JP2009023153A - インクミスト除去装置、インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小液滴を使用するインクジェットプリンタの機内に浮遊する霧状のインク液滴を、効果的に除去又は回収することができるインクミスト除去装置、インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】記録ヘッドとインクタンクとが一体型に形成されているインクカートリッジを、キャリッジに対して着脱可能であるインクジェット記録装置において、マイナスの高電圧を生成する高電圧生成回路を有する。また、上記高電圧生成回路の出力端子に接続され、電子を放出する針状の電極を有するインクミスト除去装置である。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に、インクジェット記録装置の機内に浮遊するインク液滴を除去する発明に関する。

昨今のインクジェットプリンタの高精彩化によって、インク液滴を一層微小化するための技術革新が進んでいる。

図９は、従来のインクジェットプリンタで使用されているインク液滴の体積の推移を示す図である。

図９に示すように、１９９０年当時５０ｐｌ程度の体積を有するインク液滴が、年代と共に微小化され、１９９０年代後半には、既に１０ｐｌを下回り、２０００年には、７ｐｌを達成し、２００４年には、２ｐｌまで微小化されている。

このように、インク液滴の微小化に伴い、記録ヘッドから吐出されるインク液滴は、霧状になり、本来であれば、記録紙上に着弾して画像を形成する筈のインク液滴の一部が、そうならずに、プリンタの機内に浮遊する確率が大きくなる。すなわち、インク液滴の微小化によって、インク液滴が軽量化し、記録紙上に達することができないインク液滴の確率が増大する。

この結果、機内に浮遊するインク液滴が機内に付着し、また、機内に設置されている各種のセンサ等に付着て、これらの機能に弊害を及ぼし、又は、記録動作の最中に記録紙に不必要に付着し、記録紙を汚す等の影響を及ぼす。

従来、インクミストを回収する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００６−１７５７４４号公報

本発明は、小液滴を使用するインクジェットプリンタの機内に浮遊する霧状のインク液滴を、効果的に除去又は回収することができるインクミスト除去装置、インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、記録ヘッドとインクタンクとが一体型に形成されているインクカートリッジを、キャリッジに対して着脱可能であるインクジェット記録装置において、マイナスの高電圧を生成する高電圧生成回路を有する。また、本発明は、上記高電圧生成回路の出力端子に接続され、電子を放出する針状の電極を有するインクミスト除去装置である。

本発明によれば、インクジェットプリンタの機内に浮遊する霧状のインク液滴（又はインクミスト）を効果的に除去又は回収することができるという効果を奏する。

発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。

図１は、本発明の実施例１であるインクジェットプリンタＰＲ１を示す斜視図である。

なお、図１は、便宜上、外装カバーを外した状態を示してある。

インクジェットプリンタＰＲ１は、キャリッジレール２と、キャリッジ４と、黒インクカートリッジ６と、カラーインクカートリッジ８と、ホームポジション１０と、フレキシブルケーブル１４と、キャリッジモータ１６とを有する。また、インクジェットプリンタＰＲ１は、キャリッジベルト１８と、紙送りモータ２０と、ロータリエンコーダ２２と、エンコーダセンサ２４と、制御回路ユニット２６と、給紙ガイド２８と、キャッピング機構３２、３４とを有する。

キャリッジ４上に、黒インクカートリッジ６とカラーインクカートリッジ８とが搭載されている。印字動作の期間中、キャリッジ４が、キャリッジレール２上を往復移動する。キャリッジモータ１６が駆動源になり、キャリッジベルト１８を介して、上記駆動が、キャリッジ４に伝達され、キャリッジ４が往復動する。

一方、ユーザが、給紙ガイド２８に沿って、記録用紙３０をセットし、記録動作の間に、紙送りモータ２０が、所定シーケンスに従い、搬送される。エンコーダセンサ２４とロータリエンコーダ２２との組合せによって、紙送りモータ２０の動作が制御される。すなわち、これらのセンサとエンコーダとによって、紙送り量や紙送り速度が制御される。

なお、キャリッジ４は、スタンバイ時に、ホームポジション１０において待機し、このときに、各インクカートリッジ６、８内の記録ヘッドが、キャッピング機構３２、３４によってそれぞれ保護される。より詳細には、これらのキャッピング機構は、プリンタが使用されない期間に、記録ヘッド内のノズルの目詰まりを防止し、インクがノズル内で固着することを防止する等の役割を果たす。

また、インクカートリッジ６、８内のインクが消耗したために、新たなインクカートリッジに交換する際、図示の交換位置（この例では往復路のほぼ中央）まで、キャリッジ４を移動し、ユーザに、インクカートリッジ交換作業を促す。

