JPH04338554A - カラー記録装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の液状または粒子状
の色素を用いて記録を行なうカラー記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機
能を有する記録装置、あるいはコンピューターやワード
プロセッサ等を含む複合機やワークステーションの出力
機器として用いられる記録装置は、記録情報に基づいて
用紙やプラスチック薄板等の被記録材に画像を記録して
いくように構成されている。前記記録装置は、記録方式
により、インクジェット式、ワイヤドット式、サーマル
式、レーザービーム式等に分けることができる。

【０００３】また、上記記録装置は、走査方式によって
、シリアル型とライン型に分けることができる。被記録
材の搬送方向（副走査方向）と交叉する方向に主走査す
る記録方式を採るシリアル型記録装置においては、被記
録材を所定の記録位置にセットした後、被記録材に沿っ
て移動するキャリッジ上に搭載した記録手段（記録ヘッ
ド）によって画像を記録（主走査）し、１行分の記録を
終了した後に所定量の紙送り（ピッチ搬送）を行ない、
その後に次の行の画像を記録（主走査）するという動作
を繰り返すことにより、被記録材全体の画像記録が行な
われる。一方、被記録材の搬送方向の副走査のみで記録
するライン型記録装置においては、被記録材を所定の記
録位置にセットし、一括して１行分の記録を行なった後
、所定量の紙送り（ピッチ送り）を行ない、さらに、次
の行の記録を一括して行なうという動作を繰り返すこと
により、被記録材全体の画像記録が行なわれる。 したがって、ライン型記録装置においては、所定方向に
ライン状に配列された多数の記録素子（インク吐出口を
含む）を有するライン型記録手段が使用される。

【０００４】なお、上記インクジェット式の記録装置（
インクジェット記録装置）は、記録手段（記録ヘッド）
から被記録材にインクを吐出して記録を行なうものであ
り、記録手段のコンパクト化が容易であり、高精細な画
像を高速で記録することができ、普通紙に特別の処理を
必要とせずに記録することができ、ランニングコストが
安く、ノンインパクト方式であるため騒音が少なく、し
かも、多色のインクを使用してカラー画像を記録するの
が容易であるなどの利点を有している。中でも、紙幅方
向に多数の吐出口を配列したライン型記録手段を使用す
るライン型インクジェット記録装置は、記録の一層の高
速化が可能である。

【０００５】特に、熱エネルギーを利用してインクを吐
出するインクジェット式の記録手段（記録ヘッド）は、
エッチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロ
セスを経て、基板上に製膜された電気熱変換体、電極、
液路壁、天板などを形成することにより、高密度の液路
配置（吐出口配置）を有するものを容易に製造すること
ができ、一層のコンパクト化を図ることができる。一方
、被記録材の材質に対する要求も様々なものがあり、近
年では、通常の被記録材である紙や樹脂薄板（ＯＨＰ等
）などの他に、薄紙や加工紙（ファイリング用のパンチ
孔付き紙やミシン目付き紙、任意な形状の紙など）など
を使用ことが要求されるようになってきた。

【０００６】そこで、カラー記録を行なう記録装置では
、複数の液状または粒子状の色剤を使用し、これらを被
記録材上で重ね合わせて様々な色合いを再現する手法が
採られている。前記色剤としては、例えば、イエロー、
マゼンタ、シアンの３色が使用され、一般には、これに
ブラックを加えた４色が使用されている。上記色合いの
再現方法の一つとして、ｎ×ｍドットのマトリクスを１
つのピクセルとし、各色がｎ×ｍドット上に各色の濃度
に合った数のドットを記録することにより、ピクセル単
位で見た時に希望の色合いを再現する方法が採られてい
る。図５は４×４ドットのマトリクスで各色の濃度に合
った数のドットを記録する場合を示す説明図である。

