JPH04212864A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録手段から被記録材
にインクを吐出させて記録を行なうインクジェット記録
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピューターやワードプロセッサ等と
併用されたり、あるいは単独に使用されるプリンタ、複
写機、ファクシミリ等の記録装置は、画像情報に基づい
て、紙やプラスチック薄板等の被記録材に画像を形成し
ていくように構成されている。

【０００３】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。そのうち、インクジェ
ット式（インクジェット記録装置）は、記録手段から被
記録材にインクを吐出させて記録を行なうものであり、
高精細な画像を高速で記録することができ、ノンインパ
クト方式であるため騒音が少なく、しかも、多色のイン
クを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなど
の利点を有している。

【０００４】特に、インク吐出エネルギーとして熱を利
用するインクジェット式の記録手段（記録ヘッド）は、
エッチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロ
セスを経て、基板上に製膜された電気熱変換体、電極、
液路壁、天板などを形成することにより、高密度の液路
配置（吐出口配置）を有するものを容易に製造すること
ができる。

【０００５】上記インクジェット記録装置における記録
手段（記録ヘッド）へのインク供給系は、例えば、回復
用ポンプを利用して、インク貯蔵部（インクタンク等）
および記録手段との間でインクを循環し得るように構成
されている。すなわち、記録手段内には吐出口（通常複
数個）に連通する共通液室が形成されており、チューブ
等の供給路を通して、インク貯蔵部内のインクを共通液
室内へ導入するとともに、チューブ等の戻り路を通して
、共通液室からインク貯蔵部へ還流させることができる
。

【０００６】このように構成されたインク供給系におい
ては、記録動作時には、前記ポンプは作動せず、インク
貯蔵部内のインクは毛管現象により供給路を通して自然
供給される。また、記録ヘッドやチューブ等の供給系に
残留する気泡等を除去するために行なわれる回復動作時
には、前記ポンプを駆動することにより、インクを記録
ヘッドへ圧送し、さらに記録ヘッドからインク貯蔵部へ
インクを戻すという循環動作が行なわれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インクジェット記録装置のインク供給系では、記録ヘッ
ドのインク出入口にゴミ除去用のフィルタが設けられて
いるが、このフィルタは交換不可能であった。このため
、インク循環の回数の増加に伴ない、フィルタに捕捉さ
れるゴミの量が増加し、その状態が継続すると、フィル
タ部に目詰まりが生じて記録ヘッドへインクが供給され
なくなることがあった。

【０００８】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、本発明の目的は、記録手段の内部や吐出口
へゴミが侵入することを防止でき、かつインク供給系内
のゴミを定期的に除去することが可能なインクジェット
記録装置を提供することである。

【０００９】

【課題解決のための手段】本発明は、記録手段から被記
録材にインクを吐出させて記録を行なうインクジェット
記録装置において、インク供給系のインク貯蔵部と記録
手段との間に、交換可能なフィルタと、該交換可能なフ
ィルタより記録手段寄りに配置され、かつ該交換可能な
フィルタより目が細かい固定フィルタとを装着する構成
とすることにより、記録手段の内部や吐出口へゴミが侵
入することを防止でき、かつインク供給系内のゴミを定
期的に除去することが可能なインクジェット記録装置を
提供するものである。

【００１０】

【実施例】図４は本発明の一実施例によるインクジェッ
ト記録装置の全体構成を示す模式的斜視図であり、同図
において、１２は、不図示のモータにより駆動され、用
紙やプラスチック薄板等のシート状の被記録材を搬送し
、記録面を形成するためのプラテンローラである。連続
シートまたはカットシートの形態をした被記録材は、プ
ラテンローラ１２に圧接されたピンチローラ（不図示）
により搬送力を付与され、記録手段（記録ヘッド）１と
プラテンローラ１２との間を通して送られる。

【００１１】記録手段１は、２本のガイドレール１３ａ
および１３ｂに沿って図中Ｓ方向に往復駆動されるキャ
リッジ２の上に搭載されており、記録領域を往復駆動さ
れる過程で記録ヘッド１のインク吐出エネルギー発生体
を駆動することにより被記録材に画像が記録されていく
。この記録時には、プラテンローラ１２を一時停止させ
、静止している被記録材に対してキャリッジ２を走査移
動させながら１行分の記録が行なわれる。１行分の記録
が終了すると、プラテンローラ１２を所定量回動させて
被記録材の行送りを行った後、次の行の記録が行なわれ
る。

