JPH03234652A - インクジェット記録方法および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、被記録材にインクを吐出して記録を行うイン
クジェット記録方法およびインクジェット記録装置に関
する。

［従来の技術］ ノンインパクト記録法は、記録時、騒音が無視しつる程
度に極めて小さいという点において、最近関心を集めて
いる。その中で高速記録の可能性を有し、しかも普通紙
に特定の定着処理を必要とせずに記録を行えるインクジ
ェット記録法は極めて有力な記録法である。

インクジェット記録装置に適用されるインクジェット記
録ヘッドは、一般に微細な液体吐出口、液体流路および
この液体流路の一部に設けられるエネルギー作用部と、
該エネルギー作用部にある液体に作用させる液滴形成エ
ネルギーを発生するエネルギー発生手段を備えている。

このようなエネルギーを発生する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記録方法
、レーザー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、該発熱による作用で液滴を吐出、飛
翔させるエネルギー発生手段を用いた記録方法、あるい
は電気熱変換体によって液体を加熱して液体を吐出させ
るエネルギー発生手段を用いた記録方法等がある。

その中でも熱エネルギーによって液体を吐出させるイン
クジェット記録方法に用いられる記録ヘットは、記録用
の液滴な吐出して飛翔用液滴を形成するための液体吐出
口を高密度に配列することができるために高解像力の記
録をすることが可能である。その中でも電気熱変換体を
エネルギー発生手段として用いた記録ヘットは、記録ヘ
ットとして全体的なコンパクト化も容易で、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が著し
いＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用で
き、長尺化および面状化（２次元化）が容易であること
等からマルチノズル化、高密度実装化が容易で、しかも
大量に、生産性良く、製造コストも安価なインクジェッ
ト記録ヘッドを提供する事が可能である。このように、
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インクジェット記録ヘッドは
、一般には各液体吐出口に対応した液体流路を設け、該
液体流路ごとに該液体流路を満たす液体に熱エネルギー
を作用させて、対応する液体吐出口より液体を吐出して
飛翔用液滴を形成する手段としての電気熱変換体が設け
られ、各液体流路には、各液体流路に連通している共通
液室より液体が供給される構造となっている。

第４図は上述したインクジェット記録ヘッドの概略構成
図であり、エツチング・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上に製膜された電気
熱変換体３、電極４、ノズル壁５、天板６から構成され
ている。記録用液体１２は図示していない液体貯蔵室か
ら液体供給管７を通して記録ヘッド１の共通液室８内に
供給される。図中９は液体供給管用のコネクタである。

共通液室８内に供給された記録用液体１２は毛管現象に
よりノズル１０内に供給され、ノズル先端のオリフィス
面１１　（インク吐出面）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ーによりオリフ
ィス面１１のインク吐出口から液滴が吐出する。上述し
たような構成により、ノズル密度１６ノズル／ｍｍとい
った高密度のノズル配管で１２８ノズルあるいは２５６
ノズルというマルチノズルのインクジェット記録ヘット
を形成する。

なお、上述のインクジェット記録ヘッドとして、エネル
ギー発生手段に電気熱変換体を用いたものを詳細したが
、ピエゾ素子等の電気機械変換体やレーザー等の電磁波
を用いる記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に
も、以下に述べる本発明を適用することができる。

第５図は上述したインクジェット記録ヘッドを備えた従
来のインクジェット記録装置の概略斜視図であり、記録
ヘット１は、キャリッジ１４に一体的に設けられている
。一方、モータ１６の出力軸１７に固着された駆動プー
リ１８ａと被駆動プーリ１８ｂとにはベルト１９が張設
され、このベルト１９の両端は前記キャリッジ１４に係
合されている。このことにより、キャリッジ１４はモー
タ■６の駆動により一対のレール１３ａ　１３ｂに沿っ
て往復動される。また、４つのインク供給タンク２２Ｙ
、２２Ｍ、２２Ｃ，２２８ｉ：それぞれ収容されたイエ
ロー、マゼンタ、シアンブラックの各インクは、それぞ
れポンプ２３Ｙ。

