JPH03295662A - 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、詳しくはイン
クジェット記録ヘッドに対しインクタンクからチューブ
を介してインクが供給される形態のインクジェット記録
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より被記録材に向けて記録ヘッドからインクを吐出
させて記録を行なうインクジェット記録装置が知られて
いる。この種のインクジェット記録装置はノンインパク
ト型の記録装置であって騒音が少ないことや、多色のイ
ンクを使用してカラー画像記録が容易であること等の特
長を有しており、近年急速に普及しつつある。しかしイ
ンクジェット記録装置ではインクを記録ヘッドの微細な
吐出口から直接吐出させて記録を行なうものであり他の
記録方式にはみられない特別な配慮が必要とされる０例
えば記録ヘッドの吐出口近傍には表面張力によってメニ
スカスと呼ばれるインク液の凹面が形成されこのメニス
カスがインクの供給圧力に応じて変化するために、イン
クを吐出させるときの動作に大きな影響を与える。

したがって安定した印字や画像を得るためには記録ヘッ
ドへのインク供給量が常に適正になるようにインク供給
圧力を調整する必要がある。とりわけ熱が吐出エネルギ
ーとして利用されるバブルジェット方式の場合は、記録
中の記録ヘッドの温度によってインクの消費量が変化し
例えば昇温した場合は、インク粘度が低下することによ
ってインク吐出量が増大するためインク供給量を増加さ
せる必要がある。しかして従来の場合は例えば特開昭５
８−２１９０６８号に開示されているようにインクの温
度に応じてインク供給圧力を調整することが考えられて
きた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例では高密度の記録が行われる
ような場合、記録ヘッドが急激に昇温するためインクの
吐出消費量が増大してインク供給量に不足をきたし吐出
が不安定となる場合があった。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に着目し、その
解決を図るべく、常に記録ヘッドに対して安定したイン
ク供給量が得られるようにしたインクジェット記録装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ かかる目的を達成するために、本発明は、記録ヘッドに
複数のインク吐出口を具え、インクタンクから前記記録
ヘッドに供給系を介してインクを供給し、前記インク吐
出口から前記インクを吐出させて記録を行うインクジェ
ット記録装置において、前記記録ヘッドに供給するイン
クの圧力を変化させるインク供給圧力変化手段を前記供
給系および／または前記インクタンクに関連して設けた
ことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、記録動作中インクの吐出量が増大した
ような場合に、記録ヘッドに供給するインクの圧力をイ
ンク供給圧力変化手段により変化させて記録ヘッドに増
大したインク吐出量に見合うインクを供給することがで
きるので、吐出量の不足による記録不良を防止すること
ができる。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図は本発明を適用したバブルジェット記録装置の一
例を示す。本例は多色記録装置の場合であり、ここで、
１は第２図に示すような複数の記録ヘッドＩＡ〜ＩＤか
らなる記録ヘッドユニットであって、それぞれの記録ヘ
ッドｌＡ〜ＩＤがら色の異なるインクが吐出される。ま
た、個々の記録ヘッドＩＡ〜ＩＤにはインクを吐出させ
る熱エネルギーを発生させるために印加電圧が供給され
る不図示の電気熱変換体がその液路に沿って配設されて
いる。　２Ａ〜２Ｄは各々の記録ヘッドＩＡ−１０にそ
れぞれ取付られた温度検出手段、例えばサーミスタ、熱
電対、バリスタ等の温度センサであり、２０Ａ〜２００
は、それぞれに取付けられたヒータである。

これらの温度検出手段２Ａ〜２Ｄによって検出された温
度は温度制御装置２１に供給され、所定の設定温度が保
たれるようにヒータ２０Ａ〜２００のオン・オフが制御
される。

