JPH05338173A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像信号の遅延手段が不要で、正確な色合わ
せが可能なインクジェット記録装置を提供する。 【構成】 画像信号に従い、４種のインクを吐出して記
録用紙１３０上に画像を形成するための記録ヘッド１４
を備え、前記記録ヘッド１４は、前記インクの種類毎に
４層構造にされているとともに、１層毎におのおの２５
６個のノズル３０１，３０２，３０３，３０４を有し、
かつ各ノズル３０１〜３０４先端の吐出口１，２，３，
４から吐出されるインク滴が記録用紙１３０上の同一点
Ｐに着弾するように各ノズル３０１〜３０４の吐出方向
が層毎に異なる角度を持って構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号に従い、少な
くとも２種のインクを吐出して記録媒体上に画像を形成
するための記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のインクジェット記録装置
では、複数色のインクを用いてフルカラーの印字を行な
うために、１色のインクに対して１つの記録ヘッドを用
いて記録を行なうように構成されている。

【０００３】図５は、この種のインクジェット記録装置
の従来例の電気的な構成を示すブロック図である。

【０００４】図５において、外部の図示しない画像読取
り装置あるいは画像記憶装置から入力された８ビットの
各色の画像信号である濃度信号Ｙｉ（イエロー）、Ｍｉ
（マゼンタ）、Ｃｉ（シアン）、Ｂｋｉ（ブラック）は
色処理回路５３１に入力され、色のインクの特性に合わ
せてそれぞれ諧調補正が行なわれた後、２値化され、各
色の吐出信号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋとしてそれぞれ出力され
る。各吐出信号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋは、ヘッド駆動タイミ
ング信号発生回路５３２から出力されるタイミング信号
に同期して、信号Ｙは、直接アンプ５３３に入力され、
残りの信号Ｍ，Ｃ，Ｂｋはそれぞれメモリ５５１，５５
２，５５３を介してアンプ５３４，５３５，５３６に入
力される。各メモリ５５１〜５５３は、各色毎に用意さ
れている記録ヘッド５５４，５５５，５５６，５５７の
機構上の並びによる遅延補正を行うための記憶手段で、
イエロ−の記録ヘッド５５４を基準にして各記録ヘッド
５５４〜５５７がそれぞれ載置されている距離分の吐出
信号を記憶できる容量にする必要がある。各メモリ５５
１〜５５３からそれぞれ出力された吐出信号Ｍ，Ｃ，Ｂ
ｋは各アンプ５３４〜５３６にそれぞれ入力され、対応
する各色の記録ヘッド５５５〜５５７を駆動できるよう
に増幅される。そして、この従来例は、各記録ヘッド５
５４〜５５７のドライブトランジスタに各アンプ５３３
〜５３６で増幅された吐出信号がそれぞれ入力され、ヘ
ッド駆動電源５３７から供給された電力により、対応す
る図示しないノズル毎にそれぞれ設けられたノズルヒー
ター５２１，５２２，５２３，５２４を駆動することに
よって各ノズル内にそれぞれ気泡を発生させ、各ノズル
先端の図示しない吐出口からそれぞれインクを吐出する
ように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、画像信号に従って同一の画素の色を表現する際
に、複数の色のインクを混ぜて発色させる必要があるた
め、各色のインクに対する画像信号（吐出信号）を各色
の記録ヘッドがそれぞれ載置されている間隔分だけ遅延
させる手段が必要となり、装置が大型になり易く、また
コストアップにつながる。

【０００６】また、画像を各記録ヘッドの間隔分ずらせ
て記録をするため、装置の持つ固有の振動などにより正
確な色合わせが困難であり、記録画像上にピッチむらな
どが現われやすく、出力画像の品位を損なうこともあ
る。

【０００７】本発明の目的は、画像信号の遅延手段が不
要で、正確な色合わせが可能なインクジェット記録装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録装置は、画像信号に従い、少なくとも２種のインク
を吐出して記録媒体上に画像を形成するための記録ヘッ
ドを備えたインクジェット記録装置において、前記記録
ヘッドは、前記インクの種類毎に多層構造にされている
とともに、１層毎におのおの少なくとも１個のノズルを
有し、かつ各ノズル先端から吐出されるインク滴が記録
媒体上の同一点に着弾するように各ノズルの吐出方向が
層毎に異なる角度を持って構成されていることを特徴と
する。