２３Ｍ、２３Ｃ，２３Ｂによりパイプ２１Ｙ、２１Ｍ、
２１Ｃ，２１Ｂを通って記録ヘットｌに供給される。被
記録材である記録紙（図示せず）はプラテンローラ１２
に沿って搬送され一時停止し、その後、記録ヘッド１は
印字を行いながら往復動する。所定紙幅分の印字を行う
と再び記録ヘッド１は往復動じホームポジションＨＰへ
戻るが、この間に記録紙はプラテンローラ１２により記
録ヘット１の印字幅搬送され再び停止し、上記したのと
同様な動作を繰り返して印字記録を行う。このように停
止している記録紙に対し記録ヘッド１を往復動させつつ
印字を行う記録方式を以降シリアルスキャン方式と呼ぶ
。

次に、第６図を参照して記録ヘッドのインク供給系およ
びインク回復系について説明する。

１は記録ヘット、８は記録ヘッド１内の共通ｌ夜室、１
０ａはインク吐出面（オリフィス面）１１ａに配列され
た複数のインク吐出口である。

個々のインク吐出口１０ａに通じる不図示の液路に設け
られた発熱素子を選択的に駆動させることによってイン
クを吐出させることができる。２２はインクを記録ヘッ
ド１に供給するインク供給タンクであり、インク供給タ
ンク２２から供給管２５によりインクを記録ヘット１の
共通液室８に供給できる。また、２７は記録ヘッド１の
吐出機能回復のためになされる回復動作時に使用される
回復ポンプであり、循環管２６により記録ヘット１に連
通されている。上述の供給管２５および循環管２６によ
りインク経路が構成されている。また、２８ａ、２８ｂ
は記録ヘッド１のインク出入口に設けられたフィルタで
あり、供給管２５および循環管２６からの記録へラド１
への塵埃の進入を防止している。これらフィルタ２８ａ
、２８ｂの目の大きさはインク吐出口１０ａの面積より
も小さくなっている。

このように構成された記録ヘッド１とそのインク供給系
および回復系においては、記録時、インク供給タンク２
２から液の自重によりインクが共通液室８に補給され、
共通液室８から不図示の液路を介してインク吐出口１０
ａに導かれる。また、共通液室８や供給系に残留する気
泡の除去と共に記録ヘッド１を冷却するために実施され
る回復動作時には、回復ポンプ２７を起動してインクを
、循環管２６により共通液室８に送り込み、共通液室８
から供給管２５によりインクをインク供給タンク２２に
戻して循環させることができる。

更にまた、液路等の初期充填時には、回復ポンプ２７に
より循環管２６を経てインクを共通液室８に圧送し、気
泡の排出と共にインクをインク吐出口１０ａから吐出さ
せることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のインクジェット記録装置では、記録ヘッドの吐出
機能回復のために、回復動作を行って記録ヘッド内およ
び供給管内の気泡を除去できるが、液路に塵埃が詰まり
、インクの不吐出が発生するという問題点があった。こ
の原因は、従来のインクジェット記録装置は、記録ヘッ
ドのインク出入口に、インク吐出口の面積よりも小さな
目を有するフィルタを備えているが、記録時および回復
動作時におけるインク経路内のインクの流れ方向は逆方
向であるため、以下に記載する■〜■の塵埃が記録ヘッ
ド内に残留しやすく、この塵埃が記録ヘッド内で経時的
に結合して大きくなるためである。

■記録ヘッドの製造工程時に発生した塵埃。

■インクの供給、循環によって記録ヘッド外部から侵入
した、インク吐出口の面積よりも小さな塵埃。

■インク吐出口から侵入した、インク吐出口の面積より
も小さな塵埃。

本発明は、上記従来の技術が有する問題点に鑑みてなさ
れたものであり、記録ヘット内に塵埃が残留しなくなっ
て液路に塵埃が詰まらず、インクの不吐出を防止できる
インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、インクジェット記
録ヘッドと、インク供給タンクとをインク経路で接続す
る構成を有するインクジェット記録方法において、 記録時におけるインクの流れ方向と回復動作時における
インクの流れ方向とを同一方向とすることを特徴とする
。

