JPH02204053A - インクの切換えが可能なインクジェット印字装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、印字ヘッドに結合された方向転換弁へインク
を送る複数のインク供給導管を備え、印字ヘッドが複数
のカラーインクの１つを噴射することができるインクジ
ェット印字装置に関するものである。印字装置は、走査
ヘッド形式でも、行幅形式でもよい。

従来の技術 インクジェット印刷方式、熱転写印刷方式および染料拡
散熱転写印刷方式のノンインパクト印字方法は、すべて
動作が比較的静粛にある上、高速印字が可能であり、ま
た多色コピー、ハイライトカラーコピーおよび単色コピ
ーを容易に作成することができるので、現在大いに注目
を集めている。

本発明は、インクジェット印字装置の１個またはそれ以
上の走査印字ヘッドへ異なる色のインクを供給すること
を目指している０本印字装置は、この切換性により、後
で説明するように、高速単色印刷へ切り換えが可能なカ
ラー印刷のほかに、複数の単色印刷もハイライトカラー
印刷も可能である。

ある方式のインクジェット印字方法では、インク充満チ
ャンネルから離れた記録媒体へインク滴が選択的に噴射
される。この方法は「ドロップオンデマンド」方式と呼
ばれる。噴射オリフィスの近くの限られたインク部分に
圧力上昇を与える幾つかの既知の方法のどれかを用いて
、インク滴を噴射することができる。そのような圧力発
生装置として、圧電素子、音響発生装置、磁気圧縮機あ
るいは発熱素子がある。

サーマルドロップオンデマンド式インクジェット印字装
置は、あらかじめ定めたプロフィルの熱エネルギーパル
スを使用してインク充満チャンネル内に蒸気の泡を発生
させ、チャンネルオリフィスからインク滴を噴射する。

オリフィスから所定の距離のチャンネル内に、熱エネル
ギー発生器、普通は抵抗器が設置されている。各オリフ
ィスすなわちノズルに１個の抵抗器が付いており、各抵
抗器は電流パルスで個別にアドレスされど、瞬間的に発
熱してインクを蒸発させる。気泡が成長すると、インク
はオリフィスから膨れ出るが、インクの表面張力により
メニスカスとして束縛されている。熱エネルギーが加わ
らなくなると、気泡が崩壊し始め、そのためオリフィス
と気泡間のインクが崩壊する気泡のほうへ動く、オリフ
ィスにおけるインクの体積収縮の結果、膨れ出たインク
が滴となって分離する。気泡が成長し続けている間のオ
リフィスの外へのインクの加速が、記録媒体例えばコピ
ー用紙へ向かう直線方向の運動量と速度をインク滴に与
える。噴射と同時に、チャンネル内に負圧状懸が生じ、
このためインク供給源からチャンネルの中に吸い込まれ
たインクが毛管作用でチャンネルを満す。

このインクジェット印字方法は、フォトリソグラフィー
薄膜エレクトロニクス法によってインクチャンネルおよ
び気泡発生用発熱体を簡単かつ安価に製作できることか
ら、急速に人気を得た。各チャンネルが１個の発熱体を
有する高密度チャンネルアレーを備え、３００　ドツト
（オリフィス）７インチまたはそれ以上の高解像度の印
字ヘッドを容易に作ることができる。コピー用紙？横切
って前後に移動する走査キャリッジに取りイ］けられ、
走査方向に直角に配列されたオリフィスアレーを有する
インクジェット印字ヘッドは、１７６インチ幅の中に５
０ドツトの情報の走査線を光導電性表面に書く、すなわ
ち印字することができる。米国特許第４，５２８，５７
６号は、複数の走査印字ヘッドを有する幾つかのインク
ジェットプリンタの形態を開示している。ある形態では
、走査キャリッジ上の印字ヘッドがシート送り方向に並
んでおり、＾、ラドがコピー用紙に対し前後に移動する
とき、印字区域を黒色、シアン色。マゼンタ色及び黄色
のカラーインクで同時多色印刷することができる。別の
形態では、数個の印字ヘッドが走査キャリッジＬに横に
並べて配置されており、走査キャリッジの順次通過のと
き印字区域がカラーインクで印刷される。

発明が解決しようとする課Ｅ 本発明の目的は、多色インク供給装置と供給源選択手段
と設けることにより、インクジェット印字ヘッドの動作
の切換性を改良することである。

