JP2001018387A

JP2001018387A - 印刷装置

Info

Publication number: JP2001018387A
Application number: JP19391599A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yoshida; 昌彦吉田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2001-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のノズルユニットを組み合わせて構成す
るノズルブロックを備え、該ノズルブロックから吐出さ
れるインク滴により印刷媒体上にインクドットを形成し
て、画像を記録する印刷装置において、印刷画像の画質
を向上させる。【解決手段】前記ノズルブロックにおいて、前記複数
のノズルユニットを主走査方向に重複し、該ノズルユニ
ットの構造上おのずと生じるインク吐出特性の位置的な
周期の略１／２ずれた位置に配置する。前記主走査方向
に隣り合うノズルユニットのノズル位置は、副走査方向
でノズルピッチの略１／２ずれていても良いし、互いに
一致していても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印刷装置に関し、
詳しくは複数のノズルユニットを組み合わせて構成する
ノズルブロックを備えた印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータの出力装置として、
数色のインクをインクヘッドから吐出するタイプのカラ
ープリンタが普及し、コンピュータ等が処理した画像を
多色多階調で印刷するのに広く用いられている。従来の
比較的小型のカラープリンタにおいては、各色に単一の
インクヘッドを用いて印刷を行っている。

【０００３】ところで、最近では、印刷媒体の大判化、
印刷速度向上の要請等により、従来よりも多数のノズル
をインクヘッドに配置する「多ノズル化」の必要性が高
まっている。ノズルの数を増やすことによりインクヘッ
ドの走査回数を減らすことができ、印刷速度を速めるこ
とが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、多ノズルヘッ
ドのインクジェットプリンタの場合、インクヘッド上の
位置によってノズルから吐出されるインク滴の吐出速度
や吐出量などのインク吐出特性が位置的かつ周期的に変
化してしまい、それによりインク滴の着弾位置やインク
ドットの径が異なり、印刷画像の画質の向上が十分に達
成できないという問題があった。

【０００５】周期的なバラツキの一因として、ただ単に
従来の構造のインクヘッドに多数のノズルを形成したも
のを用いると、多数のピエゾ素子の変形によりインクヘ
ッドのフレームがたわんで変形し、インク滴吐出のため
の圧力発生室に影響を与えてしまうことが挙げられる。
この問題を解決する為に、特開平１０−４４４０３号公
報ではインクヘッドのフレームに補強材を備え、たわみ
を抑制することが提案されている。しかし、更にノズル
の数を増やした場合、構造上十分には解決できないこと
が考えられる。また、インク導入系、電気系など、イン
クヘッドのたわみ以外の要因による周期的なバラツキに
は対応できない。

【０００６】本発明は、上記の問題を解決することを目
的としてなされたものであり、複数のノズルユニットを
組み合わせて構成するノズルブロックを備えた印刷装置
において、印刷画像の画質を向上させることを目的とし
てなされた。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明は、
次の構成を採用した。本発明の印刷装置は、複数のノズ
ルユニットを組み合わせて構成するノズルブロックを備
え、該ノズルブロックから吐出されるインク滴により印
刷媒体上にインクドットを形成して、画像を記録する印
刷装置であって、前記ノズルブロックは、前記複数のノ
ズルユニットが主走査方向に重複し、該ノズルユニット
の構造上おのずと生じる吐出特性の位置的かつ周期的な
バラツキの周期の略１／２ずれた位置に配置されている
ことを要旨とする。

【０００８】インクジェットプリンタは、インク吐出特
性のバラツキにノズルの製造誤差によるバラツキだけで
なく、インクヘッドの構造上避けられない位置的かつ周
期的なバラツキを持つ。この周期的なバラツキについ
て、図１を用いて説明する。図１の左図はノズルブロッ
クを、右図は形成されたインクドットをそれぞれ例示し
ている。左図左側のノズルユニットのノズルを白丸
（○）で、左図右側のノズルユニットのノズルを黒丸
（●）でそれぞれ示した。また、それらにより形成され
るインクドットを同様に右図に示した。右図に図示した
周期的なバラツキは、上述したように主にピエゾ素子の
変形に起因するインクヘッド（ノズルユニット）のフレ
ームのたわみによるものであり、そのたわみの周期に対
応して発生する。従って、本発明のように複数のノズル
ユニットを主走査方向に重複し、かつ、インク吐出特性
の位置的な周期の略１／２ずれた位置に配置することに
より、インク吐出特性の周期的なバラツキが互いに打ち
消し合い目立たなくすることができ、印刷画像の画質を
向上させることができる。なお、ノズルブロックのノズ
ルユニットが主走査方向に重複していない部分は、イン
クドットの形成に寄与しても良いし、しなくても良い。

