JP3226642B2 - インクジェット記録装置およびインクジェット記録装置における濃度調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録紙にインク滴を吐
出させて記録を行うインクジェット記録装置及び該イン
クジェット記録装置における濃度調整方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置はヘッドの形態
により、シリアル型（シリアルプリンタ）と、フルライ
ン型とに分けることができる。このうち記録紙に対し記
録ヘッドを、主走査および副走査方向に走査して記録を
行うシリアルプリンタは、記録ヘッドが小型かつ安価で
あるので広く用いられている。また、近年記録ヘッド部
とインクタンクを一体化としたインクジェットカートリ
ッジが開発され、シリアルプリンタの構造の簡略化と保
守性の向上がなされている。

【０００３】シリアルプリンタのノズル数は、その装置
の必要とする記録速度およびコストなどを考慮して選択
され、高速記録が必要な場合は、ノズル数の多い記録ヘ
ッドを使用し、低速の記録装置には、コストを考慮して
ノズル数の少ない記録ヘッドを使用する。また、高速記
録のために専用の記録ヘッドを用いずに、ノズル数の少
ない記録ヘッドを複数個使用して、全体のノズル数を多
くする方法がある。これは、多ノズル記録ヘッドの製造
上の困難さや、ノズル数の少ない記録ヘッドの量産効果
によるコストメリットを考えると非常に有効な手法であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらヘッドの
製造上のばらつきにより吐出液滴の大きさはヘッドごと
にわずかに異なるので、記録ヘッドを複数設けると印字
の濃度差が生じ、印刷物に縞状の濃度ムラが発生すると
いう欠点がある。

【０００５】また、複数のヘッドを配置する時、通常の
カラ−プリンタなどに見られるように、記録ヘッドを主
走査方向（紙送りと直角方向）に並べると、キャリッジ
の送り速度も２倍になり、加速度の増大によるインクタ
ンク内の液面揺れや、キャリッジ部の横幅増大に伴う主
走査距離の増大、駆動モ−タの大型化やコストアップな
どを生じてる。

【０００６】そこで本発明の目的は、かかる印刷濃度の
ムラの無いインクジェット記録装置及び該インクジェッ
ト記録装置における濃度調整方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために請求項１に記載のインクジェット記録装置は、
記録ヘッドを複数個搭載可能なキャリッジ部材を記録紙
に対して相対的に主走査および副走査方向に走査して記
録を行うインクジェット記録装置において、紙送り方向
に直列に配置された複数個の前記記録ヘッドと、該複数
個の記録ヘッドの印字濃度を検出する手段と、各記録ヘ
ッド間の印字濃度の差の大きさを計算する手段と、前記
計算結果に基づいてヘッド間の印字濃度差を修正する修
正手段とを具え、前記印字濃度を検知する手段は、記録
ヘッドの搭載の有無を検知する手段と、該検知手段を電
源遮断時に動作させる蓄電池と、前記検知手段による検
知結果を用いてヘッドの交換の有無を判断する手段と、
ヘッドの交換があったと判断した場合に各記録ヘッドに
濃度判定パタ−ンを印刷させる印刷手段と、前記印刷し
た判定パターンを光学的に読み取る読み取り手段とを有
することを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載のインクジェット記録装置
は、請求項１に記載のインクジェット記録装置におい
て、前記複数の記録ヘッドの配置間隔が個々の記録ヘッ
ドの印刷幅の整数倍であることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明によれば、紙送り方向に直列に配置され
た複数個の前記記録ヘッドと、該複数個の記録ヘッドの
印字濃度を検出する手段と、各記録ヘッド間の印字濃度
の差の大きさを計算する手段と、前記計算結果に基づい
てヘッド間の印字濃度差を修正する修正手段とを具えた
ので、印刷濃度のムラの無い印刷を行うことができる。

【００１０】更に、前記印字濃度を検知する手段は、記
録ヘッドの搭載の有無を検知する手段と、該検知手段を
電源遮断時に動作させる蓄電池と、前記検知手段による
検知結果を用いてヘッドの交換の有無を判断する手段
と、ヘッドの交換があったと判断した場合に各記録ヘッ
ドに濃度判定パタ−ンを印刷させる印刷手段と、前記印
刷した判定パタ−ンを光学的に読み取る読み取り手段と
を有するので、ヘッドが交換された場合にのみ印字濃度
の修正を行うことができ、不要な印字濃度の検出による
不要な判定パタ−ンの印刷を防ぐことができる。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。

【００１２】［実施例１］図１は本発明を応用したイン
クジェット記録装置を示す図である。図１において１ａ
および１ｂは記録ヘッドであり、本実施例ではインクタ
ンクを内蔵し、インクが無くなった時にヘッドごと新品
と交換するカートリッジ式のインクジェット記録ヘッド
を２ケ搭載し、印字速度を速めている。２は記録ヘッド
１ａおよび１ｂを精度良く保持し、主走査方向に往復さ
せるためのキャリッジ部材であり、ガイド棒１１と突き
当て部２ａで摺動自在に保持されている。キャリッジ部
材２の往復動は、不図示のモータによって駆動されるプ
ーリ４およびタイミングベルト３によって行われ、この
際に記録ヘッド１ａおよび１ｂに与える印字信号および
電力はキャリッジ部材２に内蔵されているコネクタを介
して、フレキ７によって本体の電気回路より供給され
る。

