JP2002316427A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】長尺印字ヘッドを備えて空吐出の時間浪費の無
い実質的な高速印字を行うインクジェットプリンタを提
供する。 【解決手段】カラー用の長尺印字ヘッド２０の多数のノ
ズル２５を４列に備えたインク吐出面２４に近接し対向
して、インク吸収体２７を備えた空吐出受け部２６が設
けられ、これらの間に、ワイヤ用プーリ３４と給送ロー
ラ２８及び搬送ローラ２９の円周面に沿って形成された
溝３３とに掛け回されて循環移動する無端ワイヤ３５の
上部循環移動部が用紙を案内すべく配置される。そして
無端ワイヤ３５の下部循環移動部に当接してワイヤクリ
ーニング部３６が配設される。印字時には先行する用紙
Ｐ１と次の用紙Ｐ２が搬送される間において印字部に用
紙が存在しないタイミングで空吐出が行われる。空吐出
インクはインクは吸収体２６に吸収され、無端ワイヤ３
５の上部循環移動部の上面に付着したインクはワイヤク
リーニング部３６を通過した際に清掃される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺印字ヘッドを
備えて高速に印字を行うインクジェットプリンタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット方式のプリンタが
広く用いられている。これらのインクジェット方式によ
るプリンタには、サーマル式又はピエゾ式の印字ヘッド
が備えられている。サーマル式の印字ヘッドは、インク
を加熱し気泡を発生させてその圧力でインク滴を飛ばす
ものであり、ピエゾ式の印字ヘッドは、ピエゾ抵抗素子
（圧電素子）の変形によってインク滴を飛ばすものであ
る。

【０００３】これらは、色材たるインクをインク滴にし
て直接記録紙に向かって吐出して印字を行うから、粉末
状の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較した
場合、印字エネルギーが低くて済み、インクの混合によ
ってカラー化が容易であり、印字ドットを小さくできる
ので高画質であり、印字時の騒音が少なく、このため特
にパーソナル用プリンタとして広く用いられている。

【０００４】また、そのようなパーソナル用プリンタと
しては、比較的軽便なシリアル式のプリンタが主流とな
って広く用いられている。シリアル式のプリンタは、小
型の印字ヘッドとインクカートリッジが一体になって用
紙の幅方向に往復移動しながら、縦方向に搬送される用
紙面に文字や画像を印字（印刷）する。

【０００５】図５(a) は、一例として、そのような従来
のシリアル式のプリンタに備えられているサーマル式ル
ーフシュータ型の印字ヘッドのインク吐出面を模式的に
示す平面図であり、同図(b) は、そのＡ−Ａ′断面矢視
図、同図(c) は、この印字ヘッドが製造されるシリコン
ウェハを示す図である。同図(c) に示すように、印字ヘ
ッド１は、単結晶のシリコンウェハ２の上で、ＬＳＩ形
成処理技術と薄膜形成処理技術とにより形成され、完成
後にシリコンウェハ２から個々に切り出されて採取され
る。

【０００６】個々の印字ヘッド１のインク吐出面には、
同図(a) に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４種類の
インクを吐出する４列のノズル列３が形成されている。
１列のノズル列３には多数のノズル４が例えば２５．４
ｍｍ当り３００ドットの解像度（１ｍｍ当り約１２個の
密度）で縦１列に並んで配置されている。これらの各ノ
ズル列３には不図示のインクカートリッジから各ノズル
列３に対応する色インクがそれぞれ供給される。

【０００７】この印字ヘッド１の内部構成は、同図(b)
に示すように、チップ基板５上に、ＬＳＩからなる駆動
回路６と薄膜からなる抵抗発熱部７が形成され、この抵
抗発熱部７の一方の端部と駆動回路６を結ぶ個別配線電
極８が形成され、更に抵抗発熱部７の他方の端部と給電
用端子９とを接続する共通電極１１が形成されている。
そして、これらの上に隔壁１２が積層されている。上記
の抵抗発熱部７は、後から形成されるノズル列３の個々
のノズル４に対応して配設される。

