JP2807708B2 - インクジェット・プリンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプリンタ、特にドットマトリックス型のプリ
ンタに関し、さらに詳細にはドロップ・オン・デマンド
（drop−on−demand）型のドットマトリックスプリン
タ、たとえば熱インクジェットプリンタに関する。ここ
でこのプリンタは、異った色や、異ったインクドット密
度、寸法で、テキストまたは図形を作成するためにヘッ
ドまたはペンを交換、識別する装備がなされているもの
である。

〔従来技術およびその問題点〕

インクジェットプリントヘッドを備えたカートリッジ
はプリンタおよびプロッタにおいて用いられる。これら
のものはインクを排出するための熱電体や圧電体を有す
る。ここで用いるプリンタという用語は便宜上のもの
で、プロッテイングのような他の形式の記録を排除する
意図ではない。

熱インクジェットプリンタはHewlett−Packard Journ
al,May 1985,Volume 36,No.5（ここに参考のために引
用）に記載されている。発熱装置によるインクドロップ
の生成が、別の同様のペンで置換可能な使い捨てカート
リッジを含む特定の実施例に基づいて詳細に説明されて
いる。

前述したように、異った形式のカートリッジを交換す
るにはいくつかの理由がある。たとえば、黒インクはた
いていのプリンティングで用いられるが、テキストおよ
び図形を印刷する際カラーのインクを用いる要求が高ま
ってきている。これまで、単一色の印刷のために設計さ
れたプリントヘッドを備えたカートリッジを有するプリ
ンタは、単一色ペン用に設計されたプリンタキャリッジ
に交換可能に取り付けることができるカラープリントヘ
ッドを備えたカートリッジを代わりに用いるようなこと
はできなかった。これは、カートリッジの筐体の形状の
要求（通常、いくつかの色のインク、ノズルスペース、
グループ分けのために大きめになっている）および種々
の制御のためである。多色ペンは黒インクの室を備える
ことができるけれども、プリンタが主として黒のテキス
ト、図形に主に用いられる場合、全黒色または他の単一
色カートリッジと同じ大きさの多色カートリッジによる
黒インクの供給は容積が限定される。こうして、プリン
タにおいて交換可能な単一色カートリッジおよび多色カ
ートリッジが使用できるようにすることで、ある用途で
は単一色プリンタ（レコーダ）の有用性が増大すること
になる。

米国特許4,511,907、4,540,996、4,611,219、4,630,0
76、および4,631,548号は多色インクジェットプリンタ
に関するものであるが、いずれも、単一色プリンタの単
一色記録ヘッドで交換可能な多色記録ヘッド用の形状を
示唆、教示していないように思われる。同様に、交換と
いう考え方がないこれらの特許はいずれも、特定のプリ
ンティング制御が必要とする識別コードを交換可能ヘッ
ドが各々もつことができるようにする配列を提供してい
ない。従って、これらの特許は、異なる色に対して異な
るノズルグループを使用すること、およびプリンティン
グ用のドットマトリックス法の使用において本発明に関
連しているが、任意の目的でのカートリッジの交換性、
制御目的での識別性の考え法は欠落している。

さらにこれらの特許は、単一色カートリッジ、多色カ
ートリッジにおいて異なるドット密度、異なるドロップ
容積またはこれらのファクタの組合せを与える特定プリ
ンタにおけるヘッドの交換可能性に関して何ら言及して
いない。

〔解決しようとする問題点および解決手段〕

本発明は、搭載されたプリントヘッドの形式を識別す
る特定のコードを備えている、交換可能なカートリッジ
を有するプリンタに関する。プリンタはこのコードを読
取り、特定のカートリッジに応じて、テキストまたは図
形をプリントする際にそれに搭載されたプリントヘッド
を制御する。熱インクジェットプリントヘッドを備えた
カートリッジに応用された本発明の一実施例において
は、プリントヘッドのノズルを作動させる抵抗ネットワ
ーク上に特別の電気接触パッドが備えられる。これらの
接触パッドは、単色、多色、単ドロップ、多ドロップな
どの特定カートリッジを規定する各固有の構造において
個々のノズルを作動させる抵抗ネットワーク上に選択的
に電気的に接続される。電気的に識別されるカートリッ
ジのこれらの個々の構造に与えられたコードはプリンタ
によって検出可能ながら、挿入されるカートリッジの形
式は確実に決定され、プリンタはプリンティングの間に
カートリッジを適切に制御することになる。

