(57)【要約】【課題】  インクの顔料沈降に基づくインクの不吐出を防止することである。【解決手段】  印字ライン方向に配列された複数のノズルを有するインクジェットヘッド２１と、このインクジェットヘッド２１を前記ノズルの配列方向に平行な軸心をもって回転自在に保持する支持機構２２と、前記インクジェットヘッド２１を前記ノズルが下向きになる印字時ポジションと前記ノズルが上向きになる非印字時ポジションとに切り換えるように回転させる駆動機構と、を備える【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字ライン方向に配列された複数のノズルを有するインクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドを前記ノズルの配列方向に平行な軸心をもって回転自在に保持する支持機構と、前記インクジェットヘッドを前記ノズルが下向きになる印字時ポジションと前記ノズルが上向きになる非印字時ポジションとに切り換えるように回転させる駆動機構と、を備えるインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記ノズルが上向きになる非印字時ポジションは、前記ノズルが水平に向う位置よりも所定角度の下向きの位置まで許容される請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記ノズルが下向きになる印字時ポジションと前記ノズルが上向きになる非印字時ポジションとに切り換えられるインクジェットヘッドは、白インクを使用したインクジェットヘッドである請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記ノズルが下向きになる印字時ポジションで一定時間経過した時に前記ノズルが上向きになる非印字時ポジションに切り換えるようにした請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
電源切断時には前記ノズルが上向きになる非印字時ポジションに切り換えるようにした請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記インクジェットヘッドを前記ノズルが上向きになる非印字時ポジションから前記ノズルが下向きになる印字時ポジションに切り換える際に、前記インクジェットヘッドを複数回往復回動させてから前記ノズルが下向きになる印字時ポジションに位置決めするようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記インクジェットヘッドを、通電待機時に所定のインターバルで複数回往復回動させてから、印字時ポジションに復帰回動させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つのインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、印字ライン方向に配列された複数のノズルを有するインクジェットヘッドを備え、記録媒体と相対移動する過程で各ノズルから選択的にインクを吐出させることにより画像や文字を印刷するインクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドには、多様な方式があり、電気熱変換器および電気機械変換器等の圧力発生手段を用いてインク室の圧力を高め、インク室と連通するノズルからインクを吐出する方式が知られている。
【０００３】
図９に基づいて、従来のインクジェットプリンタの一例を説明する。近年、インクジェットヘッドは、様々なアプリケーションに対応しており、今後も更なる飛躍が期待されている。インクについても、オイル系インク、ＵＶインク、ソルベントインク、水性インクと用途に応じて幅広く利用されている。その中で、顔料含有量が多い（顔料濃度が濃い）白インクを使用したアプリケーションもある。図示のものは、この白インクを使用したアプリケーションである。すなわち、印刷用搬送台１が水平に設けられ、この印刷用搬送台１の上に記録媒体としての印刷用紙２が例えば右から左に搬送されるように配設される。そして、この印刷用紙２の上には、ブロック化されたインクジェットヘッドブロック３が設けられている。このインクジェットヘッドブロック３には、４種の色インク（ＹＭＣＫ）がそれぞれ充填された４個のインクジェットヘッド４と、白インク（Ｗ）が充填された１個のインクジェットヘッド５とが並列に並べられて同じ駆動方式で駆動されるように設けられている。これらのインクジェットヘッド４、５には、図示しない多数のノズルが印刷用紙２に向けて下向きに設けられており、かつ、ノズルの配列方向は、印刷用紙２の搬送方向に直交する方向（紙面に垂直）であり、印刷用紙２の幅全体に印刷できるように全幅をカバーしている。印刷用紙２の送り速度は、インクジェットヘッド４、５の定められた周波数で全ノズル吐出し終えてから次のピッチへ移る速度に設定される。
【０００４】
