JP2000309111A - インクジェットプリンタ及びラインインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリントヘッドから回収されたインクは粘度
が増加しているため、再使用すると印刷品質の低下を生
じたり、あるいは廃棄するためにインクの使用率が低
く、かつ廃インクを保持するためにプリン タが大型化
してしまった。 【解決手段】 プリンタの使用状況からインクカートリ
ッジ１０２内のインク粘度を予測し、希釈液カートリッ
ジ１０２、希釈液ポンプ１１４等からなるインク粘度調
整手段１４０でインクの粘度を調整しつつ使用すること
によって、印刷品質の低下を招いたり、インクを廃棄す
ることなく全てのインクを印刷に使用するインクジェッ
トプリンタを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタに関し、特に、印刷に使用されなかった廃インク
を回収し、再び印刷に利用するようにしたインクジェッ
トプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクを吐出させて記録を行うインクジ
ェットプリンタでは、長時間インクを吐出させないで放
置すると、印字開始時に正常な吐出信号が送られても、
インクが正常に吐出しないという不良現象が発生するこ
とが知られている。これは、プリントヘッドのノズルで
は外気とインクが接し、インク中の溶剤が蒸発し、イン
クの粘度が変化してしまうために、吐出するインクの量
・速度が変化することによって、吐出不良が引き起こさ
れる。

【０００３】この対策として、インク供給系を加圧した
り、あるいはインクの吐出口より吸引を行う等、インク
流路に所定の圧力を作用させてノズル近傍の粘度上昇し
たインクを強制的に排出させる方法がある。従来のイン
クジェットプリンタは、特開平８−１３２６４０に開示
されるようにプリントヘッドから回収されたインクは利
用せずに廃棄していた。

【０００４】また、インクの吐出が長時間行われない場
合に、ノズル付近の粘度上昇したインクを自動的にしか
るべき回数、液体吸収体等に吐出させる予備吐出を行う
方法があり、特開平７−２９０７２０に開示されてい
る。しかし、予備吐出で吐出したインクは利用せずに廃
棄していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】プリントヘッドから回
収されたインクを再利用せずに廃棄する場合、プリント
ヘッドが少数のノズルしか有さなければ廃インクの量が
少なく、廃インクは徐々に蒸発してゆく為、廃インク保
持手段も小型で大きな問題とはならないが、多数のノズ
ルを有するインクジェットプリンタでは廃インクの量が
多く、インクの無駄が多く、大型のインク保持手段が必
要であり、また廃インクが連続して回収できる大容量の
廃インク保持手段も必要となり、プリンタが大型化する
か、インク保持手段の交換頻度が高く使い難いプリンタ
となってしまった。

【０００６】また、廃インクをそのままインク保持手段
に回収して使用した場合には以下のような問題が生じ
る。

【０００７】インク保持手段からインク供給路、プリン
トヘッドまではインクと外気は接することがない為、イ
ンクの溶剤が蒸発して粘度が増加することはほとんどな
いが、プリントヘッドのノズルおよびインク回収の為の
キャップ手段では外気とインクが接し、インク中の溶剤
が蒸発し、インクの粘度が変化してしまう。

【０００８】インクジェットプリンタのプリントヘッド
が有するノズルは微量のインクを吐出するように調整さ
れている為、使用するインクの粘度が変化すると、吐出
するインクの量・速度が変化してしまう。プリントヘッ
ドから回収したインクは、溶剤の一部が蒸発し、粘度が
変化している為、インクの着弾位置がずれたり、カラー
インクを使用した場合には、複数の色のインクで濃度バ
ラツキが生じ、印刷結果の色が異なるなど印刷品質の低
下が著しかった。

