JP4952092B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッドからインクを吐出して被記録媒体に画像を形成するインクジェットプリンタに関し、詳しくは、インクを吐出する複数のノズルが被記録媒体の搬送方向に直交する方向に一定の間隔で上記インクジェットヘッドに設けられたいわゆるラインプリンタ型のインクジェットプリンタに関する。

従来より、被記録媒体を一定の搬送方向に搬送する搬送手段と、上記搬送方向に直交する被記録媒体の幅方向に沿って、上記被記録媒体に向けてインクを吐出するノズルが一定ピッチで設けられたインクジェットヘッドと、を備えたインクジェットプリンタが考えられている。この種のインクジェットプリンタでは、搬送ローラや搬送ベルト等の搬送手段によって用紙等の被記録媒体を一定の搬送方向に搬送しながら、インクジェットヘッドの所望のノズルからインクを吐出することにより、被記録媒体上に所望の画像を形成することができる。この種のインクジェットプリンタでは、上記ノズルのピッチによって画像の解像度が決定されてしまうが、ノズルのピッチを詰めるのには限界があり、ピッチを詰めるに従ってインクジェットヘッドの生産性や歩留も低下するという問題がある。

そこで、被記録媒体の記録面に垂直な軸を中心にしてインクジェットヘッドを傾斜させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この場合、各ノズルからのインクの噴射タイミングを変更せねばならないものの、上記被記録媒体の幅方向に沿って測った各ノズルの見かけ上の間隔を詰めて、解像度を向上させることができる。

また、ヘッドがキャリッジと共に移動するいわゆるシリアルプリンタでは、キャリッジに２つのインクジェットヘッドを搭載し、一方のインクジェットヘッドのノズル面を被記録媒体の搬送方向に沿って傾けることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この場合、一方のインクジェットヘッドが吐出したインク滴の間隙を他方のインクジェットヘッドが吐出したインク滴で埋めて、解像度を２倍にすることができる。
特開２００３−１６５２１９号公報 特開平６−１５８２６号公報

ところが、特許文献１記載の技術の場合、例えばピッチを２分の１にして解像度を２倍にするためには、インクジェットヘッドを幅方向に対して６０°傾けなければならない。この場合、インクジェットヘッドの傾きを許容するスペースが必要となるため、上記搬送方向上下流で被記録媒体を押える搬送ローラの間隔も長く取る必要がある。

しかし、搬送方向の上流側と下流側の搬送ローラの間隔が長くなると、被記録媒体の先端部が下流側の搬送ローラに至るまでは被記録媒体の先端部がフリーとなって浮き易くなってしまう。インクジェットヘッドとの対向面で被記録媒体が浮き上がると、インクジェットヘッドのノズルと被記録媒体との距離が変わってしまい、画像の品質が低下してしまうという問題がある。また、搬送ベルトで被記録媒体を搬送する場合でも、インクジェットヘッドの傾きを許容するスペースにおいて被記録媒体を搬送ベルト上に固着させるための機構（例えば、吸引機構など）が必要となり、装置が複雑になると共に装置全体が大型化してしまうという問題がある。

また、特許文献２記載の技術をラインプリンタに応用すると、２つのラインプリンタ型のインクジェットヘッドを被記録媒体の搬送方向に並べて、一方のインクジェットヘッドのノズル面を被記録媒体の幅方向に傾けることになる。この場合、ラインプリンタ型のインクジェットヘッドは一般に長尺状であるため、一方のインクジェットヘッドのノズル面を傾けることにより、上記２つのインクジェットヘッドの間で、被記録媒体の幅方向の少なくとも一方の端部でノズル面と被記録媒体との間隔が互いに大きく異なることになる。この場合も、良好な画質が得られないという問題がある。

そこで、本発明は、高解像度で高画質の画像が形成可能で、しかも、被記録媒体の幅方向全体に渡って安定した画質の画像が形成可能なラインプリンタ型のインクジェットプリンタを提供することを目的としてなされた。