３は記録ヘッドユニット１を搭載し、ガイドレール４に
沿って移動するキャリッジ、５はキャリッジ４を移動さ
せるタイミングベルト、６はキャリッジ駆動モータであ
る。また、記録シート７はシート送りモータ８によって
駆動されるシート送りローラ９、およびローラ９と協動
する保持ローラ対１０によって記録位置に保持され、−
行分の記録が終了するごとに矢印方向にシート送りされ
る。１１は記録ヘッドＩＡ−１０にそれぞれインクを供
給する供給管、１２は記録ヘッドＩＡ−１０からインク
をタンク１３に戻す管、更にまた１４はキャリッジ４を
ホームポジションＨに導いたときに、記録ヘッドユニッ
ト１に対向し、各記録ヘッドＩＡ〜ＩＤに対して後述す
るインクの加圧動作を行う複数記録ヘッド用の不吐出回
復装置である。

次に第３図に従い本発明にかかるインク供給系および循
環系について説明する。ここで、インク供給系は通常の
記録時、インクがインクタンク１３から供給管１１によ
り記録ヘッドＩＡ〜ＩＤに供給され、また、記録ヘッド
から戻し管１２を介してインクタンク１３に戻し可能な
ようにと密閉型で構成してあり、ヘッドにおける吐出口
２２とインク液面１３Ａの位置との高さの差りによって
ヘッド中のインクが負圧に保たれるようにしである。従
って位置差りを高めれば高めるほどインク供給量を減少
させることができ逆に位置差りを低めて例えばｈ＝Ｏと
した場合はインク供給圧力を管路抵抗以外にはなくしイ
ンク供給量を増加させることができる。

そこでいま、通常ヘッドＬＡ−１０内のインクが負圧に
保たれている状態にあって、高密度記録を行おうとする
場合等には位置差りを負圧サイドから限りなく零に近づ
けることにより、インク供給量を高めることが可能とな
り、供給不足のために不吐出を起こすようなことがなく
なる。なおこの場合インク液面高さ１３Ａは供給路１１
中のインクが大気圧に保たれる位置とすればよい。

更に第３図において、２３は回復装置１４に排出された
インクを収容するための廃インクタンク、２４はインク
タンク１３にインクを補給するためのインクカートリッ
ジである。また、本例においては、インクタンク１３の
下部にこれを受けるタンク台２５を設け、カムローラ２
６を制御回路２７からの指令により不図示の駆動手段を
介して矢印方向に移動させ、（Ａ）の状態から（Ｂ）の
状態のようにタンク台２５の支持脚２５Ａをカムローラ
２６上に乗上げさせてインクタンク１３をタンク台２５
により持上げさせ、位置差りを少なくさせることができ
る。

そこで、このように構成したインクジェット記録装置に
おける制御動作を第４図に従って説明すると、まず、ス
テップＳｌで記録が開始されるとステップＳ２で記録ヘ
ッド１の温度を温度検出手段２Ａ〜２Ｄにより検出し、
ステップＳ３で検出温度ＴＨが設定温度を越えているか
否かを判断する。なお、ここで設定温度とは高密度記録
を行ったりした場合、インクの供給が不足になり始める
限界温度をいう、そしてステップＳ３で検出温度が設定
温度を越えたとの判断であればステップＳ４に進み、位
置差りを減らす信号に応じてステップＳ５で不図示の駆
動手段を介してカムローラ２６上にタンク台支持脚２５
Ａを乗上げさせてインクタンク１３の位置を高める。

か（してインク負圧を小さくすることによりインク供給
量を増やすことができるので、吐出不足となるのを防止
することができ、ついでステップＳ６において再び温度
検出手段２Ａ〜２Ｄによる検出温度ＴＨが設定温度以下
となったか否かを判断する。

そして設定温度以下になったとの判断であればステップ
Ｓ７に進み、位置差りを高める信号を出してステップＳ
８でインクタンク１３の位置を低めステップ８２以下の
ステップを繰返す・ なお、具体的な実施例として吐出口密度が４００ｄｐｉ
、　１２８個の吐出口を有するバブルジェット記録ヘッ
ドにより２．５ＫＨｚの周波数で全吐出を行った場合、
位置差りを１０ｃｍから２ｃｍに変化させることで上述
したように記録ヘッドＩＡ−１０を設定温度以下に保ち
、安定した吐出を継続することができた。