上記一連の動作の制御は、制御回路ユニット２６が実現する。また、インクカートリッジ６、８内に存在する記録ヘッド（図示せず）を制御する場合も、制御回路ユニット２６が制御し、様々な制御信号が、フレキシブルケーブル１４を通じて、記録ヘッドに伝達される。

図２は、インクジェットプリンタＰＲ１において、キャリッジ４、黒インクカートリッジ６、及びカラーインクカートリッジ８を、図１中、下側から見上げた図である。

図２中、図１に示す構成要素と同じ構成要素には、同一番号を付してある。

インクジェットプリンタＰＲ１は、黒ヘッド４２と、カラーヘッド４４と、マゼンタノズル５２と、シアンノズル５４と、イエローノズル５６とを有する。

図２に示すように、黒インクカートリッジ６とカラーインクカートリッジ８とは、キャリッジ４によって互いに位置決めされている。そして、結果的に、黒インクカートリッジ６内の黒ヘッド４２と、カラーインクカートリッジ８内のカラーヘッド４４とが、相対的に所定の関係に位置決めされる。図２に示す例では、黒ヘッド４２は、６００ｄｐｉ間隔で、３２０ノズル５０を有し、カラーヘッド４４は、図面左側からマゼンタノズル５２、シアンノズル５４、イエローノズル５６の順にノズル列を有し、それぞれが、６００ｄｐｉ間隔で１２８ノズルを有する。

したがって、黒画像だけの原画を印刷する際には、３２０ノズルの長尺の黒ヘッドが使用されるので、高速印字が実現される。これに対し、カラー画像を印刷するときには、１２８ノズルのカラーヘッド４４と、黒ヘッド４２の一部、たとえば図面上側の１２８ノズルだけが使用される。そして、いわゆる色の４原色ＣＭＹＢｋ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）によってカラー画像が形成される。

図３は、各色のインク液滴が記録ヘッドから吐出されるときの様子を示す図である。

図３に示すように、キャリッジ４が往復移動し、記録用紙３０上に、画像が形成される間、各記録ヘッド４２、５２ｈ、５４ｈ、５６ｈからは、主液滴Ｍｂ、Ｍｃ、サブ液滴Ｓｂ、Ｓｃが吐出される。

主液滴Ｍｂ、Ｍｃは、最初に吐出される大きな液滴であり、サブ液滴Ｓｂ、Ｓｃは、主液滴に続いて吐出される小さな液滴であり、サテライトとも呼ばれる。サブ液滴Ｓｂ、Ｓｃが生成される原理は、本発明の主旨ではないので、ここでは、その説明を省略する。

サブ液滴Ｓｂ、Ｓｃは、一般に、その吐出速度が、主液滴Ｍｂ、Ｍｃに比べて遅いので、記録用紙上で主液滴Ｍｂ、Ｍｃからずれた位置に着弾し、画質を劣化させる要因になり、または、その質量が軽いために、記録用紙上に着弾しない。

したがって、図３に矢印Ａで示すように、機内（インクジェットプリンタＰＲ１の内部）で空気中に浮遊する傾向がある。実際に、ユーザの印刷頻度がかなり高い場合に、機内に浮遊するインク液滴によって、機内に設けられている各種のセンサ類、たとえば図１に示すエンコーダセンサ２４等が汚染され、誤作動を招く等のトラブルが発生する可能性がある。

図９でも示したように、高画質化を求めて、年々、主液滴Ｍｂ、Ｍｃの体積はますます小さくなり、最近では、２ｐｌまたは１ｐｌにまで達している。さらに、最近のハイエンド機では、従来からの色の４原色に相当する基本インクに加え、ライトマゼンタ、ライトシアン、さらにその他の特殊色インクを装備し、合計７色、８色、またはそれ以上のインクを備える製品も登場しつつある。これらによって、小液滴の使用は、増加の一途といえる。

こうした小液滴化によって、上記サブ液滴の機内への飛散が益々増える傾向にあり、一段と深刻な問題である。上記のように、サブ液滴Ｓｂ、Ｓｃの飛散は、インクを機内に付着させ、機内に設置されている各種のセンサ等に付着し、それらの機能に弊害を及し、または、記録動作の最中に記録紙に不必要に付着し、記録紙を汚す等の影響を及ぼし得る。

