JP2003039647A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無処理印刷媒体へのインクジェット印刷を可
能にするため、約１０〜４０ｃＰｓの高粘度インクを噴
射が出来る印字ヘッドの構成を採り、更に高粘度インク
でのインク乾燥時間を確保し、又、当該インクで２色以
上を印刷した時でも、混色が起こらないインクジェット
プリンタを開発する。 【解決手段】 インク粘度１０〜４０ｃＰｓを噴射出来
る吐出力を得るための圧電駆動素子の断面積０．３６平
方ｍｍ以上、及び共通インク通路幅２ｍｍ以上を確保で
きる様に、オンデマンド式インク噴射機構群のノズル間
隔を０．５０８ｍｍ（５０ノズル／１インチ）、又は
０．６７７ｍｍ（３７．５ノズル／１インチ）に設定す
る。インク受離層を持たない無処理印刷媒体に印刷され
た１０〜４０ｃＰｓの高粘度インクが乾燥時間を確保す
るため、該当の印刷領域を６回以上に分割して印刷す
る。該当の印刷領域を２色以上で印刷する時は、１色の
印字ヘッドで当該の印刷領域を印刷した後で２色目の印
字ヘッドで印刷する様に印字ヘッドを配置して、この配
置に対応したプリンタ制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク受離層を設
けない印刷媒体への印刷を可能にするインクジェットプ
リンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットプリンタでは、滲
みを抑える等の目的で、印刷媒体の表面にインク受離層
を設けたインクジェットプリンタ専用印刷媒体を使用
し、この専用印刷媒体に印刷することで解決している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１に、インク受離層
（もしくはインク受容層という）を設けた印刷媒体への
インクジェット印刷の原理を示した模式図を示す。イン
ク受離層を設けたインクジェットプリンタ専用印刷媒体
を用いた場合は、インク受離層がインク溶剤を即座に吸
収するため、インクの乾燥時間が短く、また、同じ印刷
領域にインク色の異なる印字ヘッドで同時に印刷した場
合でも、各々のインク溶剤がインク受離層に吸収される
ため、混色やインク同士のにじみが少ない。そのため、
図２の印刷方法の様に連続した基本印刷走査（ラスタ
ー）間隔で一斉に印刷可能である。しかし、産業界のＰ
ＯＤ（Ｐｒｉｎｔ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ）印刷やＪＩＴ
（Ｊｕｓｔ Ｉｎ Ｔｉｍｅ）生産対応印刷でインクジ
ェットプリンタを採用した場合には、インクジェットプ
リンタ専用印刷媒体を用いる事によるコストアップが大
きな課題として残る。

【０００４】本発明の目的は、インク受離層を設けない
印刷媒体に印刷可能なインクジェットプリンタを提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決する手段】上記問題を解決するため、本発
明では、圧電駆動素子と、振動板と、インク室と、共通
インク通路と、リストリクタと、ノズル穴を有するオリ
フィスプレートと、圧電駆動素子駆動回路等から成るオ
ンデマンド式インク噴射機構群を具備した印字ヘッドを
搭載したインクジェットプリンタにおいて、インク受離
層を設けない無処理印刷媒体へのインクジェット印刷を
可能とするため、使用するインク粘度を１０〜４０ｃＰ
ｓの高粘度インクとし、前記無処理印刷媒体に印刷され
た前記高粘度インクのインク乾燥時間を確保するため、
当該インクジェットプリンタの基本印刷走査間隔（０．
０４２３ｍｍ＝６００ｄｐｉ相当）を、６倍以上の間隔
に分散して印刷する事を特徴とする。

【０００６】また、分散して印刷する事によって印刷速
度が低下する点をカバーするため、印字ヘッドの印刷可
能な幅を、２．５インチ（６３．５ｍｍ）以上に広くす
る事を特徴とする。

【０００７】また、インク色の異なる印字ヘッドを有し
た多色プリンタ構成の場合、各色の印字ヘッドの印刷可
能域がオーバラップする事がない様に、各色の印字ヘッ
ドを印刷可能域の幅だけ順次ずらした配置を採り、同じ
印刷域に２色以上の印刷を行う場合には、先ず１色目の
印字ヘッドで印字ヘッドの印刷幅分だけ印刷した後に、
用紙を印字ヘッドの印刷可能域分だけ搬送方向にずら
し、２色目以降も同様に印字する事を特徴とする。