本実施例では、個々の電気的電極は抵抗回路または回
路トレースに選択的に接続される（または接続されな
い）。抵抗線を高または、低電圧レベルに別々に設定す
る（toggle）。つまり、２つの抵抗線に接続された夫々
のパッドに高電圧と低電圧を交互にかけ、その間に、特
別の接触パッドにおける電圧を測定する。このようにし
て、特別の接触電極（これらはヘッド識別接触電極であ
る）に関連した抵抗線上の電圧レベルシフトを検出する
ことによって、接続（接続欠落）が検出できる。この実
施形態（接続または非接続）では、２つの特別の電極を
用いて、プリンタ内にある特定のヘッドを識別するのに
９個の個別の接続を用いることが可能である。こうし
て、多ドロップ単色、多ドロップ多色、単ドロップ単
色、単ドロップ多色、異なるドロップ寸法、異なる色の
ヘッドなどが別々に識別できる。

熱インクジェット型のカートリッジにおいて、個々の
ノズルを作動するのに抵抗ネットワークにおいて特定カ
ートリッジのコードを実現することが便利であるが、そ
のコードはカートリッジ上で、抵抗ネットワークに接続
されていない電気的電極構造、プリンタキャリッジ上の
スイッチによって検知できるカートリッジの筐体上の適
当な位置にある突起または溝、バーコードリーダによっ
て読取ることのできるカートリッジの筐体上の適当なバ
ーコード、およびプリンタキャリッジ上の光感知素子に
よって検知できるカートリッジの筐体上の反射ストリッ
プなど他の手段で実現できる。ここに挙げたのは全部と
いう訳ではなく、プリンタ内で特定カートリッジと結合
した識別可能コードを排除する趣旨ではない。

プリンタのプリント性能を拡大する際の本発明の有用
性は、上述した、プリント範囲の単色／多色拡大からだ
けで明らかであろう。本発明は、種々の形式のカートリ
ッジがキャリッジ上にマウントされるときに検知される
コードによってその制御性を再構成できるプリンタを提
供する。これによって、新しいカートリッジを挿入して
新しくかつ異なったプリンティング性能が与えられる。
カートリッジ識別コードによって規定された入力を処理
するためにプリンタ制御システムにおいてマルチプロセ
ッサを用いることによって、制御ポテンシャルの再構成
が、マルチプロセッサ用のホストコントローラにある、
たとえば命令または命令の変更の選択において達成され
る。

〔実施例〕

第１図のブロック図はプリンタ制御システムの一形式
を示す。このようなシステムは、シャーシ１を有するプ
リンタ（ここでは概略的に示されている）を含む。シャ
ーシ１上では、それにマウントされた紙進行機構３にお
いて紙の一端から他端への移動のためにキャリッジ２が
移動可能にマウントされている。紙移動機構３はキャリ
ッジに対して直交方向に紙を移動させる。キャリッジモ
ータ４および紙駆動モータ５はキャリッジを駆動し、紙
をモータドライバ６の制御の下に紙を進める。電源８か
ら電力を供給されるプリントヘッドドライバ７は、カー
トリッジ取付け機構9aによってプリンタキャリッジ４上
に固定されたカートリッジ９のインク加熱抵抗を別々に
付勢する。インク加熱抵抗はこの時点では示されない。
システムは、そのシステム用の命令・データ源12に結合
された入力−出力インタフェース11を介してデータおよ
び命令を受けるマイクロプロセッサ10によって制御され
る。カートリッジ９上のカートリッジ識別コード13（こ
れは、インク加熱抵抗回路網、その他の識別手段の一部
でよい）が検出され、カートリッジ識別回路14によるカ
ートリッジの識別は、入力源12で特定のカートリッジに
関連した複数入力の１つを選択してその特定のカートリ
ッジを制御するマイクロプロセッサ10に命令を与えるの
に用いられる。プリンタ内に置かれたカートリッジによ
ってプリントされるべき特定のテキストまたは図形のデ
ータは選択された入力の一部でもよく、都合によっては
データ源15によって入力−出力インタフェース11を介し
て独立してプログラムしてもよい。