【０００９】更に上記の印刷装置は、前記吐出特性のバ
ラツキが、少なくともインク吐出速度、インク吐出量の
いずれかを含むバラツキである、とすることができる。

【００１０】本発明の印刷装置は、上記の印刷装置であ
って、前記主走査方向に隣り合うノズルユニットのノズ
ル位置は、副走査方向でノズルピッチの略１／２ずれて
いることを要旨とすることができる。

【００１１】この場合について図２を用いて説明する。
簡単のため各ノズルユニットのノズル数は６個とした。
また、ノズルユニットの端から端までで１周期の周期的
なバラツキを持つものとする。図示したように、複数の
ノズルユニットがインク吐出特性の位置的な周期の略１
／２ずれて重複し、主走査方向に隣り合うノズルユニッ
トのノズル位置を副走査方向でノズルピッチの略１／２
ずらして配置する。このようにノズルユニットを配置す
ることにより見かけ上のインク吐出特性の周期的なバラ
ツキを目立たなくすることができ、印刷画像の画質を向
上させることができる。

【００１２】また、前記主走査方向に隣り合うノズルユ
ニットのノズル位置は、副走査方向で互いに一致してい
ても良い。

【００１３】この場合について図３および図４を用いて
説明する。簡単のため各ノズルユニットのノズル数は６
個とした。また、ノズルユニットの端から端までで１周
期の周期的なバラツキを持つものとする。図示したよう
に、複数のノズルユニットがインク吐出特性の位置的な
周期の略１／２ずれて重複し、主走査方向に隣り合うノ
ズルユニットのノズル位置を主走査方向で互いに一致し
て配置する。図３に示したように、１つのノズルユニッ
トのノズルから吐出されるインク滴は同時に吐出しても
良く、図４に示したように、交互に吐出しても良い。こ
れによっても、見かけ上のインク吐出特性の周期的なバ
ラツキを目立たなくすることができ、印刷画像の画質を
向上させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例に基づき説明する。（１）装置の構成：図５は、本発明の実施例としての画
像処理装置および印刷装置の構成を示すブロック図であ
る。図示するように、コンピュータ９０にスキャナ１２
とプリンタ２２とが接続されている。このコンピュータ
９０は所定のプログラムがロードされ実行されることに
より画像処理装置として機能する他、プリンタ２２と併
せて印刷装置として機能する。このコンピュータ９０
は、プログラムに従って画像処理に関わる動作を制御す
るための各種演算処理を実行するＣＰＵ８１を中心に、
バス８０により相互に接続された次の各部を備える。Ｒ
ＯＭ８２は、ＣＰＵ８１で各種演算処理を実行するのに
必要な各種プログラムやデータを予め格納しており、Ｒ
ＡＭ８３は、同じくＣＰＵ８１で各種演算処理を実行す
るのに必要な各種プログラムやデータが一時的に読み書
きされるメモリである。入力インタフェース８４は、ス
キャナ１２やキーボード１４からの信号の入力を司り、
出力インタフェース８５は、プリンタ２２へのデータの
出力を司る。ＣＲＴＣ８６は、カラー表示可能なＣＲＴ
２１への信号出力を制御する。ディスクコントローラ
（ＤＤＣ）８７は、ハードディスク１６やフレキシブル
ドライブ１５あるいは図示しないＣＤ−ＲＯＭドライブ
との間のデータの授受を制御する。ハードディスク１６
には、ＲＡＭ８３にロードされて実行される各種プログ
ラムやデバイスドライバの形式で提供される各種プログ
ラムなどが記憶されている。

