JP2000052569A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型でインク補給用チューブで連結されず単独
に走査動作する印字ヘッドを備え、装置の小型化に極め
て有利なインクジェットプリンタを提供する。 【解決手段】印字ヘッドユニット２は上面にスリット状
の４本の液受給口１６を備え、フレキシブル信号ケーブ
ル７により装置本体の制御部に接続され、ヘッド駆動機
構３のリニアレール８に係合し、印字に際してはリニア
コイル１３により矢印Ａで示す主走査方向に往復移動す
る。インクタンクユニット６は装置本体のフレームに固
定されて配置され、内部にイエロー、マゼンタ、シアン
及びブラックのインク液並びに洗浄液を収容する収容室
３４を備え、下面にはマイクロポンプ４０を備えた液供
給口３７が印字領域外の位置に設けられている。印字ヘ
ッドユニット２のインクが無くなると液受給口１６が液
供給口３７に対向する位置で印字ヘッドユニット２が停
止し、供給口開閉ユニット５が移動して液供給口３７を
開放し、マイクロポンプ４０によりインクが液受給口１
６に補給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装置本体に固設さ
れたインクタンクからインク供給チューブを介さずに印
字ヘッドにインクを供給するインクジェットプリンタに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクジェットプリンタが使
用されている。このインクジェットプリンタにおけるイ
ンクジェット記録方法は、記録ヘッド（印字ヘッド）の
ノズルからインクの液滴を吐出させ、このインク滴を
紙、布などの被記録材に吸収させて文字や画像等の記録
を行なうものである。この記録方式は、騒音の発生が少
なく、特別な定着処理を要することもなく、しかも高速
記録が行えて、且つフルカラー記録も可能な記録方法で
ある。

【０００３】フルカラー記録の場合は、通常、減法混色
の三原色であるイエロー（黄色）、マゼンタ（赤色染料
名）及びシアン（緑味のある青色）の３色のインクに、
文字や画像の黒色部分に専用されるブラック（黒）を加
えた４色のインクを用いて行なわれる。すなわち、記録
ヘッドに各色専用のノズルを配設し、これらのノズルか
らイエロー、マゼンタ、シアンの３色のインク、あるい
はブラックを加えた４色のインクを、各々の色の吐出量
を制御しながら吐出し、被記録材の１画素に各々のイン
クを混合吸収させてフルカラーの記録を行なう。

【０００４】ノズルからインクの液滴を吐出させる方法
としては、ピエゾ素子などの電気機械変換素子を用い
て、微細に形成されたインク室に機械的変形による圧力
を生じさせ、この瞬撥的な圧力により微小ノズルから液
滴を吐出させる方法と、インク室に抵抗発熱素子を配し
て、これに電気パルスを与え、高速でインクを加熱発泡
させて気泡の成長力を利用して吐出させる方法などがあ
る。

【０００５】このようなインクジェットプリンタは、家
庭で個人的に使用されるプリンタの場合は、通常、イン
クを吐出する印字ヘッド部とインクを保持するインクカ
ートリッジがユニットとして構成されている。そして、
これらは、一体構造あるいは着脱式に分離可能な一体形
状に形成されているものが多く、両者一体となって印字
主走査方向に往復走行する。

【０００６】また、特殊な用途として、デザイン関連や
設計関連などの業務用で使用されるプリンタでは、大サ
イズ（例えばＡ３判以上の用紙を用いるもの）のインク
ジェットプリンタがあるが、このようなプリンタは大量
のインクを使用する。したがって、通常は、印字ヘッド
部とインクを保持するインクカートリッジが分離されて
おり、双方が可動チューブで連結され、印字ヘッド部の
みが主走査方向に往復走行駆動されるようになってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
インクジェットプリンタは、文字の印字ばかりでなく、
近年のようにフルカラー画像の印刷に多用されるように
なると、インクの消費量が増大する。インクの消費量が
増大すると、インクカートリッジの容量を大きくして対
処しなければならないが、そのようにインクカートリッ
ジの容量を大きくすると、印字ヘッド部とインクカート
リッジ部が一体構造となっているユニットタイプでは、
その一体となって走行するヘッドユニット自体が大型と
なり、したがって、主走査方向の全領域に亙って大きな
可動スペースを確保する必要が生じ、これにより、プリ
ンタ全体として寸法が大きくなり、このため、小型化の
要望が強い家庭用向けのプリンタとしては対応できない
という問題が発生する。

【０００８】また、そればかりでなく、ヘッドユニット
が大型になると、その分だけヘッドユニットが重くな
り、印字主走査方向に往復走行するヘッドユニットの慣
性が大きくなる。慣性が大きいと、小さな駆動トルクで
は往復走行が不安定となって良質な印字結果が得られな
い。したがって、安定した往復走行を行わせて印字品質
を維持するためには、ヘッドユニットに往復走行を行わ
せるモータの駆動トルクを大きくする、つまり、より大
型のモータを使用する必要がある。また、それと共に印
字ヘッドユニットの往復走行のためのガイドレール材の
剛性及びフレーム材の剛性も高める必要がある。しか
し、これでは更にプリンタが大型化するばかりでなく、
消費電力が大きくなり、また、製造コストが上昇して、
とても個人向けの用途に対応できない。

【０００９】また、インクカートリッジを印字ヘッド部
から独立させ、印字ヘッド部にチューブで連結する方法
は、チューブの移動スペースが必要となるため小型のプ
リンタ装置には不向きであって採用することができな
い。

