JP2003103839A

JP2003103839A - 手動走査型印字装置

Info

Publication number: JP2003103839A
Application number: JP2001301545A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Inoue; 斉逸井上; Takashi Hoshino; 貴星野; Toshiya Kojima; 俊也小島
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】印字方向姿勢にかかわらず、特に横向きにイン
クを吐出する場合にも、吐出着弾後のインクが流れるこ
とのないようにする。【解決手段】印字対象に対して、インク液滴を吐出する
インク吐出ノズルを有する印字ヘッドを、手動走査によ
り前記印字対象上を移動する可動ハウジング内に組み込
んだ手動走査型印字装置であって、前記印字対象上に形
成される最小印字単位を複数の微小ドットで形成し、前
記印字ヘッドが、１回のインク吐出で前記微小ドットを
形成する微小ドット形成手段を備えたことを特徴とする
手動走査型印字装置を提供することにより前記課題を解
決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手動走査型印字装
置に係り、特に、インクジェット式ハンディプリンタで
壁面等に印字する場合のように、インクを横向きに吐出
する場合においても、吐出着弾後のインクが流れること
のない手動走査型印字装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インク液滴をノズルから吐出させて記録
媒体（印字対象）上に印字（文字や画像の記録）を行う
（据え置き型の）インクジェットプリンタ（印字装置）
は、通常、単票紙やロール紙等の記録媒体を装置内に取
り込み、これを搬送手段により搬送しつつ印字を行う。

【０００３】例えば、印字対象に対し、インクを吐出す
るノズルが一方向に配列された、いわゆるラインヘッド
タイプの印字ヘッドを用いるインクジェットプリンタで
あれば、印字ヘッドは固定されており、印字対象を所定
の印字位置に位置しつつ、ノズルの配列方向（主走査方
向）と直交する方向（副走査方向）に印字対象を連続的
に搬送することにより、印字対象に対し、印字データを
印字する。

【０００４】しかし、このような据え置き型のプリンタ
（インクジェットプリンタ）では、単票紙やロール紙等
の印字対象を搬送機構により搬送しつつ印字するように
しているため、搬送できないような厚い物体等、あるい
は建物の床面や壁面等の場所のように、そもそも印字装
置内に取り込むことができないものに対しては印字する
ことができなかった。そこで、従来これら搬送できない
厚い物体や建物の床面、壁面等にも印字できるように、
手動走査型（ハンディタイプ）の印字装置が開発されて
いる。

【０００５】例えば、特開平９−２７７５６５号公報に
は、手動印字装置のボディ内部の下端にローラ及びイン
クジェット式の記録ヘッドが設けられ、ローラにローラ
とともに回転するプーリを配置し、このプーリからベル
トによってローラの回転力をエンコーダの回転円盤に伝
達して、ローラの回転速度を検出し、ローラの回転速度
に合わせて、印字データを記録ヘッドに出力制御すると
ともに、前記ローラの回転力により駆動されるポンプに
よりインクを加圧し、調圧弁により調圧して、インクタ
ンクから記録ヘッドに、インクを一定圧で供給するよう
にして印字を行うことにより、装置の姿勢や向きに関係
なく印字動作を可能とした手動印字装置が開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平９−２７７５６５号公報に記載されたものは、ハン
ディプリンタの方向姿勢に制約を受けることなく、イン
ク供給できるという利点はあるものの、例えば、壁面等
に向かって横向きで、インクを吐出する場合には、吐出
着弾後のインクが流れる（垂れる）という問題がある。

【０００７】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、印字方向姿勢にかかわらず、特に横向き
にインクを吐出する場合にも、吐出着弾後のインクが流
れることのない手動走査型印字装置を提供することを課
題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、印字対象に対して、インク液滴を吐出す
るインク吐出ノズルを有する印字ヘッドを、手動走査に
より前記印字対象上を移動する可動ハウジング内に組み
込んだ手動走査型印字装置であって、前記印字対象上に
形成される最小印字単位を複数の微小ドットで形成し、
前記印字ヘッドが、１回のインク吐出で前記微小ドット
を形成する微小ドット形成手段を備えたことを特徴とす
る手動走査型印字装置を提供する。