【００１５】この他、バス８０には、シリアル入出力イ
ンタフェース（ＳＩＯ）８８が接続されている。このＳ
ＩＯ８８は、モデム１８に接続されており、モデム１８
を介して、公衆電話回線ＰＮＴに接続されている。コン
ピュータ９０は、このＳＩＯ８８およびモデム１８を介
して、外部のネットワークに接続されており、特定のサ
ーバＳＶに接続することにより、画像処理に必要なプロ
グラムをハードディスク１６にダウンロードすることも
可能である。また、必要なプログラムをフレキシブルデ
ィスクＦＤやＣＤ−ＲＯＭによりロードし、コンピュー
タ９０に実行させることも可能である。

【００１６】次に、図６によりプリンタ２２の概略構成
を説明する。図示するように、このプリンタ２２は、紙
送りモータ２３によって用紙Ｐを搬送する機構と、キャ
リッジモータ２４によってキャリッジ３１をプラテン２
６の軸方向に往復動させる機構と、キャリッジ３１に搭
載されたノズルブロック２８を駆動してインクの吐出お
よびインクドットの形成を行う機構と、これらの紙送り
モータ２３，キャリッジモータ２４，ノズルブロック２
８および操作パネル３２との信号のやり取りを司る制御
回路４０とから構成されている。

【００１７】キャリッジ３１をプラテン２６の軸方向に
往復動させる機構は、プラテン２６の軸と平行に架設さ
れ、キャリッジ３１を摺動可能に保持する摺動軸３４と
キャリッジモータ２４との間に無端の駆動ベルト３６を
張設するプーリ３８と、キャリッジ３１の原点位置を検
出する位置検出センサ３９等から構成されている。

【００１８】なお、このキャリッジ３１には、ブラック
インク（Ｋ）用のカートリッジ７１とシアンインク（Ｃ
１）用カートリッジ７２，ライトシアンインク（Ｃ２）
用カートリッジ７３，マゼンタインク（Ｍ１）用カート
リッジ７４，ライトマゼンタインク（Ｍ２）用カートリ
ッジ７５，イエロインク（Ｙ）用カートリッジ７６が搭
載可能である。なお、ライトシアンインク，ライトマゼ
ンタインクは、シアンインク，マゼンタインクに対して
染料の含有量を１／４にしたインクであり、淡ドットを
形成するためのものである。キャリッジ３１の下部の集
合ヘッド３０には、これらのインクに対応して計６個の
インク吐出用ヘッド６１ないし６６が形成されており、
キャリッジ３１の底部には、この各色用ヘッドにインク
タンクからのインクを導く導入管が立設されている。キ
ャリッジ３１にブラックインク用のカートリッジ７１お
よびカラーインク用カートリッジ７２を上方から装着す
ると、各カートリッジに設けられた接続孔に導入管が挿
入され、各インクカートリッジからインク吐出用ヘッド
６１ないし６６へのインクの供給が可能となる。なお、
初めてインクカートリッジが装着された時には、専用の
ポンプによりインクをインク吐出用ヘッド６１ないし６
６に吸引する動作が行われる。

【００１９】（２）ノズルおよびノズルユニットの配
列：図７は、インク吐出用ヘッド６１ないし６６におけ
るノズルユニット２９の配列を示す説明図である。ノズ
ルユニット２９には、３２０個（１６０個×２列）のノ
ズルがノズルピッチｋで千鳥状に配列されており、ノズ
ルブロック２８にはノズルユニット２９が主走査方向に
２個，主走査方向と直交する副走査方向に２個の計４個
配置されている。これらのノズルユニット２９は、それ
ぞれ１周期の周期的なバラツキを持っている。このノズ
ルユニット２９の主走査方向の配置は、ノズルユニット
２９の構造上おのずと生じるインク吐出特性の位置的な
周期の略１／２ずれるように配置されている。即ち、本
実施例では、ノズルユニット２９の長さの略１／２ずら
して配置している。