【００１０】これに対して、近年ますますフルカラーの
写真画像やグラフィック画像の印刷需要が高まり、これ
に応じて各色インクの使用量が格段に増加している。例
えば、インク使用量の多い場合では、１枚の用紙片面に
５０％もの付着率でインクが消費されることがある。こ
れは、通常の文字の印字では印字率（インク付着率）が
５％以下であることを考えると、これの１０倍もの量で
あり、如何に大きなインク使用量であるかが分かる。

【００１１】したがって、インクカートリッジの容量が
充分に大きくない場合には、僅か数十枚の用紙に印刷し
ただけでインクが無くなってしまうということがしばし
ば発生した。例えば、７２０ｄｐｉのインクジェットプ
リンタでは、通常１滴（１ドット）の吐出量は約２０ｐ
ｌ（ピコリットル）くらいであるので、Ａ４サイズの用
紙に付着率５０％で印字を続けると、カートリッジ容量
１０ｍｌ（ミリリットル）の場合、用紙２０枚分しかイ
ンクがもたない計算になる。

【００１２】このため、インクカートリッジを大きくし
て、印刷できる用紙枚数を多くするべきであると思われ
るが、前述したように、単にインクカートリッジを大き
くしたのでは、種々の問題が派生してきて、小型のプリ
ンタには実用化できないという問題があった。

【００１３】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
印字ヘッド部とインクカートリッジが分離されると共に
連結チューブを用いないから、小型化に極めて有利とな
るインクジェットプリンタを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明のインク
ジェットプリンタの構成を述べる。本発明のインクジェ
ットプリンタは、液受給口と、該液受給口から受給した
インク液を保持する保持室と、該保持室に保持したイン
ク液をインク滴として吐出するノズルとを備え、用紙の
進行方向と直角の方向に往復移動しながら上記ノズルよ
り上記インク滴を吐出して上記用紙に印字を行う印字ヘ
ッドと、装置本体に固定して配置され、液収容室と該液
収容室毎に設けられ該液収容室に収容した液を上記印字
ヘッドの上記液受給口に供給するための液供給口とを備
える液タンクと、上記液受給口を、該液受給口に対応す
る液を収容する上記液タンクの上記液供給口に対向させ
るよう、上記印字ヘッドの移動を制御する移動制御手段
と、上記液供給口に設けられ、該液供給口に上記液受給
口が対向したとき該液受給口に上記液タンクに収容され
ている液を供給する収容液供給手段と、を有して構成さ
れる。

【００１５】そして、例えば請求項２記載のように、上
記液受給口は、スリット状に形成されてインク液の種類
に応じた数だけ並行して設けられ、上記液タンクのイン
ク液収容室毎に設けられた上記液供給口は、上記印字ヘ
ッドの移動方向に沿った間隔が並行して設けられた上記
液受給口の並設間隔と同じ間隔で且つオフセット状に配
置されることが好ましい。

【００１６】また、上記液タンクは、例えば請求項３記
載のように、洗浄液を収容する液収容室を更に備え、該
洗浄液を収容する液収容室は、複数個の上記液受給口に
夫々対応する複数個の液供給口を備えて構成されること
が好ましい。また、上記収容液供給手段は、例えば請求
項４記載のように、ポンプを備えて、上記インク液を収
容する液収容室の上記液供給口からは上記印字ヘッドに
よる印字の進行に対応して必要な量の上記インク液を補
給し、上記洗浄液を収容する液収容室の上記液供給口か
らは上記印字ヘッド内のインク液流路の残留インクを希
釈し洗浄するに足る量の洗浄液を供給するように構成す
ることが好ましい。更に上記液タンクは、例えば請求項
５記載のように、上記液供給口を開閉する蓋部材を備え
ることが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、一実施の形態におけ
るインクジェットプリンタの主要部の構成を示す分解斜
視図である。同図に示すように、この発明におけるイン
クジェットプリンタ１の主要部は、印字ヘッドユニット
２、ヘッド駆動機構３、廃インク処理部材４、供給口開
閉ユニット５、及びインクタンクユニット６を備えてい
る。

【００１８】印字ヘッドユニット２とインクタンクユニ
ット６は互いに独立して配置され、一方のインクタンク
ユニット６は装置本体（インクジェットプリンタ）のフ
レームに固定されており、他方の印字ヘッドユニット２
のみが印字に際して主走査方向に往復移動しながら印字
を行う。すなわち、印字ヘッドユニット２は、フレキシ
ブル信号ケーブル７によって装置本体の不図示の制御部
に接続され、ヘッド駆動機構３のリニアレール８に係合
し、同じくヘッド駆動機構３のリニアスケール９により
移動量を検出しながら、同図の両方向矢印Ａで示すよう
に、ヘッド駆動機構３の長手方向に沿って往復移動す
る。

【００１９】そして、廃インク処理部材４は、断面が逆
コの字形の開口部を印字ヘッドユニット２の側面に向け
て、同図の両方向矢印Ｂで示すように往復移動して、印
字動作終了後の印字ヘッドを清掃する。

【００２０】インクタンクユニット６は、上下に平らで
水平方向には長方形をなし、その長方形の長手方向が駆
動機構３の長手方向に並行して延在し、装置本体に固定
配置されている。同図には、インクタンクユニット６の
上面を覆う密閉シート６−１の一部を切り欠いて示して
いる。その切り欠いて示す内部には、詳しくは後述する
インク液及び洗浄液を収容する複数の液収容室が設けら
れている。これら複数の液収容室に対応する数の液充填
口６−２が、インクタンクユニット６上面の端部に設け
られている。