【００１２】前記キャリッジ２は、モータ１６の軸１７
に固定されたプーリ１８ａとアイドルプーリ１８ｂとの
間に張架されたベルト１９に連結されており、前記モー
タ１６を駆動することによりプラテンローラ１２に沿っ
て往復駆動される。

【００１３】図示の記録手段１は複数の記録ヘッドから
成るカラー記録用の８のであり、例えば、イエロー（Ｙ
）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂ
）の４色のインクに対応する４個の記録ヘッド１Ｙ、１
Ｍ、１Ｃ、１Ｂ（不図示）で構成されている。これらイ
ンク色Ｙ、Ｍ、ＣおよびＢの記録を行う各記録ヘッドは
、供給側のインク流路を形成するチューブ６Ｙ、６Ｍ、
６Ｃ、６Ｂ、並びに戻り側のインク流路を形成するチュ
ーブ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｂによって、対応する色のイ
ンク貯蔵部（インクタンク等）４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂ
に接続されている。

【００１４】なお、各インク色の記録ヘッド１Ｙ、１Ｍ
、１Ｃ、１Ｂおよびインク貯蔵部（インクタンク）４Ｙ
、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂ、あるいは各インク色のインク流路
を形成する供給側チューブ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂおよ
び戻り側チューブ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｂなどは、以下
、それらの全てを一括して示す場合、またはそれらのう
ちの任意の一つを示す場合は、色符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂを
省略し、単に記録ヘッド１、インク貯蔵部４、供給側チ
ューブ（インク流路）６、戻り側チューブ（インク流路
）７などで示すことにする。また、図４では、簡略化の
ため、戻り側のインク流路７については、イエローのイ
ンクが流れるチューブ７Ｙのみが図示されている。

【００１５】供給側の各チューブ６の途中には、各イン
クタンク４から各記録ヘッド１へインクを圧送するため
のポンプ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂが接続されている。こ
のポンプ５は、記録ヘッド１のインク吐出部の吐出口の
目詰まり等による吐出不良を解消するためにインクを循
環させる回復用ポンプとして使用されるものである。こ
うして、インクタンク４と記録ヘッド１との間にインク
供給系が構成されている。

【００１６】キャリッジ２の移動範囲内であって記録領
域を外れた位置には、ホームポジションＨＰが設定され
ており、該ホームポジションには、各記録ヘッド１の吐
出口面（インク吐出部）に対し、圧接離反するように矢
印ｆ方向に移動可能なキャッピング手段１０が配置され
ている。

【００１７】前記記録手段（記録ヘッド）１は、熱エネ
ルギーを利用してインクを吐出する記録手段であって、
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。また、前記記録手段１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。

【００１８】図５は、前記記録手段（記録ヘッド）１の
インク吐出部の構造を模式的に示す部分斜視図であり、
同図において、記録手段（記録ヘッド）１は、エッチン
グ、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロセスを経
て、基板２１上に製膜された電気熱変換体２２、電極２
３、液路壁２４、天板２５などから構成されている。

【００１９】記録用のインク２６は、不図示のインク貯
蔵部（インクタンク等）からインク供給用のチューブ６
を通して、記録手段１の共通液室２７内に供給される。 符号２８はインク供給用のチューブ６のコネクターを示
す。共通液室２７内に供給されたインクは、毛管現象に
より各液路２９内へ供給され、各液路先端の吐出口３０
でメニスカスを形成することにより安定に保持される。 各液路２９内には、該液路内のインクを加熱するための
前記電気熱変換体２２が１対１の対応をなして配設され
ている。なお、符号３１は前記吐出口３０が形成された
吐出口面（フェイス面）を示す。

【００２０】ここで、画像信号に応じて各電気熱変換体
２２を選択的に駆動（通電）すると、通電した電気熱変
換体２２に面したインクが加熱され、該インクの膜沸騰
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、対応する吐出口３０からインクが吐出する。前記
吐出口面３１は、所定の隙間（例えば、約０．３〜１．
５ミリ程度）をおいて被記録材の記録面に対面している
。

【００２１】図４のインクジェット記録装置では、記録
手段（記録ヘッド）１は、複数の吐出口３０がキャリッ
ジ２の走査方向（移動方向）と交叉する方向に並ぶよう
な位置関係で、該キャリッジ２に搭載されている。こう
して、画像信号または吐出信号に基づいて対応する電気
熱変換体２２を駆動（通電）して、液路２９内のインク
を膜沸騰させ、その時に発生する圧力によって吐出口３
０からインクを吐出させる記録手段（記録ヘッド）１が
構成されている。