なお、インクジェットヘッド４、５は、劣化したインクによるノズルの詰まりや、ノズルへの塵の侵入などによって印字品質の劣化を招き易いため、ノズル部分を清掃する必要がある。そのための手段として特許文献１に記載されたものがある。すなわち、インクジェットヘッドを印字位置から９０°回動させてノズルを水平方向に向けて清掃部に対面させ、これにより、ノズルの清掃をする技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７８５２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的なＵＶインクは、顔料含有率が５％以下と少ないが、白インクの場合は、１０〜２０％と非常に多い。また、白インクは、顔料として、例えば酸化チタンを使用しているので、重量があり、インク比重が１．１〜１．２５である。染料インクの比重は、０．８〜０．９、ＵＶインクの比重は０．９５〜１．０５くらいであるから、白インクの比重が大きいことが分かる。その結果、酸化チタンが重いことに加えて、含有量も多いので、図９に示すように、ノズルを下向きにして放置した場合に、顔料の沈降が顕著に生じてしまう。さらに、沈降によりノズル付近のインク比重が大きくなると、圧力伝播時間も長くなり、吐出性能に影響を及ぼす。一般的に、インクジェットプリンタにおいては、ノズルを下向きにするので、沈降物がそのままノズル近傍に集まり、不吐出が生じ易いという問題がある。これを改善するには、パージを多くして沈降物を外に排出する方法があるが、この方法によれば、無駄なインク消費量が多くなり、経済性が悪い。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、印字ライン方向に配列された複数のノズルを有するインクジェットヘッドを前記ノズルの配列方向に平行な軸心をもって回転自在に支持機構で保持し、前記インクジェットヘッドを前記ノズルが下向きになる印字時ポジションと前記ノズルが上向きになる非印字時ポジションとに駆動機構により切り換える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、インクジェットヘッドをノズルが下向きになる印字時ポジションとノズルが上向きになる非印字時ポジションとに切り換えることができるため、長時間放置される非印字時に、ノズル付近でのインクの沈降がなく、これにより、印字時においては、下向きになるノズルからの不吐出が発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の態様を図１乃至図８に基づいて説明する。まず、図１に示すものは、インクジェットプリンタの要部の概略図であり、給紙部６、搬送部７、排紙部８が略水平方向に連設されている。前記給紙部６は、一部が切欠された給紙ローラ９を備え、この給紙ローラ９の回転を制御することにより、積み重ねられた記録媒体としての印刷用紙１０を最上部のものから順次送り出す。前記搬送部７は、所定の間隔をおいて配設された一対の搬送ローラ１１を備え、これらの搬送ローラ１１には搬送ベルト１２が掛け渡されている。前記搬送ローラ１１は、駆動部に連結された駆動ローラ１３と前記搬送ベルト１２を介して従動する従動ローラ１４とよりなる。そして、前記駆動ローラ１３は、接地されており、前記従動ローラ１４側の前記搬送ベルト１２には、高圧電源１５に接続された帯電ローラ１６が接触している。これにより、前記搬送ベルト１２は帯電され、前記印刷用紙１０を静電的に吸着して搬送する。つぎに、前記排紙部８は排紙ガイド１７と排紙ローラ１８とよりなり、前記印刷用紙１０を所望の位置に搬送排紙する。
【００１０】
前記搬送部７の上方には、インクジェットヘッドブロック１９が配設されている。このインクジェットヘッドブロック１９には、４種の色インク（ＹＭＣＫ）がそれぞれ充填された４個のインクジェットヘッド２０と、白インク（Ｗ）が充填された１個のインクジェットヘッド２１とが並列に並べられて同じ駆動方式で駆動されるように設けられている。これらのインクジェットヘッド２０、２１には、図示しない多数のノズルが前記印刷用紙１０に向けて下向きに設けられており、かつ、ノズルの配列方向は、前記印刷用紙１０の搬送方向に直交する方向（紙面に垂直）であり、前記印刷用紙１０の幅全体に印刷できるように全幅をカバーしている。前記印刷用紙１０の送り速度は、前記インクジェットヘッド２０、２１の定められた周波数で全ノズル吐出し終えてから次のピッチへ移る速度に設定される。ついで、４種の色インク（ＹＭＣＫ）がそれぞれ充填された４個の前記インクジェットヘッド２０は、ノズルを下向きにして固定的に設けられているものであるが、白インク（Ｗ）が充填された１個の前記インクジェットヘッド２１は、図２に示すように、支持機構を構成する回転軸２２により支持され、かつ、図示しない駆動機構により回転駆動される。すなわち、前記印刷用紙１０の搬送方向に直交する方向（紙面に垂直）に水平に設けられた前記回転軸２２を中心に図示しない前述の駆動機構に接続されて回転するように設けられている。この回転軸２２の設置位置は、必要とする回転半径が最小となるようにすることが望ましく、前記インクジェットヘッド２１の中心付近である。また、この白インク（Ｗ）が充填された１個の前記インクジェットヘッド２１は、隣り合う他の前記インクジェットヘッド２０からその回転半径だけ離れている。
【００１１】
