JP2001301147A - インクジェット方式ラインプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速で微細なドットを印字することができる
カラー印刷の技術を提供すること。 【解決手段】 印刷用紙の紙送り方向（Ｙ方向）にカラ
ー印刷に必要な色数のインクノズルが並んだノズル列
を、紙幅方向（Ｘ方向：用紙の送り方向に直角）に一定
の間隔で紙幅全面を覆うように並べたノズルアレイを持
ち、紙幅方向でノズル列の配置間隔Ｐより小さい印字間
隔で印字して高解像度の印字画像を形成できるインクジ
ェットプリンタであって、ヘッドをノズル列の配置間隔
Ｐの幅以内でＸ方向に振動させ、その振幅のなかで少な
くとも２回以上印刷を行なって前記間隔Ｐよりも高解像
度の印刷を行なうことにより、ノズルの配置間隔Ｐより
も高密度の印字を可能にする機構を持ったインクジェッ
ト方式のラインプリンタ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを用紙に向
けて飛ばし、印字するインクジェット方式のカラー印刷
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットを利用したプリンタは現
在広く使用されている。このプリンタの原理は、画像信
号に対応して、インク室のインクを圧電素子や熱膨張に
より加圧し、ヘッドに設けられたインク吐き出しノズル
よりインクを用紙に向けて吐き出し、用紙に付着させて
ドットを形成することにより印字を行なう。ヘッドは紙
幅方向（Ｘ方向：用紙の送り方向に対し直角方向）に移
動しながら、同方向の印字を行ない、一ラインの印字が
終わるとヘッドを元の所定の位置に戻すとともに用紙を
所定量だけ送る。これを繰り返すことにより、順次ライ
ンを作成し、所定の面積の印刷を行なう。一つのヘッド
に用紙の送り方向（Ｙ）方向に数個のインク室、ノズル
を並べ、数ラインを同時に作成する方式も実用化されて
いる。

【０００３】一方、高速化を図るため、一ライン分のノ
ズルをＸ方向に用紙幅に必要なドットの数だけ配置し
た、いわゆる長尺ヘッドが考案されている。これはヘッ
ドをＸ方向に移動することなく、Ｙ方向の紙の送りだけ
で印刷することができる。このようにすれば一ラインを
同時に印字することが可能であり、高速印刷が可能であ
るが、印刷に必要とされるドット密度で用紙の幅にノズ
ルを配列しなければならない。

【０００４】特開平７−２７６６１９号公報には、長尺
ヘッドよりもヘッド数を減らしたラインプリンティング
システムが開示されている。図１はこのシステムの断面
を示したものである。この公報記載の技術は、Ｘ方向に
沿って複数のノズルを形成したラインヘッド（１）をＸ
方向に往復運動させ、ラインヘッド位置検出手段により
印字位置を設定し、ノズルインク吐出口（７）からイン
クキャビティ（５）のインクを吐き出して印字を行な
い、ノズルの配置ピッチよりも細かく印字することによ
って、ノズル数及びインク室の数を減らすものである。
この技術はカラーについては触れていない。現在実用化
されているカラーの印刷は、通常、イエロー、シアン、
マゼンタ又はこれにブラックを加えた３色または４色の
インクが使われ、インクを吐き出す各色のノズルをＸ方
向に一つのヘッド上配置し、Ｘ方向にヘッドを移動させ
て用紙の同じ方向に各色を重ねて印字することにより、
カラーの画素を作成し、カラーの印刷を行なっている。

【０００５】また、図２に示した如く、高速化のため、
一つのヘッド内に同色の数個のノズルをＹ方向に配列
し、同時にこのノズルからインクを吐き出し、ヘッドの
Ｘ方向の移動により数個のカラー画素を作成する。ヘッ
ドは紙幅で往復し、一往復でカラーの数ライン（図２の
場合は５ライン）を作成する技術が実用化されている。

