JPH0691893A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 用紙上に形成されるドット像の直径の大きさ
を変化させて形成される画像の階調表現を行う。 【構成】 ヘッド２０のインク室６０内のオリフィス穴
５６の近傍に、インクの粘度を変えるためのインク室ヒ
ーター５４を設け、オリフィス穴５６近傍のインクの粘
度を変化させると共に、ピエゾ振動素子６４の振動によ
りそのインクをオリフィス穴５６から吐出させて、吐出
される滴状のインクの体積を任意に変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタは、イン
ク噴射機構（以下ヘッドと称する）、そのヘッドの移送
機構、用紙搬送機構及びそれらの制御装置等から構成さ
れている。

【０００３】このようなインクジェットプリンタは、イ
ンク供給源からヘッド内に形成された各インク室にイン
クを供給すると共に、ピエゾ振動素子にパルス電圧をか
けて振動させ、その圧力により滴状のインクをオリフィ
ス穴から吐出させ、用紙上に画像を形成するものとして
知られている。

【０００４】このような従来のインクジェットプリンタ
において、画像の階調表現は、単位面積当りに記録する
インクの滴数を変えることにより調整されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のインクジェットプリンタのように、画像
の濃淡が単位面積当りに記録されるインクの滴数にて調
整されるものでは、濃淡が連続的な変化を持つ画像を、
それと同じように用紙上に細かく表現させること、即
ち、階調表現させることが難しかった。また、上記方法
にて階調度を向上させるために、インクの滴により形成
されるドット像の面積、即ち画素面積を小さくすると共
に単位面積当りの画素数を多くして、単位面積当りに記
録する画素を調整していたので、それに伴って用紙上へ
の印字回数が増えて印字速度が遅くなる問題が生じた。
このような問題があるため表現された画像の品質の向上
も十分になされてなかった。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、画素面積を小さくせずに、一つ
の画素中に記録されるドット像の直径の大きさを変化さ
せることによって単位面積当りに記録されるインク面の
面積を変えて階調表現を行い、印字速度が遅くなること
なく、より高品質な画像表現ができるインクジェットプ
リンタを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェットプリンタは、供給されたイン
クが充填されるインク室と、そのインク室内のインクに
機械的な所定の振動を与えてインク室に連通した前記オ
リフィス穴から滴状のインクを吐出させるインク吐出手
段と、インク室内のインクの粘度を変化させる粘度調節
手段とを備えている。

【０００８】

【作用】上記の構成を有する本発明のインクジェットプ
リンタは、インク室にインクを充填すると共に、そのイ
ンク室内のインクの粘度を粘度調節手段により変化させ
て、そのインク室内のインクに機械的な所定の振動を与
えることによりインク室と連通しているオリフィス穴か
ら滴状のインクを吐出する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１０】図２及び図３は、本実施例のインクジェッ
トプリンタ１０の概略を示した上面図及び断面図であ
る。図４は、ヘッド２０を示す斜視図である。また、図
１は、図４の面Ａにおけるヘッド２０断面図である。

【００１１】インクジェットプリンタ１０のフレーム４
６には、図２及び図３に示すように、回転軸４２ａ及び
４４ａが回転可能に支持されている。この回転軸４２
ａ，４４ａ上には、用紙２２の幅よりも少し狭い間隔を
おいて、一対の上流紙送りローラ３２及び一対の下流紙
送りローラ３４がそれぞれ固定されている。これらロー
ラ３２，３４は、ベルト４８等からなる伝達機構及び回
転軸４２ａ，４４ａを介して、後述する制御装置１２に
より駆動制御される用紙搬送モータ５０により駆動され
る。

【００１２】また、フレーム４６の回転軸４２ａ及び回
転軸４４ａの下方には、それぞれ回転軸４２ｂ及び回転
軸４４ｂが取り付けられており、それら回転軸４２ｂ及
び回転軸４４ｂ上の前記ローラ３２及びローラ３４と対
向する位置には、それぞれ上流ピッチローラ３６及び下
流ピッチローラ３８が回転可能に支持されている。