【０００８】更にチップ基板５の面には、上記の抵抗発
熱部７の配列方向に平行に延在するインク供給溝１３
と、このインク供給溝１３に連通してチップ基板５の裏
面（同図(b) では上面）に貫通するインク供給孔１４が
穿設されており、これらの上からオリフィス板１５が隔
壁１２上に接着されて積層されている。これにより、オ
リフィス板１５の下には、隔壁１２の厚さに対応する高
さおよそ１０μｍのインク通路１６が、抵抗発熱部７と
インク供給溝１３間に形成される。この後、オリフィス
板１５に、インクを吐出する上述のノズル４が形成され
る。同図(a) に示すシリコンウェハ２の直径が例えば６
×２５．４ｍｍであるとすると、上述したような印字ヘ
ッド１を９０個以上採取することができる。

【０００９】ところで、情報通信システムの一翼を担う
ものとして近年プリンタの需要が急激に増えており、そ
の需要の増加に伴って印字の高速化の要望が高まってい
る。一方、上述したシリアル式のプリンタでは、印字を
高速に行うためには印字ヘッドとインクカートリッジを
主走査方向に高速に往復移動させる必要がある。しか
し、それでは駆動の負荷が大きくなり過ぎて装置が早期
に疲労し、実用的でない。つまりシリアル式のプリンタ
は、高速化が構造的に困難である。

【００１０】そこで、上記の小さな印字ヘッドを千鳥足
状に互い違いに親基板上に配設して長尺の印字ヘッドを
作成し、又は最初から大きなガラス基板上に長尺の印字
ヘッドを作成するなどして、この長尺の印字ヘッドを用
紙の印字主走査方向（用紙幅方向）に平行にプリンタ本
体に固定し、用紙のみを搬送して印字するライン式のプ
リンタが一部実用化され、また種々の形態のものが提案
されている。このようなライン式のプリンタは、機構的
な動作は用紙を搬送するだけであるので、駆動負荷が小
さく、その構成自体が高速性を備えている。

【００１１】ところで一般にプリンタは、紙面を真っ黒
にベタ印字する場合と比較した文字を印字する場合の印
字率は５％弱程度といわれており、したがって、印字ヘ
ッドのインク吐出面に並んだ全てのノズル４が常に使用
されているわけではない。むしろ印字中でも使用されな
い（休止している）ノズルの方が多いと考えてよいもの
である。

【００１２】したがって、インクジェットプリンタの印
字ヘッドは、使用しないノズル内のインクが乾燥して増
粘することによってノズルが目詰まりして印字不良を引
き起こさないように、印字動作の途中で定期的に空吐出
（印字を伴わないインクの吐出、回復吐出ともいう）を
行ってノズルの良好な通りを維持する必要がある。

【００１３】そして、従来は、この空吐出を行う場合に
は、印字動作つまり用紙の搬送を中断し、印字ヘッドを
印字面から離隔させ、プリンタ本体内に設けた空吐出用
のキヤッピング部材を印字ヘッドに対応するよう移動さ
せる又は印字ヘッドの方をキヤッピング部材の方へ移動
させて、空吐出を行うようにしていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように空吐出はノズルの目詰まりを予防するために行
うものであるため、印字率によっては、連続印字を行っ
ている途中であっても一旦印字動作を中断して空吐出の
動作に切り替わる場合がある。また、文章と画像あるい
は帳表といったような異なった複数種類の印字データを
出力する場合にも、印字出力するファイル毎に空吐出の
動作を行うようにしなければ印字品質が保証されない。

【００１５】そして、長尺印字ヘッドを用いたラインプ
リンタは確かに印字速度は速いものの、その印字動作の
途中で上記のように空吐出を行うため、その空吐出を行
う動作に時間を取られて最終的には処理量の低下を招
き、全体としてカタログで宣伝している仕様通りの印字
速度が保証されないという問題が発生する。