課題を解決するための手段 を記の目的は、一実施例として、各印字ヘッドがシーＩ
・搬送方向に一列に並んだインク噴射オリフィスを有す
る複数の連結された印字ヘッドを備え、搬送方向に移動
可能な像受容シートに印字するようになっているインク
ジェット印字装置を提供することにより達成できる。第
１のカラーインク供給容器と複数の他のカラーインク供
給容器を３む多数のインク供給容器が印字ヘッドから離
れた場所に設けられており、これらのインク供給容器と
印字ヘッドとを相互に接続する導管によって、１つの印
字ヘッドは第１のカラーインク供給容器に接続され、他
のそれぞれの印字ヘッドは第１のカラーインク供給容器
と他のカラーインク供給容器の１つに接続されている１
選択弁は、導管からインクを受は取り、それを連結され
た印字ヘッドへ送る。また選択弁は、第１のカラーイン
クまたは他のカラーインクのどちらかを他の印字ヘッド
のインク噴射オリフィスへ通すため第１位置から第２位
置へ動かすことができる。

本発明のその他の目的や特徴および利点については、添
付図面を参照し、以下の詳細な説明を読まれれば明らか
になるであろう。

実施例 印字ヘッドは、通常、インク供給源を搭載！７た印字へ
ラドキャリッジと一体構造にすることにより、または専
用インク供給容器へ接続することにより、１種類のカラ
ーインクに供されてきた。本発明の印字装置の場合、印
字ヘッドは、複数のインク供給ラインと関連する選択弁
機構を備えている。第１図に、導管１２を介してｎ方向
選択弁機構１４からインクが供給されるインクジェット
印字ヘッド１０を示す。多数のインク供給容器１６．．
１６□、ｉａ、、。

、　、　、　１６．には異なるカラーインクが入ってお
り、インク供給導管１８．．１８２，１．８．、、、．
１Ｂ、を通して選択弁ｉａ横へ送られる。もちろん、選
択弁機構は、２種類、３種類、４種類、またはｎ種類の
インクを切り換えることができる適当な弁構造を有する
ことができる。

第２図に、印字ヘッド１０と一体に作られた２方向選択
弁８１ｔｌｌｉの一形態を示す、インクは２つの供給導
管ｉｓ、　、１８２から供給される。カラーインクの切
換えを行うとき損失インク量を最小限度にするため、特
に選択弁機構をできるだけオリフィスアレーの近くに設
けることが望ましい１選択弁機楕１４は、ロータリ方向
転換弁２０と、前記弁２０と可撓供給導管１８．．１８
２の間をそれぞれ接続する一対の内部供給ボート２２．
２４と、選択されたインクを方向転換弁２０から印字ヘ
ッド内の集合室へ送るための内部ボート１２とを有する
。方向転換弁２０は、２個の孔（一方の孔２６のみが見
えている）を有し、番孔の一端は、内部ボート１２の近
くで終わっており、他端は内部供給ボート２２まなは２
４の近くで終わっている。ロータリ方向転換弁は、ロー
タリソレノイドまたはモーター（図示せず）を用いて矢
印Ａの方向りこ位置を変えることができる。方向転換弁
の位置の変更により、印字へラド１０はあるカラーイン
ク供給容器からインクを受は取ることもできるし、別の
カラーインク供給容器から、インクを受は取ることもで
きる。この構成において、本発明による印字装置の動作
の切換えは容易（こ理解できるであろう。すなわち、幾
つかのカラーインクのどれか１つを供給して、１個の印
字ヘッドを選択的に動作させることが可能である。２色
印刷の場合のもう１つの使用モードでは、印字ヘッドを
主として一色、例えば黒色で使用し、必要に応じて、１
つまたはそれ以上のハイライ！・カラーへ切り換えるこ
ともできる。

次に、第３図に、第１の多色多回バスモード（各印字ヘ
ッドが異なるカラーインクで印字する）と、第２の単色
１回バスモードくすべての印字ヘッドが同じカラーイン
クで印字し、高速印字が可能である）とを切り換えて使
用できるように構成された複数印字ヘッド走査型インク
ジェットプリンタ２８を示す、プリンタ２８は、プラテ
ン４２に隣接す印字区域を形成する一対の案内ローラー
３８．４０の上に、像受容シート３６を引き出す一対の
駆動ローラー３２．３４から成るシート搬送機構３０を
備えている。

