JPH0465249A - 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１ 本発明は、複写機、ファクシミリ、コンピュータ、ワー
ドプロセッサあるいはこれらの複合機器としてのドロッ
プオンデマンド型のインクジェット記録装置に関する。

［従来の技術］ インクを記録ヘッドから吐出させて、文字や画像等の情
報記録を行なうインクジェット記録装置か広く知られて
いる。

この種の装置では、インクを記録ヘッドの吐出口から直
接吐出させて記録を行なう構成をとるものが多く、この
ような構成をとるものにあっては、インクを常に吐出可
能な状態に保つために各種の構成を付加する場合があっ
た。例えば、記録ヘッドの吐出面をキャップ手段によっ
て覆うことで、吐出口近傍に存在するインクの乾燥や蒸
発な防止する、いわゆるキャッピング動作を行なう構成
を付加する場合があった。

ところが、低湿度の周囲環境下、あるいは長期休止時で
は、上記キャッピング動作だけで吐出可能な状態を保つ
ことは困難となるため、キャッピング動作とともに、ポ
ンプなどを用いて記録ヘッドのノズル内にインク排出用
の圧力あるいは吸弓力を加えて、吐出口からインクを排
出させる回復動作等も行われていた。この回復動作時に
は、通常、日本工業規格Ａ列４番の大きさの記録媒体に
対して全面吐出するのとほぼ同量のインクが排出され、
捨てられていた。

〔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、以下のような不具合が
あった。

回復動作においては、印字時に使用するインクの量に対
して無視できない量のインクを捨てることとなり、イン
ク浪費につながる。

待機状態から記録を開始する場合においては、記録開始
前にポンプによる加圧あるいは吸引の回復動作を必要と
するため、記録開始まで時間を要する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は、インクを常に吐出可能な状態に保ちなが
らインク浪費を減らし、しかも待機状態から記録開始ま
での時間を短縮できる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］ 本発明のインクジェット記録装置は、 記録媒体上に記録ヘッドの吐出口よりインクを吐出させ
て記録を行なうドロップオンデマント型のインクジェッ
ト記録装置において、 前記記録ヘッドが待機位置にある間、該記録ヘッドのノ
ズル内のインク圧をメニスカス破壊圧以上の圧力に保ち
、前記ノズルよりインクを流出させる加圧手段を備える
とともに、前記流出したインクを回収し、インク回収タ
ンクに戻すインク回収手段を有することを特徴とする。

記録ヘッドは、記録媒体の記録幅の全幅にわたって、複
数の吐出口を備えているフルラインタイプの記録ヘッド
であることが可能である。

記録ヘッドは、熱エネルギーを利用して吐出口からイン
クを吐出させるもので、熱エネルギーを発生させる手段
として電気熱変換体を有しているものとすることができ
る。

〔作用〕

記録ヘッドが待機位置にある間は、加圧手段により記録
ヘッドのノズル内のインク圧がメニスカス破壊圧力以上
の圧力に保たれるので、前記ノズルよりインクが流出す
る。この流出したインクは、インク回収手段によりイン
ク供給タンクに戻され、前記加圧手段により再び記録ヘ
ッドに供給される。こうして、記録ヘッドが待機位置に
ある間は、常に記録ヘッドのノズルからインクが流出す
る状態が保たれる。

〔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
。

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は要部斜視図、第２図はキャリッジか待機位置にあ
るときの記録ヘッドおよびその近傍を示す説明図、１ｇ
３図はキャリッジか待機位置にあるときの記録ヘッドお
よびその近傍を示す説明図である。

ここて、１は記録ヘッド２を搭載したキャリッジてあり
、３および４は前記キャリッジ１を矢印六方向に往復慴
動自在に保持しているキャリッジガイドである。前記キ
ャリッジ１にはエンドレスヘルド５か接続され、ヘルド
モーター６により記録媒体３１表面に沿って前記キャリ
ッジ１は移動する。９は記録媒体３１を矢印Ｂ方向に送
る紙送りローラーであり、紙送りモーター７により駆動
される。１１はテンションローラーてあり、ピンチロー
ラ−１２とともに記録媒体３１を押圧し、紙送りローラ
ー９よりも少し速い線速度て回転することで、プラテン
８上の記録媒体３１に張力を与えている。なお、テンシ
ョンローラー１１は図示しないギア列を介して紙送りモ
ーター７により駆動されている。１０は記録媒体３１を
ガイドする記録媒体ガイドである。

ここで、記録ヘッド２を構成するヘッド８１について第
７図に基づいて説明する。

ヘッド８１には、列状に設けられた複数個の吐出口８２
からインクを吐出させるために、印加電圧が供給される
熱エネルギーを発生させる電気熱変換体８３が各液路毎
に配設されている。そして駆動信号を印加することによ
って、前記電気熱変換体８３に熱エネルギーを発生せし
めて膜沸騰を生じインク液路内に気泡を形成する。そし
てこの気泡の成長によって前記吐出口８２からインク滴
を吐出させる。