【０００９】また、前記微小ドット形成手段は、前記最
小印字単位を複数の前記インク吐出ノズルから同時にイ
ンク液滴を吐出して形成するマルチノズルであることが
好ましい。

【００１０】また、前記微小ドット形成手段は、超音波
により前記インク吐出ノズルからインクミストを噴射さ
せる超音波振動手段であることが好ましい。

【００１１】また、前記可動ハウジングの手動走査方向
上流側に前記印字対象を加熱するプレヒート手段を設け
たことが好ましい。

【００１２】また、前記手動走査型印字装置であって、
さらに、前記可動ハウジングの姿勢を検出する姿勢検出
手段を備え、検出された可動ハウジングの姿勢から前記
インク吐出ノズルがインク液滴を横方向に吐出するよう
な態勢にある場合には、印字対象上に印字する画像全体
についてのインクの総吐出量を低減して印字することが
好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の手動走査型印字装
置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳
細に説明する。

【００１４】まず、本発明の第１実施形態について説明
する。本発明に係る手動走査型印字装置は、壁面等に対
し横向きにインクを吐出した場合にインクが流れないよ
うにするために、印字対象上に形成される最小印字単位
を、複数の微小ドットで形成し、印字ヘッドが、１回の
インク吐出で前記微小ドットを形成する微小ドット形成
手段を備えるようにしたものであるが、本実施形態の手
動走査型印字装置は、この微小ドット形成手段をマルチ
ノズルで構成したインクジェット式のハンディプリンタ
である。

【００１５】図１に、本実施形態の手動走査型印字装置
の概略を示す。図１に示すように、手動走査型印字装置
１０は、手動走査により印字対象Ｐ上を移動する可動ハ
ウジング１２と、ローラ１４（前ローラ１４ａ、後ロー
ラ（補助輪）１４ｂ）、ローラ１４の回転速度（回転
数）を検出するエンコーダ１８、インクジェット式の印
字ヘッド２０、インクタンク２２、インク圧調整手段２
４及びこれらを制御する制御装置２６を有して構成され
る。手動走査型印字装置１０の制御装置２６には、キー
ボードやホストコンピュータ等の入力手段２８から画像
情報や制御信号が入力される。

【００１６】なお、手動走査型印字装置１０は、ローラ
１４を印字対象Ｐに接触させながら、印字対象Ｐ上を図
に矢印Ａで示す方向にユーザによって手動で走査され
る。このとき、手動走査型印字装置１０を、床面（水平
面）に沿って走査する場合と、壁面（垂直面）に沿って
走査する場合とで、インクの供給状態やインク吐出状態
が異なるため、可動ハウジング１２の姿勢（重力方向に
対する傾き）を検出するための姿勢検出手段３０が可動
ハウジング１２内に設けられている。

【００１７】可動ハウジング１２は、人が手に持って印
字対象Ｐ上を走査しやすいように略四角柱状の筐体に形
成されているが、形状はこれに限定されるものではな
い。可動ハウジング１２下部には、可動ハウジング１２
（手動走査型印字装置１０本体）を印字対象Ｐ上に滑ら
かに移動させるためのローラ（前ローラ１４ａ、後ロー
ラ１４ｂ）がそれぞれ軸１６ａ、１６ｂを中心として回
転自在に設けられている。このとき、前ローラ１４ａ
は、インクジェットによる印字に先立ち印字対象Ｐを加
熱することで、印字対象Ｐに印字されたインクの乾燥を
促進するためのプレヒートローラ（プレヒート手段）の
役割をも兼ねている。なお、プレヒート手段としては、
当然このようなヒートローラに限定されるものではな
く、例えばランプヒータ等の他のプレヒート手段でもよ
い。また、後ローラ１４ｂは、例えばインク吐出位置に
おいて、印字対象Ｐの位置を一定に保つことによって高
画質な画像の記録を可能とする補助輪の役割を有するよ
うにしてもよい。また、前ローラ１４ａの回転速度（回
転数）は、エンコーダ１８によって検出され制御装置２
４に入力される。

