JP2000280489A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は上述した不具合に鑑みてなされたも
のであって、ヒーター等のハードウエアを設けることな
く、またノズル周辺を汚すことがなく、インク温度を低
温状態から適温状態に到達させるインクジェット記録装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】複数のインク吐出ノズル５５がキャップ６
１によって覆われている状態において、ＰＺＴ素子に駆
動パルス信号を印加させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
装置に関し、特に、画像データに基づいて記録媒体上に
画像を形成するインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来技術】パーソナルコンピュータの発達によりグラ
フィック処理が比較的簡単に実行できるようになったた
め、ディスプレイに表示される例えばカラー画像のハー
ドコピーを高品質で出力できる記録装置が求められてい
る。このような要求に応えるためにインクジェット式記
録ヘッドを搭載した記録装置が提供されている。このイ
ンクジェット記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さ
く、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、
カラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。

【０００３】このようなインクジェット記録装置は、イ
ンク貯蔵手段からのインクの供給を受けるインクジェッ
ト式記録ヘッドと、記録用紙を記録ヘッドに対して相対
的に移動させる紙送り手段を備え、画像データに応じて
記録ヘッドを移動させながら記録用紙にインク滴を吐出
させてドットを形成することで記録が行われる。そして
共通のヘッドホルダーにブラック、イエロー、シアン、
マゼンタのインクの吐出が可能な記録ヘッドを設け、ブ
ラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各イン
クの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可
能としている。

【０００４】このようなインクジェット式記録ヘッド
は、圧力発生室で加圧したインクをノズルからインク滴
として記録用紙に吐出させて印刷を行う関係上、ノズル
開口からの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、
インクの固化、塵埃の付着、さらには気泡の混入などに
よりノズル開口に目詰まりを発生し、印刷不良を起こす
という問題がある。

【０００５】このために、インクジェット記録装置は通
常、非印刷時に記録ヘッドのノズル開口を封止するため
のキャッピング装置と、必要に応じてノズルプレートを
清掃するクリーニング装置を備えている。このキャッピ
ング装置は、前記したノズル開口のインクの乾燥を防止
する蓋として機能するものである。

【０００６】ところで、上述したようなインクジェット
記録装置に用いられるインクはそのインク温度によって
粘性が異なる。即ち、装置が動作していないもしく動作
し始めた状態においてはインク温度が低く（例えば15℃
前後：低温状態）粘性が高い状態にあり、装置が動作し
始めた状態からしばらく時間が経過した状態において
は、記録ヘッドはインク吐出エネルギーの供給を受けて
インクを吐出する際に熱量を発生するため、インク温度
が高く（例えば35℃前後：適温状態）粘性が低くなって
いる。このため、インク吐出量が低温状態と適温状態で
変化してしまう（低温状態におけるインクドロップ量が
適温状態のときと比較し少ない）。インク吐出量が変化
すると、記録媒体上に記録されるインク濃度が変化する
ことになり、濃度むら発生の原因となってしまう。

【０００７】このようなインク温度の変化によるインク
濃度むらの発生を防止するために、例えば記録ヘッド近
傍にヒーターを設け、記録ヘッドを暖める方法が提案さ
れている。この方法では装置が動作し始めた状態の低温
時において、ヒーターによって記録ヘッドを暖めること
により、インク温度が適温状態まで加温され、適温状態
に達してからインクを吐出させることでインク濃度むら
を抑制できるというものである。