【０００９】特に、インクがアルコール等の揮発性の溶
剤を含む場合はインクの粘度変化が大きく、問題が発生
しやすかった。また、ラインヘッドの様にノズル数が多
くインクと外気が接することが多い場合にも問題が発生
しやすかった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のインクジェットプリンタは、インク保持手
段と、前記インク保持手段からプリントヘッドへインク
を供給するインク供給手段と、前記プリントヘッドをキ
ャップするキャップ手段と、前記キャップ手段から前記
インク保持手段へインクを戻すインク回収手段と、印刷
の休止時間を計時する計時手段と、印刷に先立って予備
吐出するインクの予備吐出回数を計測する予備吐出回数
計測手段と、印刷に使用するインクの吐出数を計測する
印刷吐出数計測手段と、前記計時手段と前記予備吐出回
数計測手段と前期印刷吐出数計測手段によりインク保持
手段内のインクの粘度相当値を計算するインク粘度相当
値計算手段と、前記インク粘度相当値計算手段に基づい
てインク保持手段内のインク粘度を調整するインク粘度
調整手段を有し、回収したインクを粘度を調整しつつ再
利用することにより、廃インク保持手段が不要で小型、
かつインクの補充間隔が長く経済的であり、インクの吐
出速度・吐出量を一定で印刷品質が良く、揮発性のイン
クが使用可能で速乾性の良いインクジェットプリンタを
実現できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１から図７を用い、本発明の一
実施例におけるインクジェットプリンタを説明する。な
お、紙送り機構、プリントヘッド内のノズルが有する圧
力発生機構等はインクジェットプリンタに用いられる一
般的なものであり、本発明の主旨に影響無いため説明は
省略する。

【００１２】図１は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットプリンタの一部分解斜視図である。このインクジ
ェットプリンタは、紙幅一杯に印字可能なプリントヘッ
ド１２０を有し、プリントヘッド１２０が移動すること
はなく紙送りに合わせてプリントヘッド１２０からイン
ク吐出を行うことにより記録紙１３０上に文字や記号、
画像を印刷が可能である。インク及び希釈液の補充は、
図２に図示するようにカートリッジカバー１０３を開
き、インクカートリッジ１０１及び希釈液カートリッジ
１０２の２つのカートリッジを個々に交換することによ
って補充することができる。

【００１３】図３はインクジェットプリンタのインク供
給システムを示す説明図である。

【００１４】インク保持手段であるインクカートリッジ
１０１からプリントヘッド１２０へはインク供給手段で
あるインク供給チューブ１０８を通してインクが供給さ
れる。

【００１５】プリントヘッド１２０はインクを吐出する
ための圧力発生機構（図示せず）を備えた複数のノズル
１２０ａを備えている。ノズル１２０ａ内のインクは外
気と接しているため揮発成分が蒸発しやすく、長時間の
休止後にインク吐出を行うとインクの粘度増加によって
印刷品質が低下してしまう。そのため印刷開始前にノズ
ル１２０ａ付近のインクの排出を行う必要があり、キャ
ップ１１２内へインクをしかるべき回数予備吐出を行
う、あるいはキャップ１１２をプリントヘッド１２０へ
密着させ、インク回収手段であるインク回収ポンプ１０
９によって増粘インクの吸引を行う。回収されたインク
はインク回収チューブ１１０を通りインクカートリッジ
１０１に戻される。インクカートリッジ１０１内のイン
クは、インクカートリッジ１０１を交換した時点ではイ
ンク吐出に適した粘度であるがインクが長時間循環し、
回収した増粘インクが増えるにつれ、インクカートリッ
ジ１０１内のインクも徐々に増粘してしまい、そのまま
ではインク吐出が不安定となり、印刷品質が低下してし
まう。そのため本発明のインクジェットプリンタは以下
のインク粘度調整手段を有する。

【００１６】インク粘度調整手段は、インクの揮発成分
から成る希釈液を収めた希釈液カートリッジ１０２と希
釈液ポンプ１１４、希釈液チューブ１１１とによって構
成される。インクカートリッジ１０１内のインクの粘度
はインク粘度相当値計算手段１４０によって予測され、
コントローラ１１６へ通知される。インクの粘度が規定
値よりも大きい場合、コントローラ１１６は希釈液ポン
プ１１４を駆動し、希釈液カートリッジ１０２から希釈
液チューブ１１１を通してインクカートリッジ１０１へ
希釈液を注入し、インクの粘度を調整する。

【００１７】次に、図４に示すブロック図に基づいてイ
ンクカートリッジ１０１内のインクの粘度を予測する方
法を説明する。

【００１８】計時手段１４１は、印刷の休止時間を計測
し、インク粘度相当値計算手段１４０に計測したデータ
を通知する。インク粘度相当値計算手段１４０では、プ
リントヘッドのノズルから単位時間にインク揮発成分が
揮発する重量を実験により計測し、予め記録しておき、
計時手段１４１より送られるデータを基に、印刷の休止
によるインク揮発成分の揮発重量を算出する。

