JP4162760B2 - インクジェットプリント装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクの吐出が可能なプリントヘッドを用いて、被プリント媒体に画像をプリントするインクジェットプリント装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット方式のプリント装置においては、プリントヘッドのインク吐出口を成すノズルよりインクを吐出し、そのインク液滴によって印字等のプリントを行っている。このプリントヘッドのノズルが乾燥するとインクの吐出が不安定になるため、プリントを行わない時には、プリントヘッドを密閉して、ノズルが乾燥しないようにしている。しかしながら、プリント中は常時ノズルが外気と接しているため、インクを吐出していないノズルは乾燥の危険にさらされている。このため、長時間プリントする場合は、所定の時間毎に、プリントヘッドの全ノズルから、プリントに寄与しないインクを吐出する吐出回復処理（以下、単に「回復処理」ともいう）を実施している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、プリントヘッドの回復処理を行うための回復位置が印字等のプリント動作位置（以下、「プリント位置」という）と異なる位置に設定されている。そのため、回復処理を行う場合には、一旦、プリントヘッドをプリント位置から離れた回復位置まで移動しなければならなかった。この結果、例えば、多数枚の被プリント媒体に対して印字等のプリントを連続して行う場合には、所定の時間が経過する毎に、プリントを一時中断してプリントヘッドを回復位置まで移動させる必要があり、そのためプリント時間が長くなるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、プリントの中断を必要とすることなくプリントヘッドの回復処理を行って、プリント時間を短縮することができるインクジェットプリント装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェットプリント装置は、所定のプリント位置にてインクの吐出が可能なプリントヘッドを用いて、被プリント媒体に画像をプリントし、かつ前記プリントヘッドから画像のプリントに寄与しないインクを吐出させるインクジェットプリント装置において、前記プリント位置における前記プリントヘッドと対向する位置に前記被プリント媒体を搬送する搬送手段と、前記プリント位置における前記プリントヘッドと対向し、かつ前記被プリント媒体と干渉しない位置にて、前記プリントヘッドから吐出される前記画像のプリントに寄与しないインクを受けるインク受け手段と、を備え、前記搬送手段は、前記プリント位置における前記プリントヘッドと対向する位置を通る搬送ラインに沿って延在して、前記被プリント媒体を搬送する搬送ベルトと、前記プリント位置における前記プリントヘッドと対向する前記搬送ベルトの部位を前記プリントヘッドから離間する方向にガイドするガイド部と、を有し、前記インク受け手段は、前記ガイド部によってガイドされる前記搬送ベルトの部位と前記搬送ラインとの間に位置することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態としてのフルカラーのインクジェットプリント装置の断面図である。本例のプリント装置は、給紙装置１、用紙搬送装置２、プリントヘッド３、回復装置４、スタッカー５等を備えている。以下に、それらの構成について説明する。
【０００９】
１は、被プリント媒体としての用紙１２をプリント装置本体に供給するための給紙装置である。この給紙装置１は、用紙１２をセットするトレイ１１、セットされた用紙１２を給紙するピックアップローラ１３、ピックアップローラ１３で給紙された用紙１２を用紙搬送装置２へと導く搬送ローラ１４および１５、用紙１２の重送を防止する分離ガイド１６、用紙１２の斜行を補正するシャッタ１７等から構成される。３は、画像を形成するためのインクを吐出可能なプリントヘッドである。本例の場合は、フルカラーの画像を形成するために、４色（ブラック，シアン，マゼンタ，イエロー）のインクを吐出可能な計４つのプリントヘッド３１，３２，３３，３４が備えられている。これらのプリントヘッド３１，３２，３３，３４をまとめてプリントヘッド３ともいう。このプリントヘッド３は、図示しない駆動系により、図１中実線の退避位置と図１中２点鎖線のプリント位置との間にて、上下動されるようになっている。本例のプリントヘッド３は、図１中の下面に、図１中紙面の表裏方向に沿って列状に並ぶ複数のノズルつまりインク吐出口が形成されており、それらのインク吐出口から下向きにインクが吐出される。また、プリントヘッド３は、インクを吐出させるための手段として、例えば、インクを吐出させるための熱エネルギーを発生する電気熱変換体を備えている。
【００１０】
回復装置４は、プリントヘッド３の表面つまりインク吐出口の形成面を拭くためのブレード４１と、プリントヘッド３から吐出されるインクを吸収するための吸収体４２と、プリントヘッド３を密閉するためのゴム材質等のキャップ４３を備えて構成される。また、回復装置４は、プリントヘッド３が図１中２点鎖線のプリント位置に移動する場合に、図１中２点鎖線のように横方向に移動して退避する。２は、用紙１２をプリント装置の用紙出口にまで導く用紙搬送装置である。