【０００９】

【作用】本発明によれば、記録ヘッドを多層構造にして
各ノズルに異なる角度を持たせることにより、各層の同
一並びのノズル先端から同時に吐出されたインク滴が同
一点に着弾するようにしたものである。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１１】図１は、本発明のインクジェット記録装置
の一実施例の構成を示す概略斜視図である。

【００１２】本実施例のインクジェット記録装置１００
は、記録ヘッドカートリッジ１４０を備えた記録装置で
ある。記録ヘッドカートリッジ１４０は、駆動モータ１
０１の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア１０２，１０
３を介して回転するリードスクリュー１０４の螺旋溝１
２１に対して係合するキャリッジ１２０上に搭載されて
おり、駆動モータ１０１の動力によってキャリッジ１２
０とともにガイド１１９に沿って矢印ａ，ｂ方向に往復
移動される。図示しない記録媒体給送装置によってプラ
テン１０６上に搬送される記録用紙（記録媒体）１３０
用の紙押え板１０５は、キャリッジ移動方向ａ，ｂの移
動幅全幅にわたって記録用紙１３０をプラテン１０６に
対して押圧する。

【００１３】フォトカプラ１０７，１０８は、キャリッ
ジ１２０の下方に設けられたレバー１０９のこの域での
存在を確認して駆動モータ１０１の回転方向切換などを
行なうためのホームポジション検知手段である。支持部
材１１０は、前述の記録ヘッドカートリッジ１４０の前
面をキャップするキャップ部材１１１を支持する。ま
た、吸引手段１１２は、キャップ部材１１１内を吸引
し、キャップ内開口１１３を介して記録ヘッド１１０の
吸引回復を行う。移動部材１１５はクリーニングブレー
ド１１４を前後方向に移動可能にするものである。移動
部材１１５およびクリーニグブレード１１４は本体支持
板１１６により支持されている。クリーニングブレード
１１４は、この形態でなく周知のクリーニングブレード
が本実施例に適用できることはいうまでもない。吸引回
復の吸引を開始するためのレバー１１７は、キャリッジ
１２０と係合するカム１１８の移動に伴って移動し、駆
動モータ１０１からの駆動力がクラッチ切換などの公知
の伝達手段で移動制御される。記録ヘッド１４０に設け
られたノズルヒーター２１〜２４（図３、図４参照）に
画像信号を付与したり、前述した各機構の駆動制御を司
ったりする印字制御部は、装置本体側に設けられている
（不図示）。

【００１４】図２は、図１に示すインクジェット記録装
置１００の記録ヘッドカートリッジ１４０に設けられる
記録ヘッド１４を示す概略斜視図である。

【００１５】記録ヘッド１４は、図１に示す記録ヘッド
カートリッジ１４０内に設けられ、矢印ａ方向に移動し
ながら、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色のインクをそれぞれ各
ノズル３０１，３０２，３０３，３０４（図３参照）先
端の吐出口１，２，３，４から吐出し記録を行うもので
ある。記録ヘッド１４は、前述の４色のインク（Ｙ，
Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）の種類毎に４層構造に構成されており、
各層はおのおの２５６個の吐出口１，２，３または４を
有する。４色のインク（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）は、それぞ
れ各層のインク供給口５，６，７，８から供給され、記
録ヘッド１４内の不図示の液室２６，２７，２８．２９
（図３参照）を通って各層のインク排出口９，１０，１
１，１２からそれぞれ排出される。各インク排出口９，
１０，１１，１２から排出されたインクは、再びインク
供給口５，６，７，８に戻され、循環される。記録ヘッ
ド１４の後部にはチップ化されたヘッドドライバ１３が
搭載されていて、装置本体の印字制御部（不図示）が出
力するディジタルの画像信号に従って各々の色のインク
を吐出させる。

【００１６】図３は図２に示す記録ヘッド１４の要部を
示す概略断面図である。

【００１７】各インク供給口５，６，７，８からそれぞ
れ供給されたインク（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）はそれぞれ各
層の液室２６，２７，２８，２９を満たし、各液室２６
〜２９にそれぞれ連通された各層のノズル３０１，３０
２，３０３，３０４の先端の各吐出口１〜４からインク
が吐出されるとすぐに各ノズル３０１〜３０４にインク
を供給する。各ノズル３０１〜３０４内の吐出口１〜４
付近には、インクを吐出するために利用される熱エネル
ギーを発生する電気熱変換体であるノズルヒーター２
１，２２，２３，２４がそれぞれ配置され、各ノズルヒ
ーター２１〜２４が発熱することにより得られる熱エネ
ルギーにより発生する気泡の力によって吐出口１〜４か
らインク滴が吐出される。