【００１９】予備吐出回数計測手段１４２は、印刷に先
立って行われる予備吐出回数を計測し、インク粘度相当
値計算手段１４０に計測したデータを通知する。インク
粘度相当値計算手段１４０では、予備吐出回数とインク
揮発成分が揮発する重量を実験により計測し、予め記録
しておき、予備吐出回数計測手段１４２より送られるデ
ータを基に、予備吐出によるインク揮発成分の揮発重量
を算出する。

【００２０】また、プリントヘッドのノズルから吐出す
るインク滴の一滴当たりのインク重量を実験により測定
し、予めインク粘度相当値計算手段１４０に記録してお
く。印刷吐出数計測手段１４３は、印刷に使用するイン
クの吐出数を計測し、インク粘度相当値計算手段１４０
に計測したデータを通知する。このデータを基にインク
粘度相当値計算手段１４０は、印刷に使用した印刷イン
ク重量を算出する。

【００２１】更に、インクカートリッジ１０１内の初期
インク重量と初期インク揮発成分重量比を、予めインク
粘度相当値計算手段１４０に記録しておく。上記に説明
したように、インク揮発成分の揮発重量と印刷に使用し
た印刷インク重量は、インク粘度相当値計算手段１４０
にて算出されるため、インクジェットプリンタの使用状
況に応じて、インクカートリッジ１０１内のインク重量
とインク揮発成分重量比が算出することが可能である。

【００２２】インク揮発成分重量比と、インク粘度とに
は一定の関係があり、図５に示すようにインク内の揮発
成分重量比に対するインク粘度の関係を実験により求め
ることが可能である。この関係を予めインク粘度相当値
計算手段１４０に記録しておくことにより、インクカー
トリッジ１０１内のインク揮発成分の重量比から、イン
クカートリッジ１０１内のインク粘度を予測することが
可能となる。インクの粘度が規定値よりも大きい場合
に、インク粘度相当値計算手段１４０はコントローラ１
１６に希釈液ポンプ１１４を駆動するように、信号を送
信する。

【００２３】図６はインクカートリッジ１０１収容部の
断面図であり、インクカートリッジ１０１の断面も示し
ている。内部にインクを保持するインク保持手段である
インクカートリッジ１０１は、プリントヘッド１２０へ
インクを供給するためのインク供給口１０１ａと、キャ
ップ１１２及び希釈液カートリッジ１０２からのインク
または希釈液を取り込むインク回収口１０１ｂ、インク
回収口１０１ｂからインクカートリッジ１０１内へ戻る
インク内の異物を濾過するフィルタ１０１ｃを有してい
る。プリントヘッド１２０へのインクの供給はインク供
給口１０１ａに刺さった針１０８ａからインク供給チュ
ーブ１０８を通して行われる。流路連結レバー１１３は
インク回収チューブ１１０と希釈液チューブ１１１が接
続されインク回収口１０１ｂと前記２本のチューブを連
結している。

【００２４】インクカートリッジ１０１の交換は、図２
の様にカートリッジカバー１０３を上に開く。すると、
インクカートリッジ１０１のインク回収口１０１ｂに連
結していた流路連結レバー１１３がカートリッジカバー
１０３の押えが無くなるためインクカートリッジ１０１
から離れる。インクカートリッジレバー１０５を矢印Ａ
方向に回転させるとインクカートリッジレバー１０５に
固定された歯車１０５ａとインクカートリッジホルダ１
０４の底面のラック１０４ａが係合しているためインク
カートリッジホルダ１０４が矢印Ｂ方向に移動し、針１
０８ａがインク供給口１０１ａから抜け、インクカート
リッジ１０１を上に抜くことが可能となる。新しいイン
クカートリッジをインクカートリッジホルダ１０４にセ
ットした後、インクカートリッジレバー１０５を矢印Ａ
の逆方向に回転させると、上記の逆の動作でカートリッ
ジホルダ１０４が矢印Ｂの逆方向に移動し、針１０８ａ
がインク供給口１０１ａに刺さり、カートリッジカバー
１０３を閉じるとインク回収口１０１ｂと流路連結レバ
ー１１３が連結して、インクカートリッジ１０１の交換
が終了する。