【０００６】一つのヘッドをＸ方向に対してラインごと
に往復させ、ドット毎に印字して数ラインずつ作成する
方式では印刷に時間がかかる。例えば、図２のノズル配
列のヘッドを用いて、Ｘ、Ｙ方向に４００ｄｐｉのドッ
ト密度で印字する場合、ヘッドのＸ方向のスキャンで５
ラインを同時に作成するが、Ｙ方向に１インチ幅の画像
印刷をするのに４００ｄｐｉの印字をしながら、８０回
ヘッドがＸ方向に紙幅の距離を往復しなければならな
い。一方、ノズルを用紙の幅に対応して必要とする印刷
密度でＸ方向に配列する方法（長尺ヘッド）は、一ライ
ン分のノズルを印刷に必要な解像度に応じて並べなけれ
ばならず、例えば４００ｄｐｉでは一色当たりに対し、
紙幅１インチにノズルを４００個配置し、これを紙幅の
分配置したヘッドを用いなければならない。またこれに
対応したインク室、供給路も必要となり、インク詰まり
などの信頼性の面からも、製作の面でも複雑なものにな
り現実的ではない。

【０００７】一方、前記特開平７−２７６６１９号公報
記載の技術は、インク室がノズルと共に配列されている
ものである。このため、ノズル間隔をあまり小さくでき
ない。このため、高解像度が必要な場合、ドットを数多
く打たなければならず、一往復の運動に要する時間が多
くなり、またインク室も動かすので、慣性が大きく高速
化や小径ドットの多数瞬時印字の障害となる。したがっ
て、この公報記載の技術はカラー印刷に適したものとは
言い難い。更に、仮に図２に示したようなカラーノズル
配置を使用してこれをＸ方向に複数配列し、特開平７−
２７６６１９号公報記載のようにヘッドのＸ方向の移動
により色重ねをした場合、ヘッド間隔Ｐ以内の往復運
動、例えばＰ間に２ドットを印字するような場合におい
ては、カラー印刷に必要な全色を重ねることができな
い。インクジェットプリンターは今まで、カラー化、高
画質化が進んでいて、用紙の単位面積当たりに必要とさ
れるドット数が増加している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記従来技術に鑑みて、高速で微細なドットを印字
することができるカラー印刷の技術を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明の
（１）「印刷用紙の紙送り方向（Ｙ方向）にカラー印刷
に必要な色数のインクノズルが並んだノズル列を、紙幅
方向（Ｘ方向：用紙の送り方向に直角）に一定の間隔で
紙幅全面を覆うように並べたノズルアレイを持ち、紙幅
方向でノズル列の配置間隔Ｐより小さい印字間隔で印字
して高解像度の印字画像を形成できるインクジェットプ
リンタであって、ヘッドをノズル列の配置間隔Ｐの幅以
内でＸ方向に振動させ、その振幅のなかで少なくとも２
回以上印刷を行なって前記間隔Ｐよりも高解像度の印刷
を行なうことにより、ノズルの配置間隔Ｐよりも高密度
の印字を可能にする機構を持ったインクジェット方式の
ラインプリンタ」、（２）「印刷用紙の紙送り方向（Ｙ
方向）にカラー印刷に必要な色数のインクノズルが並ん
だノズル列を、紙幅方向（Ｘ方向：用紙の送り方向に直
角）に一定の間隔で紙巾全面を覆うように並べたノズル
アレイを紙送り方向にｎ列並べ、かつそれぞれのアレイ
列をＰ／ｎだけＸ方向にずらせることにより、ノズルの
配置間隔Ｐよりも小さな間隔で印字できることを特徴と
する前記第（１）項に記載のインクジェット方式のライ
ンプリンタ」、（３）「前記ノズルの配置間隔Ｐの幅以
内で振動させられるヘッドの振動数が、インク吐出手段
の振動数に基いて律則されることを特徴とする前記第
（１）項に記載のインクジェット方式のラインプリン
タ」、及び（４）「印刷用紙の紙送手段を有し、該紙送
手段の駆動による紙送量及び紙送速度がインク吐出手段
の振動数に基いて定まることを特徴とする前記第（１）
項に記載のインクジェット方式のラインプリンタ」によ
って達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においては、Ｙ方向に印刷に必要な色数（カラー
印刷については少なくとも３色）のインクノズルが並ん
だノズル列を、Ｘ方向に一定の間隔で紙巾全面を覆うよ
うに複数並べた構造を持つインクジェットプリンタを用
いる場合に、印刷の解像度から要求されるＸ方向の印字
間隔がノズル列の配置間隔Ｐより小さいとき、ノズルの
間隔幅Ｐ以内でＸ方向に振動させ、その振幅のなかで少
なくとも２回以上の印字を行なうことにより、Ｐよりも
高解像度の印刷を可能にする。