【００２２】図１は本発明によるインクジェット記録装
置のインク供給系の構成例を示す模式図であり、同図に
おいて、インクタンク４の出口３３は、供給側のチュー
ブ６を通して、記録ヘッド１の共通液室２７の入口３４
に接続されており、該共通液室２７の出口３５は戻り側
のチューブ７を通して、インクタンク（インク貯蔵部）
４の戻り口３６に接続されている。供給側のチューブ６
の途中には、共通液室２７へインクを圧送するためのポ
ンプ５が設けられており、戻り側のチューブ７の途中に
は、共通液室２７へのインクの逆流を防止するための逆
止弁３７が設けられている。こうして、インクタンク４
から矢印方向へインクを循環させるインク供給系が構成
されている。

【００２３】記録ヘッド１の吐出口面３１には複数の吐
出口３０が形成されており、各吐出口３０はそれぞれの
液路２９を通して共通液室２７に連通している。各液路
２９内に配設された前記電気熱変換体２２を、画像信号
に基づいて、選択的に駆動（通電）することにより、イ
ンクを吐出させる。

【００２４】共通液室２７の入口３４の近傍には、イン
ク内のゴミ等の異物の侵入を防止するためのフィルター
３８が設けられている。また、前記インク供給側のチュ
ーブ６の所定位置（図示の例では、ポンプ５と前記共通
液室２７の入口３４とき間）には、交換可能なフィルタ
３９が設けられている。前記共通液室２７の入口３４に
設けられたフィルタ３８は交換できない固定フィルタで
あるが、供給側のチューブ６に設けられた前記フィルタ
３９は交換可能に装着されている。また、前記固定フィ
ルタ３８は、前記交換可能なフィルタ３９より目が細か
いフィルタで形成されている。

【００２５】図１のインク供給系においては、記録ヘッ
ド１で記録を行なう場合には、インクタンク４内のイン
クは、毛管現象により、チューブ６および共通液室２７
を通して、各吐出口３０に自然供給される。また、回復
動作を行なう場合には、回復用ポンプ５を作動させるこ
とにより、インクタンク４内のインクは、インクタンク
４→供給側のチューブ６→共通液室２７→戻り側のチュ
ーブ７→インクタンク４へと循環する。このようなイン
ク流れにおいては、供給側のインク流路内に存在するゴ
ミは、まず交換可能なフィルタ３９で除去される。

【００２６】図２は、図１中の前記交換可能なフィルタ
３９の縦断面図であり、同図において、フィルタ３９は
、コネクター４１内にフィルタエレメント４２を固定し
た構造をしている。また、チューブ６は、コネクター４
１の両端接続部に着脱可能に接続されている。図２のフ
ィルタ３９によれば、これを定期的に交換することによ
り、インク供給系内部のゴミを除去することができる。

【００２７】この場合、前記フィルタ３９を通過するよ
うな微細なゴミでも、記録ヘッド１への侵入を阻止する
必要があるので、図１に示した共通液室２７の入口３４
に固定したフィルタ３８の目は、該交換可能なフィルタ
３９のフィルタエレメント４２の目よりさらに細かくさ
れている。

【００２８】図３は、図１中のフィルタ３９の別の構造
例を示す縦断面図である。図３のフィルタでは、コネク
ター４１は、着脱可能に結合（図示の例では、ねじ結合
）されるジョント４３、４４によって形成されており、
これらのジョイント４３、４４の間にフィルタエレメン
ト４２を挟持する構造になっている。図３の（Ａ）は使
用状態を示し、図３の（Ｂ）は交換時の状態を示す。こ
の図３のフィルタ３９によれば、前記ジョント４３、４
４を外してフィルタエレメント４２のみを交換すること
ができ、コスト節減を図ることができる。

【００２９】以上説明した実施例によれば、インク供給
系のインク貯蔵部（インクタンク）４と記録手段（記録
ヘッド）１との間に、交換可能なフィルタ３９と、該交
換可能なフィルタ３９より記録手段１寄りに配置され、
かつ該交換可能なフィルタ３９より目が細かい固定フィ
ルタ３８との、２個のフィルタを装着したので、記録手
段１の液路２９および吐出口３０へのゴミの侵入を確実
に防止できるとともに、インク供給系内のゴミを定期的
に排除することが可能なインクジェット記録装置が得ら
れた。