【００１１】
図２は、本例の用紙搬送装置２の平面図である。用紙搬送装置２は、用紙１２を搬送する３本の搬送ベルト２１ａ，２１ｂ，２１ｃ（これらをまとめて、「搬送ベルト２１」ともいう）と、搬送ベルト２１の駆動力を生じるためのモータ２２と、モータ２２の駆動力によって搬送ベルト２１を駆動するためのプーリ２３と、用紙１２の先端を検知する紙センサ２７と、用紙１２を搬送ベルト２１に導くローラ２４と、プリント装置の用紙出口に用紙１２を導くための排紙ローラ２５および２６等から構成されている。搬送ベルト３は、その上面に載置された用紙１２を図１中１点鎖線の搬送ラインＬに沿って搬送する。また、搬送ベルト２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、プリントヘッド３１，３２，３３，３４の直下に位置する部位が従動プーリ２８によって下方に屈曲されている。
【００１２】
それらの搬送ベルト２１ａ，２１ｂ，２１ｃの屈曲部の成す空間内には、吸収体６１と回復フレーム６２とによって構成されたインク受け手段としての回復系６が配列されている。吸収体６１は多孔質材で形成されていて、インクを容易に吸収できる構成になっている。回復フレーム６２の後方には、回復フレーム６２内に溜まったインクを吸い出すために、インク管６３とチューブ６４が接続されており、図示しないモータ駆動のポンプによりインクを吸引するようになっている。
【００１３】
図１において、５は、画像形成された用紙１２をストックするためのスタッカであり、排紙された用紙１２をストックするための排紙トレイ５３と、用紙１２を排紙トレイ５３へと導く排紙ローラ５１，５２等から構成される。
【００１４】
次に、図１を参照して、給紙から画像形成、用紙スタックまでのプロセスを簡単に説明する。
【００１５】
給紙装置１より用紙搬送装置２に導かれた用紙１２は、モータ２２、プーリ２３により駆動される搬送ベルト２１上に導かれる。用紙１２の先端を紙センサ２７により検知してプリントのタイミングを計り、用紙１２がブラック，シアン，マゼンタ，イエローのインク吐出用のプリントヘッド３１，３２，３３，３４の下面を通過する際に、それらのプリントヘッド３１，３２，３３，３４からインクを吐出して画像を形成する。画像が形成された用紙１２は、モータ２２により駆動される排紙ローラ２５，２６まで、搬送ベルト２１によって導かれる。用紙１２は、さらに排紙ローラ５１，５２によって排紙トレイ５３に排出される。
【００１６】
次に、本例の回復処理を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００１７】
まず、印字等のプリント指令が出され（ステップＳ１）、プリントヘッド３が待機位置からプリント位置への移動を開始し（ステップＳ２）、同時にタイマーＴが起動する（ステップＳ３）。そして、所定の時間Ｔｋが経過するまで、つまりタイマーＴの計時時間“Ｔ”が時間Ｔｋに達するまでは、印字等のプリントを連続する（ステップＳ５，Ｓ６）。
【００１８】
一方、所定の時間Ｔｋに達するまでプリント（ステップＳ５）が連続的に行われた場合は、次に搬送される用紙１２の先端を紙センサ２７によって検知して（ステップＳ６）、現在搬送中の用紙１２の後端がブラックインク吐出用のプリントヘッド（以下、「ブラックヘッド」ともいう）３１との対向位置を通過した後に、ブラックヘッド３１における全ノズルから、プリントに寄与しないインクを吐出させて（ステップＳ７，Ｓ８）、ブラックヘッド３１の回復処理を行う。つまり、現在搬送中の用紙１２の後端と、次に搬送する用紙１２の先端との搬送間隔を利用し、ブラックインク３１との対向位置に、それらの用紙１２の相互間の隙間（以下、「紙間」ともいう）が形成されたときに、その紙間に向って、ブラックヘッド３１の全ノズルからプリントに寄与しないインクを吐出することになる。このように、ブラックヘッド３１の回復処理のために吐出されるインクは、それと対向する回復フレーム６２内の吸収体６１によって受けられて吸収される。吸収体６１は、ブラックヘッド３１の全ノズルから吐出されるインクを受けるべく、その全ノズル幅以上の範囲に渡って備えられている。
【００１９】
このようにしてブラックヘッド３１の回復処理をした後は、同様にして、紙間位置がプリントヘッド３２，３３，３４との対向位置に順次ずれることに伴ない、その紙間に向って、それらのプリントヘッド３２，３３，３４からプリントに寄与しないインクを吐出して、それらの回復処理を行う（ステップＳ９）。それらのプリントヘッド３２，３３，３４の回復処理のために吐出されるインクは、それらと対向する回復フレーム６２内の吸収体６１によって受けられて吸収される。
【００２０】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態を説明するための要部の断面図である。
【００２１】
