JP4100896B2 - Inkjet recording apparatus and inkjet recording method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法に関し、詳しくは、予備吐出を行うインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機能を有する記録装置、あるいはコンピュータやワードプロセッサ等を含む複合型電子機器やワークステーションなどの出力機器として用いられる記録装置は、記録情報に基づいて、用紙やプラスチック薄板等の記録媒体に画像(文字や記号等を含む)を記録するものである。前記記録装置の記録方式としては、例えばインクジェット、ワイヤドット、熱転写、レーザー等が挙げられる。これらの記録方式のうち、インクジェット方式は、電気的な記録信号に基づいて記録ヘッドの各ノズルから微小な粒状のインク滴を吐出し、ノズルに対面して設けられた記録媒体にそのインク滴を着弾させることにより文字、図形などの記録を行なうものである。さらに、一般にシリアルタイプと呼ばれるインクジェット記録装置では、記録媒体の搬送方向に交叉する方向に、記録ヘッドを記録媒体と対峙させた状態で走査し、この走査中に記録媒体に対してインクを吐出して1行分の記録を行い、その後に所定量の紙送りを行う。このように、記録と紙送りとを繰り返すことにより、記録媒体全体に記録を行うことができる。また記録媒体の紙幅以上にノズルを配列した記録ヘッドを用いるラインタイプの記録装置においては記録ヘッドは走査せず、記録媒体が所定位置に配置されると、記録ヘッドが一括して一行分の記録を行い、その後に所定量の紙送り(ピッチ送り)を行なうということを交互に繰り返して記録媒体全体に画像が形成される。このようなインクジェット方式は、記録時にも比較的低騒音であり、高精細な画像の出力が可能であり、さらに記録も高速であるなどの利点を有することから、近年急速に普及している。
【0003】
ところで、インクジェット記録装置の記録ヘッド内のインク放出機構は、次のようになっている。記録ヘッド内に設けられた圧電素子または電気熱変換素子(以下「ヒーター」と称する)等の吐出圧発生素子を用いて、電気エネルギーを力学的なエネルギーに変換してインクを放出している。特にヒーターの加熱によりインクを瞬時に沸騰させ、その時に発生する気泡の圧力を用いたいわゆる熱インクジェット記録方法(特開昭61−59911〜4号公報)は、装置の小型化、記録ヘッドの高密度化が容易であるなどの特徴を持つことが知られている。この熱インクジェット記録方法において、吐出されるインク滴の体積を環境温度などの外的要因に左右されずに常に安定に保ち、より高品位の画像を得るためにヒーター上に発生させた気泡をインク滴吐出時に外気と連通させる方法が特開平4−10940〜42号公報に記載されている。この方法を実現する記録ヘッドとしては、ヒーターと吐出口との距離が短い(例えば15〜30μm)ものが適している。ヒーターと吐出口との距離が短いと生成される気泡が安定的に大気と連通し、またこの距離が吐出されるインク滴の体積をほぼ決定する為、小液滴を吐出する上でも有効な方法として注目されている。
【0004】
また、インクジェット記録装置に用いられるインクは、水を溶媒とする染料、有機溶剤、界面活性剤等が添加された水性インクが現在の主流である。このような水性インクは、時間の経過や温度によってインク中に含まれる水分などの揮発成分が蒸発する場合がある。特に非吐出時において、記録ヘッド内のインクの揮発成分が蒸発してしまうと、吐出口近傍のインク粘度や溶剤組成、染料濃度が変化することになる。この変化が更に進行した状態でインク吐出を行うと、吐出パルスがノズルの駆動素子に印加されてもインクが吐出されないいわゆる目詰まり現象を起こしたり、吐出方向など吐出されたインク滴の諸特性が不安定になったり、ドット濃度が高くなる等の弊害が発生することがある。特にこの現象は、ノズルの吐出口径が小さくなるほど起こりやすい。写真調画像などでは、より高品位な画像が要求されるため、近年吐出されるインク滴を微小化する傾向にあり、上述の弊害が形成される画像に影響を与えることになりがちである。また、インクに耐水染料が使用されたり、インク中に顔料分散剤や、混色防止や耐光性を高めるための数々の添加剤が加えられると、非吐出時のインクの状態が悪化しやすくなる傾向にあり、上述の弊害も発生しやすくなる場合がある。このような弊害を防止するために、従来から次のような方法が実行されている。第一の方法として、記録前や記録途中に、記録ヘッドをいったん記録領域以外の所定位置に移動させて、全吐出口より一定量のインク滴を吐出する、いわゆる予備吐出を実行するという方法が挙げられる。なお、予備吐出は記録領域内の目立たない位置に行われる形態でもよい。予備吐出は前回の記録から一定時間以上の経過後に記録を行う場合に記録前に実行されたり、あるいは常に記録ヘッド中の全てのノズルが使用されるとは限らないマルチノズル型の記録ヘッドの場合に、記録途中に定期的に実行される。また、所定位置に設けられたポンプによる吸引処理がともに実行されてもよい。なお、この予備吐出におけるインク消費量は、予備吐出パルス数とノズルの吐出量とノズル数により決定されるが、予備吐出パルス数は、インクの性質やノズル形状、インクジェット記録装置における主走査の時間、前回の記録からの休止時間に応じて適宜定められている。
【0005】
第2の方法として、特開昭57−61576号公報に記載の方法が挙げられる。この方法は、非吐出時に、インク滴が吐出しない程度の低い駆動電圧で圧電振動子を駆動させ、吐出口のメニスカス面を振動させることにより、ノズル内のインクを撹絆し、吐出口近傍に集中的に存在する粘度の高いインクと、他の部分に存在する粘度の低いインクと入れ替えることでノズル内の粘度の分布を緩和させるものである。
【0006】
図1は、この方法によって吐出口近傍のインクの粘度分布が推移する様子を模式的に表したものである。図中濃度が濃い部分、すなわち網点の密度が高い部分ほどインクの粘度が高いとする。同図(a)は振動される前の状態を示し、前回の記録から一定時間が経過しているため、吐出口近傍のインクは粘度が高くなっている。この状態でインクが吐出しない程度に圧電素子を駆動させてメニスカス面を振動させると、同図(b)に示すように、吐出口近傍に集中的に存在していた粘度の高いインクがノズル奥に引き戻される。さらにこれに伴い、同図(c)に示すように、ノズル奥の吐出口近傍に存在していた粘度の低いインクが吐出口側に押し出される。この動作を複数回繰り返すことで、同図(d)に示すように吐出口近傍に存在するインクの粘度が平均化し、インク吐出が安定的に行える程度の粘度となる。
【0007】
これは、インクを捨てることなく、インクの状態を改善することができるので、第一の方法に比べて無駄にインクを消費することがない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクの粘度上昇による吐出不良を解消する、上述した従来の方法においても、次のような問題があった。
【0009】