【００１１】この方式によればヘッドをＸ方向に僅かに
振動させることで、ノズル数の２倍以上の高解像度を得
ることができる。例えば、ノズルの解像度をＮ₁ｄｐ
ｉ、印刷に必要な解像度をＮ₂ｄｐｉとし、Ｎ₂／Ｎ₁＝
２であれば、Ｐ間に２ドットを印字すればよい。そし
て、圧電素子の振動数に応じてインクが吐出されるの
で、この場合ドット形成の振動数（圧電素子の振動数）
をＺＨｚとすると、ヘッドの振動数はＺ／２とする。こ
のように、Ｚを基本周波数としてパルス駆動されるリニ
アモータを駆動し、ヘッドを駆動させればよく、また、
ドット間の距離は予め設定できるので、従来から知られ
た通常のパルス制御法により制御することができ、位置
検出に基くセミループ、フルループ等の帰還制御は特に
必要はない。

【００１２】同様に、紙送手段の駆動による紙送量及び
紙送速度についても、ドット形成の振動数Ｚを基本周波
数として制御することが無論できる。印刷に必要な各色
をＹ方向に配列し、紙送りにより各色を重ねてカラーの
画素を作るので、Ｐ間で２回の印字でもカラーの印字が
可能となる特徴がある。従来の技術のように各色をＸ方
向に配列したのでは、上記のような微振動で色を重ねて
カラーの画素を作ることができない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体例に基いて更
に詳細に説明する。本発明のヘッドの上のインクノズル
アレイ（１０）の配列を図３に示す。図において、各点
はノズルを示す。即ち、ヘッドを用紙の側から見たとき
のノズルの先端（インク吐き出し口）の配置である。こ
のノズルアレイ（１０）においてノズル列（１１）は用
紙の幅の方向に幅Ｐのピッチで配列されている。ヘッド
が振動振幅Ｐの中で少なくとも２回以上の印字を行なう
が、例えば２回印字の場合、ドットの数は２倍になる。

【００１４】図４に示されるように、印刷用紙の紙送り
方向（Ｙ方向）にカラー印刷に必要な色数のインクノズ
ルが並んで形成されたノズルアレイ（１０）を紙送り方
向にｎ列並べ、かつそれぞれの列をＰ／ｎだけＸ方向に
ずらせることにより、ヘッドの配置間隔Ｐよりも小さな
間隔で書き込むことができる。例えば、ｎ＝２の場合、
上半分のノズル群が２回の印字を行なうとすれば、下半
分のノズルアレイ（１０）も位置がずれて２回の印字す
ることになり、ヘッドの振幅及び振動数は同じでありな
がら、Ｐの中でＸ方向に４ドットを印字することになり
高解像度の印刷が可能となる。