上記目的を達するためになされた本発明のインクジェットプリンタは、被記録媒体を所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、上記搬送方向に直交する幅方向に、上記被記録媒体に向けてインクを吐出するノズルが一定の間隔で複数設けられた少なくとも２つのインクジェットヘッドと、該少なくとも２つのインクジェットヘッドを相対的に移動させることにより、一方の上記インクジェットヘッドの少なくとも一部のノズルと他方の上記インクジェットヘッドの少なくとも一部のノズルとが上記幅方向に交互に配設される高画質位置、若しくは、上記一方のインクジェットヘッド及び上記他方のインクジェットヘッドの上記高画質位置における上記幅方向の一端に位置するノズルから上記幅方向の他端に位置するノズルまでの距離よりも上記幅方向の一端に位置するノズルから上記幅方向の他端に位置するノズルまでの距離が大きくなる位置に、上記少なくとも２つのインクジェットヘッドが配設され、かつ、一方の上記インクジェットヘッドが他方の上記インクジェットヘッドに上記幅方向に隣接し、かつ、各インクジェットヘッドのノズルが上記幅方向に上記一定の間隔で配設される低画質位置に、上記各インクジェットヘッドを配設するヘッド移動手段と、を備えたことを特徴としている。

このように構成された本発明のインクジェットプリンタは、被記録媒体に向けてインクを吐出するノズルが一定の間隔で複数設けられた少なくとも２つのインクジェットヘッドを備えている。そして、ヘッド移動手段が少なくとも２つのインクジェットヘッドを相対的に移動させて、その各インクジェットヘッドを高画質位置に配設すると、一方のインクジェットヘッドの少なくとも一部のノズルと他方のインクジェットヘッドの少なくとも一部のノズルとが、幅方向に交互に配設される。このため、上記一部のノズルが幅方向に交互に配設された部分では、ノズルの間隔が、見かけ上、上記一定の間隔の２分の１になり、解像度を２倍にして高画質の画像を形成することができる。しかも、インクジェットヘッドを傾斜させる必要がないので、被記録媒体の幅方向全体に渡って安定した画像を形成することができる。

また、ヘッド移動手段が上記少なくとも２つのインクジェットヘッドを相対的に移動させて低画質位置に配設すると、一方の上記インクジェットヘッドが他方の上記インクジェットヘッドに幅方向に隣接し、かつ、各インクジェットヘッドのノズルが幅方向に上記一定の間隔で配設される。そして、上記一方のインクジェットヘッド及び上記他方のインクジェットヘッドの上記高画質位置における上記幅方向の一端に位置するノズルから上記幅方向の他端に位置するノズルまでの距離よりも上記幅方向の一端に位置するノズルから上記幅方向の他端に位置するノズルまでの距離が大きくなる。このため、上記２つのインクジェットヘッドを隣接配置した全幅に渡ってノズルが上記一定の間隔で配設され、解像度は各インクジェットヘッドの解像度と同じであるが広幅の被記録媒体に画像を形成することが可能になる。

ここで、広幅の被記録媒体に高解像度で画像を形成する要請は比較的少なく、高解像度での画像形成は主として写真などの狭幅の被記録媒体に対してなされる。本発明では、少なくとも２つのインクジェットヘッドを相対的に移動させることにより、広幅の被記録媒体に通常の解像度で画像を形成する動作と、狭幅の被記録媒体に高解像度で高画質の画像を形成する動作とが選択的に実行できる。

このため、本発明では、広幅の被記録媒体に対応するインクジェットヘッドを複数使用する場合に比べて製造コストを低減することができる。特に、ラインプリンタ型のインクジェットヘッドは長くなるほど歩留が悪くなるが、本発明では、広幅の被記録媒体に画像を形成する場合も比較的短いインクジェットヘッドを用意して低画質位置に配設すればよいので、一層良好に製造コストを低減することができる。

なお、本発明は、インクジェットヘッドの構成やヘッド移動手段の構成を特に限定するものではないが、上記各インクジェットヘッドは長尺状に構成されて上記ノズルがその長手方向に配列され、上記少なくとも２つのインクジェットヘッドは、その長手方向を上記幅方向に揃えて、上記搬送方向に重ならない位置に配設されてもよい。