【００２１】インクタンクユニット６の下面には、これ
も詳しくは後述するが、複数の液供給口が形成されてお
り、供給口開閉ユニット５は、同図の両方向矢印Ｃに示
すように、インクタンクユニット６の長手方向に進退し
て上記供給口を開閉する。

【００２２】図２は、上記の印字ヘッドユニット２のみ
を取り出して示す斜視図である。同図に示すように、印
字ヘッドユニット２は、ヘッドベース１１の後半部１２
に、リニアコイル１３を備えている。このリニアコイル
１３には図１に示したリニアレール８が嵌入する。ま
た、この後半部１２の後端にはスリット溝１４が形成さ
れている。このスリット溝１４の近傍には、特には図示
しないが、マーク読み取りセンサが配設される。マーク
読み取りセンサは、このスリット溝１４に嵌入して相対
的に移動する図１に示したリニアスケール９に形成され
ているマーク（バーコード又は切り欠きスリット）を読
み取って制御部に送信する。これにより、制御部は、リ
ニアコイル１３への通電を制御して、印字ヘッドユニッ
ト２の移動量を制御する。

【００２３】このヘッドベース１１の前半部１５には、
上面にスリット状の孔に形成された４本の液受給口１６
が互いに並行に延在させて設けられている。これらは、
フルカラー印刷を行うためのイエロー、マゼンタ、シア
ン及びブラックの４種類のインク液に応じて同じ数だけ
設けられている。この前半部１５の下面に、印字ヘッド
（チップ基板）１７が配設され、この印字ヘッド１７の
配線端子にフレキシブル信号ケーブル７の配線が接続さ
れている。

【００２４】図３(a) は、上記の印字ヘッドユニット２
を、図２の矢印Ｄ方向から見た断面図であり、同図(b)
は、その印字ヘッド１７のみを取り出して示す拡大上面
図、同図(c) は同じく拡大下面図である。同図(a) に示
すように、ヘッドベースの前半部１５は、内部に４つの
インク保持室１８を有している。このインク保持室１８
は、それらの上方に配設されたインクフィルタ１９を介
して、ヘッドベース前半部１５のサポート材２１の上面
に穿設されているスリット孔状の４本の液受給口１６
（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）に連通している。
このヘッドベース前半部１５の上部両側部にはリニアコ
イル１３やマーク読み取りセンサを駆動するためのＦＰ
Ｃ２２が配設されている。このＦＰＣ２２の図の手前側
端部は図２に示す他のＦＰＣ（フレキシブル信号ケーブ
ル７）に接続されている。そして、上記インク保持室１
８の下部に位置して印字ヘッド１７がヘッドベース前半
部１５下面にダイボンディングされ密着して配置され
る。

【００２５】印字ヘッド１７は、例えば１５ｍｍ×２０
ｍｍの大きさのシリコンチップからなり、このシリコン
チップ上に、半導体製造処理及び薄膜形成処理等によっ
て積層された駆動回路、発熱抵抗体、インク通路、イン
ク隔壁、同図(c) のヘッド正面（同図(a) では下面）に
示す共通電極端子２３ａ、駆動電極端子２３ｂ、インク
吐出ノズル２４等が形成されている。これらのインク吐
出ノズル２４は、４色のインクに対応して４列のノズル
列に形成され、１列のノズル列には、例えば印字解像度
が３００ＤＰＩの場合は１２８個、６００ＤＰＩの場合
は２５６個のインク吐出ノズル２４が形成されている。

【００２６】一方、同図(b) に示す印字ヘッド１７の裏
面（同図(a) では上面）には、４個のインク供給孔２５
が形成されている。これら４個のインク供給孔２５は、
一方では上記の４個のインク保持室１８にそれぞれ連通
し、他方ではインク吐出ノズル２４に連通して形成され
ている不図示のインク通路に連通している。

【００２７】印字ヘッド１７は、制御部によりフレキシ
ブル信号ケーブル７を介して制御され、同一チップ基板
に搭載されている駆動回路により印字画像データに応じ
て発熱抵抗体を選択的に発熱駆動されて、膜沸騰現象
（発明の要部には関係しないので委しい説明は省略す
る）によりインク吐出ノズル２４からインク滴を吐出し
ながら図１に示した両方向矢印Ａの方向に往復移動す
る。これにより、図３(c) に示す印字ヘッド１７正面に
近接して図１の両方向矢印Ａ方向とは直角方向に間欠搬
送される不図示の用紙面に印字が行われる。この印字動
作中において印字ヘッドユニット２にインクの補給がチ
ューブレスで行われるが、これについては後述する。

【００２８】図４は、廃インク処理部材４の斜視図、及
び一部拡大図を示している。同図に示すように、廃イン
ク処理部材４は、下水平部、垂直部、及び上水平部とに
形成され、直角に曲がる２角を成した断面を有するホル
ダ部２６と、このホルダ部２６の内側一面に保持された
吸水シート２７と、下水平部の吸水シート２７部分に接
着層２８を介して接着された４列の起毛部２９を備えて
いる。

【００２９】この４列の起毛部２９は、図３(c) に示す
４列のノズルの配置に対応して配設されている。この起
毛部２９はレイヨン、ポリエステル、あるいはナイロン
などのパイル３１が使用され、１ｃｍ² に１〜２万本程
度の密度で立設されている。それら一本一本のパイル３
１の繊維は、長尺方向にポーラス構造を持っており、イ
ンク液及び洗浄液に対して毛管現象を起こして吸引す
る。また、繊維の径は、印字ヘッド１７のノズル２４の
径に対して十分細く形成されている。