【００１５】図５はこのヘッドを使用した印字システム
の構造例を示した図である。（３２）は、ヘッド（３
１）のインク室アセムブリーで、ノズルの数だけインク
室が存在する。（３３）はインク供給パイプ群で、イン
ク室とインクヘッドに配置されたノズルを一つずつ接続
する。ヘッドが振動するため、素材はフレキシブルなプ
ラスチック製パイプの集合からなる。（３４）はヘッド
を振動させるためのパルスモータの原理によるリニアモ
ータであるが、圧電素子などを用いることもできる。
（３５）はヘッドがこれに沿って振動するためのガイド
レールである。ヘッドのＡ面、即ち、用紙に面した側に
図３または図４で示したようにノズルが配置され、ノズ
ルは印刷の幅をカバーするように配置される。ヘッドは
振幅Ｐの幅でＸ方向に振動する。この間に各ノズルは２
回以上の印字を行なう。更にＰ／ｎだけＸ方向にずらせ
たノズル群をｎ配置することにより、ｎ倍の解像度の印
字が可能である。印字後、ヘッドはスタートの位置に戻
る。用紙はＡ面に沿って送られる。各ノズルでＰ間に必
要な印字が終了すると、ヘッドが元に戻る間に紙が送ら
れ、次のラインの印字が行なわれる。カラー印刷のた
め、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色を使
用する場合、Ｙ方向に各色に対応した色のノズルが並ん
でいるので、紙送りで各色が異なり、カラー印刷が完成
する。

【００１６】本発明におけるインクヘッドのＸ方向への
前記振動振幅Ｐ又は振動振幅Ｐ／ｎの移動は、例えばリ
ニアモータ（３４）の軸の往復運動を直接利用する。ま
た、軸が回転するパルスモータを使用することもでき
る。この場合、軸の回転力をインクヘッド（３１）のＸ
方向への往復動に変換するための従来から知られた機構
により行うことができ、このような機構としては、例え
ばパルスモータ（３４）の回転軸に固定されたスクリュ
ウネジに螺合しスクリュウネジの回動によりガイドレー
ル（３５）上をＸ方向で左右に移動する機構、パルスモ
ータ（３４）の回転軸に固定された偏芯カム円盤の円周
に接するように配置されその偏芯カム円盤の回動により
ガイドレール（３５）上をＸ方向で左右に移動する機
構、一端がパルスモータ（３４）の回転軸に、他端がイ
ンクヘッド（３１）に固定された紐がパルスモータ（３
４）の回転に伴いその回転軸に巻取られ又は巻取りが解
かれるように伸縮されることによりガイドレール（３
５）上をＸ方向で左右に移動する機構等々を挙げること
ができる。

【００１７】図６は、本発明のヘッド（４０）のインク
吐出手段における吐出振動数Ｚのパルス制御システムの
一例を示すブロック図である。このシステム例におい
て、一連の通電パルスのパルス数をＮｎ、通電周期をＣ
ｎ、通電時間をＰｎとする。これらのデータ（Ｎｎ、Ｃ
ｎ、Ｐｎ）は予めＲＯＭ（４１）に書き込まれており、
ＲＯＭにコントローラ部（４２）からアドレス信号が与
えられることによってデータ（Ｎｎ、Ｃｎ、Ｐｎ）が読
み出され、レジスタ部（４３）、データラッチ部（４
４）へ順次送られる。このレジスタ部（４３）、データ
ラッチ部（４４）は、前記コントローラ部（４２）によ
り制御され、データＮｎはＮパルスカウンタ部（４５）
へ送られ、データ（Ｃｎ、Ｐｎ）は通電時間作成カウン
タ部（４６）へ送られる。

【００１８】この通電時間作成カウンタ部（４６）は、
データ（Ｃｊ、Ｐｋ）により１パルス分の通電時間を決
定し、その出力データをドライバ部（４７）に入力す
る。このドライブ部（４７）は、通電時間データに応じ
た通電パルスを出力してヘッド（４０）を駆動する。同
時に、前記Ｎパルスカウンタ部（４５）は通電パルスの
出力数をカウントし、データＮｉだけカウントした時点
で前記コントローラ部（４２）へ信号を送る。

【００１９】これにより、上記コントローラ部（４２）
は次のサイクルのアドレス信号を出力すると共に前記レ
ジスタ部（４３）、データラッチ部（４４）を制御す
る。なお、各モードでの通電時間、パルス数は、予め収
集されたデータに基き設定されている。