【００１８】印字ヘッド２０は、インクジェットタイプ
の印字手段であり、本実施形態では、微小ドット形成手
段としてマルチノズルを有しているが、これについては
後述する。インクタンク２２は、印字ヘッド２０にイン
クを供給するためのものであり、インク圧調整手段２４
を介して所定圧に調整されてインクが供給される。イン
ク圧調整手段２４は、制御装置２６によって制御されて
いる。制御装置２６は、入力手段２８から入力される制
御信号やエンコーダ１８から入力される前ローラ１４ａ
の回転速度に基づいて、入力手段２８から入力される画
像情報（印字データ）を、印字ヘッド２０に伝達し、イ
ンク液滴を印字対象Ｐに向けて吐出することにより印字
（記録）を行う。

【００１９】また、姿勢検出手段３０は、手動走査型印
字装置１０の本体である可動ハウジング１２の姿勢すな
わち可動ハウジング１２が重力方向となす角度を検出す
るものである。これによりインク吐出方向が下向き（鉛
直方向）か横向き（水平方向）かがわかる。姿勢検出手
段３０としては、特に限定されるものではなく、例え
ば、公知の加速度センサ（Ｇ−センサ）等を用いること
ができる。姿勢検出手段３０の検出信号は制御装置２６
に入力される。

【００２０】図２に、印字ヘッド２０の概略構成を、可
動ハウジング１２を下側（印字対象側）から見た底面図
として示す。印字ヘッド２０の下部（印字対象Ｐに面す
る側）にはノズル基板３２が設けられ、ノズル基板３２
に複数の微小なインク吐出ノズル３４ａで構成されるマ
ルチノズル３４が複数、手動走査方向（副走査方向）Ａ
と直交する方向に並んで設けられている。マルチノズル
３４が設けられている部分（印字領域）は、図に矢印Ａ
で示す手動走査方向に対し直角方向に最大記録幅で形成
されている。

【００２１】マルチノズル３４は、図に示したものは、
簡単のため４つのインク吐出ノズル（微小ノズル）３４
ａで構成されているが、これに限定されるものではな
く、一般に、複数の微小ノズルから構成される。各微小
ノズル３４ａから同時にインク液滴が吐出され、印字対
象Ｐ上に複数の微小ドットが形成される。この１つのマ
ルチノズル３４（図では４つの微小ノズル３４ａから構
成される）によって印字対象Ｐ上に形成される複数の微
小ドットが最小印字単位となる。

【００２２】以下、本実施形態の作用を説明する。手動
走査型印字装置１０が印字対象Ｐ上で手動走査（副走
査）され、前ローラ１４ａが回転すると、前ローラ１４
ａはプレヒートローラを兼ねているので、印字ヘッド２
０により、印字に先立って印字対象Ｐの印字部分が加熱
される。また、前ローラ１４ａの回転がエンコーダ１８
によって検出され、制御装置２６に入力される。一方、
入力手段２８から文字あるいは画像等の印字データが制
御装置２６に入力される。制御装置２６は、これらの情
報をもとに各部を制御する。

【００２３】すなわち、制御装置２６により、前ローラ
１４ａの回転量に合わせて、印字データの出力制御が行
われ、印字ヘッド２０が駆動され、前ローラ１４ａによ
りプレヒートされた印字対象Ｐ上にインク液滴が吐出さ
れ、印字（文字あるいは画像の記録）が行われる。この
とき、姿勢検出手段３０により、可動ハウジング１２の
姿勢、すなわちインク液滴の吐出方向が検出され、制御
装置２６により、このインク吐出方向に応じてインク圧
調整手段２４が制御される。

【００２４】例えば、図３に示すように、手動走査型印
字装置１０が床面等の水平面Ｐ１上を手動走査方向Ａに
印字する場合には、入力された印字データに応じて普通
にインクを印字ヘッド２０に供給するようにインク圧調
整手段２４を制御し、壁面等の垂直面Ｐ２に印字する場
合には、通常よりもインク圧を低くして総インク吐出量
を減らし、垂直面Ｐ２に吐出着弾したインク液滴が垂れ
るのを防止するようにする。

