JPH11170553A - インクジェットプリント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットプリント装置において、長期
放置と環境変化に起因する吐出口周囲の乾燥を防ぎ、イ
ンクの増粘を防止すること。 【解決手段】 プリントヘッド３ｂ，３ｃ，３ｍ，３ｙ
の吐出口から吐出されるインクを受容しかつ吐出口をキ
ャッピング可能な回復桶１１を備え、非プリント動作時
に、回復桶１１に保湿用のインクを受容させたまま、そ
の回復桶１１によって吐出口をキャッピングさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吐出口からインク
を吐出可能なプリントヘッドを用いて、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】今日、プリント装置として、種々のプリ
ント方式が開発されているが、その中でもインクジェッ
トプリント方式は、プリント媒体に対して非接触である
ために、静粛性およびプリントの高速性に優れ、かつ高
密度プリントが可能であってカラー化および小型化が容
易であることから広く用いられている。

【０００３】しかし、インクジェットプリント方式はプ
リントヘッドのインク吐出口からインク液滴を吐出して
画像をプリントするために、インク吐出口、およびその
インク吐出口にインクを導くインク路の状態がプリント
品位に大きく影響する。例えば、インク吐出口内のイン
クがプリント装置の放置中における自然蒸発により増
粘、ひいては乾いた場合には、インク液滴の吐出方向が
ずれるヨレや、インクの不吐出が発生する。この問題
は、プリント装置の放置時間が長くなることや、輸送、
および放置中にありうる低湿度などの不利な要因が加わ
ると、より顕著に現れる。

【０００４】従来は、上記の問題を解決するために、図
２に示すような回復手段が用いられていた。印字等のプ
リント終了後、回復桶１１が待機位置ＰＢからキャッピ
ング位置ＰＡに移動し、プリントヘッド１４がキャッピ
ング位置ＰＡの回復桶１１上に降下して、回復桶１１に
取付けられたゴムリング１３に当接することにより、プ
リントヘッド１４の図２中下側の面に形成された下向き
のインク吐出口の周囲を密閉して、自然蒸発によるイン
クの増粘を防ぐ。１２は、回復桶１１に取付けられたブ
レードである。回復桶１１内に取付けられた吸収体１５
は、インク吐出口のクリーニングなどの回復処理時に生
じる廃インクを一時的に受けるものであり、その廃イン
クは、図示しないポンプにより搬送され、さらに図示し
ないリサイクル系統を経て再利用されるようになってい
る。

【０００５】印字等のプリント再開時には、ブレード１
２によってヘッド１４の吐出口形成面をワイピングしつ
つ、待機位置ＰＢに待避する。さらに、印字等のプリン
ト直前に、全ての吐出口からプリントに寄与しないイン
クを吐出（以下、「予備吐出」ともいう）させて、吐出
口を常に良好な吐出状態に保つようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、吐出口の周囲を回復桶１１によって密閉す
る密閉系であっても、わずかながらインクに自然蒸発が
発生しているため、プリント装置の常温、常湿での短期
間放置ではともかくも、プリント装置の実際の輸送、保
管のための長い放置期間や、その期間に起こりうる激し
い環境条件の変化のために、インクの自然蒸発によるイ
ンク増粘が発生する。この問題をサービスマンによるメ
ンテナンスで対応した場合には、プリント装置の設置時
間の制約や人件費の増加などの問題が生じてしまう。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、その目的は、インクジェットプリント装置におい
て、長期放置と環境変化に起因する吐出口周囲の乾燥を
防ぎ、インクの増粘を防止することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、吐出口からイ
ンクを吐出可能なプリントヘッドを用いて、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
おいて、前記吐出口からのインクを受容しかつ該吐出口
をキャッピング可能な回復桶を備え、非プリント動作時
に、前記回復桶に保湿用のインクを受容させたまま、該
回復桶によって前記吐出口をキャッピングさせることを
特徴とする。