【０００７】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、従
来の上記方式のカラー記録装置においては、ｎ×ｍドッ
トのマトリクスを一つのピクセルとして画像情報を表現
する方法を採っているので、次のような課題があった。 すなわち、第１に、１画素の色合いを表現するのにｎ×
ｍドットが必要であるため、解像度が記録装置本来の解
像度より低下してしまう。第２に、１画素の色合いを表
現するのに各色の濃度をｎ×ｍドット上に変換するため
、出力時間が長くなって記録速度が低下してしまう。

【０００８】本発明はこのような技術的課題に鑑みてな
されたものであり、本発明の目的は、希望の色合いの画
素を１ドットで表現することを可能にすることにより、
記録装置本来の解像度を低下させることなく、出力時間
を短くして高速で記録することが可能なカラー記録装置
を提供することである。

【０００９】

【課題解決のための手段】本発明は、複数の液状または
粒子状の色素を用いて記録を行なうカラー記録装置にお
いて、複数の色素を混ぜ合わす混合手段と、前記混合手
段で生成された色剤を蓄える貯留手段と、前記貯留手段
から色剤を入力し該色剤で被記録材に記録する記録手段
と、を有する構成とすることにより、上記目的を達成す
るものである。このような構成によれば、ｎ×ｍドット
のマトリクスに変換する処理を必要とせずに希望の色合
いの画素を１ドットで表現できる。

【００１０】

【実施例】図３は本発明を適用したカラー記録装置の一
実施例を示す模式的斜視図である。図３において、１０
はキャリッジ１５に搭載された記録部ユニットであり、
該記録部ユニット１０には、それぞれ異なる色で記録す
るための複数個（図示の例では４個）の記録手段（記録
ヘッド）１１、１２、１３、１４が設けられている。前
記キャリッジ１５は、ガイドレール１６、１７に沿って
移動可能に案内支持されており、キャリッジモーター１
８によりタイミングベルト１９を介して矢印Ｓ方向に往
復駆動される。用紙やプラスチック薄板等から成るシー
ト状の被記録材２０は、搬送モーター（紙送りモーター
）２１で駆動される搬送ローラ対２２およびこれと協働
する保持ローラ対２３により、所定の経路に沿って、所
定のタイミングおよび所定のピッチで矢印Ｆ方向に搬送
（紙送り）される。

【００１１】前記被記録材２０が各記録ヘッド（記録手
段）１１〜１４と対面する記録位置で平坦に保持されて
いる間に、キャリッジ１５を移動させて被記録材２０を
主走査しながら各記録ヘッド１１〜１４を記録情報に基
づいて駆動（通電）することにより画像が形成される。 １行分の記録が終了すると、被記録材２０を矢印Ｆ方向
に記録幅分ピッチ送りし、次の記録幅の記録を行なう。 各記録ヘッド１１〜１４は、通常キャリッジ１５に交換
可能に搭載されるが、場合によっては、該キャリッジ１
５と一体に構成することもできる。

【００１２】図３のカラー記録装置はインクジェット記
録装置の場合を示す。インクジェット記録装置の場合に
は、各記録ヘッド１１〜１４のフェイス面（吐出口形成
面）には複数の吐出口が所定の配列を成して形成されて
おり、記録情報に基づいて各記録ヘッド１１〜１４の所
定の吐出口からインクを吐出させることにより、被記録
材２０にカラー画像が形成される。

【００１３】前記キャリッジ１５の移動範囲内であって
、記録領域外の所定位置（例えば、ホームポジション）
には、各記録ヘッド１１〜１４の吐出口を密閉（キャッ
ピング）するためのキャップ２４を有する回復装置２５
が配設されている。この回復装置２５は、非記録時には
前記キャップ２４で各記録ヘッド１１〜１４の吐出口を
密閉することによりインク乾燥によるインクの増粘や固
着を防止し、吐出口の目詰まり等が生じた時あるいは所
定のタイミングで、キャッピング状態にするとともに内
部に装着された吸引ポンプ（不図示）を作動することに
より、吐出口からインクを吸引し、吐出口内の固着イン
ク、紙粉等の塵埃、気泡などを除去して吐出不良を回復
させるためのものである。