【０００８】また、記録ヘッドに対してインクの吐出を
引き起こす噴射パルス信号に先立ち、インク温度を上昇
させるための予熱パルス信号を印加する方法も提案され
ている。この方法ではまず始めに記録ヘッドに対して予
熱パルス信号を印加する。この予熱パルス信号のパルス
値はインクが吐出しない程度に設定されている。そして
所定の時間間隔（インク温度が十分に暖まるまでの時
間）をおいてから、インクを吐出させる噴射パルス信号
を印加させる。この方法によればインクを吐出させる時
には予熱パルス信号によって十分に記録ヘッドが暖めら
れているので、吐出されるインクの温度は適温状態に保
持されており、濃度むらの発生を抑制できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヒータ
ーを設ける方法においては、ヒーターといったハードウ
エアが必要となることからコストアップの原因となって
しまう。またヒーターを記録ヘッド近傍に設ける必要性
から、ヒーターを記録ヘッドと共にキャリッジ（記録ヘ
ッドを主走査方向に移動させるためのもの）に搭載しな
ければならず、省スペース化や高速移動化の妨げになっ
てしまう。さらに、ヒーターを設けたとしてもインク温
度を適温にまで上昇させるには非常に長い時間（約３０
分程度）が必要となるので、あまり実用的ではない。

【００１０】また、インクを吐出させない程度の予熱パ
ルス信号を与える方法においては、複数のインク吐出ノ
ズルの個々の特性のバラツキにより、インクが吐出して
しまうおそれがあり、ノズル周辺を汚してしまうおそれ
がある。

【００１１】本発明は上述した不具合に鑑みてなされた
ものであって、ヒーター等のハードウエアを設けること
なく、またノズル周辺を汚すことがなく、インク温度を
低温状態から適温状態に到達させるインクジェット記録
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、複数のノズルと、該複数のノズルからイン
クを噴射させる駆動部とを有する記録ヘッドと、前記複
数のノズルを覆うキャップと、前記駆動部に対して駆動
信号を印加する制御部と、を有する、画像データに基づ
いて記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装
置において、前記制御部は、前記複数のノズルが前記キ
ャップによって覆われている状態に、前記駆動信号を印
加させることを特徴とするものである。これは素早くイ
ンク温度を適温状態に到達させることができる。

【００１３】また、前記記録ヘッドの温度を検出する温
度センサを有し、前記制御部は前記温度センサの検出出
力に基づいて前記駆動信号を印加させることが、適切に
インク温度を適温に到達させる上で好適である。

【００１４】また、前記キャップをインク吸引可能とす
るものであることが、吐出されたインクを吸引できる点
で好適である。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１ないし図６を参照して、以下
に本発明の実施形態を説明する。図１は本実施形態に係
るインクジェットプリンタ装置全体の概略的な構成を示
す図、図２はそのインクジェットプリンタ装置の斜視
図、図３はインク供給ユニットの斜視図である。このイ
ンクジェットプリンタ装置はその頂上部分に給紙ステー
ション１を設け、その下部に記録ステーション２を配置
してなる構成である。記録ステーション２にはプラテン
ユニット３とキャリッジ４が配置されている。キャリッ
ジ４には図３に示すようにインク供給のインク供給ユニ
ット５が取り付けられている。さらに、プラテンユニッ
ト３の下方には用紙切断用カッター６と一対の排紙ロー
ラ７，８が配置されている。

【００１６】給紙ステーション１には、給紙ローラ９と
複数の支持ローラ１０にて支持案内される３本のロール
紙１１，１２，１３が、図１及び図２で示すように配置
される。つまり、ロール紙１１，１２，１３はそれぞれ
異なる幅を持ち、最長のロール紙１１と、これに続く長
さのロール紙１２，１３の列とが２列になって平行に設
置されている。また、最長のロール紙１１の幅と他の２
本のロール紙１２，１３の長さの和は略等しい。このた
め、長さの異なるロール紙１１，１２，１３をコンパク
トに配設することができるようになる。

【００１７】各ロール紙１１，１２，１３から選択的に
繰り出される記録用紙は前記給紙ローラ９と繰出しロー
ラ１５の転接部分からこれに続く用紙ガイド１６を通じ
てプラテンユニット３側へ誘導される。用紙ガイド１６
は２枚のガイド板１７，１８の間の隙間によって形成さ
れる。用紙の装填やジャム等の際に対処するため、特に
外側のガイド板１８は内側のガイド板１７から退避自在
に構成されている。