【００３０】吸水シート２７は、パルプ材などの吸水性
の大きな繊維材料をシート状に抄紙して形成される。こ
の吸水シート２７は、液体を接触させると繊維内部ある
いは繊維と繊維の絡み合った空間に向かって液体の表面
張力による浸透・拡散が進行し、これにより液体を良く
吸着する。接着層２８は、起毛部２９と吸水シート２７
を接着固定するための接着剤で、例えばアクリル系の水
溶性接着剤などであり、起毛部２９と同様にポーラス構
造を有して毛管現象を起こすものである。

【００３１】この廃インク処理部材４を図１の両方向矢
印Ｂで示す移動経路に沿って図の斜め右下方向へ、印字
ヘッドユニット２を包み込むように移動させて、印字ヘ
ッド１７のノズル面（図３(c) 参照）に起毛部２９を押
し当てると、一部のパイル３１がノズル２４内に入り込
み、ノズル２４内に形成されているインク液のメニスカ
ス部と接触する。

【００３２】ここで、ノズル２４内のインク液保持力を
Ａ、起毛部２９での毛管力をＢ、接着層２８での毛管力
をＣ、吸水シート２７の保水力をＤとして、Ａ＜Ｂ＜Ｃ
＜Ｄとなるように種々のパラメータを調整すれば、印字
ヘッドユニット２の内部に残留しているインク液は、吸
水シート２７側へ徐々に移行する。これにより、機械的
な吸引動作やヒータ等の発熱による強制排除を行うこと
なく、内部に残留しているインク液を外部に排出するこ
とができる。

【００３３】尚、この廃インク処理部材４は、古くなる
と新品と交換することが可能である。また、上記の印字
ヘッドユニット２を包み込むように移動させるに際し、
図３(c) に示したノズル列のピッチの範囲内で往復移動
させるようにしてもよい。また、このように廃インク処
理部材４を印字ヘッドユニット２に移動させ、ノズル面
に押し当てるための機構については、本発明の要旨には
直接関係ないので図示及び説明を省略する。

【００３４】図５は、インクタンクユニット６の平面図
である。同図は図１に示したインクタンクユニット６上
面の密閉シート６−１を取り除いて示している。同図に
示すように、インクタンクユニット６は、タンクベース
３３の内部を縦方向（長手方向）に仕切り、５つの液収
容室３４（黒インク室３４−１、シアンインク室３４−
２、マゼンタインク室３４−３、イエローインク室３４
−４、洗浄水室３４−５）が形成されている。液収容室
３４の後部（図の右方）には、室毎にそれぞれスポンジ
３５が配設されている。上記の黒インク室３４−１には
黒のインク液、シアンインク室３４−２にはシアンのイ
ンク液、マゼンタインク室３４−３にはマゼンタのイン
ク液、イエローインク室３４−４にはイエローのインク
液、そして、洗浄水室３４−５には洗浄液がそれぞれ貯
蔵（収容）されている。

【００３５】各々の液収容室３４のうち、インク液を収
容する黒インク室３４−１、シアンインク室３４−２、
マゼンタインク室３４−３及びイエローインク室３４−
４の４つの液収容室３４の前部（図の左方）は、横方向
（図の下方）に直角に細く曲がったインク導通路３６を
形成しており、そのインク導通路３６の端部に液（イン
ク液）供給口３７ａがそれぞれ形成されている。４つの
液供給口３７ａは、インクタンクユニット６の前方左端
部近傍において、図の斜め左上から斜め右下方向に、斜
めに順次配置されて形成されている。これにより、同図
に示すように印字ヘッドユニット２がインク補給位置に
来たとき、そのスリット状をなして並設されている４つ
の液受給口１６に夫々対向し、その上に近接して、上記
４つの液供給口（インク液供給口）３７ａが、印字ヘッ
ドユニット２の移動方向に沿う方向（タンクベース３３
の縦方向）の間隔が液受給口１６の並設間隔と同じ間隔
で且つオフセット状に配置されることになる。

【００３６】このように、４つのインク液供給口３７ａ
を縦１列でもなく横１列でもなく斜め１列に配置したの
は、インク液供給口３７ａの残留インクをスポンジ等の
清掃部材で図の矢印Ｆ又は矢印Ｇ方向に拭き取ったと
き、他の色のインクが重なって拭き取られて、混色した
インク液がインク液供給口３７ａに付着するなどの不具
合を防止するためである。

【００３７】これに対して洗浄水室３４−５の前部は、
そのままインクタンクユニット６の前方左端部に延出し
て、印字ヘッドユニット２の４条の液受給口１６に夫々
対向する４個の液供給口（洗浄液供給口）３７ｂを縦１
列に形成している。

【００３８】このように、印字ヘッドユニット２と独立
して（分離して）装置本体に配設されるインクタンクユ
ニット６は、印字ヘッドユニット２の上方に配置され、
印字ヘッドユニット２が往復走行する主走査方向に並行
して細長く仕切られた液収容室３４を有して、液供給口
３７（３７ａ、３７ｂ）から、印字ヘッドユニット２
に、インク液及び洗浄液を供給する。

【００３９】上述のようにインクタンク側の液供給口３
７ａ，３７ｂと印字ヘッド側の液受給口１６を配置する
ことにより、４種類のインク液を同時に補給できると共
に洗浄液を４条の液受給口１６に同時に供給することが
でき、液タンクからの液供給を個々の液受給口１６毎に
する場合に比べて短時間で行うことができる。