【０００９】

【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。

【００１０】（第１の実施形態）図１は、本発明の適用
例としてのインクジェット方式のカラープリント装置の
概略構成図である。

【００１１】このプリント装置は、プリント媒体として
カード用紙Ｓを用いるカードプリンタであり、図１に示
すように、カード用紙Ｓを供給する給送手段１と、給送
されたカード用紙Ｓを搬送する搬送手段２と、搬送され
るカード用紙Ｓに画像をプリントするプリント手段３
と、プリント手段３の性能を維持する回復手段４と、画
像がプリントされた用紙Ｓを排出する排出手段５とを有
する。

【００１２】給送手段１のトレイ１ａに用紙Ｓがセット
される。このトレイ１ａは、名刺から葉書まで種々のサ
イズの用紙Ｓに対応できるように、トレイ１ａの幅方向
にスライド可能なサイドガイド（図示せず）が設けられ
ており、異なるサイズの用紙Ｓがセットができると共
に、そのサイドガイドに取付けられたセンサ（図示せ
ず）により、セットされた用紙Ｓの幅方向のサイズが検
出可能となっている。これにより、プリントすべき画像
のサイズよりも用紙Ｓのサイズが大きい場合にはプリン
トを行い、その画像のサイズよりも用紙Ｓのサイズが小
さい場合にはプリントを行わないように制御して、用紙
Ｓ上の領域以外にインクを吐出することがないようにな
っている。

【００１３】トレイ１ａにセットされた用紙Ｓは、ピッ
クアップローラ１ｂによって送られると共に、分離手段
であるフィードローラ１ｃとリタードローラ１ｄによっ
て一枚ずつに分離されてから、搬送手段２へと給送され
る。なお、リタードローラ１ｄの上流側には分離パッド
１ｅが設けられており、またフィードローラ１ｃの下流
側にはシャッター部材１ｆが設けられている。このシャ
ッター部材１ｆは図示しないソレノイドによって開閉可
能であり、用紙Ｓが一枚送られるごとに開閉し、給送さ
れた用紙Ｓの先端がシャッター部材１ｆに突き当たるこ
とによって、その用紙Ｓの斜行が矯正される。

【００１４】搬送手段２は、高精度位置制御が可能なシ
ンクロプーリベルト搬送ユニットによって構成されてお
り、回転駆動される駆動ローラ２ａおよび従動ローラ２
ｂの間に、搬送ベルト２ｃがプリント作業領域に渡って
架け渡されている。給送手段１から送られてきた用紙Ｓ
は、従動ローラ２ｂと同じ回転軸に取付けられた搬送ロ
ーラ（図示せず）と、この搬送ローラに用紙Ｓを押圧し
て従動回転するピンチローラ２ｄとによって挾持搬送さ
れると共に、搬送ベルト２ｃによって図１中の右方から
左方へと搬送される。

【００１５】搬送手段２によって搬送される用紙Ｓに対
して、プリント手段３がカラー画像をプリントする。こ
のプリント手段３は、プリントヘッド３ｂ，３ｃ，３
ｍ，３ｙからインクを吐出するインクジェットプリント
方式により画像をプリントする。すなわち、プリントヘ
ッド３ｂ，３ｃ，３ｍ，３ｙのそれぞれは、微細なイン
ク吐出口（オリフィス）と、この吐出口にインクを導く
インク路と、このインク路中に設けられたエネルギー作
用部と、この作用部に位置するインクに作用させるイン
クの吐出エネルギーを発生するエネルギー発生手段とを
備えている。

【００１６】このようなインクの吐出エネルギーを発生
するエネルギー発生手段としては、例えば、ピエゾ素子
等の電気機械変換体、レーザー等の電磁波を照射してイ
ンクを発熱させて、その発熱による作用でインク滴を吐
出させるエネルギー発生手段、あるいは発熱抵抗体を有
する発熱素子等の電気熱変換体によって液体を加熱して
液体を吐出させるエネルギー発生手段等がある。その中
でも熱エネルギーによってインクを吐出させるインクジ
ェットプリントヘッドは、プリント用のインク滴を吐出
するためのインク吐出口（オリフィス）を高密度に配列
することができて、高解像度の画像をプリントすること
が可能である。さらに、その中でも電気熱変換体をエネ
ルギー発生手段として用いたプリントヘッドは、コンパ
クト化および高密度実装化が容易であり、また製造コス
トも安価なことから有利である。画像のプリントに際し
ては、画像信号に応じて電気熱変換体に通電し、その熱
エネルギーによってインクに生じる膜沸騰を利用して、
インクに気泡の成長、収縮を生じさせることにより、イ
ンクを吐出口から吐出する。