シート３６は矢印Ｂで示した搬送方向に印字区域を通っ
てステップ状に動かされる。装置フレームに固定された
案内レール４６．４８上には、走査キャリッジ４４が矢
印Ｃの方向く矢印Ｂの方向に直角）に往復ができるよう
に装着されている。案内レール４６゜４８上のキャリッ
ジ４４の印字区域を通る前後の動きは、適当な機構、例
えばケーブル駆動装置、スクリュー駆動装置あるいは駆
動モーター（図示せず）で駆動される歯付き駆動ベルト
５０で与えることができる。

キャリッジ４４上には、−緒に動くように、複数の印字
ヘッド５２Ｂ、５２Ｃ，５２Ｍ、５２Ｙ　（記号Ｂ、Ｃ
，Ｍ、Ｙは、それぞれ黒色、シアン色、マゼンタ色、黄
色を表す）が取り付けられている。各印字ヘッドは、内
部チャンネルの配列を有する。各内部チャンネルは、そ
の中に抵抗発熱体が設置され、駆動信号に応じてイン・
り滴と噴射するオリフィスで終わっている。内部チャン
ネルの配列は、搬送方向Ｂに平行に、縦に並んでいる。

インクは、オペレータが交換のため容易に接近できるよ
うに、可動キャリッジ４４から離れた、インク供給に必
要な水頭が得られる位置に配置された容器５４Ｂ、５４
Ｃ，５４Ｍ、５４Ｙの中に入っている。容器５４．８か
ら４個の印字ヘッド５２のそれぞれへ可撓供給導管５７
Ｂが伸びている。各容器５４Ｃ，５４Ｍ、５４Ｙから対
応する印字ヘッド５２Ｃ，５２Ｎ。

５２Ｙへ可撓供給導管５７Ｃ，５７８，５７Ｙが伸びて
いる。抵抗発熱体（印字ヘッド内にある）と適当な駆動
エレクトロニクスとを結合する可撓ワイヤリングハーネ
ス５８が印字ヘッドに接続されている。駆動エレクトロ
ニクスは、通常、プリンタ本体内の母基板に収り付けら
れている。

印字区域の向う側のプリンタの一端にある保守ステーシ
ョン６０には、矢印りの方向に前後に動かして印字ヘッ
ドにかぶせたり、取り外したりできるキャップ部材６２
が設置されている。バイ１６６を通してキャップ部材６
２に接続された吸引ポンプ６４は、空洞６８内に負圧を
発生する。噴射オリフィスを通してインクを抜き取るた
め印字ヘッドが空洞６８にしっかりはめ込まれる０通常
の使用の場合、新しいインク供給容器５４を取り付けた
後、保守ステーションは、噴射オリフィスを通してイン
ク供給容器からインクを吸引して印字装置からすべての
空気を抜いて印字ヘッドを使用可能にする。また、プリ
ンタが印刷していない間、印字ヘッドは保守ステーショ
ンに駐車し、そこでインク溶剤の蒸発を少なくするため
塁がかぶせられる。印刷開始信号を受は取ると、吸引（
真空）ポンプ６４が作動し、若干量のインクを吸引して
、古い（乾いた、またはねばねばの）インクと蓄積した
気泡を除去する。１個またはそれ以上のオリフィスに詰
った、または通りを悪くしているごみ粒子に起因するプ
リントの粗悪な品質が観察されたときは、保守ステーシ
ョンのもう１つの使い方がなされる６すなわち、オペレ
ータは、問題のある噴射オリフィスの配列にパージを行
い異物を除去することができる。

次に２第４図および第５図に、縦列印字ヘッドの２つの
配置法を示す、第４図では、隣接するアレーの外端のチ
ャンネルがアレーの内側のチャンネルとほぼ同じ距離だ
け互いに離れているように、印字ヘッドは互いに接して
いる。第５図では、印字ヘッドが互いに水平方向にずれ
ているが、隣接するアレーの間には同じ垂直関係が存在
する。