【００１３】これらローラ３２，３４，３６，３８は、
図示しないオートカットシートフィーダ等の給紙装置に
より送り出された用紙２２を印字位置、即ち、回転軸４
２ａと回転軸４４ａとの間に配置された平面状のプラテ
ン４０上に送り、また、プラテン４０上で記録が完了し
た用紙２２を、図示しない排出口方向（矢印方向）へ送
る。

【００１４】また、プラテン４０と対向する位置にヘッ
ド２０を搭載したキャリッジ２４は、ガイド軸２６ａ，
２６ｂによりプラテン４０に沿って移動可能に設置され
ている。

【００１５】このキャリッジ２４には、前記ヘッド２０
によるプリント位置を検出するために、対向して配置さ
れた発光ダイオードとフォトトランジスタとから成る読
み取りヘッド５１が設けられている。この読み取りヘッ
ド５１は、発光ダイオードとフォトトランジスタとの間
に配置された光学スリット５３を読み取って、キャリッ
ジ２４の駆動やヘッド２０のインク吐出タイミングを制
御するためのタイミングパルスを発生し、後述する制御
装置１２にそのタイミングパルスを送る。

【００１６】また、キャリッジ２４には、前記タイミン
グパルスに応じて制御装置１２により駆動制御されるヘ
ッド移送モータ２８により駆動されるタイミングベルト
３０の一部が取り付けられている。

【００１７】従って、キャリッジ２４は、ヘッド移送モ
ータ２８を駆動すると、タイミングベルト３０を介して
前記ガイド軸２６ａ，２６ｂに沿って移送させられる。

【００１８】このキャリッジ２４に搭載されたヘッド２
０は、図１及び図４に示すように、直径が５０μｍの複
数のオリフィス穴５６が所定の間隔をおいて列設された
オリフィスプレート５４、その各オリフィス穴５６に対
応して形成されたインク室６０及びインクの分配流路６
２がそれぞれ区画形成されたキャビティープレート５
８、パルス電圧を加えることにより所定の振動をするピ
エゾ振動素子６４、そのピエゾ振動素子６４の振動が前
記インク室６０内に安定して伝わるようにピエゾ振動素
子６４の後側を支持するベースプレート６６、ヘッド２
０全体を加熱するヘッドヒーター６８が順に積層されて
構成され、各部材は、半田付にて固定されている。ま
た、このヘッド２０の各インク室６０内に臨むオリフィ
ス穴５６付近のオリフィスプレート５４上には、スパッ
タリングにより銅（電極）、ニッケルクロム合金（発熱
体）及び銅（電極）を順に積層して形成したインク室ヒ
ーター７０が防腐層によってマスクされて設けられてい
る。尚、オリフィスプレート５４は、熱伝導性が悪い耐
熱性樹脂によって形成されており、それにより、各イン
ク室６０のインク室ヒーター７０による熱がオリフィス
プレート５４を伝わって他のインク室６０に影響しない
ようになっている。

【００１９】このヘッド２０は、後述する制御装置１２
により、上述したピエゾ振動素子６４へのパルス電圧の
供給、ヘッドヒーター６８への通電及びインク室ヒータ
ー７０への通電が制御され、それにより、図示しないイ
ンク貯蔵器からフレキシブルチューブを通して供給され
た溶融インクを用紙２２上に吐出してその用紙２２上に
ドット像を形成する。また、このヘッド２０は、前記オ
リフィス穴５６の列方向がキャリッジ２４の移送方向に
対して略直交するようにキャリッジ２４に搭載される。
従って、キャリッジ２４が１移送されることにより、所
定幅の画像を形成させることができる。

【００２０】尚、前記プラテン４０には、図３に示すよ
うに、プラテン４０を加熱するプラテンヒーター５２が
取付けられており、それにより、用紙２２を加熱して用
紙２２へのインクの定着を良くしている。

【００２１】このプラテンヒーター５２は、温度が上昇
するとその抵抗値が大きくなる正温度特性サーミスタヒ
ーターを用いており、自己温度制御が可能なため、サー
ミスタ等の温度センサを使ってフィードバックをかける
ような制御を必要とすることなく、プラテン４０を一定
の設定温度（６０℃）に保つことができる。

