きインク滴を吐出させ
   るインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッド内
   の気泡を除去するポンプとを備えたインクジェット記録
   装置において、インクジェットヘッド近傍の少なくとも
   一部にヒーターを設け、前記ポンプの作動時またはその
   直前あるいは直後に、前記ヒーターによりインクジェッ
   トヘッドおよびインクジェットヘッド内のインクの少な
   くとも一部を加熱するよう構成したインクジェット記録
   装置。