【００１８】前記プラテンユニット３はプラテンローラ
２１とプラテンボード２２を備えており、プラテンロー
ラ２１には送込み機構２３の押付けローラ２４が対向し
て設けられている。プラテンローラ２１と押付けローラ
２４との転接部間に記録用紙を挟み込んでプラテンボー
ド２２の案内用前面に押し出すようになっている。

【００１９】プラテンボード２２の前面には裏側から空
気を吸引することにより前記用紙を軽く吸着するための
小孔２６が多数設けられている。プラテンローラ２１と
プラテンボード２２の裏側位置にはこれらを覆って吸引
手段２７の吸引チャンバ２８を形成するように蓋２９が
設けられている。なお、吸引手段２７は前記ロール紙１
１，１２，１３の繰出し位置に対応して３つの領域に区
分されて設けられている。前記給紙ローラ９とプラテン
ローラ２１とは用紙搬送モータ３０によって駆動され
る。

【００２０】次に、キャリッジ４について説明する。キ
ャリッジ４は上下に離間して配置した２本のガイドシャ
フト３１，３２により、ロール紙１１，１２，１３から
選択的に繰り出される記録用紙の幅方向に移動案内され
るように支持されている。すなわち、下側のガイドシャ
フト３２に沿って平行にベルト３３が配設され、このベ
ルト３３は図示しないモータドライバに制御される駆動
モータにより駆動される。このベルト３３の一部が前記
キャリッジ４に連結されている。そして、キャリッジ４
はベルト３３を介してガイドシャフト３１，３２上を記
録用紙の記録面に沿って、用紙搬送方向に対して垂直な
方向に往復移動するように操作される。

【００２１】そして、キャリッジ４は記録ステーション
２の左右の側板３４，３５の間の領域を記録可能な動作
範囲とする。このため、左右の側板３４，３５にはキャ
リッジ４及びこれの搭載部品が貫通する切欠き孔３６が
それぞれ形成されている。キャリッジ４のホームポジシ
ョンは左右の側板３４の切欠き孔３６を突き抜けてその
外側に位置する所を左右の移動終端位置とし、図２で示
すように退避する右側の終端位置をホームポジションと
する。ホームポジションにはここに位置する後述する記
録ヘッド４０のインク吐出ノズル５５の先端面を少なく
とも覆うキャップ６１を有するキャップユニット３７が
設置されている。このキャップ６１は弾性部材で構成さ
れており、記録ヘッド４０に対して接離可能であり、非
記録時にはそれらのインク吐出ノズル５５を外気と遮断
することによりそのノズル５５内のインク蒸発を防止す
るようになっている。

【００２２】キャリッジ４はカラー用の記録ヘッド４
０、つまり、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色にそれぞれ対応する記録
ヘッド４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが集中的に並べ
て搭載されている。これらは記録用紙の搬送方向の鉛直
方向に並べて搭載されている。各記録ヘッド４０ａ，４
０ｂ，４０ｃ，４０ｄのインク吐出ノズル５５はそれぞ
れ記録用紙の表面に向き合う位置にあり、それらのイン
ク吐出ノズル５５の内部は毛細管力によるインクのメニ
スカスが形成されている。そして、画像の記録時には図
示しないドライバＩＣから駆動パルス信号を受けたイン
ク吐出ノズル５５が、記録用紙に向けてインク滴を吐出
するようになっている。

【００２３】さらに、キャリッジ４にはインク供給ユニ
ット５が取り付けられてあるが、このインク供給ユニッ
ト５は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色
のインク貯留手段であるインクタンク４１ａ，４１ｂ，
４１ｃ，４１ｄが搭載されている。各インクタンク４１
ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄには、対応する色のインク
を収容したインク容器としてのインクカートリッジ４２
ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄがそれぞれ着脱自在に装着
される。また、各インクタンク４１ａ，４１ｂ，４１
ｃ，４１ｄはそれぞれ対応する記録ヘッド４０ａ，４０
ｂ，４０ｃ，４０ｄに対して個別的にチューブ４３を介
して接続されており、これによりインク供給系が構成さ
れている。