【００２２】このようなインクジェットプリンタ１０の
電気的な構成を図５のブロック図に示す。

【００２３】インクジェットプリンタ１０の制御装置１
２には、用紙搬送モータ５０、ヘッド移送モータ２８、
ヘッドヒーター６８、インク室ヒーター７０、ピエゾ振
動素子６４及びインターフェイス１４等がバス１８によ
り電気的に接続されている。

【００２４】そして、この制御装置１２には、インター
フェイス１４を介して外部のホストコンピュータ１６が
接続され、そのホストコンピュータ１６からのデータが
入力される。

【００２５】前記制御装置１２は、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）、インクジェットプリンタ１０のプログラムやホス
トコンピュータ１６から入力されたデータ等を記憶する
記憶装置（ＲＡＭ及びＲＯＭ）等から構成されている。

【００２６】前記ヘッドヒーター６８は、前記制御装置
１２の制御に基づいて所定の電流が供給され、前記イン
ク室６０内のインクを１１５℃に加熱する。

【００２７】前記インク室ヒーター７０は、制御装置１
２の制御に基づいて３種類の作動状態（０，ｉ，Ｉ）が
選択され、選択した作動状態に応じて、オリフィス穴５
６付近のインク室６０内のインクを１１５℃、１２２℃
または１２７℃に加熱する。

【００２８】前記ピエゾ振動素子６４は、制御装置１２
の制御に基づいて所定のパルス電圧が供給されることに
より所定の機械的振動が生じ、それにより、特定のイン
ク室６０内のインクに所定の圧力を付与して、そのイン
ク室６０と連通したオリフィス穴５６からインクを吐出
させる。

【００２９】そして、制御装置１２は、ホストコンピュ
ータ１６から入力されたデータに基づいて、前記用紙搬
送モータ５０の駆動制御を行い、用紙２２をプラテン４
０上まで搬送する。その後、ヘッド移送モータ２８の駆
動制御を行ってヘッド２０を移動させながらホストコン
ピュータ１６から入力されたデータに基づいて、ヘッド
ヒーター６８、インク室ヒーター７０、ピエゾ振動素子
６４の動作制御を行い、ヘッド２０からそのプリント位
置上に任意の体積のインクの滴を吐出させる。そして、
プリントが完了した用紙２２をインクジェットプリンタ
１０外部へ排出させる制御を行う。

【００３０】ここで、ヘッド２０の各オリフィス穴５６
から吐出される滴状のインクの体積を変化させるための
原理について説明する。

【００３１】図６は、本実施例にて使用するインクの温
度と粘度との関係を示した図である。また、図７は、イ
ンクの粘度とオリフィス穴１２から吐出されるインクの
体積との関係を示した図である。

【００３２】前記インク室ヒーター７０は、３種類の作
動状態（０，ｉ，Ｉ）が選択されることを説明したが、
そのインク室ヒーター７０に、電流が全く供給されない
状態（０）では、インク室６０内のオリフィス穴５６付
近のインクは、ヘッドヒーター６８のみによって１１５
℃に加熱されて、図６に示すように、インクの粘度が３
７ｃｐｓになる。また、ある電流がインク室ヒーター７
０に供給された動作状態（ｉ）では、インク室６０内の
オリフィス穴５６付近のインクは、ヘッドヒーター６８
と共に１２２℃に加熱されてインクの粘度が３０ｃｐｓ
になる。更に、その動作状態（ｉ）よりも大きい電流が
インク室ヒーター７０に供給された動作状態（Ｉ）で
は、インク室６０内のオリフィス穴５６付近のインク
は、ヘッドヒーター６８と共に１２７℃に加熱されてイ
ンクの粘度が２６ｃｐｓになる。

