JP2939817B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、記録ヘッドがキャリッジに搭載さ
れ、かつ副走査方向に記録紙が搬送されることにより、
所望の範囲に画像、文字の記録を行なうように、記録ヘ
ッドと記録紙との記録装置の相対的な移動を行なうよう
にしたインクジェット記録装置に関するものである。

（従来の技術） 記録ヘッドと記録紙との間に相対的移動を行ないなが
ら印字するプリンタは、多くの種類がある。ヒーターの
発熱により発生する蒸気バブルの圧力によってインクド
ロップを記録紙に飛翔させて記録を行なうサーマルイン
クジェットプリンタを例にして記録方法を説明する。第
８図は、その一例の要部の斜視図である。図中81はキャ
リッジ、82は記録ヘッド、83はガイドレール、84はエン
ドレスベルト、85は駆動モーター、86は記録紙、87は紙
送りローラー、88はメンテナンス装置、89は記録幅であ
る。このように、記録ヘッド82の印字可能な記録幅89
が、記録紙86の記録長さより狭い場合、記録ヘッド82を
キャリッジ81に搭載し、紙幅方向にスキャンすることに
より１走査を印字し、次に、紙送りローラー87を回転さ
せて、記録紙86を印字可能な記録幅だけ搬送する。この
ようにして、記録紙全域での印字を行なうものである。
しかし、このようなプリンタにおいては、紙送りとキャ
リッジの送り、位置決めを精度よく行なうことが重要で
ある。スキャンによるある記録幅で１走査の印字を行な
い、次の走査の印字が上下にずれると、第９図（Ａ）に
図示したように、２つの走査91と92の一部が重なって印
字され黒い縞ができたり、第９図（Ｂ）に図示したよう
に上下に間隔を開けるようにずれると白い縞が生じる。
また、各走査の印字のスタート位置がずれると、第９図
（Ｃ）に図示したように、各走査の頭に凹凸が生じる。
これを解決する方法として、特開昭59−31949号公報に
記載されたインクジェットプロッターは、前回の印字の
最下段の印字部分と次回印字の最上段の印字部分を少な
くとも１ドット以上重複させることにより、第９図
（Ａ），（Ｂ）で説明した黒い縞または白い縞の発生を
防止しようとするものであるが、記録ヘッドと記録紙と
の相対位置を制御するものではない。したがって、十分
な印字精度は期待できないばかりでなく、各走査の頭を
揃えることはできない。

精度の高い紙送り機構を用いたり、リニアエンコーダ
ーによる閉ループの制御系により、上述したようなずれ
を少なくすることも考えられるが、プリンタのコスト高
になる問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、記録紙に印字された画像マークを読み取るため
の光学センサが設けられたインクジェット記録ヘッドを
有するインクジェット記録装置を提供することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、インクジェット記録ヘッドと記録紙とを相
対的に移動させて印字を行なうインクジェット記録装置
において、前記インクジェット記録ヘッドは、インクを
吐出するノズル、および、前記記録紙に印字された画像
マークを読み取るための光学センサを収容したノズルを
有することを特徴とするものである。

前記特定のパターンの印字を、センサに読み取りが可
能であって、視認できないインクにより印字するように
できる。

また、前記インクとして、経時的に、または、適宜の
処理により褪色するインクを用いることができる。

（作 用） インクジェット記録ヘッドと記録紙とを相対的に移動
させて印字を行なうインクジェット記録装置において、
前記インクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するノ
ズル、および、前記記録紙に印字された画像マークを読
み取るための光学センサを収容したノズルを有すること
により、記録ヘッドまたは記録紙の移動を制御して位置
決めを行なうことができる。例えば、１走査の印字に先
だって、記録紙に特定のパターンを印字して、この印字
を、その印字走査における位置マークとし、次の走査の
印字の際に、光学センサにより、上記印字を読み取り、
光学センサの出力によって、記録ヘッドまたは記録紙の
位置を制御することができる。光学センサはインクジェ
ット記録ヘッドのノズルに収容されているから、記録ヘ
ッドに対する光学センサの位置決めが容易であり、精度
も出しやすい。