【０００８】また、インク粘度が１０〜４０ｃＰｓの高
粘度インクを確実に噴射できる様にするため、当該オン
デマンド式インク噴射機構群の圧電駆動素子の断面積を
０．３６平方ｍｍ以上とし、更に、前記高粘度インクを
確実に供給するため、共通インク通路幅を２ｍｍ以上と
する事を特徴とする。

【０００９】また、当該オンデマンド式インク噴射機構
群のノズル穴（インク噴射口）ピッチを０．５０８ｍｍ
（５０ノズル／１インチ）、又は０．６７７ｍｍ（７５
ノズル／２インチ）に設定する事を特徴とする。更に、
最大の印刷速度を引き出すため、当該オンデマンド式イ
ンク噴射機構群を２列に配置して、１列目のノズル穴
（インク噴射口）間隔の中間に、２列目のノズル穴（イ
ンク噴射口）を配置させて、実質のノズル穴間隔を請求
項１の最小条件と合せるを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図３に、本発明による無処理印刷
媒体へのインクジェット印刷の原理を示した模式図を示
す。インク受理層を設けない印刷媒体に印刷するために
は、インク溶剤の含有量を減らして、インク滴の流れ出
しを抑えることで対応できる。インク受離層を設けない
用紙や有機フィルムや板材等で予備検討をした結果、図
３を満足させるにはインク粘度を１０〜４０ｃＰｓ（印
刷媒体により、適正値が異なる）の範囲で高くする必要
がある事が判った。因みに、従来のオンデマンド式イン
ク噴射機構用のインク粘度は２〜４ｃＰｓ付近が多い。

【００１１】図５は、インク粘度１０〜４０ｃＰｓの高
粘度インクを噴射できる、本発明による印字ヘッドの印
字面側から見た平面図である。オリフィスプレート２の
裏側に、オンデマンド式インク噴射機構群が２列実装さ
れている。それらのインク噴射口に当たるノズル穴１
が、１列当たり１２８個並んでいる。Ｎ１、Ｎ３、Ｎ
５、…、Ｎ２５５は、１列目のインク噴射口（ノズル穴
１）の番号で、Ｎ２、Ｎ４、Ｎ６、…、Ｎ２５６は、２
列目のインク噴射口（ノズル穴１）の番号である。１列
当たり１２８個での対応印刷幅は、５０ノズル／１イン
チ×１２８ノズル＝２．５６インチ（約６５ｍｍ）であ
る。２列のインク噴射機構群を合せての実質ノズル・ピ
ッチＭは、Ｍ＝０．２５４ｍｍ（１００ノズル／１イン
チ＝１００ｄｐｉ相当）となる。印字ヘッド１０は、印
字ヘッド取付ベース１１と印字ヘッド取付穴１４を用い
て、図７の印字ヘッド取付台３２に図５の平面を印刷媒
体に対面するようにして搭載される。

【００１２】図５における説明は、１発当たりのインク
吐出量が３０〜７５ｐｌ位を目標としたノズル・ピッチ
Ｌ＝０．５０８ｍｍ（５０ノズル／１インチ）の例であ
る。１発当たりのインク吐出量が７５〜１２０ｐｌ位を
目標する場合には、ノズル・ピッチＬ＝０．６７７ｍｍ
（７５ノズル／２インチ）となり、インク噴射機構群が
３列で実装されるが、ここでは説明を省略する。

【００１３】６回以上（６ラスター以上毎）に分散して
印刷する事と、圧電駆動素子（ＰＺＴ）の断面積：０．
３６平方ｍｍ以上を確保するため、ノズル穴（インク噴
射口）ピッチを０．５０８ｍｍとする必要がある。しか
し、これは、１２ラスターに相当することになる。従っ
て、当該印字ヘッドの実質ノズル・ピッチを６ラスター
（０．２５４ｍｍ＝１００ｄｐｉ）相当にするには、当
該印字ヘッドのインク噴射機構群を２列実装にして、更
に１列目のノズル穴（インク噴射口）間隔の中間に２列
目のノズル穴（インク噴射口）位置を配設する。これに
より、本発明の必要条件を満足させながら最大の印刷速
度を得ることが可能となる。