【００２５】希釈液カートリッジ１０２の断面は、イン
クカートリッジ１０１の断面とほぼ同様であるが、イン
ク回収口１０１ｂ及びフィルタ１０１ｃ、インクセンサ
１１５は無い。希釈液カートリッジ１０２の交換も、イ
ンクカートリッジ１０１の交換と同様で、カートリッジ
カバー１０３を開けた後、希釈液カートリッジレバー１
０７を操作することによって簡単に交換することができ
る。

【００２６】図７はプリントヘッド１２０収容部付近で
の断面図である。プリントヘッド１２０は印刷可能幅に
複数のノズル１２０ａを有し、プリンタフレーム（図示
せず）に固定されている。キャップ１１２は上下動作が
可能であり（上下動作の機構の図示・説明は省略す
る）、印刷動作時には紙案内板１３１よりも下に引き込
まれ、記録紙１３０がプリントヘッド１２０の下を通過
可能とし、記録紙１３０が排紙された後の印刷休止時に
は上昇しプリントヘッドに密着してプリントヘッド１２
０内のインクの乾燥防止をおこなう。またプリントヘッ
ド１２０内の増粘インク回収を行う際にも上昇してプリ
ントヘッド１２０に密着しプリントヘッド１２０とイン
ク回収ポンプ１０９を連結する。

【００２７】インクジェットプリンタの印刷動作は以下
のようになる。

【００２８】印刷の行われていない休止時は、キャップ
１１２が上昇しプリントヘッド１２０に密着し、プリン
トヘッド１２０内のインクの乾燥を防止している。

【００２９】印刷を開始する際は、まずインク回収ポン
プ１０９が動作し、プリントヘッド１２０内のノズル１
２０ａ近傍の増粘したインクを吸引する。インク回収ポ
ンプ１０９の停止後、キャップ１１２は下降してプリン
トヘッド１２０から離れ、紙案内板１３１よりも低い位
置で停止する。その後、インク回収ポンプ１０９は再度
短時間運転しキャップ１１２内のインクもインクカート
リッジ１０１へ戻される。

【００３０】紙送りローラー１３２が回転し、プリント
ヘッド１２０の下まで記録紙１３０が挿入されるとプリ
ントヘッド１２０内に配列されたノズルの圧力発生機構
が選択的に駆動されてインクが吐出し印刷が行わる。記
録紙１３０が排紙ローラー１３３によってプリントヘッ
ド１２０の下を通過して印刷が終了する。その後、キャ
ップ１１２が上昇しプリントヘッド１２０と密着して停
止する。

【００３１】続けて別の記録紙に印刷を行う場合は、イ
ンク回収ポンプ１０９は動作せず、キャップ１１２は下
降してプリントヘッド１２０から離れ、紙案内板１３１
よりも低い位置で停止する。次に、プリントヘッド１２
０内のノズル１２０ａの全ての圧力発生機構が駆動さ
れ、キャップ１１２に向けて予備吐出を行う。このよう
に印刷を続けて行う場合は全てのノズルで予備吐出を行
い、印刷の際に吐出が行われなかったノズルでの増粘し
たインクをキャップ１１２に排出するようにする。その
後、印刷を行う。

【００３２】一定の枚数の印刷が終わったところで、イ
ンク回収ポンプ１０９は短時間運転し、予備吐出によっ
て溜まったキャップ１１２のインクをインクカートリッ
ジ１０１へ回収する。

【００３３】このように、インクカートリッジ１０１内
のインクは、キャップ１１２から回収された増粘したイ
ンクが混入されるため、インク内の揮発成分の少ない増
粘したインクとなってしまう。インクが増粘するとプリ
ントヘッド１２０のインク吐出能力が下がり、印刷品質
が低下してしまう。インク粘度相当値計算手段１４０
は、プリンタの使用状況によりインクカートリッジ１０
１内のインクの粘度を予測し、インクの粘度が高い場合
には、インクの粘度を下げるために、希釈液ポンプ１１
４を駆動し、希釈液カートリッジ１０２からインクカー
トリッジ１０１へと希釈液を追加する。このようなイン
ク粘度調整手段を備えることにより印刷品質の低下を防
止し、インクカートリッジ内のインクがなくなるまで良
好な印刷品質を維持することができる。