そして、この場合、上記ヘッド移動手段は、上記各インクジェットヘッドの長手方向を上記幅方向に揃えたまま、少なくともいずれか一方の上記インクジェットヘッドを上記長手方向に移動させるものであってもよい。この場合、ヘッド移動手段の構成を簡略化することができる。

また、上記ヘッド移動手段は、上記インクジェットヘッドに螺合したスクリューネジ軸を回転させることによってそのインクジェットヘッドを移動させるものであってもよい。この場合、スクリューネジ軸の回転によってインクジェットヘッドの移動量を微調整することができるので、インクジェットヘッドを上記高画質位置または低画質位置に正確に配設することができる。

更に、上記各インクジェットヘッドは、ノズルの間隔が一定であればそれぞれ異なるものを使用してもよいが、上記一方のインクジェットヘッドに設けられた上記ノズルは、上記他方のインクジェットヘッドに設けられた上記ノズルと同一の配置で設けられてもよい。この場合、ノズルが同一の配置で設けられた複数のインクジェットヘッドの中から、少なくとも２つの合格品を抽出して本発明のインクジェットプリンタを構成することができるので、歩留を一層向上させて製造コストを一層良好に低減することができる。

次に、本発明の実施の形態を、図面と共に説明する。図１は、本発明が適用されたインクジェットプリンタの要部を表す概略図である。図１に示すように、本実施の形態のインクジェットプリンタは、ほぼ同様に構成された２つの長尺状のインクジェットヘッド１，２を備えている。インクジェットヘッド１，２の下方には、被記録媒体としての用紙９９を平面状に支持するプラテン３が設けられ、インクジェットヘッド１，２の下面には、インクを吐出するノズル１０（図２参照）を有するノズルプレート１ａ，２ａが設けられている。なお、本実施の形態では、被記録媒体の一例として用紙９９を記載しているが、インクジェットヘッドで画像や文字等を記録できるものであればいずれのものでもよい。例えば、板状部材、布、樹脂シート、光記録用円盤等である。

また、プラテン３の用紙搬送方向上流側には、用紙９９を挟持してプラテン３上に供給する一対の搬送ローラ４が設けられ、プラテン３の下流側には、プラテン３上に供給された用紙９９を挟持して排出する一対の排紙ローラ５が設けられている。なお、一対の排紙ローラ５のうち、用紙９９の上面（後述のように画像が形成される側の面）に当接するローラは、用紙９９との接触面積が少ない拍車ローラとなっている。

各インクジェットヘッド１，２には、ポンプ７により、チューブ８を介してインクカートリッジ９からインクが供給される。なお、図１では１色分のインク供給構造のみ図示したが、モノクロ記録ではないカラー記録を可能とするために、ポンプ７，チューブ８，インクカートリッジ９は、マゼンタ，シアン，イエロー，ブラックの各色毎に設けられている。また、ポンプ７及びインクカートリッジ９は各インクジェットヘッド１，２で共用されている。

図２（Ａ）の下面図に示すように、インクジェットヘッド１，２は長尺状に構成され、その下面には、マゼンタ，シアン，イエロー，ブラックのインクを吐出する各ノズル１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｙ，１０Ｂｋが、長手方向に沿って４列に並んで設けられている。また、図２（Ｂ）に示すように、各ノズル１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｙ，１０Ｂｋは、上記長手方向における位置を互いに揃えて、一定の間隔Ｐで設けられている。なお、以下の説明において、色毎に区別する必要のある場合はノズル１０の符号にＭ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｂｋ（ブラック）の添え字を付し、区別する必要のない場合は添え字を省略する。

次に、図３の下面図に示すように、インクジェットヘッド１，２は、用紙９９の搬送ローラ４，排紙ローラ５による搬送方向（図３に矢印で表示）に沿って互いに重ならない位置に隣接配設され、かつ、長手方向を上記搬送方向に直交する方向（以下、幅方向という）に揃えて配設されている。

