(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント媒体に対し相対的に走査され、インクを吐出する吐出口が設けられた複数のインク吐出部を有するヘッドユニットと、
前記走査に対して位置が固定されるとともに前記複数のインク吐出部に対応した複数のインク収納部と、
前記複数のインク収納部と前記複数のインク吐出部とをそれぞれ接続してインクを供給するための、前記走査に追従して移動する湾曲部を途中に持つように配列された第１のチューブおよび第２のチューブを含む複数の可撓性チューブと、を有するインクジェットプリント装置であって、
前記可撓性チューブは、前記湾曲部において前記第１のチューブは前記第２のチューブよりも大きい半径をもって湾曲の外側に並ぶように配列され、且つ、前記第１のチューブは前記第２チューブよりも剛性が高いことを特徴とするインクジェットプリント装置。
【請求項２】
プリント媒体に対し相対的に走査され、インクを吐出する吐出口が設けられた複数のインク吐出部を有するヘッドユニットと、
前記走査に対して位置が固定されるとともに前記複数のインク吐出部に対応した複数のインク収納部と、
前記複数のインク収納部と前記複数のインク吐出部とをそれぞれ接続してインクを供給するための、前記走査に追従して移動する湾曲部を途中に持つように配列された第１のチューブおよび第２のチューブを含む複数の可撓性チューブと、を有するインクジェットプリント装置であって、
前記可撓性チューブは、前記湾曲部において前記第１のチューブは前記第２のチューブよりも大きい半径をもって湾曲の外側に並ぶように配列され、且つ、前記第１のチューブは前記第２のチューブよも大きな外径を有することを特徴とするインクジェットプリント装置。
【請求項３】
前記第１のチューブおよび前記第２のチューブは、各々、前記インク収納部から前記インク吐出部にインクを供給するための可撓性チューブおよび前記インク吐出部から前記インク収納部にインクを回収するための可撓性チューブを有す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。
【請求項４】
前記複数の可撓性チューブは前記湾曲部において同心円状に並ぶように配列されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェットプリント装置。
【請求項５】
前記複数の可撓性チューブは前記湾曲部において同一平面上に並ぶように配列されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェットプリント装置。
【請求項６】
前記インク吐出部および前記インク収納部は、異なる色のインクに対応して複数設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインクジェットプリント装置。
【請求項７】
前記インク吐出部は、インクを吐出するために利用されるエネルギとして、インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する素子を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェットプリント装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリント装置に関し、インクタンクとインクジェットプリントヘッドとの間を可撓性チューブで連結してインク供給を行う形態の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】
インクジェットプリントヘッドを用いてプリント媒体へとインクを付与することによりプリント媒体上に画像を形成するインクジェットプリント装置は、現在、プリントヘッドをプリント媒体に対し所定方向に往復走査させるとともに、これと略直交する方向にプリント媒体を搬送して画像の形成を行う所謂シリアル型と呼ばれる方式が主流となっている。この方式によれば、小型のプリントヘッドを用いつつも任意所望の大きさの画像を形成することができるので、プリントヘッドに関連したコストが低減でき、また装置サイズも小型にできるからである。
【０００３】
このようなシリアル型のインクジェットプリント装置に用いられるプリントヘッドへのインクの供給方式には、大きく分けて２種類がある。キャリッジ等に搭載されて往復移動（主走査）するプリントヘッドに一体的にインクタンクを取り付けてインクを供給するオンキャリッジ方式と称されるものと、プリントヘッドとは別体にインクタンクをプリント装置に固定的に据え付け、可撓性チューブを介してインクタンクとプリントヘッドとを連結してインクを供給するチューブ供給方式とである。
【０００４】
オンキャリッジ方式は、インクタンクからプリントヘッドへと直接インクを供給するものであるので、インク供給系に必要な部品が少なく、スペースも小さい簡易な構成であり、主として一般ユーザにとって好ましく使用される比較的小型の普及型プリント装置に多く採用されている。
【０００５】
これに対し、チューブ供給方式は、インクタンクの大容量化が容易である一方で、インクタンクからプリントヘッドへの供給路となるチューブがプリントヘッドの往復走査に追従して移動するものであるので、その分のスペースが確保されなければならないことから、カラー画像を大量に印刷する必要のある業務用など比較的大型のプリント装置に多く採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年インクジェットプリント装置の高速化、高画質化、カラー化には目覚しいものがあり、これに伴って画像形成に使用するインク量も増大してきている。
【０００７】