【００２０】本発明によれば、印刷に必要なカラーイン
クに対応したノズルを用紙の送り方向に配列しているの
で、各カラーのドットを用紙を送ることにより重ねるこ
とができ、カラー印刷が可能となる。従来のように各カ
ラーノズルがＸ方向に配置されている方式では、ノズル
間隔以内の振動で色を重ねることが困難となり、カラー
印刷ができない。即ち、本発明では、Ｐ間に２ドットを
印字するような微振動でもカラー印刷が可能である。従
って高速印字が可能である。また図４に示したようなノ
ズル配列（例）を用いることにより、ヘッドは同じ振
幅、振動数でＸ方のドット間隔を１／２とすることがで
きる。同様にノズル配列をｎにすれば、ドット間隔を１
／ｎとすることができる。ヘッドにはインク室を搭載し
ていないので、ノズル間隔を接近させＰを小さく設定す
ることも可能であり、印刷の解像度、ノズル数とＸ方向
の印字間隔との関連において選択の幅が広い。インク室
を搭載していないので、ヘッドは軽量であり、高速振動
にも有利である。

【００２１】

【発明の効果】以上、詳細かつ具体的な説明から明らか
なように、本発明によれば、従来困難であったインクジ
ェット方式による高速で、かつ高密度のカラー印刷が可
能となるという極めて優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術におけるインクジェット記録装置の断
面を示した図である。

【図２】従来技術におけるカラーインクジェットヘッド
のノズル配列の例を示した図である。

【図３】本発明におけるカラーインクジェットヘッドの
ノズル配列を示した図である。

【図４】本発明におけるノズルの配置間隔を小さくした
ノズル配置の例を示した図である。

【図５】本発明のヘッドを使用した印字システムの構造
例を示した概略図である。

【図６】本発明のインク吐出手段における吐出振動数Ｚ
のパルス制御システムの一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ラインヘッド ２ ガイドロッド ３ インクタンク ４ 各ノズル ５ インクキャビイティ ６ オリフィス ７ インク吐出口 １０ ノズルアレイ １１ ノズル列 ２６ 移動ロッド ２７ コイル支持用ブラケット ２８ コイル ２９ 永久磁石 ３０ ボイスコイル ３１ インクヘッド ３２ インク室アッセンブリー ３３ インク供給パイプ群 ３４ リニアモータ ３５ ガイドレール ４０ ヘッド ４１ ＲＯＭ ４２ コントローラ部 ４３ レジスタ部 ４４ データラッチ部 ４５ Ｎパルスカウンタ部 ４６ 通電時間作成カウンタ部 ４７ ドライバ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印刷用紙の紙送り方向（Ｙ方向）にカラ
   ー印刷に必要な色数のインクノズルが並んだノズル列
   を、紙幅方向（Ｘ方向：用紙の送り方向に直角）に一定
   の間隔で紙幅全面を覆うように並べたノズルアレイを持
   ち、紙幅方向でノズル列の配置間隔Ｐより小さい印字間
   隔で印字して高解像度の印字画像を形成できるインクジ
   ェットプリンタであって、ヘッドをノズル列の配置間隔
   Ｐの幅以内でＸ方向に振動させ、その振幅のなかで少な
   くとも２回以上印刷を行なって前記間隔Ｐよりも高解像
   度の印刷を行なうことにより、ノズルの配置間隔Ｐより
   も高密度の印字を可能にする機構を持ったインクジェッ
   ト方式のラインプリンタ。
2. 【請求項２】 印刷用紙の紙送り方向（Ｙ方向）にカラ
   ー印刷に必要な色数のインクノズルが並んだノズル列
   を、紙幅方向（Ｘ方向：用紙の送り方向に直角）に一定
   の間隔で紙巾全面を覆うように並べたノズルアレイを紙
   送り方向にｎ列並べ、かつそれぞれのアレイ列をＰ／ｎ
   だけＸ方向にずらせることにより、ノズルの配置間隔Ｐ
   よりも小さな間隔で印字できることを特徴とする請求項
   １に記載のインクジェット方式のラインプリンタ。