第一の方法では、吐出口径が微小になるほど、インクの粘度が上昇する度合いも高くなり、それに対応して予備吐出の回数も増加することになる。したがって、記録とは別に無駄に消費されるインク量が増えるばかりでなく、この予備吐出でのインク消費量が増えると廃インクを格納する廃インクタンクの容量も大きくなってしまう。さらに、記録動作中に予備吐出を行う場合は、単位時間あたりの記録媒体への記録枚数、すなわちスループットが下がるという問題が発生する。加えて、直接、記録媒体に予備吐出する方法に至っては、画像品位さえ悪化させる要因となってしまう。
【0010】
また、第二の方法では、ヒーターをインク滴の吐出に利用した熱インクジェット記録方法の記録ヘッドに対しては、メニスカス面を振動させる為だけに圧電素子を設けるのは装置のコストアップとなり有効でない。また最近の揮発性の高いインクを使用した場合、ただメニスカス面に振動を与えた程度では吐出口近傍の粘度が高いインクが移動しないという状態も見うけられる。
【0011】
このような従来の問題に鑑み、本発明の目的は、予備吐出におけるインクの無駄な消費を抑え、かつ、インク滴を常に安定して吐出できるようなノズルの状態を維持するインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供することである。
【0013】
【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、記録ヘッドに配列された複数の吐出口が所定数おきに同時に駆動される吐出口の組として複数の駆動ブロックに分割されており、前記駆動ブロックごとに与えるヒート信号を予め定められた時間間隔で切り換えつつ所定の駆動周波数で各吐出口にヒート信号を与えることで記録媒体に対してインク滴を吐出するインクジェット記録装置であって、予備吐出の際には、各々の駆動ブロックに与えるヒート信号を通常の記録時における前記予め定められた時間間隔よりも短い時間間隔で切り換えるとともに、各吐出口には記録時における前記所定の駆動周波数に等しいタイミングでヒート信号が与えられることによりインク滴を吐出させる予備吐出手段を具えることを特徴とする。
【0015】
本発明のインクジェット記録方法は、記録ヘッドに配列された複数の吐出口が所定数おきに同時に駆動される吐出口の組として複数の駆動ブロックを複数備えたインクジェット記録装置を用いて、前記駆動ブロック毎に与えるヒート信号を予め定められた時間間隔で切り換えつつ所定の駆動周波数で各吐出口にヒート信号を与えることにより記録媒体に対してインク滴を吐出するインクジェット記録方法であって、予備吐出の際には、各々の駆動ブロックに与えるヒート信号を通常の記録時における前記予め定められた時間間隔よりも短い時間間隔で切り換えるとともに、各吐出口には記録時における前記所定の駆動周波数に等しいタイミングでヒート信号が与えられることによりインク滴を吐出させる予備吐出工程を具えることを特徴とする。
【0016】
以上の構成によれば、複数の吐出口のうち一部の吐出口からのみインク滴を吐出することにより、吐出口のメニスカス面を振動させ、吐出口近傍の粘度の高いインクと共通液室近傍の粘度の低いインクとを混ざり合わせることにより、前記吐出動作で吐出しなかった残りの吐出口からインクを吐出させる際、効果的に粘度の高いインクを排出することができ、吐出口近傍の状態を良好なものにする。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に図面を参照して説明する。
【0018】
(実施形態1)
図2は、本発明の一実施形態であるインクジェット記録装置の斜視図である。
【0019】
記録ヘッドユニット21は、記録ヘッドとインクタンクとが一体化したものである。この記録ヘッドユニット21はキャリッジ22に搭載されており、記録時はキャリッジがガイドライン23に沿って矢印aまたはb方向に移動するのに従って移動する。記録ヘッド21は記録媒体Pに対峙する位置にノズルを配列している。さらにノズルは記録ヘッドの移動方向(矢印a,b方向)に垂直な方向に所定個ずつの並びで配列されている。本実施形態では、記録ヘッドは合計128個のノズルが配列されたマルチノズル型ヘッドとする。
【0020】
記録時には、キャリッジ22が記録開始位置から矢印a方向に移動し、その移動に伴って各ノズルよりインク滴が記録媒体Pに向かって吐出される。キャリッジが記録媒体Pの他方端まで移動したら、搬送ローラ24が一定量だけ回転し、記録媒体Pを矢印c方向に搬送する。この搬送動作の間にキャリッジ22は矢印b方向へ移動し、記録開始位置まで戻る。そして、再度、矢印a方向に移動して記録を行う。このように、記録動作と記録媒体の搬送動作とを繰り返すことにより記録媒体全体に記録を行う。
【0021】
不図示の記録ヘッド内部は、吐出口それぞれからインク路が延びており、このインク路が共通液室に連通している。共通液室はインクタンクとつながっており、インクタンクからインクが供給されている。そして供給されたインクが、通常吐出口まで充填している。この吐出口と、吐出口ごとのインク路とを合わせた部分がおおよそ「ノズル」に該当する。さらに、各吐出口に対応してヒーターが設けられている。記録時には所定のヒーターに電気信号が印加され、その電気信号によってヒーターが発熱すると、インク路中のインクが瞬時に膜沸騰し、気泡が発生する。この膜沸騰により生成される気泡の生成圧力によって所定量のインクが吐出口より吐出される。
【0022】
ところで、インクは、記録を行っていない時間が長いと、吐出口付近のインクの粘度が増すなど、変化する。このように粘度が増したインクは吐出方向が不安定になったり、ひどい状態では目詰まりを起こしたりするので、定期的に粘度の増したインクを除去する必要がある。本実施形態では、予備吐出や吸引処理を行い、常にノズルの状態を良好に保つようにしている。
【0023】
予備吐出時には、記録領域外に設けられた予備吐出キャップ25の位置まで記録ヘッドを移動させる。予備吐出キャップ25が、記録ヘッドのノズル部分を覆うと、記録ヘッドは予備吐出を行う。なお、予備吐出の方法の詳細については、以下に述べる。
【0024】
さらに、記録動作途中にも、ブレード26前に記録ヘッドを通過させることにより、ワイピングを行い、吐出口表面についた埃などを除去することができる。
【0025】
次に、本実施形態における予備吐出方法の詳細について説明する。
【0026】
複数のノズル列が配列されたマルチノズル形の記録ヘッドでは、液滴の吐出時の圧力やインク流が共通液室を通して周囲のノズルに伝わり、ノズルのメニスカス面を振動させる、いわゆるクロストーク現象が発生する場合がある。クロストークは、吐出量やリフィル時間を変動させ、画像品位を損なう原因となるため、記録時のクロストークの影響を減少させるためにノズル形状の工夫や記録方法について様々な方法が提案され実施されている。
【0027】
しかしながら、本実施形態ではこのクロストーク現象を逆に予備吐出時に利用し、共通液室内の圧力変動を積極的に起こしてメニスカス面を振動させ、吐出口近傍のインク粘度上昇を緩和させている。通常クロストークは、ノズル形状やノズルとインク供給口の距離などの影響を受けやすい。しかし、マルチノズルヘッドの場合、もっともクロストークに影響するのは、連続して同時駆動するピット数の多少である。つまり、同時に駆動するピット数が多いほどクロストーク現象は発生しやすくなる。さらに、隣接するノズルが駆動することで受ける圧力やインク流がもっとも大きく影響することが一般的に知られている。
【0028】