他方、本発明のインクジェット記録装置は、被記録材に
インクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置に
おいて、 インクを吐出して、被記録材に記録を行うためのインク
ジェット記録ヘッドと、 前記インクジェット記録ヘッドへ供給するためのインク
を貯留するためのインク供給タンクと、前記インクジェ
ット記録ヘットと前記インク供給タンクとの間に設けら
れたインク経路と、　記録時におけるインクの流れ方向
と回復動作時にあけるインクの流れ方向とを同一方向と
するための手段と、 を有することを特徴とする。

また、手段は、インク経路の供給管の経路中に設けられ
た閉回路部と、該閉回路部に設けられかつインク供給タ
ンクからインクをインクジェット記録ヘットに移送させ
るためのポンプと、インク経路の循環管に設けられた弁
とから構成されている。

さらに、手段は、インク経路の循環管に設けられかつ吐
出口がインク供給タンク側に連通ずるポンプである。

そして、インクジェット記録ヘットは、インク吐出口の
面積よりも小さい目を有するフィルタをインクの入口側
に備えている。

また、インクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを利
用してインクを吐出するものであり、前記熱エネルギー
を発生するための電気熱変換体を備えている。

【作用〕

請求項１および２に記載の発明においては、記録時およ
び回復動作時におけるインクの流れ方向は同一方向であ
るので、塵埃はインクとともにインク経路内を循環して
記録ヘッド内に残留しない。

請求項３に記載の発明においては、記録時、弁を閉じ、
インク供給タンクからインクを、その自重によりポンプ
が配設されていない、供給管の分岐管を経て共通液室に
補給する。すると、インクは共通液室から液路な介して
インク吐出口に導かれる。一方、共通液室や供給系に残
留する気泡の除去と共に記録ヘッドを冷却するために実
施される回復動作時には、弁を開き、またポンプを起動
してインクを、供給管により共通液室に送り込み、共通
液室から循環管によりインクをインク供給タンクに戻し
て循環させる。このように、回復動作時におけるインク
経路内のインクの流れ方向は記録時におけるインク経路
内のインクの流れ方向と同一となる。

請求項４に記載の発明においては、記録時、インクを、
その自重により供給管を経て共通液室に供給する。一方
、回復動作時には、ポンプを起動してインクを、供給管
により共通液室に送り込み、共通液室から循環管により
インクをインク供給タンクに戻して循環させる。

請求項５に記載の発明においては、インク吐出口の面積
よりも小さい塵埃はインクジェット記録ヘット内に侵入
しない。

［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
。各実施例において同一の構造を有するものには同一符
号を用いた。

（第１実施例） 第１図において、３０はインクジェット記録ヘッド（以
下「記録ヘット」という）、３ｏａは記録ヘッド３０内
の共通液室、３０ｂはインク吐出面３０ｃに配列された
液体吐出用のインク吐出口である。上述の個々のインク
吐出口３０ｂに通じる不図示の液路に設けられた発熱素
子を選択的に駆動させることによってインクを図示しな
い被記録材（記録媒体）に吐出させ、ヘッド自体の主走
査なしに記録を実施することができる。３３はインクを
記録ヘット３０に供給するためのインクを貯留するイン
ク供給タンクであり、インク供給タンク３３から供給管
３２によりインクを記録ヘット３０の共通液室３０ａに
供給可能である。

上述の供給管３２は閉回路部３４ａを備えており、この
閉回路部３４ａには、吐出口が記録ヘット３０側に連通
する回復ポンプ３７が設けられている。この回復ポンプ
３７は、記録ヘット３０の吐出機能回復のためになされ
る回復動作時に使用されるものである。上述の供給管３
２および循環管３１によりインク経路が構成され、循環
管３１には図示しない制御部により記録時のみ閉じる電
磁弁３５が設けられている。また、記録ヘッド３０は、
供給管３２側におけるインクの入口に、インク吐出口３
０ｂの面積よりも小さな目を有するフィルタ３６が設け
られ、記録ヘッド３０内への塵埃の進入を防止できる。