第５図の配置法では、ヒートシンク支持部材７８の両側
に２個の印字ヘッド７０／７２と７４／７６が取り付け
られている。印字ヘッド７０のＲｒ＆のチャンネルと印
字ヘッド７４の最初のチャンネルが、両方の印字ヘッド
の内側のチャンネルとほぼ同じ距離だけ離れているよう
に、印字ヘッドはジグザグに配置されている。この関係
は印字ヘッド７４と７２、および印字ヘッド７２と７６
の間にも存在する。印字へラドアレーは互いに横にずれ
ているので、インクジェットの噴射のタイミングを適切
に変更する必要がある。

第・１図および第５図のそれぞれの印字ヘッドにおいて
、インクは集合室８０へ供給され、そこからチャンネル
８２へ送られて、印字ヘッドの一端にあるオリフィスか
ら噴射される。インクは、まず、供給導管５６．５７を
通して各印字ヘッドの反対端にある選択弁機構１４へ供
給される。矢印Ｅの方向に動くことができる連結型方向
転換弁８４は、各印字へ・・ｌドについて１個の弁部を
有する。弁組立体を−の位置から別の位置へ動かすと、
黒色インクまたは４つのカラーインクのどれかが、内部
供給ボート８６．８８から弁通路９０または９２を通り
、内部供給ボート９４を経て集合１８０へ供給される。

方向転換弁は、第２図に示したロータリ弁または第４図
に示した往復弁の形式でもよいし、連結型にしてもよい
し、あるいは独立に動作するようにしてもよいことに留
意されたい。

第６Ａ図〜・第６Ｄ図に多色モードの場合のプリンタの
動作を示す。キャリッジが最初のバスのとき前進方向に
ページを横切・つて走査すると、黄色印字へ・ラド５２
Ｙが、黄色に関する駆動情報に応じて黄色インクを噴射
する（第６Ａ図）。次にシート・がシート搬送方向Ａに
１ピツチすなわち印字区間（例えば、１／６インチ）だ
けステップ状に動かされる。戻りのバスのとき、２つの
印字ヘッド５２Ｙと５２８が噴射し、最初のバスの黄色
ドラｌ−の上にマゼンタ色ドツトが置かれる（第６Ｂ図
）。再び、シートが１ピツチだけステップ状に動かされ
、Ａヤリッジが再び前進方向に動かされて、印字ヘッド
５２Ｙ、５２Ｎ、５２Ｃが噴射される（第６Ｃ図）。最
後に、第２の戻りバスのとき、すべての印字ヘッドが噴
射され（第６Ｄ図）、与えられた入力データに従−）で
黄色、マゼンタ色、シアン色および黒色のドツトが層に
なる。情報の一行を完全に印字するには、１つの印字区
域の上を４回の通過させる必要があるので、多色モード
の場合の印字速度は比較的遅い。

黒一色で害きたいときは、４個の印字ヘッドすべてを、
黒色インクを受は取るように変換して、コピー用紙を同
じ距離だけ進める而に、４つの印字区域を同時に〈第７
図）印字することができる。

これにより、プリンタは４倍の印字速度で動作する。

オペレータが動作モードを多色から黒色またはその逆に
変更するようにプリンタに命令すると、次の行為が行わ
れる。走査キャリッジ４４が保守ステーション６０へ動
き、キャップ部材６２が印字ヘット５２にかぶせられ、
方向転換弁８４の位置が変えられる。そしてプリンタの
制御装置が吸引ポンプ６４を作動させて、ｊｌｌ室８０
、チャンネル８２および内部配送ボート９４から前のカ
ラーインクを完全にフラッシュする。パージするインク
の量は、オリフィスアレーから選択機構１４までの距離
、チャンネルアレーや集合室やボートの大きさ、インク
の種類と色によって決まることはもちろんである。５０
個のオリフィスを有する印字ヘッドについて行った実験
では、約ｌｅｅのイン４２を抜き出すことで、黒色イン
クを黄色インクへ（色を変更する場きの最も悪いケース
）変更できることが実証された。

黒色から他の色の組み合わせでなく黄色へ変更するとき
は、黒色／黄色の色の混じりがひどいので、もつと長い
フラッシングを予想されるであろうが、黄色の印刷にお
いて、黒色インクの痕跡は全熱なかった。