図3は、本実施形態の記録ヘッドの128個あるノズルを1ノズルおきに駆動させたとき、非駆動ノズルのメニスカス面の位置変化を、静止状態の位置を基準に測定した時間変化で示す図である。
【0029】
なお、図中の時刻0が駆動ノズルの駆動開始時点である。メニスカス面の吐出口端からの位置変化は、ノズルの構造や駆動の仕方、インク室の構造などにも依存するが、この時の駆動では静止時のメニスカスに比較して±2μm程度変動し、グラフの「+」の位置がメニスカス面の凸状態、「−」の位置がメニスカス面の凹状態である。この図から、非吐出ノズルのメニスカス面が振動していることが分かる。つまり、このメニスカス面の振動によって、図1に示すような吐出口近傍の粘度の高いインクと共通液室側の粘度の低いインクとが交じり合う現象がノズル内部で発生していることが期待される。このように、吐出口近傍のインクの粘度が緩和された状態で予備吐出を行う方が、粘度の緩和なしで予備吐出を行うよりも、粘度の高いインクが早く外に排出されるので、少ない予備吐出回数でノズルを良好な状態にすることができる。
【0030】
本実施形態では、記録信号終了から30秒経過した後、予備吐出処理を実行するものとする。
【0031】
予備吐出処理は、記録領域から記録ヘッドを予備吐出キャップ25の位置まで退避させ、この位置で複数回、予備吐出を行うものとする。ただし、一回目の予備吐出動作では、記録ヘッド中の128個のノズルのうち、吐出するノズルを一個おきとする。この一回目の予備吐出では連続して200回吐出させる。次に一回目の予備吐出では吐出しなかった残りのノズルのみ10回吐出させる。
【0032】
実際にこのような予備吐出方法で予備吐出を行った直後の記録を見ても、記録結果は安定しており、従来の全てのノズルで200回予備吐出させた後の記録結果と比較して遜色のないものであった。
【0033】
つまり、本実施形態の予備吐出方法は、従来の予備吐出方法に比べて、予備吐出に消費されるインク量を減らすことができる。なお、上述したように本実施形態では、一回目の予備吐出では一個おきに吐出するノズルを決定していたが、本発明はこれに限らず、r個(r:任意の整数)おきに吐出するノズルを決定してもよい。さらにノズルがインク供給口を挟んで2列並んで構成されている場合には、一回目の予備吐出では片方の列だけを吐出するようにしてもよい。これらいずれの場合においても、二回目の予備吐出回数を削減することができ、全体としてインクの消費量を削減することができる。
【0034】
(実施形態2)
概して、多くのインクジェット記録装置は、記録時において、同時に記録ヘッド内の全てのノズルが吐出動作を行うわけではない。ノズルをその配列から複数個単位で駆動ブロックに分割し、記録時はこの駆動ブロック毎に時分割駆動される分離分割駆動方式が一般的である。
【0035】
この分割駆動方式は、ヘッド駆動用の電源および電源コネクタフレキシブルケーブル等の電源用部材のコンパクト化を図る上で効果的な方式である。また、特にヒーターを用いた記録ヘッドの場合、ヒーターおよびインク等の特性を考慮して安定した吐出を行うためには、電圧値の変動を極めて少ない値にすべきことや電圧値の微調整を必要とすることから、電源の容量を大きくすることは好ましくないので、これを避けるうえでも上記方式は有効である。
【0036】
本実施形態では、分離分割駆動方式の記録ヘッドにおける予備吐出方法について説明する。
【0037】
本実施形態のインクジェット記録装置の構成は、実施形態1と同様である。
【0038】
本実施形態での記録ヘッドの分離分割駆動は次のようにして行われる。
【0039】
図4は、本実施形態の記録ヘッドの各ヒーターのヒート信号のタイミングテーブルを示す図である。
【0040】
図2中矢印a,b方向に垂直な方向で配列された128個のノズルは、8個単位で16のセクションに分割されている。図4中、中央にノズル列を吐出口正面から見た様子を示している。
【0041】
図4中、向かって左のタイミングテーブルは、ノズル列の各ノズルに対応したヒーターのヒート信号の時間変化を示すものである。上述のように8個単位で16のセクションに分けられたノズルは、さらに各セクションごとに8つの駆動ブロックBi(i=1〜8)に分割されている。各ヒーターの駆動はブロック単位で実行される。具体的には、セクション内のうち、もっとも並び順が早いノズル、例えば第一セクションではノズル1、第二セクションではノズル9が、同じ駆動ブロック1となる。したがって、ノズル1とノズル9それぞれに対応するヒーターは同じタイミングでヒート信号を受け取るので、ノズル1とノズル9は同じタイミングでインク滴を吐出することになる。
【0042】
記録時には、これら各ブロックがブロック1から順次駆動される。なお、駆動ブロックの時間間隔Tbは駆動周波数fopから、
Tb≒1/fop/Ndiv
と定められる。この時間間隔でインク滴が吐出されると、ある時刻でのインク滴の位置間隔は、図4中、向かって右側に示すようになる。
【0043】
このような分離分割駆動方式の記録ヘッドにおいて、駆動周波数は変えずに時間間隔のみを短くすると、クロストークがより激しくなり、メニスカス面の振動も激しくなることが発明者の実験によって確認されている。
【0044】
図5は、ブロックの駆動時間間隔を短くした場合の各ヒーターのヒート信号のタイミングテーブルを示す図である。ブロックの時間間隔を通常の記録時の時間間隔Tbよりも短い時間Tb′(Tb′<Tb)とし、駆動周波数は通常の記録時と同様としたものである。同図中、向かって右側のある時刻でのインク滴の位置間隔を見てもわかるように時間間隔が短くなった分、セクションそれぞれで隣接するノズルとの吐出時間の差が短くなっている。
【0045】
したがって、本実施形態では、この現象を予備吐出時に利用することとした。すなわち、通常の記録時は、ブロックの時間間隔をTbで駆動し、クロストークを抑えた状態で記録する。一方、予備吐出時はブロックの時間間隔をTb′で駆動し、クロストークをより激しくさせた状態でインク滴を吐出させる。すると、激しくなったクロストーク現象のおかげで、吐出口近傍のインク粘度が緩和され、少ないインク消費量で効果的な予備吐出を行うことができる。
【0046】
(実施形態3)
インクは、温度が高い方が比較的増粘しにくい。したがって、ノズル内をある程度の温度に常に保温しておけば、それだけインクの増粘が起こりにくく、吐出口近傍のインク状態の悪化を防ぐことができる。
【0047】
そこで、本実施形態では、インクを吐出していない間もインクが吐出しない程度の電圧でヒーターを通電し、ノズル内のインクを保温させておく方法を説明する。
【0048】
本実施形態のインクジェット記録装置の構成は実施形態1と同様とする。
【0049】
所定の時間以上、ヒーターに駆動信号が入らない場合は、そのノズルは吐出動作を行わないと判断し、ヒーターを吐出時よりも低い電圧で通電する。この通電動作は、インクを吐出しない程度の低い電圧で連続して行ってもよいし、一定の時間間隔をあけて行うものであってもよい。さらに、ヒーターに付与するパルスの間隔を変えたり、電圧を変えたりして、吐出しない状態を維持する形態であってもよい。なお、インク及び記録ヘッドを高温にしすぎると吐出圧が変化してしまい、インク吐出時の諸特性を逆に不安定にしてしまうので、インクの温度が所定温度を超えないようなリミット機能を設けることも有効である。
【0050】
また、本実施形態の非吐出時にインクを保温する手段を実施形態1または2と組み合わせて実施すれば、より有効である。