カートリッジ識別コード13が、カートリッジの個々の
ノズルからのインクドロップを動作させるインク加熱抵
抗回路網の一部を含む場合は、マイクロプロセッサの制
御下のプリントヘッドドライバは識別接触電極に関連し
た特定の抵抗回路に質問（interrogate）してカートリ
ッジ識別コードを得る。これはマイクロプロセッサの制
御の下に行なわれる。この場合、マイクロプロセッサ
は、特定コードから取出された信号を解釈して別のカー
トリッジ識別回路14に結合されるか又は直接に用いられ
るカートリッジ識別信号を与えて入力源12からの入力１
ないし入力９の１つを選択する。入力源12はまた、上記
特定カートリッジを正しく制御するために必要に応じて
電源８の入力のレベルを制御するための命令とともにプ
リントヘッドドライバの制御のためにマイクロプロセッ
サをプログラムするデータをも含むことができる。

他の方法では、マイクロプロセッサはスイッチまたは
光反射装置から取出されたコードを調べ特定ヘッドを識
別する情報をさがすことができる。

本発明を実施する際に用いることのできる一型式のヘ
ッドが第２の分解斜視図に示されている。これは、別々
の色のインクを含ませるために互いに分離された複数の
室を有する熱インクジェット型のカートリッジである。
そのカートリッジは、各々が選択された色で満された多
孔体（form）21のブロックを受ける４つの別々の室を有
するカートリッジの筐体20を含む。バックプレート22は
カートリッジの筐体20および個々の室を密封する。カー
トリッジの筐体20の前面の個々の穴23は各カートリッジ
の筐体室をフロントプレート25の穴24と連絡させる。こ
れは、フロントプレート25をカートリッジの筐体20に密
封し、各カートリッジの筐体室をフロントプレート25を
介して開口24の選択された１つに別々に連絡させるガス
ケット27の４つの開口26を介して行なわれる。フロント
プレート25の前面において空洞31に入るノズル板30はフ
ロントプレートの開口24を整列した複数グループのノズ
ル32を備えている。

ノズル板30の対向側面に沿った接触電極33は線路を介
して個々のノズルで個々の抵抗との接続を与える。個々
の接触電極33は電気エネルギを個々の抵抗回路に選択的
に接続する手段となる。このような接続は線路36を備え
たフレキシブル回路35によって達成される（線路36はフ
レキシブル回路の穴の側端の裏面に沿って接触電極で終
端している）。電極はここでは示されていない。この穴
は組立て位置でノズル板30にまたがるので、フレキシブ
ル回路の裏面上の接触電極はノズル板の接触電極33と係
合する。組立て位置のフレキシブル回保は、それが感圧
接着剤37その他によってカートリッジの筐体20の底面に
固定される場合、カートリッジの筐体20の下に延びる。

フレキシブル回路上の線路36の両端には電気パッド接
続が存在する。上述した一組の接触電極は、各々がフレ
キシブル回路35の線路と係合する穴の対向側面のフレキ
シブル回路35の裏側にある。フレキシブル回路35の対向
端での線路の端部は図示のようにフレキシブル回路35の
底側の接触電極で終端する。第３図はこのような典型的
な接続形態を示す。第３図はフレキシブル回路35上の特
殊な接続形態を示すものではなく、単にこれらの接続が
どのようになされるかを示すものにすぎない。フレキシ
ブル回路35の一部は第３図の左側に示されており、典型
的にフレキシブル回路35の両端の接触電極を表わしてい
る。第２のフレキシブル回路38（これまた線路および接
触電極を有する）はたとえば、カートリッジの筐体20の
下のフレキシブル回路35の端部を係合し、キャリッジ２
上のカートリッジ９とキャリッジから離れて位置してい
るプリンタドライバ７（第１図）との間の電気接続を与
えるプリンタキャリッジ２上のフレキシブル回路端を表
わす。フレキシブル回路38上の接触電極は突出ディンプ
ル（dimple）を備え、フレキシブル回路35の対向部の接
触電極と係合する。同様の接触形態は、フレキシブル回
路35上の接触電極とノズル板30上の接触電極33との間に
も備えることが可能である。このような特定の接続は例
示的なもので、それに限定されるものではない。

制御システムファームウェアおよびプログラミングの
簡単化は、異なる型のカートリッジのノズル形状が同じ
場合（たとえば多色カートリッジのノズル形式が単色カ
ートリッジのノズル形式と類似）に実現できる。第４図
は一形式の単色カートリッジのノズル形式を示す。第４
図のノズル板は２列のノズル（各列25ノズル）を有す
る。各列のノズルは図示のように３つのジクザクグルー
プに配列されている。奇数番号ノズル１〜49である右列
のノズルは、偶数番号ノズル２〜50である左列のノズル
に対して各列のノズル間の距離の1/2だけ縦方向にずれ
ている。