この白インク（Ｗ）が充填された１個の前記インクジェットヘッド２１の構造とその動きとは、図３乃至図７に示されている。前記インクジェットヘッド２１は、前記回転軸２２が取り付けられたケース２３を備え、このケース２３には、インク圧力室２５とこのインク圧力室２５に連設した多数のノズルが直線状に配列されたノズル面２６とが設けられている。そして、前記インク圧力室２５には、インク供給口２７とインク排出口２８とが接続されており、これらのインク供給口２７とインク排出口２８には、二本のパイプ２９を介して白インクを蓄えるインクタンク３０が接続されている。これらのパイプ２９には、それぞれ弁Ａ３１と弁Ｂ３２とが設けられている。
【００１２】
このような構成において、通常の印刷状態においては、白インク（Ｗ）が充填された１個のインクジェットヘッド２１のノズル面２６は他の４種の色インク（ＹＭＣＫ）がそれぞれ充填された４個のインクジェットヘッド２０と同様に下向きであり、図示しない制御回路で制御されて印刷用紙１０の搬送速度に対応して各ノズルからインク吐出が行われる。この状態で印刷を休止している場合には、時間の経過とともに顔料沈降物がノズル面２６近傍に溜りやすい。特に、白インクの場合には、顔料濃度が高く、この傾向は他のインクに較べて顕著である。
【００１３】
ここで、ノズルからの不吐出という現象は、前述のように、インクの顔料沈降物によりノズルの目詰まりが発生することに起因するものであるが、多数のノズルの内、一つでも不吐出となった場合には、正常な印刷を行うことができないため、不吐出と認識すべきものである。そこで、このような不吐出の状態が発生する不都合を解消するために、印刷休止が所定時間継続する可能性があるときには、回転軸２２を中心にしてインクジェットヘッド２１を１８０°回転し、ノズル面２６を上向きにする。この状態を模式的に示したのが、図４（ａ）（ｂ）であり、図４（ａ）に示す状態が印字時の状態、すなわち、ノズル面２６が下向きの状態であり、図４（ｂ）に示す状態が非印字の状態、すなわち、ノズル面２６が上向きの状態である。しかして、印字時の状態は、前述のように、ノズル面２６が真下を向く状態であるが、非印字時の状態は、図５に示すように、ノズルが真上に向く実線の状態からノズルが水平線から1５°下向きに傾斜する状態までの範囲内で位置決めされればよい。すなわち、前述のように、静止時に白インクの顔料が沈降してノズル面２６の近傍に堆積するのを防ぐためには、ノズルが真上に位置していなくても良いものであり、水平の状態までは明らかに顔料沈降物がノズル面２６の近傍に堆積しない。しかも、水平状態に維持されたインクジェットヘッド２１のノズルの位置は、その下方にある程度の容積があるため、多少の許容度があり、下向き方向に１５°程度傾斜してもノズルの目詰まりを発生させない。この状態の実験結果は、図８と表１とに示されるものである。この試験は、ヘッド温度５０℃、推奨駆動波形、推奨駆動電圧で行った。すなわち、水平状態にあるのを０°とし、反時計方向への回動が「＋」方向への回動であり、時計方向への回動が「−」方向への回動であるものとする。そこで、０°から９０°までの範囲は、白インクの顔料沈降物が発生したとしても不吐出が発生しない領域であり、−１５°から−９０°までの範囲は、白インクの顔料沈降物によりノズルの目詰まりが発生して不吐出が発生する領域である。そして、０°から−１５°の範囲は、徐々に不吐出が発生する状態に移行する不吐出の境界領域である。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
そこで、インクジェットヘッド２１を下向きにした印字状態からある角度だけ回動させ、６時間放置後に下向きの印字状態に戻した時における不吐出発生状態を調べたものである。表１に示すように、不吐出発生確率（％）は、０°から９０°までの範囲は、当然のことながら０％であり、−５°の時には５％、−１０°の時には５０％、−１５°の時には９５％、−３０°から−９０°の時には１００％である。そのため、不吐出が発生しない領域は、０°から９０°までの範囲と０°から−１５°の不吐出の境界領域の一部を含むものと認定される。不吐出が発生しない領域に加えられるべき不吐出の境界領域の具体的数値は、インクジェットヘッド２１の形状等に依存するもので、一般論としては規定できない。好ましくは、０°から９０°までの範囲である。
【００１６】
なお、インクジェットヘッド２１を回動させても、図６、７に示すように、インク供給をするインクタンク３０との間に所定の水頭差があるため、インクジェットヘッド２１側が負圧状態となり、インクが漏れることはない。
【００１７】
また、インクジェットヘッド２１に対して、図示しない振動付与機構により、ノズルからインクが吐出することがない程度の振動、すなわち、プリカーサ波形の振動を印加することは、インクに微振動を付与することになり、インクが攪拌されてその顔料沈降の度合いを低減する。
【００１８】
さらに、非印字状態から印字状態にインクジェットヘッド２１を回動させる時に、所定の角度範囲でインクジェットヘッド２１を複数回往復回動させることは、インク攪拌がより一層促進されることになり、沈降した顔料の堆積を解消し、不吐出が発生しない領域に加えられるべき不吐出の境界領域の範囲を拡大することもできる。
【００１９】