【００２５】本実施形態においては、印字ヘッド２０に
マルチノズル３４を形成して、これによりインク液滴を
複数の微小な液滴として吐出し、印字対象Ｐ２上に複数
の微小ドットを成形するようにしている。これにより、
インクの総吐出量も低減される。また、微小ドットであ
り、かつ印字対象Ｐ２がプレヒートされているため印字
対象Ｐ２上に吐出着弾したインク液滴の乾燥が速くな
り、インク液滴が流れるのを防ぐことができる。

【００２６】また、垂直面Ｐ２に印字する場合には、制
御装置２６において、入力手段２８から入力される印字
データ（入力画像）のコントラストを下げるようなデー
タ処理（画像処理）を行うことにより、さらにインク吐
出量を低減するようにしてもよい。コントラストを低減
する方法は特に限定はされないが、例えば最高濃度Ｄ−
ｍａｘを減らすようにすればよい。

【００２７】このように、本実施形態によれば、マルチ
ノズルによりインク液滴を微小な液滴として吐出して、
微小ドットを形成するようにし、また併せて横向き吐出
の場合には、入力画像のコントラストを減らして印字す
るようにしたため、印字対象へ着弾後のインク垂れを防
止することができる。なお、コントラストを低減し、イ
ンク吐出量を減らすことにより、画像が薄くなるが、通
常より濃いインクを使用すれば、通常と同じ濃さで印字
することができる。

【００２８】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。本実施形態の手動走査型印字装置は、微小ドット
形成手段を超音波振動手段を備えたノズルで構成したイ
ンクジェット式のハンディプリンタである。

【００２９】本実施形態の手動走査型印字装置全体の概
略構成は図１に示す前記第１実施形態の手動走査型印字
装置１０と同様であり、本実施形態では、その印字ヘッ
ドに超音波振動手段を備えたノズルを有し、インクミス
トを噴射することができるようにした点が異なってい
る。図４に、本実施形態の印字ヘッド１２０の一つのイ
ンク吐出ノズルに対応する構造を示す。なお、図中にお
いて、実際の構造と比較して厚みを誇張して示してい
る。

【００３０】本実施形態の印字ヘッド１２０は、ノズル
プレート４０、基板４２、４４及び４６の４層の積層構
造から成っている。ノズルプレート４０には、インクＩ
をインク液滴として吐出し、あるいはインクミストとし
て噴射するインクノズル４１が設けられる。基板４２
は、ノズルノズルプレート４０及び基板４４とともに、
壁面断面が略放物線形状をしたインク液室４２ａ及びイ
ンク供給路４２ｂを形成する。インク供給路４２ｂは、
インク液室４２ａにインクＩを供給するように、インク
タンク５０に接続される。

【００３１】インク液室４２ａの底面には、基板４４の
肉厚が部分的に薄くなった振動板４４ａが形成されてい
る。また、基板４４の振動板４４ａの下面には、薄膜可
動電極４４ｂが配置され、電圧が常に０（Ｖ）となるよ
うに接地されている。基板４６には、薄膜可動電極４４
ｂと微小間隔、例えば３μｍの間隔で、薄膜固定電極４
６ａが薄膜可動電極４４ｂと対向するように平行に配置
されている。

【００３２】薄膜固定電極４６ａは、図示されない端子
を介して、駆動信号作成部４８に接続される。駆動信号
作成部４８は、発信回路４８ａ、４８ｂ、スイッチ回路
４８ｃ及び制御部４８ｄを備えている。薄膜固定電極４
６ａに、パルス状の制御電圧信号を印加すると、薄膜可
動電極４４ｂと薄膜固定電極４６ａとの間に、電位差Ｖ
１が生じる。電位差Ｖ１の生じた薄膜可動電極４４ｂ及
び薄膜固定電極４４ａは、導電性を有するため、互いに
異なる極性に帯電し、電極間に静電力が働き、振動板４
４ａは下に凸となるように変形する。また、パルス状の
制御電圧に従って電位差Ｖ１が解放されると、振動板４
４ａは復元し、この変形と復元の繰り返しにより、振動
板４４ａは振動を発生する。