７１は、用紙１２を搬送するための複数の搬送ローラであり、図示しない駆動系によって同期して回転されることにより、搬送ラインＬに沿って用紙１２を搬送する構成となっている。各ローラ７１の間には、前述した第１の実施形態と同様の回復系６の吸収体６１と回復フレーム６２が配列されている。
【００２２】
本実施形態の場合は、前述した第１の実施形態と同様に、用紙１２の紙間に向って、プリントヘッド３１，３２，３３，３４からインクを吐出して回復処理を行い、そのインクは、搬送ラインＬの下方の吸収体６１によって受けられる。
【００２３】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態を説明するための要部の断面図である。
【００２４】
本例の場合、搬送ベルト２１は、搬送ラインＬに沿って直線状に配備されており、その搬送ベルト２１の直下に回復系６が備えられている。７５は、クリーニングローラである。クリーニングローラ７５は、インクを吸収可能な多孔質材であり、板バネ等の弾性部材７６によって定位置に支持されて、矢印Ａ方向から搬送ベルト２１の表面に付勢される構成となっている。
【００２５】
本例において、前述した第１の実施形態と同様に、用紙１２の紙間に向ってインクを吐出する回復処理を行った場合、搬送ベルト２１の表面にインクが付着してしまう。そこで、クリーニングローラ７５により、その搬送ベルト２１上のインクを拭き取る。
【００２６】
なお、搬送ベルト２１がプリントヘッド３の全ノズル幅に相当する広幅のベルトである場合には、そのベルトの表面において、回復処理のために吐出されるインクの全てを受けてから、そのインクをクリーニングローラ７５などのクリーニング手段によって拭き取るようにしてもよい。この場合、回復系６を備える必要はない。
【００２７】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態における搬送系の平面図、図７は、その要部の拡大断面図である。
【００２８】
７８は、搬送ベルト２１に取り付けられたインク吸収体である。この吸収体７８は、搬送ベルト２１と共に回転した時に、図７のようにプリントヘッド３とは接触しないようになっている。７９は吸収体検知センサであり、吸収体７８の位置を検知する。搬送ベルト７７による用紙１２の搬送タイミングは、吸収体検知センサ７９による吸収体７８の検出時点に基づいて制御される。すなわち、搬送ベルト２１上において、用紙３と吸収体７８とが重ならないように、用紙３の搬送タイミングを制御する。また、用紙３の紙間に向ってインクを吐出する回復処理のタイミングも、吸収体検知センサ７９による吸収体７８の検出時点に基づいて制御される。すなわち、回復処理のために吐出されるインクが確実に吸収体７８上にて受けられるように、回復処理のタイミングを制御する。
【００２９】
（第５の実施形態）
図８および図９は、本発明の第５の実施形態を説明するための要部の断面図である。
【００３０】
本例の場合は、プリントヘッド３と搬送ベルト２１との間に、図示しない駆動系により移動可能な吸収体８４が配置されている。本例の吸収体８４は、定位置の点Ｏを中心として回転するアーム８５の先端に保持されており、アーム８５の回動位置の如何に拘らず、水平状態に保たれるようになっている。
【００３１】
通常、この吸収体８４は、図８のようにプリントヘッド３との対向位置から外れた位置に待機されている。そして、プリントヘッド３の回復処理を行う場合は、図９のように用紙１２の紙間がプリントヘッド３と対向するタイミングに合わせて、そのプリントヘッド３の直下に吸収体８４を移動させ、その吸収体８４によって、回復処理のために吐出されたインクを受けて吸収する。その回復処理後は、直ちに、吸収体８４を図８のような待機位置に戻す。
【００３２】
（その他）
なお、本発明は、特にインクジェットプリント方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式のプリントヘッド（以下、「記録ヘッド」ともいう）、プリント装置（以下、「記録装置」ともいう）において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が達成できるからである。
【００３３】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【００３４】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録を確実に効率よく行うことができるようになるからである。
【００３５】
さらに、本発明は、前述した実施形態のように、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対して、有効に適用できる。そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
【００３６】
加えて、記録ヘッドの主走査方向の往復移動と、被プリント媒体の副走査方向の搬送によって画像をプリントするシリアルタイプの記録装置において、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。その場合には、プリントのための記録ヘッドの走査範囲をプリント位置とし、そのプリント位置にて回復処理を行うようにする。