また、一方のインクジェットヘッド１には、スクリューネジ軸１１が長手方向に沿って螺合され、インクジェットプリンタの筐体には、そのスクリューネジ軸１１を回転させてインクジェットヘッド１を移動させるヘッド移動モータ１３が設けられている。このヘッド移動モータ１３の回転により、インクジェットヘッド１は、図３に示す低画質位置と図４（Ａ）に示す高画質位置との間を、その長手方向をインクジェットヘッド２の長手方向と平行に揃えたままで移動することができる。

図３に示すように、低画質位置では、インクジェットヘッド１がインクジェットヘッド２に幅方向に隣接し、全体として日本工業規格Ａ列４番（タテ置き）の幅の用紙９９の全幅に渡って画像が形成できるようになる。また、このとき、各インクジェットヘッド１，２のノズル１０は、全幅に渡って上記一定の間隔Ｐで配設される。なお、このとき、インクジェットヘッド１の図３における左端近傍の一部のノズル１０と、インクジェットヘッド２の図３における右端近傍の一部のノズル１０とは、幅方向に位置を揃えて重なり合って配設されてもよく、重なり合うことなく幅方向に上記間隔Ｐを開けて配設されてもよい。

図４（Ａ）に示す高画質位置では、インクジェットヘッド１，２がほぼ全体に渡って幅方向に重なり合い、全体としてＬ版の写真やはがきと同様の幅の用紙９９の全幅に渡って高画質の画像が形成できるようになる。また、このとき、インクジェットヘッド１のノズル１０とインクジェットヘッド２のノズル１０とが、図４（Ｂ）に示すように幅方向に交互に配設され、ノズル１０の間隔が見かけ上Ｐ／２になる。

なお、図示省略したが、搬送ローラ４によってプラテン３上へ供給される用紙９９を保持する用紙トレイには、図３，図４の左側に対応する位置に固定ガイドが、図３，図４の右側に対応する位置に可動ガイドが，それぞれ設けられており、いずれの用紙９９も図３または図４に示した位置へ良好に案内できるように構成されている。

次に、図５は、本実施の形態のインクジェットプリンタの制御系の構成を表すブロック図である。図５に示すように、本実施の形態のインクジェットプリンタはその全体の動作を制御する制御部３０を備えており、この制御部３０は、ＣＰＵ３１，ＲＯＭ３３，ＲＡＭ３５を主要部とするマイクロコンピュータとして構成されている。そして、制御部３０には、前述のインクジェットヘッド１，２、ポンプ７、ヘッド移動モータ１３の他、搬送ローラ４及び排紙ローラ５を駆動する搬送モータ４１などが図示省略した駆動回路を介して接続されている。更に、制御部３０には、使用者による各種設定がなされる操作パネル４５、及び、上位装置としての図示しないパーソナルコンピュータから各種データが入力される入力インタフェース（入力Ｉ／Ｆ）４７も接続されている。

このように構成された制御部３０は、入力インタフェース４７に画像データが入力されると、搬送モータ４１を駆動して用紙９９を搬送しながら、ポンプ７及びインクジェットヘッド１，２を駆動してノズル１０からインクを吐出することにより、その画像データに応じた画像を用紙９９に形成する。また、入力インタフェース４７の入力データに画質を指示するデータが含まれていた場合や、操作パネル４５を介して所望の画質が指示された場合、制御部３０は、ヘッド移動モータ１３を駆動して、インクジェットヘッド１を上記高画質位置または低画質位置へ指示に応じて移動させる。なお、用紙種類としてＬ版の写真やはがきと同様の幅の用紙９９が指示されている場合は高画質位置へ、それより広幅の用紙９９が指示されている場合は低画質位置へ、それぞれインクジェットヘッド１を移動させるようにしてもよい。

インクジェットヘッド１が高画質位置に配設された場合と低画質位置に配設された場合とでは、各インクジェットヘッド１，２へ入力される駆動信号（すなわち、各ノズル１０毎に設けられた図示しない周知のアクチュエータへの駆動信号）が変化することは言うまでもない。更に、インクジェットヘッド１が高画質位置に配設された場合、低画質位置に配設された場合に比べて、ノズル１０から吐出されるインク滴が小さくなるように制御するのが望ましい。