【００１４】前記高粘度インク（１０〜４０ｃＰｓ）を
確実に噴射できる吐出力を得るには、当該オンデマンド
式インク噴射機構群の圧電駆動素子（ＰＺＴ）の断面積
が０．３６平方ｍｍ（列方向０．２４ｍｍ、横幅１．５
ｍｍ）＜計算上＞以上、及び共通インク通路幅を２ｍｍ
＜計算上＞以上の印字ヘッド構成を必要とする。

【００１５】上記の値を確保するために、当該オンデマ
ンド式インク噴射機構群のノズル穴（インク噴射口）ピ
ッチを０．５０８ｍｍ（５０ノズル／１インチ）、又は
０．６７７ｍｍ（７５ノズル／２インチ）とする。

【００１６】図６は、図５のＡＡ’断面で見た、本発明
に供するオンデマンド式インク噴射機構の断面図であ
る。プリンタ制御回路２１の指示により、印字ヘッド制
御回路２０の該当ノズルが選択され、駆動信号が付勢さ
れると、ＰＺＴ駆動回路１９がオンして圧電駆動素子１
３に電圧が印加される。この時、圧電駆動素子１３に変
位が起こり、振動板７に変位を与え、インク室３のイン
クを押してノズル穴１からインクを噴射する。共通イン
ク通路８は、インク補給源からのインクをインク室３に
導く幹路である。リストリクタ５は、共通インク通路８
からインクをインク室３に導く通路であるが、インク噴
射時の逆流を防ぐため、狭い通路で構成されている。図
６の圧電駆動素子（ＰＺＴ）１３は、本発明の高粘度イ
ンク（１０〜４０ｃＰｓ）を確実に噴射できる吐出力を
得るため、断面積を０．３６平方ｍｍ＜計算値＞以上に
設計する。

【００１７】電極を貼り付けた圧電駆動素子素材（角
材）に歯幅０．２２ｍｍのダイシングカッターで溝を入
れ、１列１２８個のインク噴射機構群に配設する。歯幅
０．２２ｍｍのダイシングカッターで溝を入れた時の列
方向幅は、０．２８８ｍｍであるが、カッターの歯の公
差や振れ幅等で溝幅が広くなった最悪条件でも、列方向
幅０．２４ｍｍ以上は確保できる。従って、圧電駆動素
子（ＰＺＴ）１３の断面積０．３６平方ｍｍ＜計算値＞
以上を確保するには、圧電駆動素子（ＰＺＴ）１３の横
幅を１．５ｍｍ以上に設計する。

【００１８】図４は、本発明の印刷方法を示した模式図
である。インク受離層を設けない印刷媒体で、高粘度イ
ンクを使用して印刷した場合のインク乾燥時間を確保す
るため、印字ヘッドの対応印刷領域内で、印字ヘッドの
基本印刷走査（ラスター）間隔を６倍以上に分散して印
刷することで、対処出来る事が予備検討で分かってい
る。

【００１９】また、印字ヘッドの対応印刷領域内で６ラ
スター以上に分散して印刷する事で印刷速度が低下する
問題は、１スキャン（印字ヘッドのシリアル移動１回）
当たりの対応印刷幅を６倍以上にすれば、カバーでき
る。具体的には１スキャン当たり２．５インチ（６３．
５ｍｍ）以上にする。

【００２０】図７は、本発明を適用したインクジェット
プリンタの平面図である。印字ヘッド取付台３２の上
に、４式（黒インク用とカラー用３種）の印字ヘッド１
０の印字可能域１２がオーバラップしない様に、印字ヘ
ッド取付ネジ１５により取り付ける。印字ヘッド取付台
３２は、スライド軸受３４を介して、印字ヘッド取付台
移動レール３３に係合されている。このヘッド取付け台
は、図６のプリンタ制御回路２１からのＳ ＦＥＥＤ−
Ｐ信号を受け取り、シリアル駆動モータ３６を駆動し、
無処理印刷媒体３７の上をシリアル移動動作する構成で
ある。上下２本の印字ヘッド取付台移動レール３３は、
プリンタ側フレーム３１に支持されている。印字ヘッド
１０の印字動作は、当該移動動作で無処理印刷媒体３７
の印字位置と該当する印字ヘッドの該当するノズル穴
（インク噴射口）が、整合した時に、図６のプリンタ制
御回路２１からのＰＲＩＮＴｎ−Ｐ信号を受け取って実
施される。