【００１６】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
長尺印字ヘッドを備えて空吐出を行う場合に、印字ヘッ
ドを印字面から離隔させ、プリンタ本体内に設けた空吐
出用のキヤッピング部材を印字ヘッドに対応するよう移
動させる又は印字ヘッドの方をキヤッピング部材の方へ
移動させて、空吐出を行うようなことのない、即ち空吐
出時に時間浪費の無い実質的な高速印字を行うインクジ
ェットプリンタを提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明に係わる
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、主走査方向に多数配列された印
字素子を有するインクジェット式の印字ヘッドと、該印
字ヘッドのインク吐出面に対向して配置され該印字ヘッ
ドから空吐出されたインクを吸収するインク吸収手段
と、上記印字ヘッドのインク吐出面と上記インク吸収手
段との間に用紙を案内するための無端状の案内手段と、
該案内手段に付着した上記インクを清掃する清掃手段
と、を有して構成される。

【００１８】このインクジェットプリンタは、例えば請
求項２記載のように、印字中に上記案内手段を駆動する
駆動手段を更に有して構成され、その駆動手段は、例え
ば請求項３記載のように、上記印字ヘッドから上記イン
クが空吐出された後に上記案内手段を駆動するように構
成される。

【００１９】また、このインクジェットプリンタは、例
えば請求項４記載のように、上記印字ヘッドのインク吐
出面と上記インク吸収手段との間に上記用紙が存在しな
いタイミングで上記インクの空吐出を行うよう制御する
空吐出制御手段を更に設けて構成され、また、例えば請
求項５記載のように、上記案内手段は無端ワイヤから成
り、上記駆動手段は溝を円周に沿って有する回転ローラ
からなり、上記溝に上記無端ワイヤが嵌入して駆動さ
れ、上記ワイヤの直径Ｄｗと上記溝の深さＨｒとの関係
はＤｗ＜Ｈｒであるように構成される。

【００２０】

【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(a),(b) は、一実施の形
態におけるラインプリンタの主要部の構成を示す図であ
る。

【００２１】図２は、上記のラインプリンタの長尺印字
ヘッドのみ取り出して示す斜視図である。尚、図１(a)
に示す長尺印字ヘッド２０は図２の矢印Ｂ方向から見た
図を示しており、図１(b) は図１(a) に示す構成を図１
(a) の矢印Ｃの方向から見た部分破断図を示しており、
そして、図１(a) は図１(b) のＤ−Ｄ′断面矢視図であ
る。

【００２２】先ず、このラインプリンタに使用される図
２に示す長尺印字ヘッド２０は、ルーフシュータ型の印
字ヘッドであり、４個の単色印字ヘッド２１がネジ２２
で一体に組み付けられてカラー用の印字ヘッドを構成し
ている。各単色印字ヘッド２１は、長尺基板に図５(b)
に示したような内部構成を備えている。

【００２３】但し、本例では、図２のように駆動回路２
３は各単色印字ヘッド２１の側面に後付けで配設されて
おり、また、これら単色印字ヘッド２１のインク吐出面
２４には、Ａ４判の用紙に印刷が可能なだけの例えば４
８００個という多数のノズル２５（図ではインク吐出面
２４の両端にのみ図示している）が一列に並んで配設さ
れている。個々のノズル２５は、特には図示しない内部
の抵抗発熱部と一対になって（図５のノズル４及び抵抗
発熱部７参照）印字素子を構成している。これらの各単
色印字ヘッド２１のノズル２５からはノズル列ごとにそ
れぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの色イン
クが吐出されるように構成されている。

【００２４】そして、図１(a),(b) に示すように、この
ラインプリンタの主要部は、長尺印字ヘッド２０のイン
ク吐出面２４に近接して対向配置された空吐出受け部２
６を備えており、この空吐出受け部２６にはインク吸収
手段としてのインク吸収体２７が収容されている。イン
ク吸収体２７の上面は外部に露出しており、この露出面
に長尺印字ヘッド２０が後述するように空吐出を行った
とき、そのインクを体内に吸収する。