【００２４】次に図４を参照して記録ヘッド４０につい
て説明する。図４に示す記録ヘッド４０は前述した４つ
の記録ヘッドのうちの１つをブロック図として表したも
のである。

【００２５】記録ヘッド４０は主にデータ制御部５１、
ドライバＩＣ５２、駆動部の圧電素子としてのＰＺＴ素
子５３、温度センサ５４、ノズル５５から構成されてい
る。データ制御部５１はプリンタ本体のデータ制御部よ
り、ヘッド配列にあったデータに並べられたデータ列を
受け、この記録用の画信号を記録ヘッド４０の各ノズル
５５ごとに順次読出してドライバＩＣ５２へ供給する。
ドライバＩＣ５２は、上記データ制御部５１から供給さ
れた記録画信号を記録ヘッド４０の駆動に適した波形、
タイミングの駆動信号に変換して記録ヘッド４０の各ノ
ズル５５のＰＺＴ素子５３に供給する。

【００２６】温度センサ５４はＰＺＴ素子５３近傍に１
個あるいは複数個設けられ、記録ヘッド４０の温度を検
出し、その検出結果をデータ制御部５１を介してＣＰＵ
へ温度信号として供給する。

【００２７】次に、以上のように構成された記録ヘッド
４０の動作を説明する。図示しないパーソナルコンピュ
ータやワードプロセッサなどのホスト装置から画像デー
タが転送されると、この画像データはプリンター本体の
データ制御部に入力されてここで記録画信号に展開され
再配列される。そして記録画信号の再配列が終了する
と、ＣＰＵの指示にしたがって上記データ制御部から記
録画信号が例えば数行分ずつ順次読み出されて記録ヘッ
ド４０のデータ制御部５１に入力される。そして、上記
記録画信号はドライバＩＣ５２により駆動パルス信号に
変換されて各ノズル５５のＰＺＴ素子５３に供給され、
これにより各ノズル５５からはインクの噴射が開始され
る。

【００２８】次に、前述した構成のインクジェットプリ
ンタ装置を立ち上げてから記録動作を行うまでの流れに
ついて説明する。インクジェットプリンタ装置を立ち上
げてから記録動作を行うまでは、記録ヘッド４０の予熱
を行う予熱シーケンスと、インク温度が適温になる程度
の記録ヘッド４０の温度に達してから記録を行う記録シ
ーケンスの２つのシーケンスからなる。 （１）予熱シーケンス 通常、装置を立ち上げる状態では、記録ヘッド４０はホ
ームポジションに位置し、インク吐出ノズル５５がキャ
ップ６１（図５参照）によって覆われている。キャップ
６１は弾性部材で構成されているため、記録ヘッド４０
と完全に密着するためインク吐出ノズル５５を外気と遮
断することができる。

【００２９】ここで、操作者によって記録開始指示の操
作がなされると、温度センサ５４が記録ヘッド４０の温
度を検出し、その検出結果を制御部としてのＣＰＵへ供
給する。そして、ＣＰＵは記録ヘッド４０からの温度信
号が設定温度よりも低いことを認識したならば、インク
吐出ノズル５５がキャップ６１で覆われている状態で、
ドライバＩＣ５２を介して各ＰＺＴ素子５３に通常の記
録時に用いられるインクを吐出させる程度の駆動パルス
信号（以下、「予熱用噴射パルス信号」と呼ぶ）を印加
する。この予熱用噴射パルス信号が印加されると、各Ｐ
ＺＴ素子５３とドライバＩＣ５２は発熱することになる
ので記録ヘッド４０の温度が上昇することになる。予熱
用噴射パルス信号は記録ヘッド４０の温度が適温になっ
たことを温度センサ５４によって検出されるまで各ＰＺ
Ｔ素子５３に印加される。

【００３０】インク吐出ノズル５５がキャップ６１によ
って覆われていない状態において、インクを吐出する程
度の噴射パルス信号が印加されると、当然ながらノズル
５５からインクが吐出することになるが、インク吐出ノ
ズル５５がキャップ６１に覆われているためインクノズ
ル５５からインクがほとんど吐出しない。