【００４０】尚、図５では、インク液及び洗浄液の夫々
の液収容室３４、インク液導通路３６、液供給口３７等
のみを示して説明したが、実際には、液収容室３４に収
容されているインク（インク液）又は洗浄水（洗浄液）
を印字ヘッドユニット２に適正に補給するために、供給
する液量を制御可能な供給装置（ポンプ）を配設してい
る。

【００４１】図６は、インクタンクユニット６の液供給
口３７（インク液供給口３７ａ又は洗浄液供給口３７
ｂ）と、これらに配設されるマイクロポンプの構造を示
す模式的側断面図である。同図に示すように、マイクロ
ポンプ４０は、タンクベース４１に支持され、液供給口
３７（３７ａ、３７ｂ）及び液導通路４２（図５のイン
ク導通路３６参照）に下向きの開口部を連通させて配置
されたダイヤフラム４３を備えている。ダイヤフラム４
３の開口部には、液導通路４２との連通部に入力弁４４
が設けられ、液供給口３７との連通部には出力弁４５が
設けられる。これらの弁は、自然の状態では自身の弾性
力で連通部に密着状態となっている。

【００４２】このダイヤフラム４３の開口部と対極の上
部外側に、円柱状に形成された永久磁石４６が一端を固
着されて配設される。永久磁石４６は、その磁極が円柱
軸の両端に分極しており、側周面がガイド部材４７のガ
イド孔に滑動自在に嵌入している。この永久磁石４６の
自由端側（図の上方）に、スパイラル状に巻かれたマイ
クロコイル４８が配置される。

【００４３】このマイクロコイル４８に、電流が印加さ
れると、スイッチング電流によって発生する磁力の極性
変化に追従して、永久磁石４６が、図の両方向矢印Ｈで
示す上下方向に動作する。これにより、永久磁石４６の
下端が固着しているダイヤフラム４３の上部が上下し、
これにより、その内部の圧力が上記スイッチング電流の
周波数に応じて増減する。このダイヤフラム４３の内部
圧力の減少（永久磁石４６が上に移動）によって入力弁
４４が作動し（開いて）、液収容室から図の矢印Ｊに示
すように液導通路４２に流入する液（インク又は洗浄
水）を、図の矢印Ｋで示すようにダイヤフラム４３内に
吸引する。

【００４４】そして、これに続くダイヤフラム４３の内
部圧力の増加（永久磁石４６が下に移動）によって入力
弁４４が閉じて、出力弁４５が開き、上記ダイヤフラム
４３内に吸引された液（インク又は洗浄水）が、図の矢
印Ｌで示すように液供給口３７から外部に流出する。こ
の液供給口３７から供給する液量は、マイクロコイル４
８に印加する電流の周波数によって制御が可能である。
これにより、インクタンクユニット６の黒インク室３４
−１、シアンインク室３４−２、マゼンタインク室３４
−３、イエローインク室３４−４、及び洗浄水室３４−
５からインク供給口３７ａ又は洗浄水供給口３７ｂを介
して印字ヘッドユニット２の液受給口１６に供給される
液の量を、所望の液量に制御することができる。

【００４５】印字ヘッドユニット２には、図３(a) に示
したように、各インク毎に、数ライン分の印字量に相当
するインクを溜め込むインク保持室１８が備えられてい
る。インク使用量の多い画像を印字する場合には、印字
処理開始に先立ってインク保持室１８に一時的に貯蔵さ
れたインクが、印字実行の進行に伴って徐々に消費され
ていき、空になる前に、印字ヘッドユニット２が、図５
に示したように、印字領域の外側の位置において、イン
クタンクユニット６の液供給口３７ａと対面し、チュー
ブレスで各色のインクを受給して、印字動作を再開す
る、ということを繰り返しながら印字が継続される。

【００４６】ここで、インク保持室１８を形成する容積
及び寸法の設定について説明する。インク保持室１８の
形成条件は、印字率１００％において最低１ライン分
に相当するインクが供給可能な容量であること、想定
される印字ヘッドの加減速によってインク保持室の液面
が傾むいてもインクこぼれが発生しないこと、及び印
字ヘッドを倒立させてもインク溜まりからインクがこぼ
れ出ないことの３点である。

【００４７】に関しては、主走査のドット数をｍ、１
色当たりのノズル数をｎ、１ドット当たりの液滴量を
ｗ、印字率をｃとすると、必要なインクの容量Ｌが次式
から求めることができる。 Ｌ＝ｍ×ｎ×ｗ×ｃ ．．．．．．．．．（１） 図７に示す図表は、上記の式（１）の各係数を、例え
ば、ｍ＝２５００ｄｏｔ、ｎ＝２００ノズル、ｗ＝１０
ｐｌ（ピコリットル）／ｄｏｔ、としたときに、印字率
ｃが「１」の場合、「０．３」の場合、及び「０．０７
５」の場合について、１ラインの印字に必要なインク容
量Ｌを算出したものである。すなわち、同図に示すよう
に、例えば、べた画像のように印字率ｃ＝１の場合は、
必要なインク容量Ｌ＝０．００５ｍｌ（ミリリットル）
であり、背景の比較的薄い画像のように印字率ｃ＝０．
３の場合は、必要なインク容量Ｌ＝０．００１５ｍｌで
あり、文字を主体にした印字のように印字率ｃ＝０．０
７５の場合は、必要なインク容量Ｌ＝０．０００３７５
ｍｌである。すなわち、一回の補給で１ライン分の印字
を形成するためには、式（１）に基づいて、必要なイン
ク容量Ｌ以上の容積をインク保持室１８に確保すれば良
い。