このように、本実施の形態のインクジェットプリンタでは、インクジェットヘッド１，２を高画質位置に配設するとノズル１０の見かけ上の間隔が２分の１になり、解像度を２倍にして高画質の画像を形成することができる。このため、例えばインクジェットヘッド１，２が６００ｄｐｉの解像度に対応したものであっても、１２００ｄｐｉの解像度で画像を形成することができる。１２００ｄｐｉのインクジェットヘッドは、技術的には製造可能であっても歩留が悪いが、本実施の形態では、製造が容易で歩留もよい６００ｄｐｉの解像度のインクジェットヘッド１，２で１２００ｄｐｉの画像が形成できるので、インクジェットヘッドの歩留を向上させて製造コストを低減することができる。しかも、本実施の形態では、インクジェットヘッド１，２を傾斜させる必要がないので、用紙９９の幅方向全体に渡って安定した画像を形成することができる。

更に、インクジェットヘッド１，２は、スクリューネジ軸１１が螺合するネジ穴の有無をのぞいては全く同様に構成されている。このため、多数製造されたインクジェットヘッド２と同様のインクジェットヘッドの中から２つの合格品を抽出し、一方にネジ穴を開けてインクジェットヘッド１とし、もう一方をインクジェットヘッド２とすればよい。従って、本実施の形態では、インクジェットヘッドの歩留を一層良好に向上させて、製造コストを一層良好に低減することができる。

また、本実施の形態のインクジェットプリンタでは、インクジェットヘッド１，２を低画質位置に配設すると、２つのインクジェットヘッド１，２を隣接配置した幅に対応する広幅の用紙９９にも画像を形成することができる。本実施の形態のようなラインプリンタ型のインクジェットヘッドは、長くなるほど歩留が悪くなるが、本実施の形態では、比較的短いインクジェットヘッド１，２を用いて日本工業規格Ａ列４番（タテ置き）相当の広幅の用紙９９にも画像を形成することができる。従って、本実施の形態では、インクジェットヘッドの歩留を更に向上させて、製造コストを更に低減することができる。

ここで、広幅の用紙９９に高解像度で画像を形成する要請は比較的少なく、高解像度での画像形成は主として写真などの狭幅の用紙９９に対してなされる。これに対して、本実施の形態では、前述のようにインクジェットヘッド１を移動させることにより、広幅の用紙９９に通常の解像度（例えば６００ｄｐｉ）で画像を形成する動作と、狭幅の用紙９９に高解像度（例えば１２００ｄｐｉ）で高画質の画像を形成する動作とが選択的に実行できる。また、そのインクジェットヘッド１の移動も、スクリューネジ軸１１を回転させることによってなされるので、インクジェットヘッド１を上記高画質位置または低画質位置に正確に配設することができ、その移動機構の構成も簡略化することができる。

なお、上記実施の形態において、搬送ローラ４及び排紙ローラ５が搬送手段に、ヘッド移動モータ１３がヘッド移動手段に、それぞれ相当する。また、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、インクジェットヘッド１，２の解像度や対応する用紙９９の幅は、種々に変更することができる。

また、上記実施の形態ではインクジェットヘッド２を固定しインクジェットヘッド１を移動させたが、逆にインクジェットヘッド１を固定してインクジェットヘッド２を移動させてもよく、図６（Ａ）に模式的に示すように双方を移動させてもよい。また、その移動機構も、上記実施の形態のようにスクリューネジ軸１１を利用したものに限定されず、平歯車とラックを利用した機構や、エアシリンダ，ソレノイド等を利用した機構を採用してもよい。

更に、上記実施の形態では、インクジェットヘッド１，２を同様に構成したが、例えば図６（Ｂ）に模式的に示すように、一方のインクジェットヘッド１０１を他方のインクジェットヘッド１０２よりも短く構成してもよい。この場合も、インクジェットヘッド１０１，１０２が幅方向に重なり合った部分において高解像度で高画質の画像を形成することができる。また、この場合、インクジェットヘッド１０１，１０２の長さを適宜設定して短い方のインクジェットヘッド１０１を移動させることにより、幅方向のほぼ中央の位置でインクジェットヘッド１０１，１０２を重なり合わせることができる。従って、この場合、用紙トレイのガイドが幅方向中央に対称に移動するいわゆるセンターレジのインクジェットプリンタに一層良好に適用することができる。更に、短い方のインクジェットヘッド１０１を移動させる場合、移動に要するエネルギーが少なくて済み、その移動機構を簡略化して製造コストを一層良好に低減することができる。

