JPH08169124A

JPH08169124A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH08169124A
Application number: JP31649794A
Authority: JP
Inventors: Mineo Kaneko; 峰夫金子; Koichi Komata; 好一小俣; Keiichiro Tsukuda; 圭一郎佃; Yoshinori Misumi; 義範三隅; Atsushi Arai; 篤新井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な方法で記録ヘッド内の取れにくい気泡
を除去し、不良印字を未然に防止する。【構成】電気熱変換体の作用により、インクを液滴と
して記録媒体に吐出して記録を行うインクジェットヘッ
ドと、インクジェットヘッドのインクの不吐出を回復す
るためのインク不吐出回復系とを有するインクジェット
記録装置である。この記録装置は回復系の作動時に、記
録時の吐出信号より高い周波数の吐出信号を前記インク
ジェットヘッドに加え、吐出を行う手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、記録ヘッドのオリフィスから記録液
を吐出させて記録を行う液体噴射記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような記録装置としては、電
気熱変換体を用いて記録液を加熱沸騰させ、その圧力に
よって記録液を記録ヘッドより吐出させ、記録を行なう
方法が知られている。このような記録装置においては、
記録液を沸騰させる際に、記録液内に溶解している気体
成分が析出し、再溶解せずに記録ヘッド内に残留するこ
とがある。これがくり返されると、残留気泡が成長し、
ノズル内に入り込み、記録液の吐出を妨げることがあ
る。特に、キャラクタプリンタに比べ印字ｄｕｔｙの高
いグラフィックプリンタにおいては、泡の成長する速度
が速く、泡がノズルに入り込む確率が高くなる。気泡が
成長し、問題となる大きさに成長するまで、例えば、グ
ラフィックプリンタの場合、概ねＡ３サイズの１００％
ｄｕｔｙで３〜４０枚であり、これ以前に、この気泡を
除去しなければならない。従来の記録装置には、ほとん
どこの気泡の除去手段が設けられており、一般的なもの
としては記録ヘッド前面にキャップを密接させ、ポンプ
により、キャップ内に負圧を生じさせて記録ヘッド内の
記録液と気泡を吸い出す方式が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では記録ヘッド内のよどみにある気泡、特に小さな
気泡を除去することは困難である。また、大きな気泡で
あっても、その一部はちぎれて排出されるが、大部分は
残留し、数枚の印字中に再び成長してノズル内に入り込
む、という問題がある。

【０００４】図４（ａ）〜（ｃ）はその様子を示すため
の記録ヘッドの一部破断断面図である。図４において、
１４はノズル、１５は共通液室、１６は気泡、１７は天
板、１８は電気熱変換体、１９は基板、２０はフィルタ
ーである。矢印は記録液の流れを示す。図４（ａ）に示
される気泡１６は図４（ｂ）に示すように成長し、図４
（ｃ）に示すように分裂してその一部がノズル１４内に
入り込む。

【０００５】記録ヘッドの流路は、夫々に電気熱変換体
を具えた記録液吐出用のノズル部分と、ノズルに供給す
る記録液を貯留する共通液室部に分れており、共通液室
はノズル部の数十〜数百倍の容積を必要とするため、ノ
ズル部と共通液室部の間で急激な形状変化が生じ澱み点
が発生することは止むを得ない。そこで、このような問
題を解決する方法として特開昭６３−２２４９５８号公
報に開示されているように、キャップを記録ヘッドに押
し当てた状態でキャップの弾性部材を変形させ、キャッ
プ内の空気を記録ヘッド内に押し込み、流路を空にした
状態でポンプにより吸引して記録ヘッド内にインクを再
充填する方法がある。ただし、この方法では、キャップ
の弾性部材を変形させるための機構が必要であり、構成
が複雑になる、という問題がある。

【０００６】また、別の手段として特開昭６２−１０９
６５５号公報に開示されているように、供給路に分岐を
設け、そこから空気を導入することにより同様な効果を
得る方法があるが、同様に機構が複雑になるという問題
がある。