【0051】
(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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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60−71260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。
【0059】
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。
【0060】
【発明の効果】
本発明を用いることにより、複数の吐出口のうち一部の吐出口からのみインク滴を吐出して、吐出口のメニスカス面を振動させ、吐出口近傍の粘度の高いインクと共通液室近傍の粘度の低いインクとを混ざり合わせることにより、前記吐出動作で吐出しなかった残りの吐出口からインクを吐出させる際、効果的に粘度の高いインクを排出することができ、吐出口近傍の状態を良好なものにする。したがって、予備吐出におけるインクの無駄な消費を抑え、かつ、インク滴を常に安定して吐出できるようなノズルの状態を維持することができる。
【0061】
また、駆動ブロックごとにヒート信号を与える方式の記録ヘッドでは、予備吐出を行うときのブロック駆動間隔を、記録時のブロック駆動間隔よりも短い時間間隔にすることで、メニスカス面の振動が増すので、粘度の高いインクを効果的に排出することができる。
【0062】
また、非記録時には、吐出口近傍をインクが吐出しない程度に保温することにより、インクが増粘するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】吐出口近傍の様子を示す模式図であり、(a)はメニスカス面に振動を与えられる前の状態であり、(b)〜(d)はメニスカス面に振動を与えられた後の変化の様子を示す図である。
【図2】本実施形態のインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図3】隣接するノズルが駆動したときの駆動していないノズルのメニスカス面の位置変化を示す図である。
【図4】記録時における記録ヘッドのヒーターのヒート信号のタイミングテーブルを示す図である。
【図5】予備吐出時における記録ヘッドのヒーターのヒート信号のタイミングテーブルを示す図である。
【符号の説明】
21 記録ヘッドユニット
22 キャリッジ
23 ガイドライン
24 搬送ローラ
25 予備吐出キャップ
26 ブレード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording apparatus and an ink jet recording method, and more particularly to an ink jet recording apparatus and an ink jet recording method that perform preliminary ejection.
[0002]
[Prior art]
Recording devices with functions such as printers, copiers, facsimiles, etc., or recording devices used as output devices such as composite electronic devices including computers and word processors, workstations, etc. An image (including characters and symbols) is recorded on the recording medium. Examples of the recording method of the recording apparatus include ink jet, wire dot, thermal transfer, and laser. Among these recording methods, the inkjet method ejects fine granular ink droplets from each nozzle of the recording head based on an electrical recording signal, and applies the ink droplets to a recording medium provided facing the nozzle. Characters, figures, etc. are recorded by landing. Furthermore, in an ink jet recording apparatus generally called a serial type, scanning is performed with the recording head facing the recording medium in a direction crossing the conveyance direction of the recording medium, and ink is ejected onto the recording medium during this scanning. One line is recorded, and then a predetermined amount of paper is fed. In this way, recording can be performed on the entire recording medium by repeating recording and paper feeding. Further, in a line type recording apparatus using a recording head in which nozzles are arranged to be larger than the paper width of the recording medium, the recording head does not scan, and when the recording medium is arranged at a predetermined position, the recording head collectively records one line. Then, a predetermined amount of paper feed (pitch feed) is alternately repeated to form an image on the entire recording medium. Such an ink jet method has been widely used in recent years because it has advantages such as relatively low noise during recording, high-definition image output, and high recording speed.