【００３７】
また、本発明の記録装置の構成として、記録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００３８】
また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対応して複数個数設けられるものであってもよい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるかいずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【００３９】
さらに加えて、以上説明した本発明実施例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合のインクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００４０】
さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、プリント位置のままのプリントヘッドから、プリントに寄与しないインクを吐出させて回復処理を行うことにより、プリント動作中においても回復処理が可能となり、プリントを中断することなく、多数枚被プリント媒体に対して連続的にプリントを行っても、プリント時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明するためのプリント装置全体の要部の断面図である。
【図２】図１のプリント装置における用紙搬送装置の概略平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における回復処理を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態を説明するための要部の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を説明するための要部の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態を説明するための要部の平面図である。
【図７】図６のプリントヘッドと対向するベルト部分の拡大断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態を説明するための要部の断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態を説明するための要部の断面図である。
【符号の説明】
１ 給紙装置
２ 用紙搬送装置
３ プリントヘッド
４ 回復装置
５ スタッカー
６ 回復系
６１ 吸収体
６２ 回復フレーム

Claims (5)

1. 所定のプリント位置にてインクの吐出が可能なプリントヘッドを用いて、被プリント媒体に画像をプリントし、かつ前記プリントヘッドから画像のプリントに寄与しないインクを吐出させるインクジェットプリント装置において、
   前記プリント位置における前記プリントヘッドと対向する位置に前記被プリント媒体を搬送する搬送手段と、
   前記プリント位置における前記プリントヘッドと対向し、かつ前記被プリント媒体と干渉しない位置にて、前記プリントヘッドから吐出される前記画像のプリントに寄与しないインクを受けるインク受け手段と、
   を備え、
   前記搬送手段は、前記プリント位置における前記プリントヘッドと対向する位置を通る搬送ラインに沿って延在して、前記被プリント媒体を搬送する搬送ベルトと、前記プリント位置における前記プリントヘッドと対向する前記搬送ベルトの部位を前記プリントヘッドから離間する方向にガイドするガイド部と、を有し、
   前記インク受け手段は、前記ガイド部によってガイドされる前記搬送ベルトの部位と前記搬送ラインとの間に位置する
   ことを特徴とするインクジェットプリント装置。
2. 前記インク受け手段は、インクを吸収可能なインク吸収体を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリント装置。
3. 前記プリントヘッドは複数用いられ、かつ各々は、前記被プリント媒体の搬送方向と交差する方向に沿って並ぶ複数のインク吐出口を有し、
   前記インク受け手段は、前記複数のプリントヘッドの各々に対応して設けられ、前記複数のインク吐出口の配列長さ以上の大きさである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットプリント装置。
4. 前記プリント位置における前記プリントヘッドと対向する位置に、前記被プリント媒体の相互間に隙間が形成されたときに前記回復処理をすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリント装置。
5. 前記プリントヘッドは、前記インクを吐出するための熱エネルギーを発生する電気熱変換体を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットプリント装置。

Images