【００２５】この空吐出受け部２６つまりインク吸収体
２７の露出面と長尺印字ヘッド２０との間を用紙Ｐ（Ｐ
１、Ｐ２）が同図(a) の矢印Ｅで示すように上流側から
下流側へと搬送されて、長尺印字ヘッド２０による印字
が実行される。この用紙Ｐを搬送するために、長尺印字
ヘッド２０の上流側には、案内手段且つ駆動手段として
の給送ローラ２８が配設され、下流側にはこれも案内手
段且つ駆動手段としての搬送ローラ２９が配設されてい
る。そして、給送ローラ２８には押圧ローラ３１が上か
ら押圧しており、搬送ローラ２９には拍車ローラ３２が
上から当接している。

【００２６】給送ローラ２８及び搬送ローラ２９は、そ
の周面に沿って形成された複数の溝３３をそれぞれ有し
ており、これらの溝３３に対応する位置の給送ローラ２
８及び搬送ローラ２９のそれぞれ下方外側寄りに、上記
の溝３３の数だけのワイヤ用プーリ３４が配置されてい
る。上記の給送ローラ２８と搬送ローラ２９は不図示の
モータとその駆動系に連結され、少なくとも一方或いは
連動して駆動される。

【００２７】そして、給送ローラ２８と搬送ローラ２９
との間には、上記の溝３３に嵌入しワイヤ用プーリ３４
に係合する案内手段としての無端ワイヤ３５が循環移動
すべく掛け回されいる。無端ワイヤ３５の上部循環移動
部は長尺印字ヘッド２０のインク吐出面２４とインク吸
収体２７の上部露出面との間に配置される。また、無端
ワイヤ３５の下部循環移動部に当接して、清掃手段とし
てのワイヤクリーニング部３６が配設されている。

【００２８】図３は、上記ラインプリンタのシステム構
成を示すブロック図である。同図に示すように、このラ
インプリンタ４０は、空吐出制御手段としてのＭＰＵ(m
icroprocessing unit) ４１と、このＭＰＵ４１にバス
４２を介して接続されたＩ／Ｆ（インターフェース）４
３、メモリＡ４４、及びヘッド制御部４５、並びに上記
Ｉ／Ｆ４３に接続されたメモリＢ４６及びヘッド制御部
４５に接続されたメモリＣ４７、更に、ヘッド制御部４
５には上記の長尺印字ヘッド２０を印字駆動するドライ
バ４８が接続されている。

【００２９】このラインプリンタ４０には、ホスト機器
である例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）４９から
Ｉ／Ｆ４３を介して印字データ及び制御データが入力す
る。ＭＰＵ４１は、Ｉ／Ｆ４３を介しメモリＢ４６を制
御しながら上記の印字データ及び制御データを受信す
る。また、ＭＰＵ４１には、各部を監視する不図示のセ
ンサの出力５１が入力し、ＭＰＵ４１からは用紙Ｐを搬
送させる給送ローラ２８や搬送ローラ２９を駆動する不
図示のモータを回転させるモータ駆動信号５２が出力さ
れる。

【００３０】ＭＰＵ４１は、上記受信した印字データ
を、ヘッド制御部４５を介してメモリＣ４７に１ライン
毎の印字データを展開し、その展開した印字データをド
ライバ４８に転送する。また、ＭＰＵ４１は、後述する
ように、所定のタイミングで長尺印字ヘッド２０に空吐
出を行わせるようにドライバ４８を制御する。

【００３１】上記のような構成のラインプリンタ４０の
主要部の動作を、再び図１(a) 及び図１(b) を用いて説
明する。先ず、不図示のモータに連結する駆動機構によ
り給送ローラ２８及び搬送ローラ２９が回転駆動され
る。これにより、一方では、給送ローラ２８及び搬送ロ
ーラ２９の溝３３に嵌入して張設されている無端ワイヤ
３５が溝３３との摩擦によって給送ローラ２８及び搬送
ローラ２９の回転に伴われて循環移動し、他方では、用
紙Ｐが用紙搬送方向上流側から給送ローラ２８と押圧ロ
ーラ３１によって狭持されて図１(a) の矢印Ｅで示すよ
うに搬送され、長尺印字ヘッド２０のインク吐出面２４
と無端ワイヤ３５の上部循環移動部とが対向する印字部
を、循環移動する無端ワイヤ３５に案内されながら通過
していく。