【００３３】そして、インクの粘度が３７ｃｐｓのとき
に、所定のピエゾ振動にて直径５０μｍのオリフィス穴
から吐出されるインクの体積は、図７に示すように、８
０ｐｌである。また、インクの粘度が３０ｃｐｓのとき
に吐出されるインクの体積は９０ｐｌである。尚、従来
のインク（滴）の体積は、この場合と同じ９０ｐｌであ
る。更に、インクの粘度が２６ｃｐｓのときに吐出され
るインクの体積は約１００ｐｌである。

【００３４】このように、本実施例のインクジェットプ
リンタ１０では、各インク室１６内のインク室ヒーター
７０に供給する電流を制御して動作状態を選択すること
により、そのインク室１６のオリフィス穴５６付近のイ
ンクの粘度を変え、それにより所定の圧力にてオリフィ
ス穴１２から吐出されるインクの体積を変えている。

【００３５】尚、捕捉しておくと、滴状のインクにより
形成されるドット像の直径は、滴状のインクの体積に比
例するので、吐出されるインクの体積を変えることによ
り、そのインクにより形成されるドット像の直径も変え
ることができる。従って、それにより、１個の画素の面
積を小さくせずに、１個の画素中に記録されるドット像
の直径の大きさを変化させて単位面積当りに記録される
インク面の面積を変え、画像の濃淡を連続的に表現（階
調表現）することができる。

【００３６】このような原理に基づき階調表現を行う上
記構成のインクジェットプリンタ１０の動作を図８乃至
図１０の流れ図を参照して説明する。

【００３７】インクジェットプリンタ１０は、電源スイ
ッチ（図示せず）がＯＮされ、前記電気的な構成部に所
定の電力が供給されることにより動作を開始する。

【００３８】動作を開始すると、まず、制御装置１２
は、インクジェットプリンタ１０をプリント可能な状態
にするために、記憶装置の初期化、ヘッド２０の初期位
置への移動、インク貯蔵器の加熱、ヘッドヒーター６８
によるヘッド２０の加熱及びプラテン４０の加熱等の初
期設定を行う（Ｓ１０）。

【００３９】初期設定（Ｓ１０）が終了した後に、ステ
ップＳ１１にて、ホストコンピュータ１６からデータが
入力されているかどうかの判別を行う。

【００４０】ホストコンピュータ１６からデータが入力
されていない間は、ステップＳ１１により「Ｎｏ」と判
別され、次に、インクジェットプリンタ１０のプリント
可能な状態を維持させ（Ｓ１２）、ステップＳ１１に戻
る。

【００４１】また、ホストコンピュータ１６からデータ
が入力された場合、ステップＳ１１の判別が「Ｙｅｓ」
となり、次に、入力された複数のデータを制御装置１２
内の記憶装置（ＲＡＭ）に保存させる（Ｓ１３）。ここ
では、ホストコンピュータ１６から、プリント開始デー
タ、プリントデータ列、改行データ、プリントデータ
列、排紙データ、終了データがここに記述した順番に入
力されたものとする。

【００４２】次に、制御装置１２は、前記記憶装置に保
存されたデータを順番に読み出す（Ｓ１４）。そして、
以下のステップにてその読み出したデータに応じた動作
制御を行なう。

【００４３】まず、次のステップＳ１５では、読み出し
たデータがプリント開始データであるかどうか判別す
る。

【００４４】初めのデータはプリント開始データである
ので、ステップＳ１５の判別が「Ｙｅｓ」となり、次
に、ステップＳ１６にて、用紙搬送モータ５０を所定量
駆動させ、用紙２２を、その初めのプリント行がプラテ
ン上に位置するように搬送する。そして、ステップＳ１
４に戻り、ＣＰＵが記憶装置内の次のデータ（プリント
データ）を読み出す。

【００４５】一方、読み出したデータがプリント開始デ
ータでない場合、ステップＳ１５の判別は「Ｎｏ」とな
り、次のステップＳ１７にて、読み出したデータがプリ
ントデータであるかどうか判別する。２番目以降のデー
タは、この場合にあたる。

【００４６】読み出したデータはプリントデータである
ので、このステップＳ１７にて「Ｙｅｓ」と判別され、
次に述べるプリント処理（Ｓ１８）を行って、その後、
ステップＳ１４に戻り、次のデータを読み出す。