前記記録ヘッド２には、インク供給チューブ１５および
加圧手段としてのインクポンプ１７を介してインク供給
タンク１４からインクが供給されてい６る。前記記録ヘ
ッド２の下部には前記インクポンプ１７で押し出される
インクをインクガイド２５を介して回収するインク回収
タンク１３が設けられ、該インク回収タンク１３と前記
インク供給タンク１４はインク回収チューブ１６および
第１の弁２６を介して連通されている。これらインク回
収タンク１３、インク回収チューブ１６および第１の弁
２６は、インク回収手段を構成する。なお、インク供給
タンク１４の水頭はインク回収タンク１３の水頭より低
く保たれており、インク回収タンク１３に溜ったインク
は水頭差によりインク供給タンク１４に戻るように構成
されている。

１８はヘッド待機ホックスであり、非記録時には、記録
ヘッド２はこのヘッド待機ホックス１８に対向した待機
位置にある。前記ヘッド待機ホックス１８の下には排液
タンク２８かあり、第２の弁２７を介して排液チューブ
２９（Ｍ２図、第３図参照）からのインクを溜める。１
９はエアーノズルであって、ヘッド待機ホックス１８の
中に記録ヘッド２のオリフィス面（吐出面）かあるとき
、該オリフィス面に向かって斜め方向にエアーポンプ２
０からのエアー（第３図矢印Ｘて示す）を吹き付けるた
めに設けられたものである。

次に、第１図ないし第３図に示す実施例の動作について
第４図を参照して説明する。

電源オンのとき（ステップ４１）は、記録ヘッド２内の
粘度増加したインクを捨てるために、記録ヘッド２は待
機状態にあるまま、第１の弁２６をクローズ、第２の弁
２７をオーブンにして、インクポンプ１７を駆動して（
ステップ４２）インクを流出させ、インク回収タンク１
３から排液チューブ２９を介して排液タンク２８に捨て
去る。その後、インクポンプ１７をオフして（ステップ
４３）、インクの流出を止めるとともに、エアーポンプ
２０をオンして（ステップ４４）、エアーノズル１９か
らエアーを記録ヘッド２の吐出面に斜めに噴射し、該吐
出面に付着したインクを吹き飛ばした後、エアーポンプ
２０をオフして（ステップ４５）、キャリッジ１を第１
図の矢印爪方向に駆動して（ステップ４６）、記録を開
始する。記録時には、キャリッジ１が矢印爪方向に移動
するとともに、記録ヘッド２の吐出口から選択的に液滴
が吐出され、１ライン印字される（ステップ４７．４８
）。キャリッジ１は、ベルトモーター６により記録媒体
３１の幅に対応した距離分送られた後、前記矢印爪方向
と反対方向に駆動され、図示しないフォトセンサーによ
り記録開始位置を検出されて、該記録開始位置に復帰す
る。

ここで、記録媒体３１は、紙送りモーター７により記録
ヘッド２のノズル幅分送られ（ステップ４９）、再び上
述の各ステップ４７．４８゜４９の動作が繰り返される
。

記録が終了すると、キャリッジ１は、記録ヘッド２がヘ
ッド待機ボックス】８に対向する待機位置まで送られる
（ステップ５０）。

該待機位置では、第１の弁２６はオーブン、第２の弁２
７はクローズとなる（ステップ５１）。

この状態からただちにインクポンプ１７がオンされる（
ステップ５２）。このときのインクポンプ１７は記録ヘ
ッド２のノズル内のメニスカス破壊圧力以上の圧力に保
たれる。前記メニスカスが破壊されてインクは記録ヘッ
ドの吐出口より流出する。この流出したインクはヘッド
待機ボックス１８とインクガイド２５に導かれてインク
回収りンク１３に至る。該インク回収タンク１３とイン
ク供給タンク１４はインク回収チューブ１５により連通
されており、しかもインク回収タンク１３の水頭がイン
ク供給タンク１４の水頭より高く設定されているため、
インクインク回収タンク１３内のインクはすぐにインク
供給タンク１４に戻るにうして、記録ヘッド２が待機位
置にある間は常に吐出口からインクが流出している状態
が保たれる。

また、記録ヘッド２の吐出面がヘッド待機ボックス】８
とインク回収タンク１３て形成される略閉空間内に置か
れ、さらに、インクか流動しているため、記録ヘッド２
のノズル内のインクの蒸発はほとんど無視できる。待機
状態から、印字再開を示すプリント信号が入ると（ステ
ップ５３）、ただちにインクポンプ１７をオフしくステ
ップ。

５７）、上述したステップ４４に戻り、短時間で記録を
再開する。

これにより、インクを浪費することなくインクを常に吐
出可能な状態に保つとともに、待機状態から短時間で記
録を再開することができる。

第５図および第６図は本発明の第２の実施例を示す。

第１の実施例では、インクポンプを用いてインクの流出
を行なったが、本実施例では、図示しないタンク駆動機
構によりインク供給タンク６４を上下方向に移動自在な
構成とし、該インク供給タンク６４内にワンウェイバル
ブ６１を設けている。これにより、第５図に示すように
、インク供給タンク６４を上昇させると、該インク供給
タンク６４内のインクがインク供給チューブ６５を介し
て記録ヘッド６２に供給され、該記録ヘッド６２の吐出
口からインクが流出してインク回収タンク６３に溜る。