【００１７】本実施形態にあっては、用紙Ｓの搬送方向
に沿って順に、ブラックインク用のプリントヘッド３
ｂ、シアンインク用のプリントヘッド３ｃ、マゼンタイ
ンク用のプリントヘッド３ｍ、イエローインク用のプリ
ントヘッド３ｙが配置されている。そして、用紙Ｓを搬
送するための図示しないステッピングモータの回転パル
ス信号と、プリントヘッド３ｂ，３ｃ，３ｍ，３ｙのそ
れぞれの吐出口からのインクの吐出を制御するデジタル
化された画像信号との同期がとられて、各プリントヘッ
ド３ｂ，３ｃ，３ｍ，３ｙがそれぞれの画像信号に応じ
て、搬送されてくる用紙Ｓに対してそれぞれの色のイン
クを順次吐出することによって、カラー画像をプリント
するようになっている。

【００１８】プリント手段３によって画像がプリントさ
れた用紙Ｓは、排出手段５を構成する排出ローラ５ａお
よび拍車５ｂによって排出スタッカ５ｃへと排出され、
積載される。

【００１９】次に、プリント手段３におけるインクの吐
出性能を安定に維持するための回復手段４について説明
する。

【００２０】回復手段４の機械的な構成は、前述した図
２の従来例と同様であり、プリントヘッド３ｂ，３ｃ，
３ｍ，３ｙのそれぞれ対応して計４組備えられている。
本例の回復手段４は、前述した従来のインクの自然蒸発
問題を解決するため、プリント動作と関連して、以下の
ように制御される。

【００２１】すなわち、印字等のプリント作業後、図２
中の実線のように回復桶１１とプリントヘッド１４とを
対向させてから、画像のプリントに寄与しないインクを
吐出させる予備吐出を１回実施して、回復桶１１内の吸
収体１５にインクを排出させる。これにより、吐出口の
周囲が回復桶１１によって密閉される密閉系内におい
て、その１回の予備吐出分のインクによって吐出口の周
囲が常に保湿され、インクの自然蒸発に起因するインク
の増粘が防止されることになる。

【００２２】このような吐出口の保湿のための動作は、
まず、プリントヘッド１４と回復桶１１との相対移動に
よって、それらを対向させてから予備吐出を行い、そし
て吸収体１５に保湿用のインクを吸収させてから、回復
桶１１によって吐出口をキャッピングし、密閉系内の吸
収体１５に保湿用のインクを保つ。したがって、回復桶
１１は、保湿用のインクを保ったまま吐出口をキャッピ
ング可能な構成であればよい。

【００２３】本例では、プリント後の１回の予備吐出に
よって吐出口周囲の保湿を行ったが、複数回の予備吐出
を行なってもよい。また、予備吐出ではなく、ポンプ等
による加圧によりヘッドの吐出口からインクを強制的に
排出させたり、また負圧により吐出口からインクを吸引
排出させるようにしてもよい。

【００２４】図３は、インクジェットプリント装置の制
御系のブロック構成図である。

【００２５】図３において、ＣＰＵ１００はこの装置各
部動作の制御処理やデータ処理等を実行する。ＲＯＭ１
００Ａには、その処理手順等が格納され、また、ＲＡＭ
１００Ｂは上記処理実行のワークエリアとして用いられ
る。

【００２６】プリントヘッド３ｂ，３ｃ，３ｍ，３ｙに
おけるインクの吐出は、ＣＰＵ１００が電気熱変換体の
駆動データおよび駆動制御信号をヘッドドライバ３Ａに
供給することにより行われる。また、ＣＰＵ１００は、
前述したように、プリント後に、吐出口を保湿するため
のインクを吐出口から吐出または排出させる。このよう
な吐出口を保湿するためにインクを吐出または排出させ
る制御は、プリント装置外部からの制御信号に基づいて
実行させるようにしてもよい。さらにＣＰＵ１００は、
駆動ローラ２ａを回転させるためのステッピングモータ
などの搬送モータ５０をモータドライバ５０Ａを介して
制御する。