【００４７】ステップＳ１８のプリント処理では、図１
０の流れ図に示すように、まず、ヘッド移送モータ２８
を所定量駆動させて、ヘッド２０をプリント位置に移動
させる（Ｓ３０）。

【００４８】そして、次に、読み出したプリントデータ
中の階調データに基づいて個々のインク室ヒーター７０
に供給される電流を制御して、インク室ヒーター７０の
動作状態を３段階に制御し（Ｓ３１）、オリフィス穴５
６付近の各インク室６０内のインクを１１５℃、１２２
℃または１２７℃に加熱する。

【００４９】その後、個々のピエゾ振動素子６４に、プ
リントデータに基づいて、適宜所定のパルス電圧を１パ
ルス通電させ（Ｓ３２）、通電したピエゾ振動素子６４
につながっているインク室６０に所定の圧力を加えるこ
とにより、そのインク室６０のオリフィス穴５６付近の
インクの温度に応じて、オリフィス穴５６から８０ｐ
ｌ、９０ｐｌまたは１００ｐｌの体積を有するインクの
滴を吐出させ、用紙２２上に付着させる。

【００５０】これにより、用紙２２のプリント行上に３
段階の任意の大きさのドット像を個々のドット像毎に選
択的に形成させることができ、それらドット像の大きさ
を段階的に変化させることにより、形成される画像を階
調表現することができる。

【００５１】その後、各インク室ヒーター７０への電流
の供給を停止させ（Ｓ３３）、発熱されたインク室ヒー
ター７０によりインク室６０内のインク全体の温度が上
がって、次のプリントデータによるプリントに影響する
ことのないようにする。

【００５２】このように、インク室ヒーター７０によっ
てオリフィス穴５６付近のインクだけが瞬間的に加熱さ
れ、且つ、そのインクは吐出されるため、このインクジ
ェットプリンタ１０では、インク室ヒーター７０による
インクの加熱による次のプリント時への影響はほとんど
なく、安定した連続プリントが実施できる。

【００５３】そして、プリント処理（Ｓ１８）を終了す
る。

【００５４】制御装置１２は、ステップＳ１４乃至ステ
ップＳ１８を繰り返して、プリント開始データの後の前
記プリントデータ列全てについてプリント処理（Ｓ１
８）を行い、用紙２２の１プリント行上に階調表現され
た画像を形成させる。

【００５５】そして、ステップＳ１４に戻り、次の改行
データが読み出されると、前記ステップ１７の判別が
「Ｎｏ」となり、次に、ステップＳ１９にて、読み出さ
れたデータが改行データであるかどうか判別する。

【００５６】この時、読み出されたデータは改行データ
となっているので、このステップＳ１９により「Ｙｅ
ｓ」と判別され、次に、用紙搬送モータ５０を所定量だ
け駆動させて、用紙２２上を、次のプリント行がプラテ
ン４０上に位置するように搬送し（Ｓ２０）、その後、
前記ステップＳ１４に戻り、次のプリントデータが読み
出される。

【００５７】このプリントデータによるプリントデータ
列に対しては、前記ステップＳ１４、ステップＳ１５、
ステップＳ１７及びステップＳ１８が繰り返し実施さ
れ、それぞれのプリントデータによる階調表現された画
像が用紙２２上の２番目のプリント行に形成される。

【００５８】そして、用紙２２上に印字が完了した後、
前記ステップ１４に戻り、次の排紙データが読み出され
ると、前記ステップ１９の判別が「Ｎｏ」となり、次
に、読み出されたデータが終了データであるかどうか判
別する（Ｓ２１）。

【００５９】この時、読み出されたデータは排紙データ
であるので、このステップＳ２１により「Ｎｏ」と判別
され、排紙データに対応した用紙２２をインクジェット
プリンタ１０外部に排出させる処理（Ｓ２４）を行う。
このステップＳ２４では、排紙データ等の他のデータに
それぞれ対応したその他の処理（Ｓ２４）を実施する。
そして、その後、前記ステップＳ１４に戻る。