第８図に、本発明の原理に基づく多色印刷のための構成
を示す１図中、同じ要素は同じ参照番号に（′）を付け
て表示しである。水平に並んだ走査印字ヘッドｌＯ′は
、導管１８′によりインク供給容器１６’に接続されて
いる１選択弁機構１４′の慎重な制御により、最小限度
の印字ヘッドで、広範囲のカラースペクトルにアクセス
し、多色像を生み出すことが可能である。

発明の効果 上に述べたどの形式のインクジェット印字装置も、プリ
ンタ、ファクシミリ受信機２複写機、消印機、その他の
適切な利用における印字に使用できる１以上の説明は例
として行ったに過ぎず、特許請求の範囲に記載した発明
の範囲および発明の精神から逸脱することなく構造の細
部、組合せ。

部品の配列にさまざまな他の変更を行いうろことは理解
されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による単一印字ヘッドを示す斜視図、 第２図は、インク方向転換弁Ｖ＆横の一形式を示す斜視
図、 第３図は、多色印刷から高速単色印９１／＼切換え可能
な縦列複数走査型印字ヘッドを示す斜視図、第４図は、
第３図の縦列印字ヘッドの実施例と別形式のインク方向
転換弁ｖ１楕を示す側面図、第５図は、別形式の縦列印
字ヘッドを示す斜視図、 第６Ａ図′〜第６Ｄ図は、第３図の実施例によって行わ
れる多色印刷工程を示す図、 第７図は、第３図の実施例によって行われる高速単色印
刷工程を示す図、および 第８図は、それぞれが複数のカラー人力を有する横列複
数走査型印字ヘッドを示す斜視図である。 符号の説明 １０・・・インクジェット印字ヘッド、１２・・・導管
、１４・・・１〕力方向択弁機構、１Ｂ、、１６２．１
Ｂ、、、、１６．・・・インク供給容器、１８．．１８
２，１８３．、、．１８゜・・・インク供給導管、２０
・・・ロータリ方向転換弁、２２．２４・・・内部供給
ボート、２６・・・孔、２８・・・プリンタ、３０・・
・シート搬送機構、３２．３４・・・駆動ローラー、３
６・・・像受容シート、３８．４０・・・案内ローラー
、４２・・・プラテン、４４・・・走査キャリッジ、４
６．４８・・・案内レール、５０・・・歯付き駆動ベル
１−１５２Ｂ、５２Ｃ，５２８，５２Ｙ・・・印字ヘッ
ド、５４Ｂ、５４Ｃ，５４Ｍ、５４Ｙ・・・供給容器、
５６８．５６Ｍ・・・可撓供給導管、５７Ｃ，５７Ｎ。 ５７Ｙ・・・可撓供給導管、５８・・・可撓ワイヤリン
グハーネス、６０・・・保守ステーション、６２・・・
キャップ部材、６４・・・吸引ポンプ、６６・・・パイ
プ、６８・・・空洞、７０，７２゜７４．７６・・・印
字ヘッド、８０・・・集合室、８２・・・チャンネル、
８４・・・一体型方向転換弁組立体、８６．８８・・・
内部供給ボー１−　＝　９０．９２・・・弁通路、９４
・・・内部送出ボート。 ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各印字ヘッドがシート搬送方向に一列に並んだイ
   ンク噴射オリフィスを有し、複数の色で印字することが
   可能な複数の連結された印字ヘッドと、前記印字ヘッド
   を支持し、シート搬送方向に直角な方向に往復運動が可
   能な走査キャリッジと、第１のカラーインク供給容器と
   複数の他のカラーインク供給容器を含むインク貯蔵手段
   と、前記印字ヘッドと前記インク供給容器とを相互に接
   続する導管手段とを備え、搬送方向に移動可能な像受容
   シートに印字するようになつているインクジェット印字
   装置であって、 前記印字ヘッドの１つは前記第１のカラー インク供給容器に接続されており、 前記他の印字ヘッドのそれぞれは前記第１ のカラーインク供給容器および前記他のカラーインク供
   給容器の１つに接続されており、前記第１のカラーイン
   クまたは前記他のカ ラーインクの１つのどちらかを前記他の印字ヘッドのイ
   ンク噴射オリフィスへ通すため、第１位置から第２位置
   へ変位さすことができる方向転換手段が前記他の印字ヘ
   ッドに結合されていることを特徴とするインクジェット
   印字装置。