【００２１】無処理印刷媒体上の同じ印刷領域に２色以
上を印刷する場合は、印字ヘッドの印刷対応幅だけ、先
ず１色目を本発明の印刷方法（６ラスター以上に分散し
て印刷）で行ない、１色目の印刷が完了した時に、印刷
媒体を２色目のヘッドの印字開始位置まで搬送し、２色
目の印刷を行うようにする。

【００２２】タイミングベルト３５は、同期ズレを起こ
さずに、シリアル移動動作をさせるための伝達機構であ
る。本発明のインクジェットプリンタの印刷対象である
無処理印刷媒体３７は、媒体搬送軸３８と媒体保持軸３
９とに保持されており、図６のプリンタ制御回路２１か
らのＭ ＦＥＥＤ−Ｐ信号を与えることで、印媒体搬送
モータ４１を駆動し、減速機構４０を介して無処理印刷
媒体３７の送り量が制御される。媒体搬送軸３８と媒体
保持軸３９は、プリンタ側フレーム３１に支持されてい
る。

【００２３】図８は、本発明による１色インクジェット
プリンタの基本動作タイムチャート図である。Ｍ ＦＥ
ＥＤ−Ｐ信号は、図６のプリンタ制御回路２１からの印
刷媒体の送り量を制御する信号である。最初の長パルス
は、該当する印字ヘッドの位置に送る信号で、次の短パ
ルスは、本発明に基づく分散印刷のために基本印字走査
（ラスタ―）間隔：０．０４２３ｍｍ＝６００ｄｐｉ相
当を微送りする信号である。Ｓ ＦＥＥＤ−Ｐ信号は、
印字動作を行うため、シリアル移動動作を行っている期
間を示す信号である。ＰＲＩＮＴ１−Ｐ信号は、当該１
色の印字ヘッドのインク噴射機構が印字データと同期し
た際の信号である。

【００２４】図９は、本発明による２色インクジェット
プリンタの基本動作タイムチャート図である。Ｍ ＦＥ
ＥＤ−Ｐ信号は、図６のプリンタ制御回路２１からの印
刷媒体の送り量を制御する信号である。最初の長パルス
は、該当する印字ヘッドの位置に送る信号で、次の短パ
ルスは、本発明に基づく分散印刷のために基本印字走査
（ラスタ―）間隔：０．０４２３ｍｍ＝６００ｄｐｉ相
当を微送りする信号である。Ｓ ＦＥＥＤ−Ｐ信号は、
印字動作を行うため、シリアル移動動作を行っている期
間を示す信号である。ＰＲＩＮＴ１−Ｐ信号は、当該１
色の印字ヘッドのインク噴射機構が印字データと同期し
た際の示す信号である。ＰＲＩＮＴ２−Ｐは、本発明に
よる２色目の印字ヘッドのインク噴射機構が当該印字デ
ータと同期した際の信号である。

【００２５】

【発明の効果】グラフィック用途のインクジェットプリ
ンタの運用コスト比率は、インクジェットプリンタの購
入＆維持コスト：約１４％、インク代：約２６％、印刷
媒体（有インク受離層）コスト：約５６％、サービス費
用：約４％との報告がある。本発明による、インク受離
層を設けない従来の印刷媒体をそのまま用いられれば、
印刷媒体コストを１／２〜１／３に低減できるので、全
体の運用コストに対して約１９〜２８％削減できる見込
みである。

【００２６】更に、本発明によれば、インク受離層を設
けにくい金属やタイル（陶器）等にもインクジェットプ
リンタ印刷が可能になるため、インクジェットプリンタ
適用範囲が拡大でき、当該プリンタの拡販に寄与でき
る。また、従来の無処理印刷媒体がそのまま用いられる
ので、従来印刷機で事前に印刷した印刷物にインクジェ
ットプリンタによるＰＯＤ（Ｐｒｉｎｔ Ｏｎ Ｄｅｍ
ａｎｄ）追加印刷が可能になる。

【００２７】従来の印刷媒体をそのまま用いる事が可能
になるため、ＪＩＴ（Ｊｕｓｔ Ｉｎ Ｔｉｍｅ）生産
対応の多種少数生産にもインクジェットプリンタの導入
が可能になる。また、コストアップが抑えられので、イ
ンクジェットプリンタを用いたサービスを低価格で提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来発明によるインク受離層を設けた印刷媒
体へのインクジェット印刷の原理を示した模式図