【００３２】このとき、無端ワイヤ３５は、用紙Ｐを搬
送案内すると共に上記印字部におけるプラテンの役目を
兼ねている。そして、長尺印字ヘッド２０は印字データ
に基づいて印字駆動され、これにより、用紙Ｐの上面に
文字や画像が印字されていく。そして、印字が進行する
に従い、用紙Ｐの搬送は搬送ローラ２９と拍車ローラ３
２との挟持による搬送へと引き継がれる。やがて、用紙
Ｐへの印字が終了し、用紙Ｐが図１(a) の用紙Ｐ１の位
置から用紙Ｐ２の位置へと移動して、印字部に用紙が存
在しないタイミングとなったとき、長尺印字ヘッド２０
による空吐出受け部２６への空吐出が行われる。

【００３３】このように、本例のラインプリンタ４０で
は、用紙の搬送動作を停止することなく、長尺印字ヘッ
ド２０の移動や空吐出受け部２６の移動を行うこともな
く、空吐出の動作を行うことができる。この空吐出され
たインクはインク吸収体２７に吸収される。また、この
とき空吐出された一部のインクは無端ワイヤ３５の上部
循環移動部の上面に付着するが、無端ワイヤ３５がその
まま循環移動を続けることによって、そのインク付着部
がワイヤクリーニング部３６の配設部を通過し、ワイヤ
クリーニング部３６によって清掃されて再び上部循環移
動部となる。これにより、次の印字処理で搬送されてく
る用紙Ｐの裏面を付着インクで汚すような虞がなくな
る。上記の付着インクは、細い無端ワイヤ３５の表面の
みであるので、清掃処理は容易であり、ワイヤクリーニ
ング部も簡単なもので構成できる。

【００３４】尚、上記空吐出されてインク吸収体２７に
吸収されたインクは、後で廃棄されるが、これに限るこ
となく、各単色印字ヘッド２１毎に特には図示しないイ
ンク回収容器とインクタンクへのパイプを設けて、空吐
出インクをインクタンクに還流させるような構造にして
もよい。或いはインク吸収体のインク吸収容量をプリン
ターの製品寿命まで充分に吸収できる容量に設定してお
けば、廃棄等の処置が不要となる。

【００３５】図４(a),(b) は、上記の無端ワイヤ３５と
給送ローラ２８及び搬送ローラ２９の溝３３との関係を
示す図である。同図(a),(b) に示すように、給送ローラ
２８及び搬送ローラ２９の溝３３は、側面３３−１が末
広がり状に傾斜しており、これにより無端ワイヤ３５は
溝３３の底部とのみ接触して駆動される。したがって、
無端ワイヤ３５の上部に付着した空吐出インクが溝３３
に移転して二次汚染を引き起こすようなことはない。

【００３６】また、更に無端ワイヤ３５の直径Ｄｗは、
溝３３の深さＨｒよりも小さい、すなわちＤｗ＜Ｈｒの
関係になるように構成され、無端ワイヤ３５の上面が給
送ローラ２８や搬送ローラ２９の周面よりも内側にある
ようにしているので、これによって、ますます無端ワイ
ヤ３５の上部に付着した空吐出インクが溝３３に移転す
る虞がなくなる。尚、上述のようにＤｗ＜Ｈｒの関係に
することにより溝３３の形状は、側面３３−１が末広が
り状に傾斜した形状でなく、例えば単に「コ」字状の形
状であっても空吐出インクが溝３３に付着するのを可及
的に少なくすることができる。