【００３４】なお、上記実施例においてはプリントヘッ
ド固定のラインヘッドを用いたインクジェットプリンタ
を例にあげて説明したが、本発明はラインヘッドを用い
たインクジェットプリンタに限定される物ではなく、プ
リントヘッドが移動しつつ印刷するシリアルプリンタに
も適用される事は言うまでもない。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように本発明のインクジェッ
トプリンタにおいては、プリントヘッドから排出された
インクも回収し、再利用される為、すべてのインクを印
刷に利用でき、インク補充間隔が長く経済的であり、廃
インク保持手段が不要で小型、かつプリントヘッドに供
給されるインクの粘度が一定となりプリントヘッドから
吐出されるインクの重量・速度が安定し、吐出不良の無
い奇麗な印刷が可能なインクジェットプリンタが実現で
きる。特にコンティニアス型のインクジェットプリンタ
とは異なり吐出エネルギーの小さなオンデマンド型のイ
ンクジェットプリンタにおいては、印字品質に対するイ
ンクの粘度の影響は大きく、インク粘度を一定に保つこ
とによる印字品質確保の効果は大きい。さらに揮発性の
溶剤を含む速乾性のインクを用いる場合は効果が大き
い。また、ノズル数の多いラインヘッドを用いたインク
ジェットプリンタにおいては特に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットプリンタの一部分解斜
視図。

【図２】本発明のインクジェットプリンタのカートリッ
ジ交換説明図。

【図３】本発明のインクジェットプリンタのインク供給
システム説明図。

【図４】本発明の実施例を示すブロック図。

【図５】インク揮発成分重量比とインク粘度の関係を示
した図。

【図６】本発明のインクジェットプリンタのインクカー
トリッジ収容部断面図。

【図７】本発明のインクジェットプリンタのプリントヘ
ッド収容部断面図。

【符号の説明】

１０１ インクカートリッジ １０２ 希釈液カートリッジ １０３ カートリッジカバー １０４ インクカートリッジホルダー １０５ インクカートリッジレバー １０６ 希釈液カートリッジホルダー １０７ 希釈液カートリッジレバー １０８ インク供給チューブ １０９ インク回収ポンプ １１０ インク回収チューブ １１１ 希釈液供給チューブ １１２ キャップ １１３ 流路連結レバー １１４ 希釈液ポンプ １１５ インクセンサ １１６ コントローラ １２０ プリントヘッド １３０ 記録紙 １３１ 紙案内板 １３２ 紙送りローラー １３３ 排紙ローラー １４０ インク粘度相当値計算手段 １４１ 計時手段 １４２ 予備吐出回数計測手段 １４３ 印刷吐出数計測手段

フロントページの続き (72)発明者 山崎 勉 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 中田 敏雄 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA19 EA23 EA25 EA27 EB08 EB29 EB32 EB38 EB49 EB59 EC15 EC24 EC44 EC54 EC57 FA13 FC01 JA13 JC20 JC23 KB15 KC01 KC30

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力発生手段を有し、インクを選択的に吐
   出する複数のノズルを有するプリントヘッドを被記録媒
   体に対して相対移動し、文字、記号、画像等を印刷する
   インクジェットプリンタにおいて、インク保持手段と前
   記インク保持手段から前記プリントヘッドへインクを供
   給するインク供給手段と前記プリントヘッドをキャップ
   するキャップ手段と前記キャップ手段から前記インク保
   持手段へインクを戻すインク回収手段と、印刷の休止時
   間を計時する計時手段と印刷に先立って予備吐出するイ
   ンクの予備吐出回数を計測する予備吐出回数計測手段と
   印刷に使用するインクの吐出数を計測する印刷吐出数計
   測手段と前記計時手段と前記予備吐出回数計測手段と前
   期印刷吐出数計測手段によりインク保持手段内のインク
   の粘度相当値を計算するインク粘度相当値計算手段と前
   記インク粘度相当値計算手段に基づいてインク保持手段
   内のインク粘度を調整するインク粘度調整手段を有する
   事を特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 【請求項２】揮発性の溶剤を含むインクを用いることを
   特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
3. 【請求項３】前記プリントヘッドは、前記被記録媒体の
   印刷領域幅に印刷可能な数のノズルを有する事を特徴と
   する請求項１又は、請求項２記載のラインインクジェッ
   トプリンタ。