上記説明から明らかなように、閉回路部３４ａ１回復ポ
ンプ３７および電磁弁３５により手段が構成されている
。

次に、本実施例の動作について説明する。

記録時には、電磁弁３５が閉じ、インク供給タンク３３
からインクを、その自重により回復ポンプ３７が配設さ
れていない、供給管３２の分岐管を経て共通液室３０ａ
に補給する。すると、インクは共通液室３０ａから不図
示の液路を介してインク吐出口３０ｂに導かれる。一方
、共通液室３０ａや供給系に残留する気泡の除去と共に
記録ヘッド３０を冷却するために実施される回復動作時
には、電磁弁３５が開き、また回復ポンプ３７を起動し
てインクを、供給管３２により共通液室３０ａに送り込
み、共通液室３０ａから循環管３１によりインクをイン
ク供給タンク３３に戻して循環させることができる。更
にまた、液路等の初期充填時には、回復ポンプ３７によ
り供給管３２を経てインクを共通液室３０ａに圧送し、
気泡の排出と共にインクをインク吐出口３０ｂから吐出
させることができる。

次に、上記のインク供給系および回復系を備えたインク
ジェット記録装置について説明する。

４２は複写すべき原稿４６ａを読み取りそれを電気信号
に変換するスキャナ一部で、その信号はプリンタ部４３
の記録ヘッド部３８にドライブ信号として与えられる。

給紙カセット４５ａにはその際の被記録材としての記録
紙が収納され、該記録紙は必要時、搬送手段４５ｂによ
り１枚ずつベルト搬送部４０へ向って送り出される。こ
の記録紙は前記ベルト搬送部４０を通過する際、前記記
録ヘッド部３８により印字画像記録がなされ、定着排紙
部４４を経て排出手段４６ｃによりトレイ４１へ送り出
される。また、３９は回復キャップ部であり、前記記録
ヘッド部３８が常時印字可能な状態を維持するための機
能をもつ。一方、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラッ
ク各色のインクのインクカートリッジ３４を備え、４つ
の各インク供給タンク３３から前記記録ヘッド部３８に
インクが供給される。なお、図中、４６ｂは図番読み取
り手段を示している。

（第２実施例） 本実施例は、第３図に示すように、供給管３２ａは閉回
路部を備えず、循環管３１ａに、吐出口がインク供給タ
ンク３３側に連通ずる、手段である回復ポンプ４６を設
け、さらに、インク供給タンク３３の上部に空気弁４７
を設けた点において、第１実施例と異なっており、その
他の構成は第１実施例のそれと同一である。

本実施例において、記録時には、空気弁４７を開き、イ
ンクを、その自重により供給管３２ａを経て供給する。

一方、回復動作時には、空気弁４７を閉じ、また回復ポ
ンプ４６を起動してインクを、供給管３２ａにより共通
液室３０ａに送り込み、共通液室３０ａから循環管３１
ａによりインクをインク供給タンク３３に戻して循環さ
せる。

上記実施例において、弁としてｔ磁弁４７を用いている
が、これに限らず通常の２方弁を用いてもよい。

上記両実施例においては、４つのインク供給タンクを備
えたインクジェット記録装置に本発明を適用したものを
示したが、これに限られず、１つのインク供給タンクを
備えたインクジェット記録装置に本発明を適用してもよ
い。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバブル
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。

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。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティ
ニュアス型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超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。この気体の成長、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、更に優れた記録を
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（直線状液流路または直角液流路）のほかに熱作用部
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４４５９６０
０号明細書を用いた構成でもよい。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の効果は有効であ
る。