【００６０】そして、全印字が完了して、終了データが
読み出されると、前記ステップＳ２１の判別が「Ｙｅ
ｓ」となり、制御装置１２内の前記記憶装置の初期化
（Ｓ２２）を行った後に、ヘッド２０の初期位置への移
送（Ｓ２３）を行って、前記ステップＳ１１に戻り、次
にホストコンピュータから入力されるデータに備える。

【００６１】以上のようなインクジェットプリンタ１０
の動作により、用紙２２上には、２行分の階調表現され
た画像が形成される。

【００６２】このインクジェットプリンタ１０によれ
ば、用紙２２上に３段階の任意の大きさのドット像を、
個々のドット像毎に選択的に形成させることができ、そ
れらドット像の大きさを段階的に変化させることによ
り、形成される画像を階調表現することができる。

【００６３】本発明は以上詳述した本実施例に限定され
るものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種
々の変更を加えることができる。

【００６４】例えば、本実施例においてピエゾ振動素子
６４を振動させる時にインク室ヒーター７０の発熱量を
制御して、オリフィス穴５６付近のインクの粘度を３種
類の何れかにしているが、インクの粘度を４種類以上に
変えられるようにインク室ヒーター７０の発熱量を制御
してもよい。そうすることにより、本実施例よりも細か
な画像の階調表現ができるようになる。

【００６５】また、逆に、インクの粘度を２種類に変え
られるようにインク室ヒーター７０の発熱量を制御して
もよい。そうすることにより、本実施例よりも制御が簡
単に行えて、インクジェットプリンタ１０の動作速度の
上昇がなされると共に、より安定した動作を実施するこ
とができる。

【００６６】また、本実施例では、図１に示されるよう
に、インク室ヒーター７０がオリフィス穴５６の近傍の
一側方に配置されているが、オリフィス穴５６の周りの
オリフィス穴５６近傍に配置させてもよい。そうするこ
とにより、より効率的に吐出されるインクの粘度を変え
ることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインクジェットプリンタによれば、用紙上に形成
されるドット像の直径の大きさを変化させることによっ
て階調表現を行い、より高品質な画像表現ができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、図４の面Ａにおけるヘッド断面図であ
る。

【図２】図２は、インクジェットプリンタの概略を示し
た上面図である。

【図３】図３は、インクジェットプリンタの概略を示し
た断面図である。

【図４】図４は、ヘッドを示す斜視図である。

【図５】図５は、インクジェットプリンタの構成を示す
ブロック図である。

【図６】図６は、本実施例にて使用するインクの温度と
粘度との関係を示した図である。

【図７】図７は、インクの粘度とオリフィス穴１２から
吐出されるインクの体積との関係を示した図である。

【図８】図８は、インクジェットプリンタの動作を示す
流れ図である。

【図９】図９は、インクジェットプリンタの動作を示す
流れ図である。

【図１０】図１０は、プリント処理によるインクジェッ
トプリンタの動作を示す流れ図である。

【符号の説明】

１０ インクジェットプリンタヘッド １２ 制御装置 ５６ オリフィス穴 ６０ インク室 ６４ ピエゾ振動素子 ６８ ヘッドヒーター ７０ インク室ヒーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 2/055 9012−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３ Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給されたインクをオリフィス穴から滴
   状に吐出するインクジェットプリンタにおいて、 供給されたインクが充填されるインク室と、 そのインク室内のインクに機械的な所定の振動を与えて
   インク室に連通した前記オリフィス穴から滴状のインク
   を吐出させるインク吐出手段と、 前記インク室内のインクの粘度を変化させる粘度調節手
   段とを備えたことを特徴とするインクジェットプリン
   タ。
2. 【請求項２】 前記インク吐出手段は所定のパルス電圧
   が与えられるピエゾ振動素子からなり、前記粘度調節手
   段は吐出されるインクの温度を２段階以上の温度に加熱
   するヒーターからなることを特徴とする請求項１に記載
   したインクジェットプリンタ。