【００３３】発信回路４８ａで作成された制御電圧信号
Ｓ１が薄膜固定電極４６ａに印加されると、所定の周波
数ｆ₀で、振動板４４ａは高速に振動して、インク液室
４２ａ内で超音波が発生する。図５（ａ）に示すよう
に、インク液室４２ａは、壁面の断面形状が放物線形状
となっており、インク液室４２ａ内で発生した超音波
は、インク液室４２ａの放物線形状の壁面で反射され、
その放物線の焦点位置Ｆに集束する。この焦点位置Ｆに
集束した超音波の圧力により、インク液面で励起された
表面波の波長より表面波の振幅が大きくなると、インク
ミストＭが、インクノズル４１のインク液面から噴射す
る。

【００３４】一方、発信回路４８ｂで作成された制御電
圧信号Ｓ２が、薄膜固定電極４６ａに印加されると、前
記インクミストＭが噴射される場合の振動板４４ａの周
波数ｆ₀に比べて低い周波数ｆ₁で振動板４４ａが振動
する。そして、この振動において、振動板４４ａが下に
凸となった状態から復元する際に、インク液室４２ａ内
の圧力が急激に上昇することにより、図５（ｂ）に示す
ように、インクノズル４１からインク液滴Ｂが吐出され
る。

【００３５】このように、薄膜固定電極４６ａが制御電
圧信号Ｓ１を受け取ることで、インクノズル４１から複
数の微小なインク液滴からなるインクミストＭを噴射
し、また薄膜固定電極４６ａが制御電圧信号Ｓ２を受け
取ることで、インクノズル４１からインク液滴Ｂを吐出
する。なお、制御電圧信号Ｓ１及びＳ２の切り換えは、
制御部４８ｄによって制御されたスイッチ回路４８ｃに
よって行われる。

【００３６】本実施形態においては、振動板４４ａ、薄
膜可動電極４４ｂ及び薄膜固定電極４６ａを備え、静電
気を利用して振動板４４ａを振動させる静電容量型アク
チュエータを印字ヘッドに用いたが、このような静電容
量型アクチュエータに換えて、制御電圧信号に応じて振
動板を機械的に振動させるピエゾタイプのアクチュエー
タを用いるようにしてもよい。

【００３７】本実施形態における印字動作は、前記第１
実施形態の場合と同様である。人（ユーザ）が手動走査
型印字装置を手に持ち、印字対象上を手動走査する。こ
のとき、前記第１実施形態と同様に、前ローラが回転す
ると、前ローラと兼用されたあるいは独立のプレヒート
手段により、インク液滴の乾燥を早めるために、印字直
前の印字対象が加熱される。入力手段から文字あるいは
画像等の印字データが制御部４８ｄに入力される。ま
た、前ローラの回転量がエンコーダから制御部４８ｄに
入力される。制御部４８ｄは、これらの情報に基づい
て、印字動作を制御する。

【００３８】例えば、図３に示すように、床面のような
水平面Ｐ１に印字する場合には、前記スイッチ回路４８
ｃで切り換えて、発信回路４８ｂで作成された制御電圧
信号Ｓ２を薄膜固定電極４６ａに印加するようにして、
インクノズル４１からインク液滴Ｂを吐出させて印字す
るようにする。また、壁面のような垂直面Ｐ２に印字す
る場合には、前記姿勢検出手段により、横向きにインク
を吐出する態勢にあることを検出したら、前記スイッチ
回路４８ｃを切り換えて、発信回路４８ａで作成された
制御電圧信号Ｓ１を薄膜固定電極４６ａに印加するよう
にして、インクノズル４１から複数の微小なインク液滴
から成るインクミストＭを噴射して、印字するようにす
る。