【０００７】本発明は、上記の問題点に着目し、簡単な
方法で記録ヘッド内の取れにくい気泡を除去し、不良印
字を未然に防止し得る装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明によるインクジェット記録装置は、電気熱変
換体の作用により、インクを液滴として記録媒体に吐出
して記録を行うインクジェットヘッドと、前記インクジ
ェットヘッドのインクの不吐出を回復するためのインク
不吐出回復系とを有するインクジェット記録装置におい
て、前記回復系の作動時に、記録時の吐出信号より高い
周波数の吐出信号を前記インクジェットヘッドに加え、
吐出を行う手段を有することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明においては、吸引動作の直前に記録時よ
り高い周波数の吐出パルスを加えることにより、複雑な
機構を用いずに記録ヘッド内の取れにくい泡を確実に除
去し、印字不良を低減することができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施例を示す模式的
断面図である。同図において、１は記録ヘッド、２はイ
ンクカートリッジ、３はインクカートリッジセンサーで
ある。このセンサ３は本例では１対の電極からなり、イ
ンクカートリッジに印刷された抵抗体と電気的に接触し
て、インクカートリッジが挿入されている場合は閉回路
をなし、挿入されていない場合は回路が開いた状態とな
り、インクカートリッジの有無をＣＰＵに伝達する。な
お、このセンサーは、例えばバネスイッチ等の他の機構
でも良い。４は吸引キャップ、５はポンプ、６はカム７
を介してポンプ５を駆動し、また、図示しないギアを介
して吸引キャップを記録ヘッドに密接させるためのモー
ターであり、ＣＰＵからの信号を受けて作動する。８は
記録液を記録ヘッドに導くインク供給チューブ、９は廃
インクチューブ、１０は記録液、１１はインク残量セン
サで、例えばダイアフラムを用いた負圧センサ等であ
り、１３は廃インク溜め、１３はサブタンクである。

【００１２】図２は図１の構成での実際の動作を示す流
れ図である。ステップ２−１における印字中において、
ステップ２−２である時間が経過すると、ステップ２−
３において記録ヘッド中に生じた気泡を取り除くため、
記録ヘッドを回復系と相対する回復ポジションまで移動
する。そしてステップ２−４において吸引キャップ４を
記録ヘッド１に当接させ、ステップ２−５において記録
ヘッド１に吐出信号（吐出パルス）を加える。このとき
の吐出信号は、記録時よりも高い周波数とすることによ
り、メニスカスが復帰する前に次の発泡が開始し、メニ
スカスと発泡が連通しメニスカスが破れる。このとき、
一般的には記録ヘッド内のインクには負の水頭圧がかか
っているためインクは後退し、記録ヘッド内部は空とな
る。このような吐出周波数は、記録時の最高周波数が５
〜６ｋＨｚの場合、８〜１０ｋＨｚである。また、吐出
信号は、一部のノズルだけでなく、全ノズルに加えたほ
うが効果的である。吐出信号は１ノズル当り数１００パ
ルス程度印加すれば充分であるが、それ以上加えても問
題はない。

【００１３】次に、記録ヘッドが空の状態で、ステップ
２−６においてポンプ５を作動させ、キャップ４内を負
圧とし、吸引を行う。これによって供給チューブ８を介
して記録ヘッド内にインクが導かれ、ヘッド内には泡の
ない状態となり、安定した印字が可能となる。なお、こ
の吐出−吸引のルーチンはステップ２−７のように所定
の回数行う。通常１回行えば、ほとんどの気泡は除去で
きるが、３〜５回くり返すことにより、かなり取れにく
い気泡も除去することができる。

【００１４】以上の動作は読み出し専用メモリに記憶さ
れたプログラムに従い、ＣＰＵがヘッドキャリッジ、キ
ャップ、熱電気変換体等の動作を制御することによって
行われる。