図４は、本発明によって提案されるインクミスト除去装置７０を示す図である。

インクミスト除去装置７０は、たとえば、図１に示す黒インクカートリッジ６の代わりに装着され、プリンタの機内に充満するインクミストを消滅させる機能を果たす。

インクミスト除去装置７０は、針状のマイナス電極７１を有し、ここに−１ＫＶ前後から−２ＫＶ程度までの高電圧を印加することによって、空気中に直接電子７２を放出する。キャリッジ４の往復移動の間に、電子７２が、マイナス電極７１から、機内に放出され、放出された電子が、空気中の酸素分子等と結合し、マイナスイオンを生成する。そして、この生成されたマイナスイオンが、機内に浮遊するインクミストと結合し、質量の大きなマイナスイオンクラスタが生成され、最終的に、これらが落下し、機内から消滅させる。

本発明の特徴は、本来のインクカートリッジの代わりに装着することができる（本来のインクカートリッジの装着部分に装着可能である）インクミスト除去装置７０を提供する。これによって、キャリッジ４の往復移動の間に、マイナス電極７１から電子を放出することである。これによって、機内に満遍なくマイナスイオンを生成し、生成されたマイナスイオンの効果で、機内のインクミストを消滅する。

本発明の別の特徴は、本来のインクカートリッジ（図１に示す６又は８）へ供給される電源と制御信号の一部とを共有することによって、インクミスト除去装置７０を制御することである。

図５は、インクミスト除去装置７０の構成を示すブロック図である。

インクミスト除去装置７０内の高電圧生成回路１００が、記録ヘッドの駆動電圧を、そのまま利用して動作する。

高電圧生成回路１００は、帰還回路７３と、増幅回路７４と、駆動回路７５と、圧電トランス８０と、抵抗Ｒ１とを有する。

すなわち、図５に示す回路が、図４に示すインクミスト除去装置７０（交換カートリッジ）内に設けられている。本発明の一実施例では、小型軽量化の観点から、圧電トランスを用いて電子を放出する。

圧電トランス８０は、入力部８０ａに、固有共振周波数を持つ電圧を印加すると、機械的な振動を起こし、圧電効果によって、出力部８０ｂに高電圧を生成する。つまり、電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、さらに電気エネルギーへ変換する装置であり、通常、圧電セラミックス等の圧電材料によって構成される。

図６は、圧電トランス８０の詳細な構成を示す図である。

圧電トランス８０は、圧電材料８１と、入力電極８２、８３と、入力端子８４、８５と、出力電極８６と、出力端子８７とを有する。

圧電材料８１の上面、下面上に、入力電極８２、８３が、それぞれ形成され、それぞれの電極は、入力端子８４、８５に接続されている。圧電材料８１の右面上には、出力電極８６が形成され、出力電極８６は、出力端子８７に接続されている。当業者には周知のように、こうした圧電トランス８０は、高出力を得るために、必要に応じて複数個、縦方向に、または横方向に並べて配列される。典型的には、こうした圧電トランス８０の寸法は、長さ５０ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ２〜３ｍｍ程度であり、共振周波数が、４０ＫＨｚ乃至１００ＫＨｚの範囲である。

図５に戻り、圧電トランス８０の発振状態が検出抵抗Ｒ１によって検出され、帰還回路７３、増幅回路７４、及び駆動回路７５を通じて、安定な発振を維持するようにフィードバック制御が実現される。圧電トランス８０の出力信号は、整流回路７６によって整流され、抵抗Ｒ２を介して、出力端子７７に、負の直流高電圧Ｖｏが供給される。出力端子７７は、針状の電極であるマイナス電極７１であり、この結果、ここから電子が空気中に放出される。上記実施例では、出力電圧Ｖｏは、−１ＫＶ乃至−２ＫＶ程度である。なお、整流回路７６は、２個のダイオードＤ１、Ｄ２と、１個のコンデンサＣ１とによって構成されている。抵抗Ｒ２は、整流回路７６と出力端子７７との間に介在され、抵抗Ｒ２は、ユーザが誤って高電圧の出力端子７７に触れた場合に、Ｃ１に充電された電荷によって、ユーザが感電することを防止する。

図７は、図５の圧電トランス８０インバータの共振特性を示す図である。

つまり、図７は、人体得の影響が少ないことを説明する図である。曲線９０は、マイナスイオンが発生されるときに、すなわち高インピーダンス負荷時の周波数特性を示す。これに対して、曲線９２は、人体が針電極であるマイナス電極７１に接触したときの周波数特性を示す。圧電トランス８０は、巻き線トランスとは異なり、出力インピーダンスが極めて高いので、仮に人が誤って針電極に触れても、動作点が９１から９３に瞬時のうちに移行し、出力電圧Ｖｏが人体への影響が少ない電圧に低下する。