【００２０】次に、ノズルブロック２８におけるノズル
Ｎｚの位置およびインクドット形成の様子を図８を用い
て説明する。図８の左図はノズルブロック２８を、右図
は形成されたインクドットを、それぞれ例示している。
左図左側のノズルユニットのノズルを白丸（○）で、左
図右側のノズルユニットのノズルを黒丸（●）でそれぞ
れ示した。また、それらにより形成されるインクドット
を同様に右図に示した。図示するように、主走査方向に
隣り合うノズルユニット２９の副走査方向のノズル位置
は、ノズルピッチｋの略１／２ずらして配置されてい
る。このように配置することにより、インク吐出特性の
周期的なバラツキが互いに打ち消し合い目立たなくする
ことができ、印刷画像の画質を向上させることができ
る。このノズル位置は互いに一致するように配置しても
良い（参考図：図３，図４）。なお、本実施例では各ノ
ズルユニット上のノズルは、製造上ノズルピッチを小さ
く設定し易いように千鳥状に配列されているが、図１な
いし図４に示したように、一直線上に配置しても良い。

【００２１】（３）ノズルブロック２８の駆動：各ノズ
ルＮｚには電歪素子の一つであって応答性に優れたピエ
ゾ素子が配置されている。ピエゾ素子は、ノズルまでイ
ンクを導くインク通路に接する位置に設置されている。
ピエゾ素子は、周知のように、電圧の印加により結晶構
造が歪み、極めて高速に電気―機械エネルギの変換を行
う素子である。本実施例では、ピエゾ素子の両端に設け
られた電極間に所定時間幅の電圧を印加することによ
り、ピエゾ素子が電圧の印加時間だけ伸張し、インク通
路の一側壁を変形させる。この結果、インク通路の体積
はピエゾ素子の伸張に応じて収縮し、この収縮分に相当
するインクが粒子となってノズルの先端より高速に吐出
される。このインク粒子がプラテン２６に装着された用
紙Ｐに染み込むことにより印刷が行われる。

【００２２】次に、プリンタ２２の制御回路４０の内部
構成を説明するとともに、図７および図８に示した複数
のノズルユニット２９からなるノズルブロック２８を駆
動する方法について説明する。図９は制御回路４０の内
部構成を示す説明図である。制御回路４０の内部には、
ＣＰＵ４１，ＰＲＯＭ４２，ＲＡＭ４３の他、コンピュ
ータ９０とのデータのやり取りを行うＰＣインタフェー
ス４４と、紙送りモータ２３，キャリッジモータ２４お
よび操作パネル３２などとの信号のやり取りを行う周辺
入出力部（ＰＩＯ）４５と、計時を行うタイマ４６と、
インク吐出用ヘッド６１ないし６６にインクドットのＯ
Ｎ、ＯＦＦの信号を出力する駆動用バッファ４７などが
設けられており、これらの素子および回路はバス４８で
相互に接続されている。また、制御回路４０には、所定
周波数でピエゾ素子を駆動するための電圧信号としての
駆動波形を出力する発振器５１、および発振器５１から
の出力をインク吐出用ヘッド６１ないし６６に所定のタ
イミングで分配する分配出力器５５も設けられている。
制御回路４０は、コンピュータ９０で処理されたドット
データを受け取り、これを一時的にＲＡＭ４３に蓄え、
所定のタイミングで駆動用バッファ４７に出力する。

【００２３】ＣＰＵ４１から各ノズル毎にオン・オフを
定め、駆動用バッファ４７の各端子に信号を出力する
と、駆動用バッファ側からオン信号を受け取っていたピ
エゾ素子だけが駆動する。この結果、駆動用バッファか
らオン信号を受け取っていたピエゾ素子のノズルから、
一斉にインク粒子が吐出される。

【００２４】図７および図８に示したように、インク吐
出用ヘッド６１ないし６６は、キャリッジ３１の搬送方
向に沿って配列されているから、それぞれのノズル列が
用紙Ｐに対して同一の位置に至るタイミングは、ずれて
いる。従って、ＣＰＵ４１は、このインク吐出用ヘッド
６１ないし６６の各ノズルＮｚの位置の主走査方向のズ
レを勘案した上で、必要なタイミングで各インクドット
のオン・オフの信号を駆動用バッファ４７を介して出力
する。この結果、各色のインクドットは、予め定めた所
定の位置に形成される。また、インク吐出用ヘッド６１
ないし６６はノズルＮｚが２列に形成されている点も同
様に考慮してインクドットのオン・オフの信号の出力が
制御されている。