【００２７】（第２の実施形態）インクジェットプリン
ト装置は、その出荷、輸送において、長い期間に渡って
激しい環境変化にさらされることがありうる。これに起
因するプリントヘッドの吐出口周囲の乾燥を防ぐため、
プリント装置の動作モードとして、保湿モードを選択可
能とする。その保湿モードが選択されたときは、プリン
トヘッドから回復桶にインクを吐出または排出した後、
プリントヘッドがキャッピングされる。このような保湿
モード選択時の動作は、プリント装置外部からの制御信
号に基づいて実行してもよい。本例でも前述した第１の
実施形態と同じ効果を果たす。

【００２８】（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。

【００２９】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４７４０
７９６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。

【００３０】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４４
５９６００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。

【００３１】さらに、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
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。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。

【００３２】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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６０−７
１２６０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。

【００３６】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。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自然蒸発によるインクの増粘を簡単に防げ、輸送、保管
による長期放置および激しい環境条件の変化でも、プリ
ントヘッドの吐出性能を常に安定に維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットプリント装置の概
略構成図である。

【図２】図１のインクジェットプリント装置に適用可能
な回復手段の概略構成図である。

【図３】図１のインクジェットプリント装置に適用可能
な制御系のブロック構成図である。

【符号の説明】

１ 給送手段 ２ 搬送手段 １１ 回復桶 １２ ブレード １３ ゴムリング １４ プリントヘッド １５ 吸収体 ３ プリント手段 ３ｂ，３ｃ，３ｍ，３ｙ プリントヘッド ４ 回復手段 ５ 排出手段 Ｓ 用紙（プリント媒体）

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吐出口からインクを吐出可能なプリント
   ヘッドを用いて、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おいて、 前記吐出口からのインクを受容しかつ該吐出口をキャッ
   ピング可能な回復桶を備え、 非プリント動作時に、前記回復桶に保湿用のインクを受
   容させたまま、該回復桶によって前記吐出口をキャッピ
   ングさせることを特徴とするインクジェットプリント装
   置。
2. 【請求項２】 前記吐出口から前記保湿用のインクを吐
   出させ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. 【請求項３】 前記吐出口から前記保湿用のインクを加
   圧によって排出させ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。
4. 【請求項４】 前記吐出口から前記保湿用のインクを吸
   引排出させ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。
5. 【請求項５】 前記回復桶に前記保湿用のインクを受容
   させてから、該回復桶によって前記吐出口をキャッピン
   グさせ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。
6. 【請求項６】 プリント動作の終了後に、前記回復桶に
   前記保湿用のインクを受容させてから、該回復桶によっ
   て前記吐出口をキャッピングさせ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。
7. 【請求項７】 前記回復桶が受容する前記保湿用のイン
   クを前記吐出口から吐出させた後、前記回復桶によって
   前記吐出口をキャッピングする保湿用の動作モードが選
   択可能であ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。
8. 【請求項８】 前記回復桶は、インクを吸収保持するイ
   ンク吸収体を有することを特徴とする請求項１から７の
   いずれかに記載のインクジェットプリント装置。
9. 【請求項９】 前記プリント媒体を所定の搬送方向に搬
   送する搬送手段を備え、前記プリントヘッドは、前記プ
   リント媒体の搬送方向と交差する方向に沿い、かつ前記
   プリント媒体上の幅方向の全プリント領域に渡って配備
   されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記
   載のインクジェットプリント装置。
10. 【請求項１０】 前記プリント媒体と前記プリントヘッ
    ドを第１の方向に相対移動させる手段と、 前記第１の方向と交差する方向に沿って前記プリント媒
    体と前記プリントヘッドを相対的に往復移動させる手段
    とを備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか
    に記載のインクジェットプリント装置。
11. 【請求項１１】 前記プリントヘッドは、前記吐出口か
    らインクを吐出するために利用される熱エネルギーを発
    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１０のいずれかに記載のインクジェットプリント装
    置。