【００１３】記録紙１２は図中下側より給紙され、給紙
ローラ５および紙ガイド６によって水平に曲げられて、
矢印で示される方向に搬送される。給紙ローラ５および
排紙ローラ９は、それぞれ不図示の駆動系によって駆動
され、必要に応じてキャリッジ部材５の往復動と連動し
て高精度に記録紙１２を搬送することが可能となってい
る。また８は拍車軸と呼ばれるもので、撥水性の高い材
料で作られ、記録紙面と刃状に形成された円周部のみで
接触するようにした拍車８ａを並べて、印字直後の未定
着インクに接触しても画像に影響を与えずに記録紙をガ
イドする構造となっている。

【００１４】本実施例の場合記録ヘッドを２ケ搭載する
ことによって印字速度を速めている。通常のカラープリ
ンタなどに見られるように、記録ヘッドを主走査方向
（紙送り方向と直角方向）に並べると、キャリッジの送
り速度も２倍にしなければならなくなり、加速度が増大
することによるインクタンク内の液面揺れや、キャリッ
ジ部の横幅増大に伴う主走査距離の増大、駆動モータの
大型化やコストアップなどを生じる。本実施例では記録
ヘッドを副走査方向（紙送り方向に対し平行な方向）に
２ケ並べるので、上記問題点を生じない。ただし記録ヘ
ッドの副走査方向の全幅は、ヘッドの構造上の理由やイ
ンクタンクの容量の確保などのために、通常印字幅より
大きいので、ふたつのヘッドを完全につなぐ事ができな
い。したがって本例ではヘッドの間隔を、図２に示すよ
うに印字幅の整数倍（本例では７倍）離し、印字データ
をいったんメモリに蓄え、各印字ブロックを６ケ飛ばし
に印字することによって画像を作成する。つまり図３に
示すように最初にＡのブロックを印字して印字幅の二倍
分だけ記録紙を送り、次にＢ、更にＣというようにアル
ファベット順に印字を行い最終的に完全な画像を形成す
る。記録紙の最初と最後でひとつの記録ヘッドしか印字
できない不効率な部分が生じるが、全体的に見るとひと
つのヘッドで書くより大幅な印字時間の短縮が可能であ
る。

【００１５】次にヘッド濃度調整法について述べる。イ
ンクジェットヘッドは、製造上のばらつきによってヘッ
ド間で液滴の大きさにばらつきがあるので、印字濃度に
差が生じることがある。濃度差はわずかだが、ヘッドを
複数有するシリアルプリンタでは、つなぎ目部分で濃度
の不連続点が目立つので問題となる。本例ではふたつの
ヘッド濃度を自動的に揃える修正機能を設けることによ
ってこれに対処する。図１において１０は濃度センサで
あり、内蔵した発光素子と紙面からの反射光量を測定す
る受光素子によって、印字面の濃度を測定する。濃度調
整のモードになると調整用の記録紙が一枚給紙され、記
録ヘッド１ａおよび記録ヘッド１ｂが濃度調整用の内蔵
パターンを印字する。内蔵パターンは濃度センサ１０の
設置位置を通過するように印字するので、記録紙を搬送
することによって記録ヘッド１ａおよび記録ヘッド１ｂ
の印刷濃度が測定される。両ヘッドの印刷濃度の差を計
算し、濃度差がある場合、ヘッドに印加する吐出信号の
パルス幅を変えることによって濃度差を補正する。かか
るパルス幅の変更による記録濃度の補正手段は周知なの
で詳細な説明は省略する。

【００１６】このようにしてヘッド相互の濃度差による
ムラが自動的に除去され、良好な印字品位を得ることが
できる。ただしこの補正動作はヘッド交換した時に必要
な走査であるが、ヘッド交換は装置の電源が切られてい
る時に行われることが多く、実際にヘッドが交換された
ことを知ることは困難である。装置の電源をＯＮした時
に補正動作を自動的に行うことが考えられるが、電源Ｏ
Ｎのたびに調整用の記録紙を無駄にしてしまい、ランニ
ングコストが上昇してしまう。本例では、記録ヘッド１
ａおよび１ｂに内蔵したショートパターンの有無を、フ
レキ７を通して本体内の回路で判別してヘッドの有無を
検知する手段と、電源遮断時にこの検知手段を動作させ
る電池を内蔵することによって、装置の電源が切られて
いてもヘッド有無を監視して、必要な時のみに自動補正
動作を実行する。これにより無駄な記録紙を使うことな
く良好な印字品位を得ることができる。