【００３７】尚、無端ワイヤ３５は、用紙搬送中は固定
して単に用紙を案内するのみとし、空吐出後に循環移動
して表面のインクを清掃するようにしても良い。但し、
この場合は、特には図示しないが、上述した実施形態と
は別に、給送ローラ２８や搬出ローラ２９の駆動とは独
立した無端ワイヤのみの駆動機構を設けるようにする必
要がある。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、空吐出受け部を長尺印字ヘッドに対向させて固定
配置するので、空吐出を行うためのヘッド移動機構又は
空吐出受け部の移動機構を設けることなく、先の用紙搬
送と後の用紙搬送の間に空吐出を行うことができ、これ
により、実質的に処理量の多い高速印字が可能となる。

【００３９】また、空吐出を行うためのヘッド移動機構
又は空吐出受け部の移動機構を設けないので、全体とし
て構成が簡素化され、これにより、近年のＯＡ機器の小
型化の要望に沿ったラインプリンタを提供することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a),(b) は一実施の形態におけるラインプリン
タの主要部の構成を示す図である。

【図２】ラインプリンタの長尺印字ヘッドのみ取り出し
て示す斜視図である。

【図３】ラインプリンタのシステム構成を示すブロック
図である。

【図４】(a),(b) は無端ワイヤとローラの溝との関係を
示す図である。

【図５】(a) は従来のシリアル式プリンタに備えらるサ
ーマル式印字ヘッドのインク吐出面を模式的に示す平面
図、(b) はそのＡ−Ａ′断面矢視図、(c) はこの印字ヘ
ッドが製造されるシリコンウェハを示す図である。

【符号の説明】

１ 印字ヘッド ２ シリコンウェハ ３ ノズル列 ４ ノズル ５ チップ基板 ６ 駆動回路 ７ 抵抗発熱部 ８ 個別配線電極 ９ 給電用端子 １１ 共通電極 １２ 隔壁 １３ インク供給溝 １４ インク供給孔 １５ オリフィス板 １６ インク通路 ２０ 長尺印字ヘッド ２１ 単色印字ヘッド ２２ ネジ ２３ 駆動回路 ２４ インク吐出面 ２５ ノズル ２６ 空吐出受け部 ２７ インク吸収体 ２８ 給送ローラ ２９ 搬送ローラ ３１ 押圧ローラ ３２ 拍車ローラ Ｐ（Ｐ１、Ｐ２） 用紙 ３３ 溝 ３３−１ 側面 ３４ ワイヤ用プーリ ３５ 無端ワイヤ ３６ ワイヤクリーニング部 ４０ ラインプリンタ ４１ ＭＰＵ(micro processing unit) ４２ バス ４３ Ｉ／Ｆ（インターフェース） ４４ メモリＡ ４５ ヘッド制御部 ４６ メモリＢ ４７ メモリＣ ４８ ドライバ ４９ ＰＣ（パーソナルコンピュータ） ５１ センサの出力 ５２ モータ駆動信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主走査方向に多数配列された印字素子を
   有するインクジェット式の印字ヘッドと、 該印字ヘッドのインク吐出面に対向して配置され該印字
   ヘッドから空吐出されたインクを吸収するインク吸収手
   段と、 前記印字ヘッドのインク吐出面と前記インク吸収手段と
   の間に用紙を案内するための無端状の案内手段と、 該案内手段に付着した前記インクを清掃する清掃手段
   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】 印字中に前記案内手段を駆動する駆動手
   段を更に有す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】 前記駆動手段は、前記印字ヘッドから前
   記インクが空吐出された後に前記案内手段を駆動するこ
   とを特徴とする請求項２記載のインクジェットプリン
   タ。
4. 【請求項４】 前記印字ヘッドのインク吐出面と前記イ
   ンク吸収手段との間に前記用紙が存在しないタイミング
   で前記インクの空吐出を行うよう制御する空吐出制御手
   段を更に設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記
   載のインクジェットプリンタ。
5. 【請求項５】 前記案内手段は無端ワイヤから成り、前
   記駆動手段は溝を円周に沿って有する回転ローラからな
   り、前記溝に前記無端ワイヤが嵌入して駆動され、前記
   ワイヤの直径Ｄｗと前記溝の深さＨｒとの関係はＤｗ＜
   Ｈｒであ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。