[0003]
By the way, the ink release mechanism in the recording head of the ink jet recording apparatus is as follows. Using discharge pressure generating elements such as piezoelectric elements or electrothermal conversion elements (hereinafter referred to as “heaters”) provided in the recording head, the electrical energy is converted into mechanical energy to discharge ink. In particular, a so-called thermal ink jet recording method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-59911-4) using ink generated by instantaneously boiling ink by heating a heater and using the pressure of bubbles generated at that time reduces the size of the apparatus and the height of the recording head. It is known to have features such as easy density. In this thermal ink jet recording method, the volume of ejected ink droplets is always kept stable without being influenced by external factors such as environmental temperature, and bubbles generated on the heater are used to obtain a higher quality image. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 4-10940-42 discloses a method for communicating with the outside air during droplet ejection. As a recording head for realizing this method, a recording head having a short distance (for example, 15 to 30 μm) between the heater and the discharge port is suitable. When the distance between the heater and the discharge port is short, the generated bubbles are in constant communication with the atmosphere, and this distance almost determines the volume of the ink droplet to be discharged, so it is also effective for discharging small droplets. It is attracting attention as a method.
[0004]
In addition, water-based inks to which dyes using water as a solvent, organic solvents, surfactants and the like are added as inks used in ink jet recording apparatuses are currently mainstream. In such water-based ink, volatile components such as moisture contained in the ink may evaporate with time or temperature. In particular, when the volatile component of the ink in the recording head evaporates during non-ejection, the ink viscosity, solvent composition, and dye concentration in the vicinity of the ejection port change. If ink discharge is performed in a state in which this change has further progressed, the ink may not be discharged even if a discharge pulse is applied to the nozzle drive element, or a so-called clogging phenomenon may occur, or the various characteristics of the discharged ink droplet, such as the discharge direction, may occur. Detrimental effects such as instability and increased dot density may occur. In particular, this phenomenon is more likely to occur as the nozzle outlet diameter decreases. In a photographic image or the like, since a higher quality image is required, ink droplets ejected in recent years tend to be miniaturized, and the above-described adverse effects tend to be affected. In addition, if water-resistant dyes are used in the ink, or if a pigment dispersant or a number of additives for preventing color mixing or improving light resistance is added to the ink, the state of the ink during non-ejection tends to deteriorate. In some cases, the above-described adverse effects are likely to occur. In order to prevent such an adverse effect, the following method has been conventionally executed. As a first method, before or during recording, the recording head is temporarily moved to a predetermined position other than the recording area, and a predetermined amount of ink droplets are ejected from all ejection ports, so-called preliminary ejection is performed. Can be mentioned. The preliminary ejection may be performed at an inconspicuous position in the recording area. In the case of a multi-nozzle type recording head, preliminary ejection is performed before recording when recording is performed after a certain time has elapsed since the previous recording, or not all nozzles in the recording head are always used. In addition, it is periodically executed during recording. Further, suction processing by a pump provided at a predetermined position may be executed together. The ink consumption in the preliminary ejection is determined by the number of preliminary ejection pulses, the ejection amount of the nozzles, and the number of nozzles. The number of preliminary ejection pulses depends on the nature of the ink, the nozzle shape, and the time of main scanning in the inkjet recording apparatus. It is determined as appropriate according to the downtime from the previous recording.
[0005]
As the second method, there is a method described in JP-A-57-61576. In this method, when non-ejection, the piezoelectric vibrator is driven with a low driving voltage that does not eject ink droplets, and the meniscus surface of the ejection port is vibrated to stir the ink in the nozzle and bring it close to the ejection port. The distribution of the viscosity in the nozzle is relaxed by replacing the concentrated ink having a high viscosity with the low viscosity ink existing in another portion.
[0006]
FIG. 1 schematically shows how the viscosity distribution of the ink in the vicinity of the ejection port changes by this method. It is assumed that the viscosity of the ink is higher in a portion having a higher density in the drawing, that is, a portion having a higher halftone dot density. FIG. 9A shows a state before being vibrated, and since a certain time has passed since the previous recording, the ink in the vicinity of the ejection port has a high viscosity. When the meniscus surface is vibrated by driving the piezoelectric element to such an extent that no ink is ejected in this state, as shown in FIG. Pulled back to. As a result, as shown in FIG. 5C, the low-viscosity ink that is present near the discharge port at the back of the nozzle is pushed out toward the discharge port. By repeating this operation a plurality of times, the viscosity of the ink existing in the vicinity of the ejection openings is averaged as shown in FIG.
[0007]
This can improve the state of the ink without discarding the ink, so that the ink is not wasted compared to the first method.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional method for eliminating discharge defects due to an increase in ink viscosity has the following problems.
[0009]
In the first method, as the discharge port diameter becomes smaller, the degree of increase in the viscosity of the ink increases, and the number of preliminary discharges increases accordingly. Therefore, not only the amount of ink consumed unnecessarily apart from recording increases, but also the capacity of the waste ink tank for storing waste ink increases as the amount of ink consumed in this preliminary ejection increases. Further, when preliminary ejection is performed during the recording operation, there arises a problem that the number of recordings on the recording medium per unit time, that is, the throughput decreases. In addition, when the preliminary ejection method directly onto the recording medium is reached, even the image quality is deteriorated.
[0010]
Further, in the second method, it is not effective to provide a piezoelectric element only for vibrating the meniscus surface for a recording head of a thermal ink jet recording method using a heater for discharging ink droplets. . In addition, when recent highly volatile ink is used, it can be seen that the ink with high viscosity in the vicinity of the ejection port does not move as long as the meniscus surface is vibrated.
[0011]
In view of such a conventional problem, an object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus and an ink jet which can suppress wasteful consumption of ink in preliminary ejection and maintain a nozzle state capable of stably ejecting ink droplets at all times. It is to provide a recording method.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The inkjet recording apparatus of the present invention has a plurality of ejection openings arranged in a recording head. Every predetermined number Driven simultaneously As a set of discharge ports Multiple drive blocks Divided into For each drive block give Heat signal By giving a heat signal to each discharge port at a predetermined drive frequency while switching at predetermined time intervals An ink jet recording apparatus that ejects ink droplets onto a recording medium, and in the preliminary ejection, give Heat signal By switching at a time interval shorter than the predetermined time interval at the time of normal recording, a heat signal is given to each discharge port at a timing equal to the predetermined driving frequency at the time of recording. Preliminary ejection means for ejecting ink droplets is provided.