【００２５】以上説明したハードウェア構成を有するプ
リンタ２２は、紙送りモータ２３により用紙Ｐを搬送し
つつ、キャリッジ３１をキャリッジモータ２４により往
復動させ、同時に、コンピュータ９０で行った解像度変
換，色補正，ハーフトーニング等の画像処理により生成
された画像データに基づき、インク吐出用ヘッド６１な
いし６６のピエゾ素子を駆動して、各色インク滴の吐出
を行い、インクドットを形成して用紙Ｐ上に多色多階調
の画像を形成する。

【００２６】（４）その他：本実施例の印刷装置では、
上述のようにピエゾ素子ＰＥを用いてインク滴を吐出す
るインクヘッドを備えたプリンタを用いているが、他の
方法によりインク滴を吐出するプリンタを用いるものと
しても良い。例えば、インクヘッドのインク吐出特性が
周期的なバラツキを持つプリンタであれば、インク通路
に配置したヒータに通電し、インク通路内に発生する気
泡（バブル）によりインク滴を吐出するタイプのプリン
タにも適用可能である。

【００２７】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこのような実施の形態になんら限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において
種々なる態様での実施が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】インク吐出特性の周期的なバラツキを説明する
説明図である。

【図２】ノズルユニットの配置について説明する説明図
である。

【図３】ノズルユニットの配置について説明する説明図
である。

【図４】ノズルユニットの配置について説明する説明図
である。

【図５】本発明の印刷装置の概略構成図である。

【図６】本発明のプリンタの概略構成図である。

【図７】ノズルブロック２８におけるノズルユニット２
９およびノズルＮｚの配置を示す説明図である。

【図８】本発明の印刷装置のノズルブロックにおけるノ
ズルＮｚの位置およびインクドット形成の様子を説明す
る説明図である。

【図９】プリンタの制御装置の内部構成を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１２…スキャナ１４…キーボード１５…フレキシブルドライブ１６…ハードディスク１８…モデム２１…ＣＲＴ２２…プリンタ２３…紙送りモータ２４…キャリッジモータ２６…プラテン２８…ノズルブロック２９…ノズルユニット３０…集合ヘッド３１…キャリッジ３２…操作パネル３４…摺動軸３６…駆動ベルト３８…プーリ３９…位置検出センサ４０…制御回路４１…ＣＰＵ４２…プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）４３…ＲＡＭ４４…ＰＣインタフェース４５…周辺入出力部（ＰＩＯ）４６…タイマ４７…駆動用バッファ４８…バス５１…発振器５５…分配器６１〜６６…インク吐出用ヘッド７１…ブラックインク用カートリッジ７２〜７６…カラーインク用カートリッジ８０…バス８１…ＣＰＵ８２…ＲＯＭ８３…ＲＡＭ８４…入力インタフェース８５…出力インタフェース８６…ＣＲＴＣ８７…ディスクコントローラ（ＤＤＣ）８８…シリアル入出力インタフェース９０…コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノズルユニットを組み合わせて構
成するノズルブロックを備え、該ノズルブロックから吐
出されるインク滴により印刷媒体上にインクドットを形
成して、画像を記録する印刷装置であって、前記ノズルブロックは、前記複数のノズルユニットが主
走査方向に重複し、該ノズルユニットの構造上おのずと
生じる吐出特性の位置的かつ周期的なバラツキの周期の
略１／２ずれた位置に配置されている印刷装置。
【請求項２】請求項１記載の印刷装置であって、前記吐出特性のバラツキは、少なくともインク吐出速
度、インク吐出量のいずれかを含むバラツキである印刷
装置。
【請求項３】請求項１記載の印刷装置であって、前記主走査方向に隣り合うノズルユニットのノズル位置
は、副走査方向でノズルピッチの略１／２ずれている印
刷装置。
【請求項４】請求項１記載の印刷装置であって、前記主走査方向に隣り合うノズルユニットのノズル位置
は、副走査方向で互いに一致している印刷装置。