【００４８】また、およびに関しては、以下のよう
に考える。通常大きな容器に水をいれて水平方向に一定
の加速度αで動かすとき、水は重力「ｍｇ」と水平方向
の慣性力「−ｍα」との体積力の作用のもとで静止して
いる。これらの合力の方向が鉛直とθの角度をなすとす
れば、 θ＝ｔａｎ-1（α／ｇ） ．．．．．．．．（２） である。液の自由表面はこの合力に垂直であるから、そ
の液面は水平とθ＝ｔａｎ-1（α／ｇ）の傾きをなす。
このとき容器の高さが低い場合は、傾いた液面によって
液が容器の外部にこぼれてしまうことになる。そこで、
インク保持室１８を、主走査方向と垂直に且つ２つの平
行な壁面を近接させてスリット状の容器として形成し、
そこに働く引力によって加速度で発生する力、及び重力
方向の力に拮抗させるようにする。

【００４９】壁面の間隔をｄ、インクの表面張力をＴ、
接触角をθ、液層の面積をＳ、液層の周囲長をＬ、主走
査方向断面の曲率半径ｒ（ｒ＝ｄ／２ｃｏｓθ）、副走
査方向断面の曲率半径Ｒ、液面付近の液内圧力をｐ１、
大気圧をｐ０として２つの平行な壁面を引っ張る力を考
えると、 Ｐ１−Ｐ０＝Ｔ｛（−１／ｒ）＋（１／Ｒ）｝ ．．．．（３） Ｒ≫ｒ であるから、 Ｐ０−Ｐ１≒Ｔ／ｒ＝２Ｔｃｏｓθ／ｄ ．．．．．．．（４） 液内は、ほぼ一定の「２Ｔｃｏｓθ／ｄ」という圧力差
を持つことになるから、全体としてそのＳ倍の「２ＴＳ
ｃｏｓθ／ｄ」の力が作用する。その他に、表面張力の
成分Ｔｓｉｎθによって直接引かれる。これは全体とし
て「ＴＬｓｉｎθ」の力となる。両者を合わせると、２
つの平行な壁面には、 ２ＴＳｃｏｓθ／ｄ＋ＴＬｓｉｎθ ．．．．．．．．（５） の力が働くことになる。２つの平行な壁面は固定として
形成されているとすれば、この力はインクの保持力とし
てとらえることができる。よって加速度αによる力Ｆ１
＝ｍα、及び重力による力Ｆ２＝ｍｇに対して、上記の
式（５）の力が十分大きくなるように、設定してやれば
よい。一般的にインクの表面張力Ｔと接触角θは材料の
特性によって決まってしまう係数であるので、壁面の間
隔ｄ、液層の面積Ｓ、液層の周囲長Ｌを、任意に設定可
能なパラメータとして及びの項目に適応させるとよ
い。

【００５０】図８(a) は、供給口開閉ユニット５とイン
クタンクユニット６との関係を模式的に示す側断面図で
あり、同図(b) は、同図(a) の二点鎖線の丸Ｍで示す部
分の拡大図、同図(c) はその動作状態を示す図である。
同図(b) に示すように、供給口開閉ユニット５は、スラ
イダー５１、押え部材５２、ゴム系の弾性体からなる蓋
部材５３で構成されている。

【００５１】蓋部材５３は、同図(b) に示すように、上
面には８個の液供給口３７に対応する８個の蓋５３−１
を備え、スライダー５１に固着する根元近傍に谷折りの
節目５３−２が形成されている。また、下面には、上記
の蓋５３−１の配設領域の前後に位置して山折りの節目
５３−３がそれぞれ形成されている。

【００５２】印字を行うために装置本体の電源がオンに
なると、これに応じて供給口開閉ユニット５が、図８
(a) に示す右方位置（開成位置）に引き出される。これ
により、図５に示したように、インクタンクユニット６
のインク液供給口３７ａや洗浄液供給口３７ｂから印字
ヘッドユニット２にインクや洗浄液を供給するためのス
ペースが確保される。同図(a),(b) に示す状態では、蓋
部材５３には何も付勢力が加わっていないので、その弾
性により、同図(b) に示すように平坦な状態を保持して
いる。印字が終了して装置本体の電源をオフにすること
に応じて供給口開閉ユニット５が、同図(c) に示す左方
位置（閉成位置）に押し戻されると、この押し戻される
動作に伴って、供給口開閉部材５３の先端部は、インク
タンクユニット６の図５に示したタンクべ−ス３３の下
面前方端部に下向きに突設して形成された図８(c) に示
す係止用リブ５４に先端が当接する。

【００５３】これより更に押し込まれることにより、押
え部材５２により下方への変形を制止されている蓋部材
５３は、山折りと谷折りの３つの節目５３−２及び５３
−３によって蓋５３−１が上に持ち上がる方向へ座屈を
起こす。この座屈により、蓋５３−１が、インク液供給
口３７ａ及び洗浄液供給口３７ｂに外嵌して封止する。
これにより、液供給口３７の乾燥が防止される。

【００５４】このように、印字が終了すると、一方では
インクタンクユニット６の液供給口３７が封止されて乾
燥が防止される。そして、他方では印字ヘッドユニット
２の残留インクが清掃されて、次回の印字のときに残留
インクによるノズル目詰まりや混色などの不具合が引き
起こされないように、これを防止している。以下、これ
について説明する。