表Ｉは第４図の各ノズルに対応した抵抗の作動順序を
示す。これらの抵抗の配置は以下の第５図の説明から明
らかになる。プリントヘッド内のインク加熱抵抗はクロ
ストークを最小にするために特定の順序で作動させなけ
ればならない。ノズルの位置は、一定の走査（プリンテ
ィング）速度のときドットが全て同じ縦列で射出される
ように設定される。特定例におけるドット射出順序およ
び対応のノズル位置（ミクロン）が表１に示されてい
る。左から右へプリントするとき示された順序が用いら
れる。右から左へプリントするときは抵抗は逆の順序で
作動される。

第４図のノズル形式は第５図に示されるようにプリン
トヘッド30の個々のノズルグループに保持される。実際
上は、第４図のノズル列は４分割される。各ノズルグル
ープは、各行の対応ノズル間にドット行空間を有し、ま
た単色カートリッジと同じ列空間を有する６ドット２列
合計12ノズルを有する。この多色カートリッジは、単一
色カートリッジと同じ連続ドット（１インチあたり）を
もつから、単色プリンタ・テキスト・図形制御特性の全
部が用いられる。ファームウェアおよびソフトウェアに
のみ色に対する性能が必要とされる。フォーマッティン
グは、ノズルグループ間のドットジクザクオフセットを
与えるのに必要である。こうして、各ノズルグループ内
では、インクドロップ射出順序は単色カートリッジのそ
れと同じである。第５図は第２図のノズル板30の配列を
拡大して示す。ノズル板30のノズル32の開口だけは第５
図に示されている。これらのノズル32はその位置が各ノ
ズルグループの各抵抗Ｒについて示されている。各回路
（抵抗）Ｒは線路Ｏによって各接触電極に接続されてい
る。偶数番号接触電極２〜50は第５図の左側にあり、奇
数番号接触電極１〜49は第５図の基板の右側に示されて
いる。この基板回路システムの共通の接触電極は基板の
４つの角にある。

第５図のノズル板30のノズル・回路フォーマットを設
定するには第４図の50個のノズルのうち48個だけでよ
い。この場合、ノズル49 50はノズル板上には存在する
けれども用いられない。この配列によって各色グループ
のノズルに対する単色ヘッドの射出順序が保持される。
表IIは第５図のノズル板の設定に基づいたノズルおよび
抵抗の動作順序、また各抵抗を作動させる際ドット行ま
たは論理プリント位置において必要なシフトオフセット
を示す。

上述した多色ヘッドにおけるノズルフォーマット法は
制御システムおよびそのプログラミングに対する上述し
た簡単化を与えるけれども、このようなノズルフォーマ
ットは本発明を実施するには不可欠なものではない。個
々のヘッドを識別する個々のコードを与える１つの方法
を第５図に関連して説明する。個々の接触電極、線路お
よびインクドロップを射出するための抵抗を有する抵抗
基板31を含む他の形式のヘッドにも同様の方法があては
まることはもちろんである。また、第５図に示された各
色グループのノズルの横方向ズレを除けば第４図の単色
ノズルフォーマットにもあてはまる。

第５図においては識別接触電極I1およびI2が備えられ
ている。接触電極I1は接触電極47、49間に配置され、接
触電極I2は接触電極48、50間に配置される。これらの位
置で接触電極I1は接触電極47または49に接続されてもど
ちらにも接続されなくともよい。接触電極I2は接触電極
48または50に接続されてもどちらにも接続されなくとも
よい。ペンボディ20の下のフレキシブル回路35の端部で
の接触電極の実際上の物理的位置は第６図を参照するこ
とによって判る。ここで、フレキシブル回路35の端部で
の共通接触電極C1,C2,C3,C4が個々の接触電極１〜50の
位置とともに示されている。第６図において、ヘッド識
別接触電極I1およびI2はそれぞれ接触電極47、49間、お
よび接触電極48,50間に配置される。