[0015]
The inkjet recording method of the present invention includes a plurality of ejection openings arranged in a recording head. Every predetermined number Driven simultaneously As a set of discharge ports Using an inkjet recording apparatus having a plurality of drive blocks, Heat signal given to each drive block At predetermined time intervals A heat signal is sent to each outlet at a predetermined drive frequency while switching. An ink jet recording method for ejecting ink droplets onto a recording medium by applying the ink to each drive block during preliminary ejection. give Heat signal By switching at a time interval shorter than the predetermined time interval at the time of normal recording, a heat signal is given to each discharge port at a timing equal to the predetermined driving frequency at the time of recording. A preliminary ejection step for ejecting ink droplets is provided.
[0016]
According to the above configuration, by ejecting ink droplets only from some of the plurality of ejection ports, the meniscus surface of the ejection port is vibrated, and the ink with high viscosity near the ejection port and the vicinity of the common liquid chamber When the ink is ejected from the remaining ejection ports that were not ejected by the ejection operation, the ink having a high viscosity can be effectively ejected, and the state in the vicinity of the ejection ports. Make good.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a perspective view of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0019]
The
[0020]
During recording, the
[0021]
In the recording head (not shown), an ink path extends from each ejection port, and the ink path communicates with the common liquid chamber. The common liquid chamber is connected to the ink tank, and ink is supplied from the ink tank. The supplied ink is filled up to the normal discharge port. A portion obtained by combining the ejection port and the ink path for each ejection port roughly corresponds to a “nozzle”. Furthermore, a heater is provided corresponding to each discharge port. When recording, an electric signal is applied to a predetermined heater, and when the heater generates heat by the electric signal, the ink in the ink path instantaneously boils and bubbles are generated. A predetermined amount of ink is discharged from the discharge port by the generation pressure of the bubbles generated by the film boiling.
[0022]
By the way, if the ink is not recorded for a long time, the ink changes, for example, the viscosity of the ink near the ejection port increases. Since the ink with increased viscosity becomes unstable in the ejection direction or clogged in a severe state, it is necessary to periodically remove the ink with increased viscosity. In the present embodiment, preliminary discharge and suction processing are performed to always keep the nozzle state good.
[0023]
At the time of preliminary ejection, the recording head is moved to the position of the
[0024]
Further, even during the recording operation, by passing the recording head in front of the blade 26, it is possible to perform wiping and remove dust or the like on the surface of the discharge port.
[0025]
Next, details of the preliminary ejection method in the present embodiment will be described.
[0026]
In a multi-nozzle type recording head in which a plurality of nozzle arrays are arranged, a so-called crosstalk phenomenon occurs in which the pressure and ink flow at the time of droplet discharge are transmitted to the surrounding nozzles through the common liquid chamber and vibrate the meniscus surface of the nozzles. May occur. Crosstalk causes the discharge amount and refill time to fluctuate and impairs image quality.Therefore, various methods for nozzle shape and recording methods have been proposed and implemented in order to reduce the effects of crosstalk during recording. ing.
[0027]
However, in the present embodiment, this crosstalk phenomenon is used at the time of preliminary ejection, and the pressure fluctuation in the common liquid chamber is positively caused to vibrate the meniscus surface to mitigate the increase in ink viscosity near the ejection port. Normally, crosstalk is easily affected by the nozzle shape and the distance between the nozzle and the ink supply port. However, in the case of a multi-nozzle head, the number of pits that are simultaneously driven simultaneously has the greatest influence on the crosstalk. That is, the crosstalk phenomenon is more likely to occur as the number of pits driven simultaneously increases. Furthermore, it is generally known that the pressure and ink flow received by driving adjacent nozzles have the greatest influence.
[0028]
FIG. 3 is a diagram showing a change in position of the meniscus surface of the non-driven nozzles as a change with time measured based on the position in the stationary state when every 128 nozzles of the recording head of the present embodiment are driven. It is.
[0029]
Note that
[0030]
In the present embodiment, it is assumed that the preliminary ejection process is executed after 30 seconds have elapsed from the end of the recording signal.
[0031]
In the preliminary ejection process, the recording head is retracted from the recording area to the position of the
[0032]
Actually, even if the recording immediately after the preliminary ejection is performed by such a preliminary ejection method, the recording result is stable, and compared with the recording result after performing preliminary ejection 200 times with all the conventional nozzles. It was innocent.
[0033]
That is, the preliminary ejection method of the present embodiment can reduce the amount of ink consumed for preliminary ejection compared to the conventional preliminary ejection method. As described above, in the present embodiment, the nozzles that discharge every other nozzle are determined in the first preliminary discharge, but the present invention is not limited to this, and the discharge is performed every r (r: any integer). You may determine the nozzle to perform. Further, when the nozzles are arranged in two rows with the ink supply port interposed therebetween, only one of the rows may be discharged in the first preliminary discharge. In any of these cases, the number of preliminary ejections for the second time can be reduced, and the ink consumption as a whole can be reduced.
[0034]
(Embodiment 2)
Generally, in many ink jet recording apparatuses, not all the nozzles in the recording head perform the ejection operation simultaneously during recording. In general, the nozzles are divided into a plurality of drive blocks from the arrangement and are divided into drive blocks, and at the time of printing, a separate and divided drive method is used in which each drive block is time-division driven.
[0035]
This divided driving method is an effective method for reducing the size of power source members such as a head driving power source and a power connector flexible cable. In particular, in the case of a recording head using a heater, in order to perform stable ejection in consideration of the characteristics of the heater and ink, etc., the voltage value fluctuation should be extremely small or the voltage value must be finely adjusted. Since it is necessary, it is not preferable to increase the capacity of the power source, and the above method is effective in avoiding this.
[0036]
In the present embodiment, a preliminary ejection method in a separation-divided drive type recording head will be described.
[0037]
The configuration of the ink jet recording apparatus of the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
[0038]
The recording head separation / division drive in this embodiment is performed as follows.