【００５５】図９(a) は、図３(a) に示した印字ヘッド
ユニット２の断面図と同じものである。但し図９(b),
(c) に示す洗浄動作を分かりやすく示すために、図９
(a) には、図３(a) で図示を省略して図３(b) に示した
印字ヘッド１７のインク供給孔２５及び図３(c) に示し
た印字ヘッド１７のインク吐出ノズル２４を、それぞれ
模式的に示している。尚、この図３(a) に示す印字ヘッ
ド１７の中間部層１７−２は、積層された薄膜による発
熱素子回路や隔壁によるインク通路などの極めて複雑な
内部構造を成しているが、ここでは簡略に単なるハッチ
ングで断面を示している。

【００５６】前述したように、印字ヘッドユニット２の
ヘッドベース前半部１５のインク保持室１８には、ホス
ト機器から送られる印字データ量に対応する適宜量のイ
ンクが補給される。したがって、印字が全て終了したと
きには、印字ヘッドユニット２の各色のインク保持室１
８には、図９(a),(b) に示すように、少量のインク５５
しか残っていない。

【００５７】ところで、このまま装置の電源をオフにし
て放置した場合、印字ヘッドユニット２の印字ヘッド１
７のチップ内に形成されているインク供給孔２５からイ
ンク吐出ノズル２４に至るまでのインク導通路に残った
インクの乾燥によって、所々に目詰まりを引き起こして
次回の使用に支障を来す。

【００５８】本例では、そのような目詰まりを起こさな
いようにするために、インク保持室１８を洗浄し、残留
インク５５を希釈しながら、印字ヘッドユニット２内に
残ったインク５５を外部に排出する。同図(b) は、イン
クタンクユニット６の洗浄水室３４−５から洗浄液供給
口３７ｂを介してインクヘッドユニット２の液受給口１
６に供給された洗浄液５６が、各色のインク保持室１８
に注入された状態を示している。

【００５９】このように、インク保持室１８に注入され
た洗浄水５６は、インク保持室１８の壁面に付着したイ
ンクを洗浄すると共に印字ヘッドユニット２内に残った
インク５５を希釈してインクの粘性を低下させる。この
希釈されたインク及び洗浄液は、その後パージ排出動作
あるいは前述の図４に示した廃インク処理部材４の摺接
動作などにより外部に排出される。

【００６０】ここで、各インク吐出ノズルから吐出され
るインクの種類（色）を変える場合の動作について説明
する。文字データを印字する場合、通常、使用するのは
黒インクだけであるから、印字ヘッドの全てのインク保
持室１８に黒インクを供給すれば、インクの補給回数を
大幅に低減し印字速度をアップすることができる。

【００６１】カラー印刷が終了し、印字ヘッドの各イン
ク保持室１８は上述の洗浄動作が実施されている。この
後、文字印字に移る場合、先ず図９(a) で左端のインク
保持室１８（前回のカラー印刷で黒インクが供給されて
いた）の液受給口１６ａがインクタンクユニット６の黒
インク室３４−１の液供給口３７ａの下方に位置するよ
うに印字ヘッドユニット２がヘッド前記駆動機構３によ
り駆動され、この位置で黒インクの供給が行われる。

【００６２】次に、右隣のインク保持室１８（前回のカ
ラー印刷でシアンインクが供給されていた）の液受給口
１６ｂが上述と同じ黒インク室３４−１の液供給口３７
ａの下方に位置するように印字ヘッドユニットが移動さ
れ、このインク保持室１８にも黒インクが供給される。

【００６３】以下、同様の動作が残りの２室のインク保
持室１８について実施され、４室のインク保持室１８全
てに黒インクが供給される。このようなインク供給状態
で文字データの印字が行われるので、黒インクを印字動
作中に補給する回数は大幅に少なくなり、印字速度が相
応にアップする。

【００６４】尚、印字ヘッドユニット２への洗浄液５６
の注入は、印字終了時に限るものではなく、例えばイン
クを印字ヘッドユニット２に補給する初期動作におい
て、インクを印字ヘッドユニット２の発熱素子面の近傍
まで素早く導通させるために、まず粘性の低い洗浄液を
微量だけインク保持室１８に注入して内部のインク導通
路を導通させ、その後にインクを洗浄液の入ったインク
保持室１８に供給して導通状態を確保するようにしても
よい。

【００６５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、印字ヘッドとインクタンクを分離して小型化され
た印字ヘッドをチューブで連結せずに単独に走査動作さ
せるので、走査動作の空間が少なくて済み、したがっ
て、小型のプリンタを提供することが可能となる。ま
た、同様に印字ヘッドとインクタンクを分離して印字ヘ
ッドのみを走査動作させるので、被駆動体部の重量及び
慣性力が小さくなり、したがって、消費電力が少なく経
済的な且つ磨耗や損耗が少なく長寿命のプリンタを提供
することが可能となる。

【００６６】また、インクタンクを分離して固定式にし
たので、インクタンクに洗浄水液室を容易に設けること
ができ、したがって、印字ヘッド内を洗浄して目詰まり
を防止することが容易となって各ノズルの吐出インクの
種類（色）を変える場合に便利である。また、同様にイ
ンクタンクを固定式にしたので大量の補給用インクを予
め保持することができ、インクタンクの交換作業を伴う
ことなく従来よりも多量の画像を印字することが可能と
なって便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態におけるインクジェットプリンタ
の主要部の構成を示す分解斜視図である。