【００３１】噴射パルス信号を印加しているにもかかわ
らずインクノズル５５からインクが吐出しない原理につ
いて図５を参照して説明する。キャップ６１は弾性部材
によって構成されているので、インク吐出ノズル５５を
覆おうとすると、キャップ６１はキャップ内部の気密性
を高めるために、記録ヘッド前面にきつく接触すること
なる。このためキャップ６１先端（記録ヘッド前面と接
触する部分およびその付近）が座屈を起こし、キャップ
６１内部の圧が若干高い状態でインク吐出ノズル５５を
覆うことになる。

【００３２】この状態で予熱用噴射パルス信号を各ＰＺ
Ｔ素子５３に印加しても、キャップ内部の圧が高いため
に、インク吐出ノズル５５からインクが吐出されない、
もしくは吐出されても非常に微量となる。

【００３３】記録ヘッド４０の温度が適温に達すると、
ＰＺＴ素子５３への予熱用噴射パルス信号の印加を止
め、キャリッジを図示しないワイプ位置まで移動させ、
インク吐出ノズル５５を含む記録ヘッド前面をワイピン
グする。

【００３４】なお、キャップ６１で覆った場合とそうで
ない場合と、ＰＺＴ素子５３近傍部及びベースプレート
中央部におけるヒートアップ時間との関係を図６に示し
た。駆動パルス信号はいわゆるベタ印刷に相当する程度
のものである。

【００３５】図６からも分かる通り、ベースプレート中
央部、ＰＺＴ素子付近共に、キャッピング状態で駆動パ
ルスを与える方が非キャッピング状態の場合よりもヒー
トアップ時間が短い。これは、非キャッピング状態の方
が放熱量が大きいためと思われる。

【００３６】また、非キャッピング状態の場合にはイン
クが吐出されてしまうため、インクを無駄に消費してし
まうといった不具合もあり、インクの浪費を防止する点
からも、キャッピング状態の方がより有効といえる。 （２）記録シーケンス ワイピングが終わったことをＣＰＵが検出すると、キャ
リッジを図示しないインク吸引手段と対向する位置まで
移動させ、インク吐出ノズル５５内のインクをメニスカ
ス状態にするためにインク吸引が行われる。

【００３７】インク吸引が終わると再びキャリッジをワ
イプ位置まで移動させ、インク吐出ノズル５５を含む記
録ヘッド前面をワイピングする。ワイピングが終わる
と、記録しようとする画像幅に応じていずれかのロール
紙１１，１２，１３を選択して、その選択したロール紙
１１，１２，１３から引き出される記録用紙を、用紙搬
送モータ３０により駆動される給紙ローラ９と用紙ガイ
ド１６及びプラテンローラ２１によってプラテンボード
２２の前面の記録位置まで搬送する。このように搬入さ
れた記録用紙はその記録位置においてプラテンボード２
２の複数の孔２６から吸引することで、記録ヘッド４０
ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと適正なギャップを得なが
ら鉛直下方向へ搬送される。

【００３８】この際、キャリッジ４はガイドシャフト３
１，３２上を記録用紙の搬送方向と直角方向に往復移動
を行い、記録位置において各記録ヘッド４０ａ，４０
ｂ，４０ｃ，４０ｄから記録用紙にインクを吐出するこ
とで所望の記録画像を得る。

【００３９】画像を記録し終えた記録用紙はカッター６
により切断された後に排紙ローラ７，８により所定の位
置へ排出される。記録を終えると、用紙搬送モータ３０
が逆転することで，記録用紙は待機位置まで戻される。
また、キャリッジ４は記録位置から離れたホームポジシ
ョンまで移動されて待機する。

【００４０】なお、本実施形態では、温度センサを用い
て記録ヘッドの温度を監視していたが、温度センサを用
いなくても良い。例えば、予め適温に達するまでの時間
（例えば４０秒）がだいたいわかっていればその時間だ
け予熱用噴射パルス信号を与えてやれば良いし、また、
操作者が予熱用噴射パルス信号を印加する時間を設定で
きるように設定部を設けても良い。