（実施例） 第１図は、本発明のインクジェット記録装置の一実施
例における記録方法を説明するためのものであり、
（Ａ）図は、記録ヘッドの正面図、（Ｂ）図は、記録紙
の一部の平面図である。図中、１は記録ヘッド、２はノ
ズル、３は光学センサ、４は記録紙の非印字領域、８は
画像パターン、９は画像である。記録ヘッド１は、複数
個のノズル２を有するマルチノズルであり、その上部に
光学センサ３を有している。矢印６は、記録紙の移動方
向であり、矢印７は、記録ヘッドの走査方向である。記
録紙４は、説明のために描いた点線５の左側ａの幅の部
分が非印字領域、右側のｂの幅の部分が印字領域であ
り、記録ヘッド１は、非印字領域から印字領域に走査し
て印字を行なうが、最下部のインク吐出口からインクド
ロップ１〜２滴により画像パターン８を記録紙の非印字
領域に印字した後、キャリッジが移動し、印字領域に画
像９を印字する。その後キャリッジは再び非印字領域に
戻る。この後、紙送りが行なわれるが、マルチノズル最
上端に位置する光学センサ３で画像パターン８を検知す
るまで紙送りを行なう。この場合、キャリッジの移動は
リニアエンコーダーで制御され、左右方向のズレは極力
小さくされている。ここで、光学センサ３とマルチノズ
ルの最上部のノズルとの間隔を各ノズル間隔と等しくし
ておけば、紙送りは正確に行なわれ、前の印字走査と次
の印字走査との間は、正確に１ドット間隔になる。な
お、画像パターン８の印字は、必ずしも最上部のノズル
を用いなければならないものでなく、光学センサの位置
関係によりそれに合ったノズルを用いればよい。

さらに、記録ヘッドを搭載したキャリッジの初期の位
置決めにも画像パターン８を用いることができる。光学
センサの出力により、非印字領域に戻ったキャリッジの
位置の制御を行ない、位置決め後のキャリッジはパルス
モータによるオープンループ制御で行なわれる。

本発明のインクジェット記録装置の一実施例における
記録ヘッドを第２図，第３図で説明する。第２図は、ノ
ズル近傍の斜視図であり、第３図（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は、それぞれ第２図のＡ−A,B−B,C−Ｃ断面図で
ある。図中、21はヒーター基板、22はチャンネル基板、
23はインク供給口、24はチャンネル、24aはインク吐出
口、24pは光学センサ用のノズル、25はヒーター、26,27
は光ファイバー、28は記録紙である。記録ヘッドは、ヒ
ーター基板21とチャンネル基板22から構成され、ヒータ
ー基板21にはヒーター25を形成するPoly−Siや、配線が
パターンニングされ、バブル消滅時のキャビテーション
ダメージからヒーターを保護する図示しない保護層など
が着膜されている。チャンネル基板22は、シリコンの異
方性エッチングを利用して、三角柱状のチャンネル24が
形成される。このチャンネル24は、インク供給口23と連
通しており、インクの供給を受ける。最端部のチャンネ
ルは、インク供給口とは連結せず、貫通しており、２本
の光ファイバー26ともう１本の光ファイバー27の３本が
挿入され、それぞれの先端は、最端部のチャンネルの出
口24pから記録紙28に臨んでいる。光ファイバー27は、
例えば、LEDよりの光を導き、光を記録紙に照射する。
他の２本の光ファイバー26は、記録紙からの反射光を受
ける。第４図は、検出回路の一例であり、41,42は、上
述した光ファイバーからの検出光がそれぞれ別々に導か
れるフォトディデクター、43,44はフォトディテクター
の出力電流を電圧に変換する変換回路、45は差動増幅回
路である。第３図で説明した２本の光ファイバー26が、
第１図で説明した画像パターン８の近傍に位置している
場合の出力は、第５図に示すように、位置に応じて、正
または負の出力となり、画像パターン８が丁度中間に位
置するとき、出力はゼロとなる。したがって、直流サー
ボを利用することもでき、記録紙および／または記録ヘ
ッドの位置制御を行なうことができる。

その動作の詳細を第６図で説明するが、この実施例に
おいては、位置決めのための画像パターンは、最下端の
ノズルで印字することにした。図中、61は位置決めのた
めの画像パターン、ｓは仮想のセンサ位置、は
仮想のノズル位置である。ノズル説明の都合上４個とし
た。

紙送りの制御のみを行なう記録方法を先ず説明する。

記録ヘッドを搭載したキャリッジは、リニアエンコー
ダーによる制御で非印字領域のある点に移動する。ここ
で最下端のノズルにより、画像パターンのドット61を
形成した後、キャリッジが印字領域に移動して１走査分
の画像を印字する（第６図（Ａ））。１走査の印字を終
了したキャリッジは、再び非印字領域に移動し、紙が上
方へ送られる。この時、ドット61による反射光の減少に
より２本のフォトディテクター出力は第５図で説明した
ように変化する。この差分出力がゼロになった位置がド
ット61が２本の光ファイバーの中心にきた時である。こ
の位置で紙送りを中止すれば、最上端ノズルの印字領
域と前回の最下端ノズルの印字領域の位置合わせは正
確に１ドット分となる。この後、再び最下端のノズルに
よりドットパターンが印字される（第８図（Ｂ））。