【００１５】上記の動作は、ユーザが使用中に適時行な
っても構わないがある時間間隔で自動的に行われるほう
がより好ましい。具体的には、タイマーにより一定時間
間隔で行なう方法、スキャン数または印字枚数をカウン
トして、あるスキャン数（枚数）に到達したら行う方
法、電源ＯＮ時に毎回行う方法、等がある。

【００１６】図３によって本発明を用いた際の効果を従
来例と比較して説明する。図３の左半分は、記録ヘッド
内に印字の妨げとなるような気泡を実験的に発生させ、
その後、従来の回復動作を行なった後、印字を行なった
結果である。この結果を見ると、Ａ４のベタ印字を行う
と４枚に１回以上の確率で不吐が発生しており、気泡が
除去できていないことがわかる。次に、本発明を用いた
結果を図３の右半分に示す。前記のように泡を発生させ
た後、吸引の前に１０ｋＨｚで５０００発の吐出パルス
を与えこれを３回くり返したものである。この結果を見
ると、Ａ４のベタ印字を１０枚行って全く不吐が発生し
ていない。このように、本発明を用いると、従来の回復
動作では除去できない気泡が除去でき、印字の信頼性が
向上する。

【００１７】さらに効果的に、気泡を除去する手段とし
て次の様な方法がある。すなわち、回復動作のための吐
出パルスを加える際に記録時より大きなエネルギーのパ
ルスを加える方法である。記録時より大きなエネルギー
を加えることにより大きな発泡が得られ、メニスカスの
破れが起きやすくなる。エネルギーを大きくするために
は、パルス幅を長くするか、電圧を高くする方法があ
る。ヒーターの耐久性を考えると投入エネルギーは３０
％ｕｐ程度が適当であり、パルス幅で３０％、電圧なら
１５％ｕｐが適当である。もちろんパルス幅と電圧を同
時に変えても良い。

【００１８】（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、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
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。

【００１９】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、少なくとも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。

【００２０】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４４
５９６００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５９−１２３６７０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、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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を用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００２４】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、または混色
によるフルカラーの各記録モード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。

【００２５】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
くは液化するものを用いてもよく、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を用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、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として使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
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、熱エネルギの付与
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。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６０−７
１２６０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
よい。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。

【００２６】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、リーダ等と組
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等であってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
吸引動作の直前に記録時より高い周波数の吐出パルスを
加えることにより、複雑な機構を用いずに記録ヘッド内
の取れにくい泡を確実に除去し、印字不良を低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した記録装置の模式断面図であ
る。

【図２】本発明の働きを説明する流れ図である。

【図３】本発明の効果を従来例と比較して示す図であ
る。

【図４】従来の記録ヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１記録ヘッド２インクカートリッジ３インクカートリッジセンサー４キャップ５ポンプ６モーター７カム８供給チューブ９廃液チューブ１０記録液１１インク残量センサー１２廃インク溜め１３サブタンク１４ノズル１５共通液室１６気泡１７天板１８電気熱変換体１９基板２０フィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三隅義範東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者新井篤東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気熱変換体の作用により、インクを液
滴として記録媒体に吐出して記録を行なうインクジェッ
トヘッドと、前記インクジェットヘッドのインクの不吐
出を回復するためのインク不吐出回復系とを有するイン
クジェット記録装置において、前記回復系の作動時に、
記録時の吐出信号より高い周波数の吐出信号を前記イン
クジェットヘッドに加え、吐出を行なう手段を有するこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記回復系作動時の吐出信号のパルス幅
が記録時の吐出信号より長い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。
【請求項３】前記回復系作動時の吐出信号の電圧が記
録時の吐出信号より高い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。
【請求項４】前記回復系作動時の吐出信号のパルス幅
が記録時の吐出信号より長く、かつ電圧が記録時の記録
信号より高い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。