このような状況下、インクタンクに収容するインク量を容易に増すことができるチューブ供給方式の採用が好ましいと考えられるが、プリント速度向上に伴ってインクタンクからプリントヘッドへの単位時間あたりのインク供給量、すなわちインク供給速度も増しており、そのために可撓性チューブを太くしたり、あるいは配設本数を増す等の対応が採られている。
【０００８】
また、カラー画像を形成するプリント装置においては、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色、さらには濃度や他の色に対応して６，７種の色調のインクが使用されることもあり、色調数と同じだけの可撓性チューブが必要とされることになる。さらには、プリントヘッドへのインク供給を安定して行い、かつプリントヘッド内でのインクの乾燥や沈殿を防止するために、１色調につき供給用と回収用との２本の可撓性チューブを連結し、インクタンクとプリントヘッドとの間でインクを循環させる方式を採る場合があり、この場合は色調数の２倍の数の可撓性チューブが必要とされることになる。
【０００９】
このようにチューブ供給方式のプリント装置においては、装置に対してチューブの占めるスペースが増大する傾向にあり、装置サイズの小型化を妨げる要因となっている。また、比較的小型のプリント装置においても、インク容量増加の要求が高まっていることに伴って、インク供給方式を従来のオンキャリッジ方式からチューブ供給方式に転換することも考えられるが、チューブの移動を許容するためのスペースが大であるため、小型のプリント装置においてチューブ供給方式を採用することの妨げとなっている。
【００１０】
このように、チューブ供給方式のプリント装置の小型化、あるいは小型プリント装置へのチューブ供給方式の採用には、チューブの占めるスペースの削減が課題となっており、本発明はかかる課題を解決することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明は、プリント媒体に対し相対的に走査され、インクを吐出する吐出口が設けられた複数のインク吐出部を有するヘッドユニットと、
前記走査に対して位置が固定されるとともに前記複数のインク吐出部に対応した複数のインク収納部と、
前記複数のインク収納部と前記複数のインク吐出部とをそれぞれ接続してインクを供給するための、前記走査に追従して移動する湾曲部を途中に持つように配列された第１のチューブおよび第２のチューブを含む複数の可撓性チューブと、を有するインクジェットプリント装置であって、
前記可撓性チューブは、前記湾曲部において前記第１のチューブは前記第２のチューブよりも大きい半径をもって湾曲の外側に並ぶように配列され、且つ、前記第１のチューブは前記第２チューブよりも剛性が高いことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、プリント媒体に対し相対的に走査され、インクを吐出する吐出口が設けられた複数のインク吐出部を有するヘッドユニットと、
前記走査に対して位置が固定されるとともに前記複数のインク吐出部に対応した複数のインク収納部と、
前記複数のインク収納部と前記複数のインク吐出部とをそれぞれ接続してインクを供給するための、前記走査に追従して移動する湾曲部を途中に持つように配列された第１のチューブおよび第２のチューブを含む複数の可撓性チューブと、を有するインクジェットプリント装置であって、
前記可撓性チューブは、前記湾曲部において前記第１のチューブは前記第２のチューブよりも大きい半径をもって湾曲の外側に並ぶように配列され、且つ、前記第１のチューブは前記第２のチューブよも大きな外径を有することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図１は一般的なチューブ供給方式によるインクジェットプリント装置の主要部を示す概略図であり、本発明の実施形態との比較を行うためにまず当該装置について説明する。
【００１９】
図１において、１は複数のインク吐出口が設けられたヘッドユニットであり、その複数のインク吐出口がプリント媒体Ｐと対向する状態でキャリッジ２に搭載されている。キャリッジ２はタイミングベルト２１に固定される一方、ガイドシャフト３に支持案内され、タイミングベルト２１に結合した不図示の駆動手段（モータ，プーリ等）の駆動に伴って主走査方向に往復移動が可能である。そして、主走査の過程で複数の吐出口からインク吐出を行わせるとともに、各主走査間で主走査方向と直交する方向にフィードローラ等によってプリント媒体を相対搬送（副走査）することで、プリント媒体Ｐへの画像形成が行われる。
【００２０】
ヘッドユニット１は、画像形成に用いられる複数色調のインクに対応して複数のプリントヘッド１ａ〜１ｄを有しており、各プリントヘッド毎に複数の吐出口が主走査方向と異なる方向に配列されている。また、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する素子としては、例えばインクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する電気熱変換体や、機械的エネルギを発生するピエゾ素子などが用いられる。
【００２１】
ヘッドユニット１に対するインク供給源をなすインクタンク４はプリント装置の固定部位に据え付けられており、チューブを介してヘッドユニット１に連結されている。インクタンク４についても、画像形成に用いられる複数色調のインクに対応して複数のインク収納部４ａ〜４ｄが設けられており、ヘッドユニット１のプリントヘッドと、これに対応するインクを収納したインクタンク４の収納部とが、それぞれ可撓性チューブを介して連結される。図１においては、４本の可撓性チューブ５ａ〜５ｄ（以下、これらチューブを総括的に言う場合、または任意の１つを示す場合に「チューブ５」という）が示されている。