【図２】一実施の形態におけるインクジェットプリンタ
の印字ヘッドユニットのみを取り出して示す斜視図であ
る。

【図３】(a) は印字ヘッドユニットを図２の矢印Ｄ方向
から見た断面図、(b) はその印字ヘッドのみを取り出し
て示す拡大上面図、(c) は同じく拡大下面図である。

【図４】図１の分解斜視図における廃インク処理部材を
詳細に示す斜視図及び一部拡大図である。

【図５】インクタンクユニットの平面図である。

【図６】インクタンクユニットの液（インク液、洗浄
液）供給口とこれらに配設されるマイクロポンプの構造
を示す模式的側断面図である。

【図７】主走査のドット数、１色当たりのノズル数及び
１ドット当たりの液滴量が判明しているときにおいて、
３例の印字率に対応して必要なインク容量を示す図表で
ある。

【図８】(a) は供給口開閉ユニットとインクタンクユニ
ットとの関係を模式的に示す側断面図、(b) は(a) の二
点鎖線の丸Ｍで示す部分の拡大図、(c) はその動作状態
を示す図である。

【図９】(a) は印字終了後の印字ヘッドユニットの状態
を示す断面図、(b),(c) はその後の残留インク洗浄の動
作状態を示す図である。

【符号の説明】

１ インクジェットプリンタ ２ 印字ヘッドユニット ３ ヘッド駆動機構 ４ 廃インク処理部材 ５ 供給口開閉ユニット ６ インクタンクユニット ６−１ 密閉シート ６−２ 液充填口 ７ フレキシブル通信ケーブル ８ リニアレール ９ リニアスケール １１ ヘッドベース １２ ヘッドベース後半部 １３ リニアコイル １４ スリット溝 １５ ヘッドベース前半部 １６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ） 液受給口 １７ 印字ヘッド １８ インク保持室 １９ インクフィルタ ２１ サポート材 ２２ ＦＰＣ ２３ａ 共通電極端子 ２３ｂ 駆動電極端子 ２４ インク吐出ノズル ２５ インク供給孔 ２６ ホルダ部 ２７ 吸水シート ２８ 接着層 ２９ 起毛部 ３１ パイル ３３ タンクベース ３４ 液収容室 ３４−１ 黒インク室 ３４−２ シアンインク室 ３４−３ マゼンタインク室 ３４−４ イエローインク室 ３４−５ 洗浄水室 ３５ スポンジ ３６ インク液導通路 ３７ 液供給口 ３７ａ インク液供給口 ３７ｂ 洗浄液供給口 ４０ マイクロポンプ ４１ タンクベース ４２ 液導通路 ４３ ダイヤフラム ４４ 入力弁 ４５ 出力弁 ４６ 永久磁石 ４７ ガイド部材 ４８ マイクロコイル ５１ スライダー ５２ 押え部材 ５３ 蓋部材 ５３−１ 蓋 ５３−２ 谷折りの節目 ５３−３ 山折りの節目 ５４ 係止用リブ ５５ 残留インク

フロントページの続き (72)発明者 中込 浩一 東京都羽村市栄町３丁目２番１号 カシオ 計算機株式会社羽村技術センター内 Ｆターム(参考） 2C056 EA23 EC19 EC20 EC64 FA10 KB21 KB37 KC13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液受給口と、該液受給口から受給したイ
   ンク液を一時的に保持する保持室と、該保持室に保持し
   たインク液をインク滴として吐出するノズルとを備え、
   用紙の進行方向と直角の方向に往復移動しながら前記ノ
   ズルより前記インク滴を吐出して前記用紙に印字を行う
   印字ヘッドと、 装置本体に固定して配置され、液収容室と該液収容室毎
   に設けられ該液収容室に収容した液を前記印字ヘッドの
   前記液受給口に供給するための液供給口とを備える液タ
   ンクと、 前記液受給口を、該液受給口に対応する液を収容する前
   記液タンクの前記液供給口に対向させるよう、前記印字
   ヘッドの移動を制御する移動制御手段と、 前記液供給口に設けられ、該液供給口に前記液受給口が
   対向したとき該液受給口に前記液タンクに収容されてい
   る液を供給する収容液供給手段と、 を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 【請求項２】 前記液受給口は、スリット状に形成され
   てインク液の種類に応じた数だけ並行して設けられ、前
   記液タンクのインク液収容室毎に設けられた前記液供給
   口は、前記印字ヘッドの移動方向に沿った間隔が並行し
   て設けられた前記液受給口の並設間隔と同じ間隔で且つ
   オフセット状に配置されることを特徴とする請求項１記
   載のインクジェットプリンタ。
3. 【請求項３】 前記液タンクは、洗浄液を収容する液収
   容室を更に備え、該洗浄液を収容する液収容室は、複数
   個の前記液受給口に夫々対応する複数個の液供給口を備
   えていることを特徴とする請求項１又は２記載のインク
   ジェットプリンタ。
4. 【請求項４】 前記収容液供給手段は、ポンプを備え
   て、前記インク液を収容する液収容室の前記液供給口か
   らは前記印字ヘッドによる印字の進行に対応して必要な
   量の前記インク液を補給し、前記洗浄液を収容する液収
   容室の前記液供給口からは前記印字ヘッド内のインク液
   流路の残留インクを希釈し洗浄するに足る量の洗浄液を
   供給することを特徴とする請求項３記載のインクジェッ
   トプリンタ。
5. 【請求項５】 前記液供給口を開閉する蓋部材を更に備
   えていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載
   のインクジェットプリンタ。