【図２】 従来発明によるインクジェット印刷の原理説
明図

【図３】 本発明による無処理印刷媒体へのインクジェ
ット印刷の原理を示した模式図

【図４】 本発明のインクジェット印刷の方法を示した
模式図

【図５】 本発明の例を示した印字ヘッドの印字面から
見た平面図

【図６】 本発明に供するオンデマンド（間欠駆動）式
インク噴射機構の断面図と制御ブロック図

【図７】 本発明を適用したインクジェットプリンタの
平面図

【図８】 本発明による１色インクジェットプリンタの
基本動作タイムチャート図

【図９】 本発明による２色インクジェットプリンタの
基本動作タイムチャート図

【符号の説明】

図において、１はノズル穴、２はオリフィスプレート、
３はインク室、５はリストリクタ、７は振動板、８は共
通インク通路、１０は印字ヘッド、１１は印字ヘッド取
付ベース、１２は印字ヘッドの印字可能域、１３は圧電
駆動素子（ＰＺＴ）、１４は印字ヘッド取付穴、１５は
印字ヘッド取付ネジ、１６は支持基板、１７は個別電
極、１８は共通電極、１９はＰＺＴ駆動回路、２０はＩ
Ｊヘッド制御回路、２１はプリンタ制御回路、３１はプ
リンタ側フレーム、３２は印字ヘッド取付台、３３は印
字ヘッド取付台移動レール、３４はスライド軸受、３５
はタイミングベルト、３６はシリアル駆動モータ、３７
は無処理印刷媒体、３８は媒体搬送軸、３９は媒体保持
軸、４０は減速機構、４１は媒体搬送モータである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電駆動素子と、振動板と、インク室と、
   共通インク通路と、リストリクタと、ノズル穴を有する
   オリフィスプレートと、圧電駆動素子駆動回路等から成
   るオンデマンド式インク噴射機構群を具備した印字ヘッ
   ドを搭載したインクジェットプリンタにおいて、 インク受離層を設けない無処理印刷媒体へのインクジェ
   ット印刷を可能とするため、使用するインク粘度を１０
   〜４０ｃＰｓの高粘度インクとし、前記無処理印刷媒体
   に印刷された前記高粘度インクのインク乾燥時間を確保
   するため、当該インクジェットプリンタの基本印刷走査
   間隔（０．０４２３ｍｍ＝６００ｄｐｉ相当）を、６倍
   以上の間隔に分散して印刷する事を特徴とするインクジ
   ェットプリンタ。
2. 【請求項２】分散して印刷する事によって印刷速度が低
   下する点をカバーするため、印字ヘッドの印刷可能な幅
   を、２．５インチ（６３．５ｍｍ）以上に広くする事を
   特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 【請求項３】インク色の異なる印字ヘッドを有した多色
   プリンタ構成の場合、各色の印字ヘッドの印刷可能域が
   オーバラップする事がない様に、各色の印字ヘッドを印
   刷可能域の幅だけ順次ずらした配置を採り、同じ印刷域
   に２色以上の印刷を行う場合には、先ず１色目の印字ヘ
   ッドで印字ヘッドの印刷幅分だけ印刷した後に、用紙を
   印字ヘッドの印刷可能域分だけ搬送方向にずらし、２色
   目以降も同様に印字する事を特徴とする請求項１に記載
   のインクジェットプリンタ。
4. 【請求項４】インク粘度が１０〜４０ｃＰｓの高粘度イ
   ンクを確実に噴射できる様にするため、当該オンデマン
   ド式インク噴射機構群の圧電駆動素子の断面積を０．３
   ６平方ｍｍ以上とし、更に、前記高粘度インクを確実に
   供給するため、共通インク通路幅を２ｍｍ以上とする事
   を特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリン
   タ。
5. 【請求項５】当該オンデマンド式インク噴射機構群のノ
   ズル穴ピッチを０．５０８ｍｍ（５０ノズル／１イン
   チ）、又は０．６７７ｍｍ（７５ノズル／２インチ）に
   設定する事を特徴とする請求項４に記載のインクジェッ
   トプリンタ。
6. 【請求項６】最大の印刷速度を引き出すため、当該オン
   デマンド式インク噴射機構群を２列に配置して、１列目
   のノズル穴間隔の中間に、２列目のノズル穴を配置させ
   て、実質のノズル穴間隔を請求項１の最小条件と合せる
   事を特徴とする請求項１乃至５に記載のインクジェット
   プリンタ。