【００１４】図３において、前記記録ヘッド１１〜１４
はそれぞれ異なる色のインクで記録するものであり、前
記キャリッジ１５上には、各記録ヘッド１１〜１４のそ
れぞれに対応する色のインクを供給するためのインクタ
ンク２６、２７、２８、２９が装着されている。

【００１５】前記記録手段（記録ヘッド）１１〜１４の
それぞれは、熱エネルギーを利用してインクを吐出する
インクジェット記録手段であって、熱エネルギーを発生
するための電気熱変換体を備えたものである。また、前
記記録手段１１〜１４は、前記電気熱変換体によって印
加される熱エネルギーにより生じる膜沸騰による気泡の
成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口
よりインクを吐出させ、記録を行なうものである。

【００１６】図４は、各記録手段（記録ヘッド）１１〜
１４のインク吐出部３０の構造を模式的に示す部分斜視
図である。図４において、被記録材２０と所定の隙間（
例えば、約０．５〜２．０ミリ程度）をおいて対面する
吐出口形成面３１には、所定のピッチで複数の吐出口３
２が形成され、共通液室３３と各吐出口３２とを連通す
る各液路３４の壁面に沿ってインク吐出用のエネルギー
を発生するための電気熱変換体（発熱抵抗体など）３５
が配設されている。本例においては、記録ヘッド１１〜
１４のそれぞれは、前記吐出口３２がキャリッジ１５の
走査方向と交叉する方向に並ぶような位置関係で、該キ
ャリッジ１５に搭載されている。こうして、画像信号ま
たは吐出信号に基づいて対応する電気熱変換体３５を駆
動（通電）して、液路３４内のインクを膜沸騰させ、そ
の時に発生する圧力によって吐出口３２からインクを吐
出させる記録ヘッド１１〜１４が構成されている。

【００１７】図１は本発明を適用したカラー記録装置の
一実施例における記録部ユニットおよびインク供給系の
模式的構成を示すブロック図である。図１において、記
録部ユニット１０は、被記録材２０に各色剤を転写する
ものであり、前記各記録ヘッド（記録手段）１１〜１４
で構成されている。前記インクタンク２６は色合いを表
現するための原色になるイエロー（Ｙ）の色剤を蓄えて
いるインクタンクであり、このイエローの色剤は記録ヘ
ッド１１に供給される。前記インクタンク２７は色合い
を表現するための原色になるマゼンタ（Ｍ）の色剤を蓄
えているインクタンクであり、このマゼンタの色剤は記
録ヘッド１２に供給される。前記インクタンク２８は色
合いを表現するための原色になるシアン（Ｃ）の色剤を
蓄えているインクタンクであり、このシアンの色剤は記
録ヘッド１３に供給される。前記インクタンク２９は希
望の色合いの色剤を蓄えているＯＲＧインクタンクであ
り、このＯＲＧインクタンク２９内の色剤は記録ヘッド
１４に供給される。

【００１８】図１において、前記ＯＲＧインクタンク２
９内に貯留される希望の色合いの色剤は、前記各インク
タンク２６〜２８内の原色剤、すなわち、イエロー、マ
ゼンタおよびシアンの色剤を混合部（混合手段）４１で
混ぜ合わせることにより生成される。符号４２は、前記
ＯＲＧインクタンク２９への色剤生成、および該ＯＲＧ
インクタンク２９から記録ヘッド１４への色剤出力など
を含め、全体的な制御を行なうための制御部である。