【００３９】このようにすることで、壁面のような垂直
面に横向きにインクを吐出する場合においても、印字対
象に着弾したインク液滴が流れるようなことはなく、ま
た、インクの乾燥も速くなる。また、このとき、同時
に、入力された印字データ（画像データ）の最高濃度を
低減することにより、コントラストを低減して、さらに
インク総吐出量を減らすようにしてもよい。この場合に
おいて、通常と同じ濃度を得ようとするときには、イン
クの濃度を濃くすればよい。

【００４０】以上説明したように、これらの実施形態に
よれば、吐出するインクの液滴を複数の微小な液滴と
し、印字対象上に微小なドットを形成するようにしたた
め、たとえ横向きにインクを吐出するような場合であっ
ても、垂直面等の印字対象上に着弾したインク液滴が流
れるのを防止して、印字された画像が汚れるのを防ぐこ
とができる。

【００４１】以上、本発明の手動走査型印字装置につい
て詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろん
である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、微小
液滴を吐出するようにして、印字対象上に複数の微小ド
ットを形成するようにしたため、印字対象上に着弾した
インク液滴が流れるのを防ぎ、またインクの乾燥時間も
短縮することが可能となり、高品質な印字を行うことが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る手動走査型印字
装置の概略を示す側面図である。

【図２】図１の手動走査型印字装置の印字ヘッドを示
す底面図である。

【図３】本実施形態の手動走査型印字装置の使用状態
を示す説明図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係る手動走査型印字
装置の印字ヘッドの概略を示すブロック図である。

【図５】（ａ）は、図４の印字ヘッドでインクミスト
を噴射する様子を示す説明図であり、（ｂ）は、図４の
印字ヘッドでインク液滴を吐出する様子を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１０手動走査型印字装置１２可動ハウジング１４ローラ１４ａ前ローラ１４ｂ後ローラ１６ａ、１６ｂ軸１８エンコーダ２０、１２０印字ヘッド２２インクタンク２４インク圧調整手段２６制御装置２８入力手段３０姿勢検出手段３２ノズル基板３４マルチノズル３４ａインク吐出ノズル（微小ノズル）４０ノズルプレート４２、４４、４６基板４２ａインク液室４２ｂインク供給路４４ｂ薄膜可動電極４６ａ薄膜固定電極４８駆動信号作成部４８ａ，４８ｂ発信回路４８ｃスイッチ４８ｄ制御部５０インクタンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小島俊也神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地富士写真フイルム株式会社内Ｆターム(参考） 2C055 AA00 AA03 AA10 AA16 2C056 EA16 EB29 EC76 FA04 FA10 HA37 HA38 HA60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印字対象に対して、インク液滴を吐出する
インク吐出ノズルを有する印字ヘッドを、手動走査によ
り前記印字対象上を移動する可動ハウジング内に組み込
んだ手動走査型印字装置であって、前記印字対象上に形成される最小印字単位を複数の微小
ドットで形成し、前記印字ヘッドが、１回のインク吐出
で前記微小ドットを形成する微小ドット形成手段を備え
たことを特徴とする手動走査型印字装置。
【請求項２】前記微小ドット形成手段は、前記最小印字
単位を複数の前記インク吐出ノズルから同時にインク液
滴を吐出して形成するマルチノズルである請求項１に記
載の手動走査型印字装置。
【請求項３】前記微小ドット形成手段は、超音波により
前記インク吐出ノズルからインクミストを噴射させる超
音波振動手段である請求項１に記載の手動走査型印字装
置。
【請求項４】前記可動ハウジングの手動走査方向上流側
に前記印字対象を加熱するプレヒート手段を設けた請求
項１〜３のいずれかに記載の手動走査型印字装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の手動走査
型印字装置であって、さらに、前記可動ハウジングの姿
勢を検出する姿勢検出手段を備え、検出された可動ハウ
ジングの姿勢から前記インク吐出ノズルがインク液滴を
横方向に吐出するような態勢にある場合には、印字対象
上に印字する画像全体についてのインクの総吐出量を低
減して印字するようにしたことを特徴とする手動走査型
印字装置。