以上に述べた実施例ではインクタンク１３の位置を上下
させることによってその位置差からヘッド内のインク負
圧を変化させ、記録ヘッドＩＡ−ＩＤに供給されるイン
クの量を増減させたが、これに代えて、例えば第３図に
示すように供給管１１に関連して供給用のポンプ３０を
設け、このポンプ３０により供給管ｌｌ内のインクに微
小の圧力を付加させるようになしてインク供給量をヘッ
ド温度に応じて制御するようにしてもよい。

更にまた、図示はしないが、例えばインク供給管１１を
形状記憶樹脂によって形成するか若しくは絞り弁を設け
るかして記録ヘッドｌの昇温にともなうインク温度の高
まりによってインク供給管の径が拡張されるようになし
、インク供給量の増大を図るようにすることも可能であ
る。なお、形状配憶樹脂によってインク供給管１１を形
成する場合はインクとの接液性を考慮して例えば管内面
をテフロン加工することが望ましい。

（その他） なお、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。

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。

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うものが好
ましい。この方式は所謂オンデマンド型、コンティニエ
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１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、結果的にこの駆
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
（とも１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、さらに優れた記録を行うことができる。

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開示する米国特許第
４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００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５
９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収す
る開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９
−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効
果は有効である。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、記録を確実に効率よく行いうるか
らである。

さらに、記録装置が記録できる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。加
えて、上側のようなシリアルタイプのものでも装置本体
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、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
に対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧
或は吸引手段、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
別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記
録を行うために有効である。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数について
も、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられ
たものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対
応して複数個数設けられるものであってもよい。

さらに加えて、本発明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、り一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
態を採るものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、記録ヘッド
に供給するインクの圧力を変化させる手段を供給系およ
び／またはインクタンクに関連して設けたので、記録中
インク吐出量が増大したときに、インク供給不足により
不安定な吐出動作が行われるのを防止することができる
ようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したバブルジェット記録装置の一
例を示す斜視図、 第２図は本発明による記録ヘッドの温度制御装置の構成
図、 第３図は本発明によるインク供給系、循環系および回復
系の構成図、 第４図は本発明によるインク供給量制御動作のフローチ
ャートである。 １・・・記録ヘッドユニット、 ＩＡ〜ＩＤ・・・記録ヘッド、 ２八〜２Ｄ・・・温度検出手段、 ３・・・キャリッジ・ １１・・・インク供給管、 １２・・・戻し管、 １３・・・インクタンク、 １３Ａ・・・インク液面、 １４・・・回復装置、 ２１・・・温度制御装置、 ２５・・・タンク台、 ２５Ａ・・・支持脚、 ２６・・・カムローラ、 ２７・・・制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録ヘッドに複数のインク吐出口を具え、インクタ
   ンクから前記記録ヘッドに供給系を介してインクを供給
   し、前記インク吐出口から前記インクを吐出させて記録
   を行うインクジェット記録装置において、 前記記録ヘッドに供給するインクの圧力を変化させるイ
   ンク供給圧力変化手段を前記供給系および／または前記
   インクタンクに関連して設けたことを特徴とするインク
   ジェット記録装置。 ２）前記インク供給圧力変化手段は前記インク吐出口に
   対する前記インクタンク内の液面の相対高さを変化させ
   る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。 ３）前記インクタンク供給圧力変化手段は前記供給系に
   設けられ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。 ４）前記インク供給圧力変化手段は前記記録ヘッドの温
   度が所定の温度以上となったときに駆動されることを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれかの項に記載のイン
   クジェット記録装置。 ５）前記記録ヘッドは前記インクを前記インク吐出口か
   ら吐出させるための吐出エネルギーとして利用される熱
   エネルギーを発生する電気熱変換素子を有することを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれかの項に記載のイン
   クジェット記録装置。