【００２２】
ヘッドユニット１のインク吐出口からインクが吐出されると、吐出口に連通した微細な液路の毛管力によって、ヘッドユニット１の液路内方に設けられるインク室（複数の液路に対する共通液室、ないしはプリントヘッドに設けられる中間タンク）の内部からインク充填（リフィル）動作が行われる。これに伴ってインク室内が負圧となることにより、インクタンク４に収容されているインクがチューブ５を通ってインク室側に吸い上げられ、インク供給が行われる。あるいは、インクをインクタンク４からヘッドユニット１へと供給するポンプなどの手段が設けられることもある。
【００２３】
チューブ５は、図に示すように湾曲半径Ｒをなすよう取り付けられている。キャリッジ２がガイドシャフト３に沿って往復走査すると、キャリッジ２に取り付けられたチューブ５の端部も往復移動する。一方、チューブ５の他端部はインクタンク４に固定されているので、チューブ５は、湾曲位置が移動しながら、変形しつつキャリッジ２に追従する。
【００２４】
チューブ５はポリ塩化ビニリデンなどの弾性部材から成り可撓性を有するが、極端に湾曲させると変形して内部の流路容積が減少する。また湾曲に対する反力がキャリッジ２に作用するため、小半径で湾曲させるとキャリッジ２に対する負荷が大きくなり、キャリッジ２の走査に影響を与える。従って、これらを考慮して、プリント装置の性能に影響を与えない範囲での最小半径でチューブ５を湾曲させることが望ましく、これを最小湾曲半径Ｒと呼ぶこととする。
【００２５】
最小湾曲半径Ｒは、チューブ５の材質、外径、肉厚などによって異なり、材質が硬く、外径が太く、肉厚の厚いチューブ５ほど最小湾曲半径Ｒが大きくなる。
【００２６】
例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のインクを用いてカラープリントを行うプリント装置では、Ｋインクのインク供給速度を他のカラーインクに比べて高くすることにより、書類などモノクローム画像のプリント速度を向上させようとする場合があり、このような構成に対応するために複数のチューブ間で内径に違いが生じることがある。あるいは、インクの組成によってチューブ５内での乾燥のしやすさに差があり、乾燥し易いインクを通すチューブ５のみを水分を通しにくいフッ素樹脂などの材料で構成する場合があり、そのような構成によってもチューブ間で硬さに違いが生じることがある。
【００２７】
図１のプリント装置では、４本のチューブ５ａ〜５ｄはそれぞれ同半径で湾曲され、各湾曲部が略同一の円筒面に沿って並ぶよう重畳されている。ここで、４本のチューブ５ａ〜５ｄが異なる材質，太さ，肉厚から成る場合には、全体としての湾曲半径すなわち円筒の曲率は、チューブ５ａ〜５ｄのそれぞれの最小湾曲半径Ｒのうちで最も大きい値とされる。
【００２８】
また、チューブ５ａ〜５ｄはそれぞれ重力の作用によって垂れ下がろうとする一方、キャリッジ２の移動に追従するので、チューブ同士が分離して縺れたりしないよう、互いに溶着したり、あるいはクリップ状の束ね部材を用いたりして相対位置を規制する場合もある。
【００２９】
チューブ５ａ〜５ｄのそれぞれの最小湾曲半径Ｒのうち最も大きい最小湾曲半径をＲａ、チューブ外径φをそれぞれｄａ〜ｄｄとすると、チューブ５ａ〜５ｄないしキャリッジへの追従動作に必要なプリント装置内の容積Ｖは、
0004700836.tif 000002
で表される。
【００３０】
本発明の主眼は、かかる容積Ｖを極力小としようとするものであり、以下にそのための構成について例示する。
【００３１】
図２は、本発明の一実施形態に係るチューブ供給方式によるインクジェットプリント装置の主要部を示す概略図である。ここで、図１と同様に構成できる各部については対応箇所に同一符号を付してある。
【００３２】
すなわち、ヘッドユニット１、キャリッジ２、ガイドシャフト３およびインクタンク４、並びにキャリッジ主走査手段やプリント媒体搬送手段の構成は図１と同様であるが、本例においては、４本のチューブ５ａ〜５ｄが略同一平面上に、かつ湾曲部が略同心円を成して配列されている点が異なっている。
【００３３】
最外側のチューブ５ａの最小湾曲半径がＲａ、最内側のチューブ５ｄの最小湾曲半径がＲｄで、ＲａがＲｄに比べ充分大きい場合にはこのような配列が効果的である。
【００３４】
このとき最も太いチューブの外径φをｄａとすると、チューブ５ａ〜５ｄないしキャリッジへの追従動作に必要なプリント装置内の容積Ｖは、
0004700836.tif 000003
で表される。
【００３５】
上記（式１）と比較すると、高さ方向で（ｄｂ＋ｄｃ＋ｄｄ）の寸法だけ削減されていることがわかる。通常、チューブ５ａ〜５ｄの太さはそれほど極端に違わないので、高さ方向寸法はおよそ１／４に削減されたことになる。
【００３６】
４本のチューブ５ａ〜５ｄが全て同じ材質，外径，肉厚を有し、最小湾曲半径Ｒも等しい場合においても、最内側のチューブ５ｄの湾曲半径Ｒｄを最小湾曲半径Ｒとし、順次外側のチューブ５ａ〜５ｃを最小湾曲半径Ｒより大きな半径で湾曲させれば、このような配列が可能である。
【００３７】
このときチューブ５ａ〜５ｄないしキャリッジへの追従動作に必要なプリント装置内の容積Ｖは、
0004700836.tif 000004
で表される。
【００３８】
ここで、（式１）において４本のチューブ５ａ〜５ｄが全て同じ材質，太さを有するものとすると、ｄａ＝ｄｂ＝ｄｃ＝ｄｄであり、またＲａ＝Ｒｄであるから、（式１）は
0004700836.tif 000005
と書き変えることができる。
【００３９】
最小湾曲半径Ｒは、どれほど剛性の低い軟らかいチューブであっても、チューブ外径ｄの３倍は必要であると考えられる。よって（式３）および（式１’）にＲｄ＝３ｄａを代入して計算すると、チューブ５の占める容積が約１／３に削減されていることがわかる。Ｒｄのｄａに対する比が大きいほどこのスペース削減効果も大きくなるので、細くて硬い（剛性の高い）チューブを使用した場合に本発明はより有効であると言える。