[0039]
FIG. 4 is a diagram illustrating a timing table of the heat signal of each heater of the recording head according to the present embodiment.
[0040]
The 128 nozzles arranged in the direction perpendicular to the directions of arrows a and b in FIG. 2 are divided into 16 sections in units of 8 pieces. In FIG. 4, a state in which the nozzle row is viewed from the front of the discharge port is shown at the center.
[0041]
In FIG. 4, the timing table on the left side shows the time change of the heat signal of the heater corresponding to each nozzle in the nozzle row. As described above, the nozzles divided into 16 sections in units of 8 are further divided into 8 drive blocks Bi (i = 1 to 8) for each section. Each heater is driven in units of blocks. Specifically, the nozzle with the earliest arrangement order in the section, for example, the
[0042]
At the time of recording, these blocks are sequentially driven from the
Tb ≒ 1 / fop / Ndiv
It is determined. When ink droplets are ejected at this time interval, the position interval of the ink droplets at a certain time is as shown on the right side in FIG.
[0043]
It has been confirmed by experiments by the inventors that in such a separate divided drive type recording head, if only the time interval is shortened without changing the drive frequency, crosstalk becomes more intense and meniscus surface vibration becomes more intense. .
[0044]
FIG. 5 is a diagram illustrating a timing table of the heat signal of each heater when the block driving time interval is shortened. The block time interval is set to a time Tb ′ (Tb ′ <Tb) shorter than the time interval Tb during normal recording, and the drive frequency is the same as during normal recording. In the same figure, as can be seen from the position interval of the ink droplets at a certain time on the right side, the difference in ejection time between the adjacent nozzles in each section is shortened as the time interval is shortened.
[0045]
Therefore, in this embodiment, this phenomenon is used at the time of preliminary ejection. In other words, during normal recording, the block time interval is driven by Tb, and recording is performed with crosstalk suppressed. On the other hand, at the time of preliminary ejection, the block time interval is driven by Tb ′, and ink droplets are ejected in a state where crosstalk is more intense. As a result, the ink viscosity in the vicinity of the ejection port is reduced due to the intense crosstalk phenomenon, and effective preliminary ejection can be performed with a small amount of ink consumption.
[0046]
(Embodiment 3)
The ink is relatively hard to thicken at higher temperatures. Therefore, if the inside of the nozzle is always kept at a certain temperature, it is difficult for the ink to thicken and the deterioration of the ink state in the vicinity of the ejection port can be prevented.
[0047]
Therefore, in the present embodiment, a method will be described in which the heater is energized with a voltage that does not eject ink while ink is not ejected to keep the ink in the nozzles warm.
[0048]
The configuration of the ink jet recording apparatus of the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
[0049]
If a drive signal is not input to the heater for a predetermined time or more, it is determined that the nozzle does not perform a discharge operation, and the heater is energized at a lower voltage than during discharge. This energization operation may be performed continuously at a low voltage that does not discharge ink, or may be performed at regular time intervals. Furthermore, the form which maintains the state which is not discharged by changing the space | interval of the pulse provided to a heater, or changing a voltage may be sufficient. It should be noted that if the temperature of the ink and the recording head is too high, the discharge pressure will change and the characteristics during ink discharge will be unstable, so a limit function is provided so that the temperature of the ink does not exceed a predetermined temperature. It is also effective.
[0050]
Further, it is more effective if the means for keeping the temperature of ink in the present embodiment in combination with the first or second embodiment when not ejected.
[0051]
(Other)
The present invention includes a means (for example, an electrothermal converter or a laser beam) that generates thermal energy as energy used for ejecting ink, particularly in the ink jet recording system, and the ink is generated by the thermal energy. In the recording head and the recording apparatus of the type that causes the state change, excellent effects are brought about. This is because such a system can achieve higher recording density and higher definition.
[0052]
As for the typical configuration and principle, for example, those performed using the basic principle disclosed in US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796 are preferable. This method can be applied to both the so-called on-demand type and the continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, it is arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink). By applying at least one drive signal corresponding to the recorded information and giving a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling to the electrothermal transducer, the thermal energy is generated in the electrothermal transducer, and the recording head This is effective because film boiling occurs on the heat acting surface of the liquid and, as a result, bubbles in the liquid (ink) corresponding to the drive signal on a one-to-one basis can be formed. By the growth and contraction of the bubbles, liquid (ink) is ejected through the ejection opening to form at least one droplet. It is more preferable that the drive signal has a pulse shape, since the bubble growth and contraction is performed immediately and appropriately, and thus it is possible to achieve discharge of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness. As this pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further excellent recording can be performed by employing the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the temperature rise rate of the heat acting surface.
[0053]
As the configuration of the recording head, in addition to the combination configuration (straight liquid channel or right angle liquid channel) of the discharge port, the liquid channel, and the electrothermal transducer as disclosed in each of the above-mentioned specifications, the heat acting part The configurations using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose the configuration in which the lens is disposed in the bending region, are also included in the present invention. In addition, for a plurality of electrothermal transducers, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-123670 that discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of the electrothermal transducer or an aperture that absorbs pressure waves of thermal energy is provided. The effect of the present invention is also effective as a configuration based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-138461 which discloses a configuration corresponding to the discharge unit. That is, whatever the form of the recording head is, according to the present invention, recording can be performed reliably and efficiently.
[0054]
Furthermore, the present invention can be effectively applied to a full-line type recording head having a length corresponding to the maximum width of a recording medium that can be recorded by the recording apparatus. As such a recording head, either a configuration satisfying the length by a combination of a plurality of recording heads or a configuration as a single recording head formed integrally may be used.
[0055]
In addition, even the serial type as shown in the above example can be connected to the main body of the recording head or attached to the main body of the device so that electrical connection with the main body of the device and ink supply from the main body are possible. The present invention is also effective when a replaceable chip type recording head or a cartridge type recording head in which an ink tank is integrally provided in the recording head itself is used.
[0056]
In addition, it is preferable to add a recording head ejection recovery means, a preliminary auxiliary means, and the like as the configuration of the recording apparatus of the present invention, since the effects of the present invention can be further stabilized. Specifically, heating is performed using a capping unit, a cleaning unit, a pressurizing or suction unit, an electrothermal transducer, a heating element different from this, or a combination thereof. Examples thereof include a preliminary heating unit for performing the discharge and a preliminary discharge unit for performing discharge different from the recording.