次に、本発明のインクミストの消滅メカニズムについて簡単に説明する。

図８は、実施例１において、インクミストの消滅メカニズムを説明する図である。

最初にも述べたように、上記実施例では、インクミスト除去装置７０をキャリッジ４に装着し、キャリッジ４を記録操作するときと同様に、往復移動する間に、カートリッジ内に設けられているマイナス電荷発生装置が電子を機内に放射する（ステップ１）。当該電子が空気中の酸素分子等と結合し、マイナスイオンを生成する（ステップ２）。これらのマイナスイオンが、機内に浮遊するイオン液滴（インクミスト）すなわち水分子９７と結合し、質量の大きな酸素分子核イオン（マイナスイオンクラスタ）９８を生成する（ステップ３）。そして、最終的にこれらのマイナスイオンクラスタが落下し、機内から消滅する。

なお、こうしたマイナスイオンクラスタを回収するために、たとえば機内にファン等を設け、強制的に回収することも有効であるが、ファンにコストがかかる。このコストを省くためには、たとえばインクミスト除去装置７０を往復操作する間に、記録用紙を通常の印刷動作時と同様に機内に搬送し、その間に、記録用紙上にマイナスイオンクラスタを落下させ、記録用紙をそのまま機外に排紙し、回収すればよい。

さらに、インクミスト除去装置７０を動作させ、機内のインクミストを回収する一連の動作は、インクジェットプリンタＰＲ１の本体内に設けられている湿度センサ（図示せず）の指示値が、所定値を超えたときに実行するようにしてもよい。また、上記湿度センサの指示値が、不揮発メモリに記憶されている過去の印刷履歴に基づく所定の判断基準に達したときに、インクミスト除去装置７０を動作させ、機内のインクミストを回収する一連の動作を実行するようにしてもよい。

なお、上記実施例では、小型軽量化、さらには有害な電磁波を発生しない観点から、マイナスイオン発生装置として、圧電トランス８０を使用するが、もちろん巻き線トランスを使用するようにしてもよい。さらに、インクミスト除去装置７０がキャリッジ４に着脱可能に構成されているが、インクミスト除去装置７０が、キャリッジに固定され、常設するようにしてもよい。この場合、たとえばユーザが操作部パネル上に設けられているインクミスト・クリーニング・ボタン（図示せず）を、押下することによって、上記一連の操作が実施されればよい。

上記実施例は、インクカートリッジすなわち記録ヘッドとインクタンクとが一体型であるカートリッジを着脱可能なインクジェットプリンタにおいて、インクカートリッジの代わりに装着することができる浮遊インク除去用カートリッジである。または、上記実施例は、インクミスト除去装置である。

上記実施例によれば、このインクミスト除去装置をキャリッジに装着し、キャリッジを記録操作するときと同様に、往復移動する間に、カートリッジ内に設けられているマイナス電荷発生装置から電子が機内に放射される。そして、当該電子が空気中の酸素分子等と結合し、マイナスイオンを生成し、これらのマイナスイオンが、機内に浮遊するイオン液滴と結合し、質量の大きなマイナスイオンクラスタを生成し、最終的に、これらが落下し、機内から消滅する。

つまり、上記実施例は、記録ヘッドとインクタンクとが一体型に形成されているインクカートリッジを、キャリッジに対して着脱可能であるインクジェット記録装置のインクミスト除去装置である。また、上記実施例は、マイナスの高電圧を生成する高電圧生成回路と、上記高電圧生成回路の出力端子に接続され、電子を放出する針状の電極とを有するインクミスト除去装置の例である。

この場合、上記インクミスト除去装置は、上記インクカートリッジの代わりに装着される。

また、上記実施例は、記録ヘッドとインクタンクとが一体型に形成されているインクカートリッジを、キャリッジに対して着脱可能であるインクジェット記録装置である。また、上記実施例は、マイナスの高電圧を生成する高電圧生成回路と、上記高電圧生成回路の出力端子に接続され、電子を放出する針状の電極とを具備するインクミスト除去装置を有するインクジェット記録装置の例である。

この場合、上記高電圧生成回路は、圧電トランスによって構成されている回路である。また、上記高電圧生成回路は、上記記録ヘッドの駆動電圧を共用している回路である。

また、上記実施例を方法の発明として把握することができる。つまり、上記実施例は、記録ヘッドとインクタンクとが一体型に形成されているインクカートリッジを、キャリッジに対して着脱可能であるインクジェット記録装置の制御方法である。また、上記実施例は、高電圧生成回路がマイナスの高電圧を生成する高電圧生成工程と、上記高電圧生成回路の出力端子に接続されている針状の電極が電子を放出する電子放出工程とを有するインクジェット記録装置の制御方法の例である。