【００４０】
また、複数本のチューブを同一平面上に配列することにより、図２の例ではチューブ５ａ〜５ｄの下側に例えば板状の規制部材を１枚設けるだけで、チューブ５ａ〜５ｄの垂れ下がりを防止することができ、チューブ同士を溶着したり、特別な束ね部材を用いたりする必要がなくなる。よって、これらに要する工程数や部品点数をも削減することができる。
【００４１】
なお、互いに溶着された複数のチューブを使用する場合があるが、例えば８本のチューブを要するプリント装置にあって、２本のチューブを溶着してなる２連チューブを、図２に示した高さ方向に２本のチューブが並ぶように配設するとともに、そのような２連チューブを４組、図２と同様に略同心円状に配列した構成を採用することができる。かかる構成によれば、８本のチューブを溶着してなる８連チューブを、図１に示した高さ方向に８本のチューブが並ぶように配設する構成を用いた場合に比べ、チューブないしキャリッジへの追従動作に必要なプリント装置内の容積を１／３以下に削減できる。これは、より多種の色調に対応して、あるいは１色調につき供給用と回収用との２本のチューブを設ける構成に対応して、多数のチューブを必要とする場合に有効である。
【００４２】
（その他）
なお、本発明は、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、プリント装置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プリントの高密度化，高精細化が達成できるからである。
【００４３】
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、プリント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、プリント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、さらに優れたプリントを行うことができる。
【００４４】
プリント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わせ構成（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。すなわち、プリントヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によればプリント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。
【００４５】
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プリントヘッド、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プリントヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００４６】
また、本発明のプリント装置の構成として、プリント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、プリント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、プリント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。
【００４７】
また、搭載されるプリントヘッド、インクタンクの収納部およびこれらを連結するチューブの種類ないし個数についても、上述の例に限られることなく、プリント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れば、本発明を有効に適用することができる。
【００４８】
さらに加えて、本発明インクジェットプリント装置の形態としては、パーソナルユースのものであるかあるいは業務ないし産業用のものであるかを問わず、コンピュータ，スキャナ，デジタルカメラ等の画像データ供給装置の画像出力端末として用いられるもののほか、例えばスキャナとプリンタとが一体となった複写機、データ送受信装置とプリンタとが一体となったファクシミリ装置、プリンタを一体に有するワードプロセッサや電子タイプライタ、プリンタを一体化したデジタルカメラなどの形態であってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インクジェットプリント装置内に占めるチューブないしその移動用のスペースを大幅に削減することができるので、チューブ供給方式のプリント装置の小型化や、小型プリント装置に対するチューブ供給方式の採用が可能となり、従って小型でかつインク容量も多いプリント装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なチューブ供給方式によるインクジェットプリント装置の主要部を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るチューブ供給方式によるインクジェットプリント装置の主要部の構成例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１  ヘッドユニット
１ａ〜１ｄ  プリントヘッド
２  キャリッジ
３  ガイドシャフト
４  インクタンク
４ａ〜４ｄ  インク収納部
５，５ａ〜５ｄ  チューブ
【図１】
0004700836.tif 000006
【図２】
0004700836.tif 000007