しかして、印字時の下向きのインクジェットヘッド２１を不吐出が発生しない領域に回動させるタイミングは、印刷動作が停止してから一定時間後というように時間で管理することが有効である。これにより、電源を入れたままであっても必要に応じてインクジェットヘッド２１を不吐出が発生しない状態にすることができる。ただし、印刷開始の信号により、インクジェットヘッド２１をノズル面２６が下向きになるように復帰回動させるような制御を行う必要がある。
【００２０】
或いは、通電非印字時に、所定のインターバル（例えば、通電直後から一定時間間隔や印刷動作の終了から一定時間間隔）で、所定の角度範囲でインクジェットヘッド２１を複数回往復回動させてインクを攪拌してから印字時ポジションに復帰回動させる動作を継続して行うように制御することも可能である。
【００２１】
また、前述の印刷動作の停止から一定時間後にインクジェットヘッド２１を印字位置から非印字位置に切り替え保持する制御と組み合わせても良く、種々の制御方法が考えられる。
【００２２】
また、電源を切断した時には、必ず印字時の下向きのインクジェットヘッド２１を不吐出が発生しない領域に回動させることが望ましい。これにより、長期間の不使用状態が継続しても、インクの顔料沈降によるノズルの目詰まりが発生しない。勿論、電源投入時には、自動的にインクジェットヘッド２１をノズル面２６が下向きになるように復帰回動させるか、印刷指令に基づいてノズル面２６が下向きになるように復帰回動させるようにする必要がある。
【００２３】
以上の説明においては、白インクを蓄えるインクジェットヘッド２１を回動させることだけを説明したが、顔料の沈降を防止する前述の手段は、どの色のインクに対しても有効であり、例えば、４種の色インク（ＹＭＣＫ）がそれぞれ充填された４個のインクジェットヘッド２０に対しても回動機構を設けることも有用であると考えられる。
【００２４】
さらに、前述の実施の態様においては、原則的にインクジェットヘッドブロック１９が固定されたものについて説明したが、インクジェットヘッドブロック１９を搭載したキャリアを往復動させながら印刷動作をする記録装置についても同様な効果を期待することができるものである。
【００２５】
また、本実施の形態においては、ノズルが上向きになる非印字時ポジションを、ノズルが水平に向う位置よりも所定角度の下向きの位置まで許容しているので、印字時から非印字時にインクジェットヘッドを回動させる許容回動角度を大きくすることができ、これにより、機器設計の自由度を大きくすることができる。
【００２６】
さらに、白インクを使用したインクジェットヘッドをノズルが下向きになる印字時ポジションとノズルが上向きになる非印字時ポジションとに切り換えるようにしたので、目詰まりを起し易い白インクのインクジェットヘッドのみを回動させるものとし、その数を少なくして機構の簡略化を図ることができる。
【００２７】
しかも、ノズルが下向きになる印字時ポジションで一定時間経過した時にノズルが上向きになる非印字時ポジションに切り換えるようにしたので、インクジェット記録装置の印刷動作が長時間にわたって中断されていても、ノズルが詰まることによる不吐出の状態の発生を防止することができる。
【００２８】
さらにまた、電源切断時にはノズルが上向きになる非印字時ポジションに切り換えられるため、ユーザがなんの操作をしなくてもノズルを上向きにしてノズルが詰まることによる不吐出の状態の発生を防止できる状態を得ることができる。
【００２９】
別の実施の形態としては、インクジェットヘッドをノズルが上向きになる非印字時ポジションからノズルが下向きになる印字時ポジションに切り換える際に、インクジェットヘッドを複数回往復回動させてからノズルが下向きになる印字時ポジションに位置決めするようにしているため、インクの攪拌が良好に行われてノズルが詰まることによる不吐出の状態の発生をより一層有効に防止することができる。
【００３０】
また、インクジェットヘッドを、通電待機時に所定のインターバルで複数回往復回動させてから、印字時ポジションに復帰回動させるようにすることにより、インクの攪拌が良好に行われてノズルが詰まることによる不吐出の状態の発生をより一層有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の態様を示すもので、インクジェットプリンタの要部の概略図である。
【図２】そのインクジェットヘッドブロックを拡大した説明図である。
【図３】インクジェットヘッドの側面図である。
【図４】（ａ）は印字時の状態を示す正面図、（ｂ）は非印字時の状態を示す正面図である。
【図５】インクジェットヘッドの非印字時ポジションを示す正面図である。
【図６】印字時におけるインクジェットヘッドとインクタンクとの関係を示す模式図である。
【図７】非印字時におけるインクジェットヘッドとインクタンクとの関係を示す模式図である。
【図８】インクジェットヘッドの位置に応じた不吐出発生確率を求める実験データを示すグラフである。
【図９】従来のインクジェットヘッドブロックを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
２１    インクジェットヘッド
２２    支持機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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