上述した回路構成では９個のコード識別が可能であ
る。これらは第７図に示されている。原理を説明するた
めに数個のヘッドまたはカートリッジについてだけ特定
コードがつけられている。実際上は、カートリッジはプ
リント動作が開始された時点でのみ検査（interrogat
e）するだけでよい。従って、これによって１つのカー
トリッジを他のカートリッジで置き換えるべきかどうか
わかる。この方法を用いることによって、カートリッジ
は常に正しく識別され、カートリッジ識別動作が見逃が
されることはない。カートリッジ識別質問（interrogat
ion）が生じ、プリント動作の開始前に終るから、カー
トリッジ識別がプリント動作を妨害することはない。ま
たカートリッジ識別において用いられる抵抗回路49、50
は第５図の特定抵抗フォーム付けに関連したプリント動
作においては用いられないけれども、このことはカート
リッジ識別機能およびそれに続くプリント機能の何ら妨
げにはならない。

これに関連して、識別接触電極I1およびI2は、第５図
の接触電極フォーマットの任意の都合のよい位置に配置
できることに注意すべきである。また接触電極の各列に
おいて２個以上の接触電極を用いて多数の識別コードを
与えてるようにしてもよい。

接触電極および抵抗回路フォーマットの一部となる接
続を用いてカートリッジ識別コードを与えるのが都合が
よいけれども、別々の識別コードを発生する手段は必ず
しも抵抗フォーマットの一部ではなく、上述したよう
に、別個のものでそこから離れていてもよく、マイクロ
プロセッサを介して情報を与える態様で、またはプリン
タ内のカートリッジを制御する正しいプリンタシステム
入力を選択するために、電気的に、磁気的にまたは光学
的に検知されるべきカートリッジの筐体の適当な位置に
配置されるだけでよい。

〔効 果〕 本発明は、以上のように構成され、作用するものであ
るから、上記した問題点を解決することができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱インクジェットプリンタシステムのブロッ
ク図、 第２図は、本発明を適用する熱インクジェットプリント
カートリッジの分解斜視図、 第３図は、第２図に示されたフレキシブル回路板35の一
部と、その接触電極と接触し合うピックアップエンドを
有しプリントキャリッジに設置されるフレキシブル回路
板38とが電気的に接続される態様を示すための斜視図、 第４図は、本発明を適用することができるタイプの単色
カートリッジにおける単色プリントヘッドのノズルのレ
イアウト（フォーマット）を示す図、 第５図は、インク加熱抵抗回路網を示す、第２図のノズ
ル（オリフィス）プレート30のレイアウトを示す図、 第６図は、プリンタキャリッジのディテクタに取り付け
られるフレキシブル回路の終端の実際の接触電極のレイ
アウトを示す図、 第７図は、本発明の特定の実施例の場合における９通り
のカートリッジ識別コードの例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・デー・ローデス アメリカ合衆国ワシントン州バンクーバ ー 25ス・ストリート，ノースイースト 18312 (56)参考文献 特開 昭62−77949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−13752（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/05,2/125 B43L 13/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端が共通線路を介して共通電極へ接続さ
   れた複数のインク加熱抵抗と、 前記各インク加熱抵抗の他端に一対一に接続された複数
   の線路と、 前記各線路に一対一に接続された複数の電気接触電極
   と、 前記複数の電気接触電極のうちの所定の電気接触電極に
   隣接して設けられ、前記所定の電気接触電極に選択的に
   接続された、少なくとも１つの識別電極と を設けた基板で構成されたノズル板を有するプリントヘ
   ッドを備える、交換可能なカートリッジを備えており、 前記識別電極と前記電気接触電極との接続状態を検知す
   ることによって、使用されるカートリッジの種類を識別
   するようにしたことを特徴とするインクジェット・プリ
   ンタ。
2. 【請求項２】前記所定の電気接触電極は前記識別電極の
   両側に隣接した２つの電気接触電極であり、 前記識別電極の前記所定の電気接触電極への選択的接続
   において、 隣接する一方の電気接触電極と導通している状態と、 隣接する他方の電気接触電極と導通している状態と、 どちらの電気接触電極にも導通していない状態と の３つの状態から選択され、 前記３つの状態を識別するために、前記一方の電気接触
   電極および前記他方の電気接触電極に接続された各イン
   ク加熱抵抗に２つの異なるレベルの電圧を各電気接触電
   極及び共通電極を介して交互に与え、前記識別電極と前
   記共通電極との間の電圧値を検出することを特徴とす
   る、請求項１に記載のインクジェット・プリンタ。