【００４１】また、本実施形態では、記録ヘッドからＣ
ＰＵに対して逐一温度信号を供給していたが、これに限
定されず、温度センサであるしきい値（適温に相当する
値）を保持しており、このしきい値が越えたらＣＰＵに
対してトリガ信号を供給するようにしても良い。この場
合ＣＰＵはこのトリガ信号が供給されるまで予熱用噴射
パルス信号を記録ヘッドに対して供給することになる。

【００４２】また、キャップ６１は記録ヘッド４０の予
熱及びノズル開口のインクの乾燥防止のものと説明した
が、通常インクジェットプリンタに用いられる、インク
吸引手段としてのキャップでもって構成しても良い。即
ち、良好なメニスカス状態を形成するためのインク吸引
が可能なキャップで記録ヘッドの予熱に利用すること
で、万一インクが吐出された場合でも、吐出されたイン
クを吸引するこができる。

【００４３】また、本実施形態では、予熱時に印加させ
る駆動パルス信号としてインクを吐出させる程度の噴射
パルス信号のみの例を挙げて説明したが、インクを吐出
させない程度の駆動パルス信号を印加して記録ヘッドの
予熱を行っても良い。この場合、噴射パルス信号を印加
した場合に比べてインク温度が適温状態に達するまでの
ヒートアップ時間が長くなってしまうが、インクの吐出
をより抑えることができるのでインクの浪費を抑える点
において有利である。

【００４４】また、本実施形態では、インクジェット記
録装置として、インクを押圧する複数の圧電素子を有
し、変形時に生じる圧力によりインクを液滴として飛翔
させるタイプのインクジェットプリンタを例に挙げて説
明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、例
えば、ノズルの先端にインクを瞬間的に気化させるヒー
タを設け、気化時の膨張圧力によりインク滴を生成、飛
翔させる、いわゆるバブルジェットタイプのインクジェ
ットプリンタにも適用できることは言うまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、イン
クを無駄に消費することなく、またノズル周辺を汚すこ
とがなく、記録ヘッドの温度を上げることができ、結果
的にインク温度を適温にすることができる。このため、
記録媒体上に記録される画像に発生するインク濃度むら
の発生を著しく抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施形態のインクジェットプ
リンタ装置全体の構成を説明する概略断面図である。

【図２】 図２はインクジェットプリンタ装置の斜視図
である。

【図３】 図３はインク供給ユニットの斜視図である。

【図４】 図４は記録ヘッドの構成を示すブロック図で
ある。

【図５】 図５はキャップが記録ヘッドのノズルを覆う
状態を示す図である。

【図６】 図６はキャップで覆った場合とそうでない場
合と、ＰＺＴ素子近傍部及びベースプレート中央部にお
けるヒートアップ時間との関係を示した図である。

【符号の説明】

４…キャリッジ ５…インク供給ユニット ３７…キャップユニット ４０…記録ヘッド ５１…データ制御部 ５２…ドライバＩＣ ５３…ＰＺＴ素子 ５４…温度センサ ５５…ノズル ６１…キャップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズルと、該複数のノズルからイ
   ンクを噴射させる駆動部とを有する記録ヘッドと、 前記複数のノズルを覆うキャップと、 前記駆動部に対して駆動信号を印加する制御部と、 を有する、画像データに基づいて記録媒体上に画像を形
   成するインクジェット記録装置において、 前記制御部は、前記複数のノズルが前記キャップによっ
   て覆われている状態に、前記駆動信号を印加させること
   を特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記記録ヘッドの温度を検出する温度セ
   ンサを有し、 前記制御部は前記温度センサの検出出力に基づいて、前
   記駆動信号を印加させることを特徴とする請求項１記載
   のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記キャップはインクを吸引可能とする
   ものであることを特徴とする請求項１記載のインクジェ
   ット記録装置。