一方、第６図に示すように、インク供給タンク６４を下
降させると、インク回収タンク６３に溜ったインクがイ
ンク回収チューブへ流れ込み、さらにこのインクはイン
ク供給タンク６４内のワンウェイバルブ６】を通ってイ
ンク供給タンク６４内へ戻る。これにより、第１の実施
例と同様の効果を期待できる。なお、ヘッド待機ボック
ス６８は、第１図ないし第３図に示すヘッド待機ボック
ス１８と同様のものが使用できる。

第１の実施例では、インク回収タンク、インク供給タン
クともにキャリッジ上に搭載したが、これらのうち片方
あるいは両方をインクジェット記録装置本体側に固定し
てもよい。

また、記録ヘッドが多数必要なカラーインクジェット記
録装置においても、記録ヘッド数に対応した数だけ、ヘ
ッド待機ボックスとインク回収タンクを区分けすれば、
同様の効果を期待できる。

さらに、記録ヘッドを移動させながら記録を行なうシリ
アルスキャンタイプのものだけでなく、記録媒体の記録
幅の全幅にわたって複数の吐出口を備えているフルライ
ンタイプのものに対しても、記録ヘッドを記録位置から
待機位置へ移動可能とすることで、本発明は適用可能で
ある。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもキャノ
ン■提唱のバブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置
に於いて、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。特に、本発明に適用されるオンデマント型の
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
対応していて咳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、記録ヘッドの熱
作用面にＢ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４４６３３
５９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筒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
記録を行なうことができる。

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４４５９６００
号明細書にそれぞれ記載されたものでもよい。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
でも良いが、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。

又、本発明の言己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、キャビング手段、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
に吐出を行なう予備吐出モートを行なうことも安定して
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ト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ってでもよいが、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。

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体となるもの、或いは
、インクジェットにおいて一般的に行われている温度調
整の温度範囲である３０℃以上７０℃以下の温度範囲で
軟化もしくは液体となるものでもよい。すなわち、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良い
。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態度化のエネルギーとして使
用せしめることで防止するか又は、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てインク液状として吐出するもの
や記録媒体に到達する時点ではすて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
のインク使用も本発明には適用可能である。このような
場合インクは、特開昭５４５６８４７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
質シート凹部又は貫通孔に液状又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
としても良い。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。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、記録ヘッドが待機位置
にある間、該記録ヘッドのノズル内のインク圧をメニス
カス破壊圧以上の圧力に保ち、前記ノズルよりインクを
流出させるとともに、前記流出したインクを回収し、イ
ンク回収タンクに戻すことにより、以下の効果がある。

回復動作が必要なのは電源投入直後のみであり、その後
は記録以外にインクを浪費することがない。よってラン
ニングコストを低くすることが可能となる。

待機状態から記録を開始する際、回復動作が不要なので
、開始までの時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す要部斜視図、第２
図はキャリッジが待機位置にあるときの記録ヘッドおよ
びその近傍を示す説明図、第３図はキャリッジが待機位
置にあるときの記録ヘッドおよびその近傍を示す説明図
、第４図は第１の実施例の動作を示すフローチャート、
第５図および第６図はそれぞれ本発明の第２の実施例を
示す説明図、第７図はヘッドを一部破断して示す斜視図
である。 １・・・キャリッジ、 ２・・・記録ヘッド、 ３．４・・・キャリッジガイド、 ５・・・エンドレスベルト、 ６・・・ベルトモーター ７・・・紙送りモーター ８・・・プラテン、 ９・・・紙送りローラー Ｏ・・・記録媒体ガイド、 １・・・テンションローラー ２・・・ピンチローラ− ３・・・インク回収タンク、 ４・・・インク供給タンク、 ５・・・インク供給チューブ、 ６・・・インク回収チューブ、 ７・・・インクポンプ、 ８・・・ヘッド待機ボックス、 ９・・・エアーノズル、 Ｏ・・・エアーポンプ、 ６．２７・・・弁、 ８・・・排液タンク、 ２９・−・排液チューブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録媒体上に記録ヘッドの吐出口よりインクを吐出
   させて記録を行なうドロップオンデマンド型のインクジ
   ェット記録装置において、 前記記録ヘッドが待機位置にある間、該記録ヘッドのノ
   ズル内のインク圧をメニスカス破壊圧以上の圧力に保ち
   、前記ノズルよりインクを流出させる加圧手段を備える
   とともに、前記流出したインクを回収し、インク回収タ
   ンクに戻すインク回収手段を有することを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置。 ２、記録ヘッドは、記録媒体の記録幅の全幅にわたって
   、複数の吐出口を備えているフルラインタイプの記録ヘ
   ッドである請求項１記載のインクジェット記録装置。 ３、記録ヘッドは、熱エネルギーを利用して吐出口から
   インクを吐出させるもので、熱エネルギーを発生させる
   手段として電気熱変換体を有している請求項１または２
   記載のインクジェット記録装置。