この場合、上記電子放出工程は、上記キャリッジの往復移動の間に、電子を放出する工程であり、電子が放出される間に、記録用紙を機内に給紙し、搬送し、機外に排紙する排紙工程を有する。また、上記排紙工程の間に、機内に浮遊するインクミストを、上記記録用紙に回収する工程を有する。さらに、上記電子放出工程は、インクジェット記録装置内に設けられている湿度センサの指示値に応じて実施される工程である。しかも、上記電子放出工程は、不揮発メモリに記憶されている過去の印刷履歴に応じて、所定の判断基準に基づいて、実行される工程である。

本発明の実施例１であるインクジェットプリンタＰＲ１を示す斜視図である。 インクジェットプリンタＰＲ１において、キャリッジ４、黒インクカートリッジ６、及びカラーインクカートリッジ８を、図１中、下側から見上げた図である。 各色のインク液滴が記録ヘッドから吐出されるときの様子を示す図である。 本発明によって提案されるインクミスト除去装置７０を示す図である。 インクミスト除去装置７０の構成を示すブロック図である。 圧電トランス８０の詳細な構成を示す図である。 図５の圧電トランス８０インバータの共振特性を示す図である。 実施例１において、インクミストの消滅メカニズムを説明する図である。 従来のインクジェットプリンタで使用されているインク液滴の体積の推移を示す図である。

符号の説明

ＰＲ１…インクジェットプリンタ、
２…キャリッジレール、
４…キャリッジ、
６…黒インクカートリッジ、
８…カラーインクカートリッジ、
１０…ホームポジション、
１４…フレキシブルケーブル、
１６…キャリッジモータ、
１８…キャリッジベルト、
２０…紙送りモータ、
２２…ロータリエンコーダ、
２４…エンコーダセンサ、
２６…制御回路ユニット、
２８…給紙ガイド、
３０…記録用紙、
３２、３４…キャッピング機構、
４２…黒ヘッド、
４４…カラーヘッド、
５０…黒ノズル、
５２…マゼンタノズル、
５４…シアンノズル、
５６…イエローノズル、
７０…インクミスト除去装置、
７１…マイナス電極、
７２…電子、
８０…圧電トランス、
８１…圧電材料、
８２、８３…入力電極、
８６…出力電極、
９５…電子、
９７…インクミスト、
９８…マイナスイオンクラスタ、
１００…高電圧生成回路。

Claims (9)

1. 記録ヘッドとインクタンクとが一体型に形成されているインクカートリッジを、キャリッジに対して着脱可能であるインクジェット記録装置において、
   マイナスの高電圧を生成する高電圧生成回路と；
   上記高電圧生成回路の出力端子に接続され、電子を放出する針状の電極と；
   を有することを特徴とするインクミスト除去装置。
2. 請求項１において、
   上記インクミスト除去装置は、上記インクカートリッジの代わりに装着されることを特徴とするインクミスト除去装置。
3. 記録ヘッドとインクタンクとが一体型に形成されているインクカートリッジを、キャリッジに対して着脱可能であるインクジェット記録装置において、
   マイナスの高電圧を生成する高電圧生成回路と、上記高電圧生成回路の出力端子に接続され、電子を放出する針状の電極とを具備するインクミスト除去装置を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項３において、
   上記高電圧生成回路は、圧電トランスによって構成されている回路であることを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項３において、
   上記高電圧生成回路は、上記記録ヘッドの駆動電圧を共用している回路であることを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 記録ヘッドとインクタンクとが一体型に形成されているインクカートリッジを、キャリッジに対して着脱可能であるインクジェット記録装置の制御方法において、
   高電圧生成回路がマイナスの高電圧を生成する高電圧生成工程と；
   上記高電圧生成回路の出力端子に接続されている針状の電極が電子を放出する電子放出工程と；
   を有することを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
7. 請求項６において、
   上記電子放出工程は、上記キャリッジの往復移動の間に、電子を放出する工程であり、
   電子が放出される間に、記録用紙を機内に給紙し、搬送し、機外に排紙する排紙工程と；
   上記排紙工程の間に、機内に浮遊するインクミストを、上記記録用紙に回収する工程と；
   を有することを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
8. 請求項６において、
   上記電子放出工程は、インクジェット記録装置内に設けられている湿度センサの指示値に応じて実施される工程であることを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。
9. 請求項６において、
   上記電子放出工程は、不揮発メモリに記憶されている過去の印刷履歴に応じて、所定の判断基準に基づいて、実行される工程であることを特徴とするインクジェット記録装置の制御方法。

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