[0057]
Also, regarding the type or number of recording heads to be mounted, for example, a plurality of recording heads are provided corresponding to a plurality of inks having different recording colors and densities, in addition to one provided corresponding to a single color ink. May be used. That is, for example, as a recording mode of the recording apparatus, not only a recording mode of only a mainstream color such as black, but also a recording head may be configured integrally or by a combination of a plurality of different colors, Alternatively, the present invention is extremely effective for an apparatus having at least one of full-color recording modes by color mixing.
[0058]
In addition, in the embodiments of the present invention described above, the ink is described as a liquid. However, ink that is solidified at room temperature or lower and that softens or liquefies at room temperature may be used. In the ink jet method, the temperature of the ink itself is generally adjusted within a range of 30 ° C. or higher and 70 ° C. or lower to control the temperature of the ink so that it is in the stable discharge range. A liquid material may be used. In addition, it is solidified and heated in an untreated state in order to actively prevent the temperature rise caused by thermal energy from being used as the energy for changing the state of the ink from the solid state to the liquid state, or to prevent the ink from evaporating. You may use the ink which liquefies by. In any case, by applying thermal energy according to the application of thermal energy according to the recording signal, the ink is liquefied and liquid ink is ejected, or when it reaches the recording medium, it already starts to solidify. The present invention can also be applied to the case where ink having a property of being liquefied for the first time is used. The ink in such a case is in a state of being held as a liquid or a solid in a porous sheet recess or through-hole as described in JP-A-54-56847 or JP-A-60-71260. Alternatively, the electrothermal converter may be opposed to the electrothermal converter. In the present invention, the most effective one for each of the above-described inks is to execute the above-described film boiling method.
[0059]
In addition, the ink jet recording apparatus according to the present invention may be used as an image output terminal of an information processing device such as a computer, a copying apparatus combined with a reader or the like, and a facsimile apparatus having a transmission / reception function. The thing etc. may be sufficient.
[0060]
【The invention's effect】
By using the present invention, ink droplets are ejected only from some of the plurality of ejection ports, the meniscus surface of the ejection port is vibrated, and the high-viscosity ink near the ejection port and the vicinity of the common liquid chamber By mixing ink with low viscosity, when ink is ejected from the remaining ejection ports that were not ejected in the ejection operation, ink with high viscosity can be effectively discharged, and the state in the vicinity of the ejection ports can be reduced. Make it good. Accordingly, it is possible to suppress the wasteful consumption of ink in the preliminary ejection and maintain the nozzle state in which the ink droplets can be ejected constantly and stably.
[0061]
Also, Give a heat signal to each drive block In the recording head of the type, the block drive interval for preliminary ejection is set to a time interval shorter than the block drive interval for recording, so that the vibration of the meniscus surface is increased, so that highly viscous ink is effectively discharged. can do.
[0062]
Further, at the time of non-recording, it is possible to prevent the ink from being thickened by keeping the temperature in the vicinity of the ejection port so as not to eject the ink.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are schematic views showing a state in the vicinity of a discharge port, where FIG. 1A is a state before vibration is applied to a meniscus surface, and FIGS. 1B to 1D are views after vibration is applied to the meniscus surface; It is a figure which shows the mode of a change of.
FIG. 2 is a perspective view showing an ink jet recording apparatus of the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a change in position of a meniscus surface of a nozzle that is not driven when an adjacent nozzle is driven.
FIG. 4 is a diagram illustrating a timing table of a heat signal of a heater of a recording head during recording.
FIG. 5 is a diagram illustrating a timing table of a heat signal of a recording head heater during preliminary ejection.
[Explanation of symbols]
21 Recording head unit
22 Carriage
23 Guidelines
24 Transport roller
25 Pre-discharge cap
26 blade
Claims (6)
予備吐出の際には、各々の駆動ブロックに与えるヒート信号を通常の記録時における前記予め定められた時間間隔よりも短い時間間隔で切り換えるとともに、各吐出口には記録時における前記所定の駆動周波数に等しいタイミングでヒート信号が与えられることによりインク滴を吐出させる予備吐出手段を具えることを特徴とするインクジェット記録装置。A plurality of discharge ports arranged in the recording head are divided into a plurality of drive blocks as a set of discharge ports that are simultaneously driven every predetermined number , and a heat signal given to each of the drive blocks is divided at a predetermined time interval. An inkjet recording apparatus that ejects ink droplets onto a recording medium by applying a heat signal to each ejection port at a predetermined driving frequency while switching ,
During the preliminary ejection, with switches at the time interval shorter than a predetermined time interval during a heat signal of normal recording to be supplied to each of the drive block, the predetermined driving frequency at the time of recording in each outlet An ink jet recording apparatus comprising: preliminary discharge means for discharging ink droplets when a heat signal is given at a timing equal to .
該電気熱変換体の発熱によって、インク中に形成される気泡の生成圧力によって所定量のインク滴を吐出す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。The recording head includes an electrothermal transducer corresponding to each discharge port,
2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a predetermined amount of ink droplets is ejected by the generation pressure of bubbles formed in the ink by the heat generated by the electrothermal transducer.
予備吐出の際には、各々の駆動ブロックに与えるヒート信号を通常の記録時における前記予め定められた時間間隔よりも短い時間間隔で切り換えるとともに、各吐出口には記録時における前記所定の駆動周波数に等しいタイミングでヒート信号が与えられることによりインク滴を吐出させる予備吐出工程を具えることを特徴とするインクジェット記録方法。A heat signal to be given to each of the drive blocks is determined in advance using an inkjet recording apparatus having a plurality of drive blocks as a set of discharge ports in which a plurality of discharge ports arranged in the recording head are simultaneously driven every predetermined number. An inkjet recording method for ejecting ink droplets onto a recording medium by applying a heat signal to each ejection port at a predetermined driving frequency while switching at a given time interval,
During the preliminary ejection, with switches at the time interval shorter than a predetermined time interval during a heat signal of normal recording to be supplied to each of the drive block, the predetermined driving frequency at the time of recording in each outlet An ink jet recording method comprising a preliminary ejection step of ejecting ink droplets when a heat signal is given at a timing equal to .
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