【００１９】図１および図３で説明したカラー記録装置
においては、記録動作は通常通り行なわれるが、ＯＲＧ
インクタンク２９に貯留されている色合いの記録情報が
あった場合には、イエロー、マゼンタあるいはシアンの
原色剤から前記色合いの色剤を生成するのではなく、こ
れら原色剤とは独立して、前記ＯＲＧインクタンク２９
内の色剤を使用する前記記録ヘッド１４によって記録が
行なわれる。

【００２０】前記ＯＲＧインクタンク２９への色剤（希
望の色合いの色剤）の生成は、制御部４２によって制御
されるものであり、この制御部４２が色剤生成情報に基
づいて三つの原色剤のインクタンク２６〜２８からイエ
ロー色剤、マゼンタ色剤およびシアン色剤を必要量づつ
混合部４１へ出力することによって行なわれる。この場
合、混合部４１は、出力された各原色剤を均一に混ぜ合
わせて希望の色合いの色剤を形成し、これをＯＲＧイン
クタンク２９へ出力する。前記ＯＲＧインクタンク２９
は、前記希望の色合いの記録情報に基づいて記録できる
ように、対応する記録ヘッド１４に対して前記色剤を出
力する。なお、図１および図３の実施例では、１個のＯ
ＲＧインクタンク２９および１個の記録ヘッド１４によ
って一種類の希望の色合いの色剤を使用する構成とした
が、これらＯＲＧインクタンクおよび該インクタンクに
対応する記録ヘッドをそれぞれ複数個設けることにより
、複数種類の希望の色合いの色剤を使用して記録できる
ように構成してもよい。

【００２１】図２は本発明を適用したカラー記録装置の
他の実施例における記録部ユニットおよびインク供給系
の模式的構成を示すブロック図である。図２の実施例で
は、イエロー、マゼンタおよびシアンの原色剤を混ぜ合
わせるための混合部（混合手段）４１が記録部ユニット
１０内に設けられている。図２の実施例は、この混合部
４１の配置の点でのみ図１の実施例と相違しており、そ
の他の部分では実質上同じ構成をしており、それぞれ対
応する部分を同一符号で示し、それらの詳細説明は省略
する。この図２の実施例の動作も図１の実施例の場合と
同様であり、したがって、図２の構成によっても図１の
実施例の場合と同様の作用効果が得られる。

【００２２】なお、前述の実施例では、本発明を液状の
色素を用いるインクジェット記録装置に適用する場合を
例示したが、本発明は、粒子状の色素を用いる転写式（
接触記録式）の記録装置においても同様に適用でき、同
様の作用効果を達成し得るものである。また、前述の実
施例では、記録手段（記録ヘッド）１１〜１４をキャリ
ッジ１５に搭載し、被記録材２０に沿って主走査するシ
リアルタイプの記録装置を例に挙げて説明したが、本発
明は、被記録材の記録幅の全体または一部に対応するラ
イン型の記録手段を用いるラインタイプの記録装置の場
合にも、同様に適用することができ、同様の効果を達成
し得るものである。

【００２３】また、前記記録手段（記録ヘッド）として
は、記録ヘッドとインクタンクを一体化した交換可能な
カートリッジタイプの記録手段、あるいは記録ヘッドと
インクタンクを別々に配置してその間をチューブ等で接
続する型式のものなど、種々の構成のものを使用するこ
とができる。

【００２４】なお、本発明は、インクジェット記録装置
に適用する場合は、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変
換体等を用いる記録手段（記録ヘッド）を使用するもの
に適用できるが、中でも、熱エネルギーを利用してイン
クを吐出する方式のインクジェット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。

【００２５】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
行なうのが好ましい。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一つの駆動信号を印
加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発
生せしめ、記録手段（記録ヘッド）の熱作用面に膜沸騰
させて、結果的にこの駆動信号に一対一対応し液体（イ
ンク）内の気泡を形成出来るので有効である。

【００２６】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、少なくとも一つの
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なわれるので、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４
４６３３５９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。尚、上記熱作
用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１
２４号明細書に記載されている条件を採用すると、更に
優れた記録を行なうことができる。