【００３０】なお、以上の実施例では、被記録材に沿っ
て移動するキャリッジ２に記録手段（記録ヘッド）１を
搭載するシリアルタイプのインクジェット記録装置に、
本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明
は、被記録材の幅方向記録領域の全体または一部に対応
する長さのライン記録手段を用いるライン型のインクジ
ェット記録装置など、走査方式の種類に関係なく、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】また、以上の実施例では、異なる色で記録
する複数の記録手段（記録ヘッド）１を備えたカラーイ
ンクジェット記録装置の場合を例に挙げて説明したが、
本発明は、１個の記録手段で記録するインクジェット記
録装置、あるいは色彩が同じで濃度が異なる複数の記録
手段を使用する諧調記録用のインクジェット記録装置な
ど、記録手段の個数に関係無く同様に適用でき、同様の
作用効果を達成し得るものである。

【００３２】なお、本発明は、インクジェット記録装置
であれば、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（記録ヘッド）を使用するものに適用で
きるが、中でも、キヤノン株式会社によって提唱されて
いるバブルジェット方式の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】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４７４０
７９６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、記録手段（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）内の気泡を形成出来るので有効である。

【００３４】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。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４
４６３３５９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。尚、上記熱作
用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１
２４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。

【００３５】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
の組み合わせ構成（直線状液流路又は直角液流路）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４
４５９６００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させる構成を
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、本発明によれば
、記録を確実に効率よく行なうことができるようになる
からである。

【００３６】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
１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００３７】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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も本発明は有効である。

【００３８】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。

【００３９】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。すなわち、例えば、記録装置の記録モードとし
ては、黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、
記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせに
よるか、いずれでもよいが、異なる色の複色カラー又は
、混色によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置
にも本発明は極めて有効である。

【００４０】さらに加えて、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、室温で軟化もし
くは液化するもの、あるいは、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。

【００４１】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
が吐出されるものや、記録媒体に到達する時点ではすで
に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって
初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は
適用可能である。

【００４２】このような場合のインクは、特開昭５４−
５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公
報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔
に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変
換体に対して対向するような形態としてもよい。

【００４３】本発明においては、上述した各インクに対
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。

【００４４】さらに加えて、本発明によるインクジェッ
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、リーダ
等と組み合わせた複写装置、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等であってもよい
。

【００４５】

【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、記録手段から被記録材に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において、インク
供給系のインク貯蔵部と記録手段との間に、交換可能な
フィルタと、該交換可能なフィルタより記録手段寄りに
配置され、かつ該交換可能なフィルタより目が細かい固
定フィルタとを装着する構成としたので、記録手段の内
部や吐出口へゴミが侵入することを防止でき、かつイン
ク供給系内のゴミを定期的に除去することが可能なイン
クジェット記録装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェット記録装置のインク
供給系の模式図である。

【図２】図１中の交換可能なフィルタの縦断面図である
。

【図３】図１中の交換可能なフィルタの別の構造例を示
す縦断面図である。

【図４】図４は本発明によるインクジェット記録装置の
一実施例の斜視図である。

【図５】図４中の記録手段のインク吐出部の一部破断部
分斜視図である。

【符号の説明】

１　　　　記録手段（記録ヘッド） ２　　　　キャリッジ ４　　　　インク貯蔵部（インクタンク）５　　　　ポ
ンプ ６　　　　インク供給側の流路（チューブ）７　　　　
インク戻り側の流路（チューブ）２２　　電気熱変換体 ２７　　共通液室 ２９　　液路 ３０　　吐出口 ３８　　固定フィルタ ３９　　交換可能なフィルタ ４１　　コネクター ４２　　フィルタエレメント

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　記録手段から被記録材にインクを
   吐出させて記録を行なうインクジェット記録装置におい
   て、インク供給系のインク貯蔵部と記録手段との間に、
   交換可能なフィルタと、該交換可能なフィルタより記録
   手段寄りに配置され、かつ該交換可能なフィルタより目
   が細かい固定フィルタとを装着す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】　　　　前記記録手段が、熱エネルギーを
   利用してインクを吐出する記録手段であって、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のイ
   ンクジェット記録装置。
3. 【請求項３】　　　　前記記録手段が、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
   による気泡の成長によって生じる状態変化を利用して、
   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のインクジェット記録装置。