キャリッジの移動方向も制御する記録方法を説明す
る。

上述したように、非印字領域のある点でドットパター
ン61を印字し、印字領域で１走査の印字を行なった後、
再び最初の非印字領域へ戻って来るが、この時の差の出
力がドット61によりやはり第５図のように変化する。こ
の差分出力がゼロになった点がドットが光源のファイバ
と受光ファイバの中心に位置する時である。したがっ
て、光源の光ファイバー27と受光する２本の光ファイバ
26の中心が、画像をプリントするためのノズルの中心と
一致していればキャリッジの位置決めも正確に行なうこ
とができる。この後、上述した実施例のように紙送りの
制御を行なう。

第７図は、位置検出用として光ファイバーを用いる代
わりに、LEDチップとフォトダイオードを用いた実施例
である。（Ａ）図は、要部の斜視図、（Ｂ）図は、発光
素子を内蔵したノズルの断面図である。図中、71は発光
素子を内蔵したノズル、72,73は受光素子を内蔵したノ
ズル、74は記録用のノズルである。発光素子を内蔵した
ノズル71は、（Ｂ）図に示すように、内部にLEDチップ7
5が設けられる。その両側に配置された受光素子を内蔵
したノズル72,73には、同様に受光素子としてフォトダ
イオードが設けられる。これらのノズルは、異方性エッ
チングによるチャンネルとして形成されるが、ノズル付
近で例えば54.7゜の傾きを持つ壁を形成することができ
るので、光の効率的な入出力ができる。フォトダイオー
ドとしてシリコンフォトダイオードディテクターを用い
ることができる。

なお、上述した記録方法では、キャリッジによる一方
方向のみの印字について述べたが、紙の両端の非印字領
域で画像マークを印字し、位置検出を行なうようにして
往復印字にも対応することができる。

画像マークの印字は、記録紙の非印字領域を利用し、
さほど小さいドット程度で充分であるから、通常の印字
用のインクを用いてもよいが、目につきにくい色のイン
クを用いたり、磁気インクを利用したりして、それを検
出できる検出器を用い、目には視認しにくいようにする
ことができる。また、褪色しやすいインクを選択した
り、加温することにより脱色するインクなど、印字後に
視認できなくなるようなインクを用いてもよい。この場
合は、画像マークのための記録素子を印字用を別個とす
る必要がある。

画像マークは、記録紙の非印字領域に印字することに
限られるものではない。プラテンの記録紙がセットされ
ない領域に印字するようにしてもよい。その領域のプラ
テンの部分に白色等の表面処理をし、そこに印字をする
ようにした方が画像マークの検知が容易となる。印字さ
れた画像マークは、位置決めの作動が行なわれた後にク
リーニングするように、クリーニング機構を設けてお
く。プラテンが円筒の場合は、１回転の間にクリーニン
グを行なうようにすればよい。

このように、上述した実施例では、センサは、記録ヘ
ッドのノズルに設けた。これに対してセンサを設ける部
材を、記録ヘッドとともに移動する部材、例えば、記録
ヘッドを搭載するキャリッジにセンサを取り付けること
も考えられるが、画像マークを印字した記録ヘッドの位
置と、センサがその画像マークに位置決めされたときの
記録ヘッドの位置との間にずれが生じるから、その補正
を行なう必要がある。これに対して、上述した実施例の
ように、光学センサを記録ヘッドのノズルに設けること
により、光学センサの取り付けのずれによる補正が必要
でない利点がある。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、記
録紙に印字された画像マークを読み取るための光学セン
サを、インクジェット記録ヘッドのノズルに収容したこ
とにより、光学センサの取り付けのずれによる補正が必
要でないという効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例の記録方法を説明図するた
めの記録ヘッドと記録紙の平面図、第２図，第３図は、
第１図の記録方法に用いられる記録ヘッドの一例を説明
するためのもので、第２図は、要部の斜視図、第３図は
断面図、第４図，第５図は、検出方法の説明図、第６図
は、本発明の記録方法の実施例の動作の説明図、第７図
は、本発明に用いられる記録ヘッドの他の実施例を説明
ずるためのもので、（Ａ）図は、要部の斜視図、（Ｂ）
は断面図、第８図は、従来のインクジェット記録装置の
概略の斜視図、第９図は、記録状態の説明図である。 １……記録ヘッド、２……ノズル、３……光学センサ、
４……非印字領域、８……画像パターン、９……画像。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクジェット記録ヘッドと記録紙とを相
   対的に移動させて印字を行なうインクジェット記録装置
   において、前記インクジェット記録ヘッドは、インクを
   吐出するノズル、および、前記記録紙に印字された画像
   マークを読み取るための光学センサを収容したノズルを
   有することを特徴とするインクジェット記録装置。