更に、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
ずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有効に
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トあるいは記録ヘッ
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、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録
ヘットに対しての回復手段、予備的な補助手段などを付
加する事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、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。

更に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、記録ヘットを一体的に構
成するか、複数個の組み合わせによってでも良いが、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きわめて有効で
ある。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したとおり構成されているので、以
下に記載するような効果を奏する。

記録時および回復動作時におけるインク経路内のインク
の流れ方向は同一方向であるため、以下に記載する ■記録ヘットの製造工程時に発生した塵埃、■インクの
供給、循環によって記録ヘット外部から侵入した、イン
ク吐出口の面積よりも小さな塵埃、 ■インク吐出口から侵入した、インク吐出口の面積より
も小さな塵埃は、インクとともに循環して記録ヘッド内
に残留せず、この結果、液路に塵埃が詰まらず、インク
の不吐出を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインクジェット記録装置の第１実
施例のインク供給系およびインク回復系の構成図、第２
図は第１実施例の概略構成図、第３図は本発明の第２実
施例のインク供給系およびインク回復系の正面図、第４
図乃至第６図は従来技術を示し、第４図は記録ヘッドの
要部斜視図、第５図はインクジェット記録装置の要部斜
視図、第６図は第５図のインクジェット記録装置のイン
ク供給系およびインク回復系の構成図である。 ３０・・・記録ヘッド、　　　３０ａ・・・共通液室。 ３０ｂ・・・インク吐出０．３０Ｃ・・・インク吐出面
３１．３１ａ−・・循環管、３２．３２ａ・−・供給管
３３・・・インク供給タンク。 ３４・・・インクカートリッジ。 ３４ａ・・・閉回路部、　　　３５・・・電磁弁。 ３６・・・フィルタ、　　　３７．４６・・・回復ポン
プ。 ３８・・・記録ヘッド部、　　３９・・・回復キャップ
部。 ４０・・・ベルト搬送部、　　４１・・・トレイ。 ４２・・・スキャナ一部、　４３・・・プリンタ部４４
・・・定着排紙部、　　　４５ａ・・・給紙カセット、
４５ｂ・・・搬送手段、　　４６ｃ・・・排出手段、４
６ａ・・・原稿、 ４６ｂ・・・図番読み取り手段、 ４７・・・空気弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インクジェット記録ヘッドと、インク供給タンクと
   をインク経路で接続する構成を有するインクジェット記
   録方法において、 記録時におけるインクの流れ方向と回復動作時における
   インクの流れ方向とを同一方向とすることを特徴とする
   インクジェット記録方法。 ２、被記録材にインクを吐出して記録を行うインクジェ
   ット記録装置において、 インクを吐出して、被記録材に記録を行うためのインク
   ジェット記録ヘッドと、 前記インクジェット記録ヘッドへ供給するためのインク
   を貯留するためのインク供給タンクと、前記インクジェ
   ット記録ヘッドと前記インク供給タンクとの間に設けら
   れたインク経路と、記録時におけるインクの流れ方向と
   回復動作時におけるインクの流れ方向とを同一方向とす
   るための手段と、 を有することを特徴とするインクジェット記録装置。 ３、手段は、インク経路の供給管の経路中に設けられた
   閉回路部と、該閉回路部に設けられかつインク供給タン
   クからインクをインクジェット記録ヘッドに移送させる
   ためのポンプと、インク経路の循環管に設けられた弁と
   から構成されている請求項２に記載のインクジェット記
   録装置。 ４、手段は、インク経路の循環管に設けられかつ吐出口
   がインク供給タンク側に連通するポンプである請求項２
   に記載のインクジェット記録装置。 ５、インクジェット記録ヘッドは、インク吐出口の面積
   よりも小さい目を有するフィルタをインクの入口側に備
   えている請求項２、３または４に記載のインクジェット
   記録装置。６、インクジェット記録ヘッドは、熱エネル
   ギーを利用してインクを吐出するものであり、前記熱エ
   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２、３、４または５に記載のインクジェット記録装
   置。