【００１７】［実施例２］本例では記録ヘッドとして、
インクタンクと一体化されたインクジェットカートリッ
ジを用いているが、インクタンクを本体に固定して、チ
ューブによってヘッドにインクを供給するタイプのイン
クジェット記録装置を用いてもよい。更にヘッドの数が
２ケの場合について記述したが、これを３ケ、４ケと増
やしても同様に効果が得られることは言うまでもない。

【００１８】また濃度センサは、実施例１では本体に固
定しているが、フレキにセンサ用の信号線を設けて、キ
ャリッジ部材に固定することも可能である。この場合は
記録紙のどの部分に濃度調整用のパターンを印字しても
濃度データを読み取ることができるので、例えば記録紙
の最後に一定のパターンを印字し、これを読み取ること
によって、ヘッドの濃度差の検出の他に、完全に印字が
行われたことの確認およびインク残量が有ることを確認
することができる。

【００１９】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００２０】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００２１】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００２２】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００２３】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００２４】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００２５】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。

【００２６】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、紙送り方向に直列に配置された複数個の前記記録ヘ
ッドの、印字濃度を検出し、各記録ヘッド間の印字濃度
の差の大きさを計算し、前記計算結果に基づいてヘッド
間の印字濃度差を修正するので、ヘッド間の濃度ムラの
目立たない高品位の印刷を行うことができる。

【００２８】さらに印字濃度の検知は、記録ヘッドの搭
載の有無を検知する検知手段を電源遮断時に蓄電池によ
り動作させ、検知結果を用いてヘッドの交換の有無を判
断し、ヘッドの交換があったと判断した場合に各記録ヘ
ッドに濃度判定パタ−ンを印刷させ、判定パタ−ンを光
学的に読み取る読み取ることにより行うので、ヘッドが
交換された場合にのみ印字濃度の修正を行うことがで
き、不要な印字濃度の検出による不要な判定パタ−ンの
印刷を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した記録装置を示す図である。

【図２】記録ヘッドの配置を示す図である。

【図３】印字ブロックの記録順序を示す図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 記録ヘッド ２ キャリッジ部材 ３ タイミングベルト ７ フレキ １０ 濃度センサ １２ 記録紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−62062（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−179655（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−285360（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−208143（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/01 B41J 2/045 - 2/05 B41J 29/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出するための複数個の記録ヘ
   ッドを副走査方向に配置して搭載可能なキャリッジ部材
   を有し、前記キャリッジ部材を記録媒体に対して相対的
   に主走査方向および副走査方向に走査して記録を行うイ
   ンクジェット記録装置において、 前記複数個の記録ヘッドの各々による印字濃度を検出す
   るための濃度検出手段と、 前記各記録ヘッド間の印字濃度の差に基づいて、前記各
   記録ヘッド間の印字濃度差を調整するための調整手段と
   を具え、 前記濃度検出手段は、 前記キャリッジにおける記録ヘッドの搭載の有無を検知
   するための検知手段と、 前記検知手段を電源遮断時に動作させる蓄電池と、 前記検知手段による検知結果に基づき記録ヘッドの交換
   の有無を判断するための判断手段と、 前記判断手段により記録ヘッドの交換が判断された場合
   に前記各記録ヘッドに濃度判定パターンを印刷させる印
   刷手段と、 前記印刷した判定パターンを光学的に読み取る読み取り
   手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装
   置。
2. 【請求項２】 前記複数の記録ヘッドの配置間隔は、個
   々の記録ヘッドの印刷幅の整数倍であることを特徴とす
   る請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記複数の記録ヘッドはそれぞれ熱エネ
   ルギーを利用してインクに気泡を生じさせ、該気泡の生
   成に伴なってインクを吐出することを特徴とする請求項
   １または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 インクを吐出するための複数個の記録ヘ
   ッドを副走査方向に配置して搭載可能なキャリッジ部材
   を有し、前記キャリッジ部材を記録媒体に対して相対的
   に主走査方向および副走査方向に走査して記録を行うイ
   ンクジェット記録装置における濃度調整方法において、 前記複数個の記録ヘッドの各々による印字濃度を検出す
   る濃度検出工程と、 前記各記録ヘッド間の印字濃度の差に基づいて、前記各
   記録ヘッド間の印字濃度差を調整する調整工程とを具
   え、 前記濃度検出工程は、 前記キャリッジにおける記録ヘッドの搭載の有無を検知
   する検知工程と、 蓄電池により前記検知工程を電源遮断時に動作させる工
   程と、 前記検知工程による検知結果に基づき記録ヘッドの交換
   の有無を判断する判断工程と、 前記判断工程により記録ヘッドの交換が判断された場合
   に前記各記録ヘッドに濃度判定パターンを印刷させる印
   刷工程と、 前記印刷した判定パターンを光学的に読み取る読み取り
   工程とを有することを特徴とするインクジェット記録装
   置における濃度調整方法。
5. 【請求項５】 前記複数の記録ヘッドはそれぞれ熱エネ
   ルギーを利用してインクに気泡を生じさせ、該気泡の生
   成に伴なってインクを吐出することを特徴とする請求項
   ４に記載のインクジェット記録装置における濃度調整方
   法。