また更に、上記各実施の形態では、２つのインクジェットヘッド１，２（または１０１，１０２）を使用する場合を考えたが、インクジェットヘッドは更に多数用いてもよい。例えば、図７（Ａ）に模式的に示すように、４つのインクジェットヘッド２０１，２０２，２０３，２０４を使用し、それぞれ用紙搬送方向に重ならない位置に隣接配置して、両端のインクジェットヘッド２０１，２０４を移動させてもよい。この場合、インクジェットヘッド２０１〜２０４の長さを一層短くして歩留を一層向上させることができる。

更に、図７（Ｂ）に模式的に示すように、同様に構成された３つのインクジェットヘッド３０１，３０２，３０３を幅方向に重ねて配置可能にし、解像度を３倍に向上させることも考えられる。

本発明が適用されたインクジェットプリンタの要部を表す概略図である。 そのインクジェットプリンタのインクジェットヘッドの構成を表す下面図である。 そのインクジェットヘッドが低画質位置に配設された状態を表す下面図である。 そのインクジェットヘッドが高画質位置に配設された状態を表す下面図である。 そのインクジェットプリンタの制御系の構成を表すブロック図である。 そのインクジェットプリンタの変形例を表す模式図である。 そのインクジェットプリンタの他の変形例を表す模式図である。

符号の説明

１，２…インクジェットヘッド ４…搬送ローラ ５…排紙ローラ
７…ポンプ ８…チューブ ９…インクカートリッジ
１０…ノズル １１…スクリューネジ軸 １３…ヘッド移動モータ
３０…制御部 ４１…搬送モータ ４５…操作パネル
４７…入力インタフェース ９９…用紙

Claims (5)

1. 被記録媒体を所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、
   上記搬送方向に直交する幅方向に、上記被記録媒体に向けてインクを吐出するノズルが一定の間隔で複数設けられた少なくとも２つのインクジェットヘッドと、
   該少なくとも２つのインクジェットヘッドを相対的に移動させることにより、一方の上記インクジェットヘッドの少なくとも一部のノズルと他方の上記インクジェットヘッドの少なくとも一部のノズルとが上記幅方向に交互に配設される高画質位置、若しくは、上記一方のインクジェットヘッド及び上記他方のインクジェットヘッドの上記高画質位置における上記幅方向の一端に位置するノズルから上記幅方向の他端に位置するノズルまでの距離よりも上記幅方向の一端に位置するノズルから上記幅方向の他端に位置するノズルまでの距離が大きくなる位置に、上記少なくとも２つのインクジェットヘッドが配設され、かつ、一方の上記インクジェットヘッドが他方の上記インクジェットヘッドに上記幅方向に隣接し、かつ、各インクジェットヘッドのノズルが上記幅方向に上記一定の間隔で配設される低画質位置に、上記各インクジェットヘッドを配設するヘッド移動手段と、
   を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 上記各インクジェットヘッドは長尺状に構成されて上記ノズルがその長手方向に配列され、
   上記少なくとも２つのインクジェットヘッドは、その長手方向を上記幅方向に揃えて、上記搬送方向に重ならない位置に配設されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ
3. 上記ヘッド移動手段は、上記各インクジェットヘッドの長手方向を上記幅方向に揃えたまま、少なくともいずれか一方の上記インクジェットヘッドを上記長手方向に移動させることを特徴とする請求項２記載のインクジェットプリンタ。
4. 上記ヘッド移動手段は、上記インクジェットヘッドに螺合したスクリューネジ軸を回転させることによってそのインクジェットヘッドを移動させることを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリンタ。
5. 上記一方のインクジェットヘッドに設けられた上記ノズルは、上記他方のインクジェットヘッドに設けられた上記ノズルと同一の配置で設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。

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