【００２７】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
の組み合わせ構成（直線状液流路又は直角液流路）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４
４５９６００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年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ー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年第１３８４６１号公報に基づいた
構成としても本発明は有効である。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なうことができるようになる
からである。

【００２８】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても、本発明は有効に適用できる。そのよ
うな記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組み合わせ
によってその長さを満たす構成や、一体的に形成された
１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。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。

【００２９】また、本発明に記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、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による予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう
ことも安定した記録を行なうために有効である。

【００３０】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又は
、混色によるフルカラー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。

【００３１】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、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であればよい。加えて、積
極的に熱エネルギー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ーとして使用せしめる
ことで防止するか、または、インクの蒸発防止を目的と
して放置状態で固化するインクを用いるかして、いずれ
にしても、熱エネルギー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、熱エネルギー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。

【００３２】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６０−７１２６０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
に液状また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。

【００３３】さらに加えて、本発明によるインクジェッ
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
等と組み合わせた複写装置、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
。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなごとく、本発明
によれば、複数の液状または粒子状の色素を用いて記録
を行なうカラー記録装置において、複数の色素を混ぜ合
わす混合手段と、前記混合手段で生成された色剤を蓄え
る貯留手段と、前記貯留手段から色剤を入力し該色剤で
被記録材に記録する記録手段手段と、を有する構成とし
たので、ｎ×ｍドットのマトリクスに変換する処理を必
要とせずに、希望の色合いの画素を１ドットで表現する
ことを可能になり、したがって、記録装置本来の解像度
を低下させることなく、出力時間を短くして高速で記録
することが可能なカラー記録装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したカラー記録装置の一実施例の
要部構成を模式的に示すブロック図である。

【図２】本発明を適用したカラー記録装置の他の実施例
の要部構成を模式的に示すブロック図である。

【図３】本発明を適用したカラー記録装置の一実施例を
示す模式的斜視図である。

【図４】図３中の記録手段（記録ヘッド）のインク吐出
部の構造を模式的に示す部分斜視図である。

【図５】カラー画像における色剤の濃度を４×４ドット
で表現した説明図である。

【符号の説明】

１０　　　　記録部ユニット １１　　　　イエローの記録手段（記録ヘッド）１２　
　　　マゼンタの記録手段（記録ヘッド）１３　　　　
シアンの記録手段（記録ヘッド）１４　　　　希望の色
合いの記録手段（記録ヘッド）１５　　　　キャリッジ １８　　　　キャリッジモーター ２０　　　　被記録材 ２１　　　　搬送モーター ２２　　　　搬送ローラ ２４　　　　回復装置 ２６　　　　イエロー色剤のインクタンク２７　　　　
マゼンタ色剤のインクタンク２８　　　　シアン色剤の
インクタンク２９　　　　希望の色合いの色剤のＯＲＧ
インクタンク３０　　　　インク吐出部 ３１　　　　吐出口形成面 ３２　　　　吐出口 ３５　　　　電気熱変換体 ４１　　　　混合手段（混合部） ４２　　　　制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　複数の液状または粒子状の色素を
   用いて記録を行なうカラー記録装置において、複数の色
   素を混ぜ合わす混合手段と、前記混合手段で生成された
   色剤を蓄える貯留手段と、前記貯留手段から色剤を入力
   し該色剤で被記録材に記録する記録手段と、を有するこ
   とを特徴とするカラー記録装置。
2. 【請求項２】　　　　前記記録手段が、インク吐出用の
   熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えてい
   るインクジェット記録手段であることを特徴とする請求
   項１のカラー記録装置。
3. 【請求項３】　　　　前記記録手段が、前記電気熱変換
   体によって印加される熱エネルギーによりインクに生じ
   る膜沸騰を利用して、吐出口よりインクを吐出させるこ
   とを特徴とする請求項２のカラー記録装置。