【００１８】本実施例の場合、各層のノズル３０１〜３
０４は、それぞれの先端の吐出口１〜４から距離ｄ（ｄ
は約０．５ｍｍ）はなれた記録媒体である記録用紙１３
０の同一点Ｐ上に４色のインク滴（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）
がそれぞれ着弾するように層毎にお互いに異なる角度を
持って配置、構成されている。

【００１９】図４は、本実施例のインクジェット記録装
置１００の電気的な構成を示すブロック図である。

【００２０】図４において、外部の図示しない画像読取
り装置あるいは画像記憶装置から入力された８ビットの
各色の画像信号である濃度信号Ｙｉ（イエロー）、Ｍｉ
（マゼンタ）、Ｃｉ（シアン）、Ｂｋｉ（ブラック）は
色処理回路３１に入力され、色のインクの特性に合わせ
てそれぞれ諧調補正が行なわれた後、２値化され、各色
の吐出信号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋとしてそれぞれ出力され
る。各吐出信号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋは、ヘッド駆動タイミ
ング信号発生回路３２から出力されるタイミング信号に
同期して、それぞれ直接各アンプ３３，３４，３５，３
６に入力される。各吐出信号Ｍ，Ｃ，Ｂｋは各アンプ３
４〜３６にそれぞれ入力され、記録ヘッド１４に搭載さ
れている対応する各色のドライブトランジスタをそれぞ
れ駆動できるように増幅される。そして、各ドライブト
ランジスタに各アンプ３３〜３６で増幅された吐出信号
がそれぞれ入力され、ヘッド駆動電源３７から供給され
た電力により、対応するノズル３０１〜３０４（図３参
照）毎にそれぞれ設けられたノズルヒーター２１，２
２，２３，２４を駆動することによって各ノズル３０１
〜３０４内にそれぞれ気泡を発生させ、各ノズル３０１
〜３０４先端の吐出口１〜４（図２，図３参照）からそ
れぞれインクを吐出する。

【００２１】図１〜図４において説明した実施例におい
ては、各吐出信号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋを同時に各アンプ３
３〜３６に入力できるので、図５に示すメモリ５５１〜
５５３等の画像信号の遅延手段を必要とせず、装置の小
型化、コストダウンが容易になる。

【００２２】また、各色のノズル先端を層毎に異なる角
度を持たせて配置してあるので、各々の色のドットの位
置合わせが容易で、装置の持つ振動等の要因の影響を受
けにくい。

【００２３】以上の実施例では、各色Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ
毎に複数のノズルを有するマルチノズルアレーの記録ヘ
ッドを用いて説明を行ったが、特に各色毎に複数のノズ
ルを有する必要はなく、各色１ノズルづつで計４ノズル
の記録ヘッドでも何ら支障はない。

【００２４】また、上述の実施例では、熱エネルギーを
利用してインクを吐出する方式の記録ヘッドについて説
明を行ったが、特にこの方式に限定する必要はなく、例
えば荷電変調タイプの記録ヘッドにおいて、異なった種
類のインクを吐出するノズル先端の吐出口を角度を持た
せて配置した記録ヘッドでもよい。

【００２５】本発明は、特にインクジェット記録方式の
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。

【００２６】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４，７２３，１２９号明細書、同第４，
７４０，７９６号明細書に開示されている基本的な原理
を用いて行なうものが好ましい。この方式はいわゆるオ
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。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４，４６３，３５９
号明細書、同第４，３４５，２６２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４，３１３，１２
４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４，５５８，３３３号明細書、米国特
許第４，４５９，６００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
エネルギーの圧力波を吸収する開口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
づいた構成としても本発明は有効である。

【００２８】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な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一個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を
一層有効に発揮することができる。

【００２９】加えて、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。

【００３０】また、本発明の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
手段などを付加することは本発明の効果を一層安定化で
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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体ある
いはこれとは別の加熱素子あるい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。

【００３１】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体あるい
は、上述のインクジェットではインク自体を３０℃以上
７０℃以下の範囲内で温度調整を行なってインクの粘性
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てインク液状
として吐出す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などのような、熱エネルギーによっ
て初めて液化する性質のインク使用も本発明には適用可
能である。このような場合インクは、特開昭５４−５６
８４７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。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、記録ヘ
ッドをインク毎に多層構造にし、かつ記録ヘッドのノズ
ルの吐出方向に角度を持たせて配置することにより、各
層の同一並びのノズルから同時に吐出されたインク滴を
同一点に着弾させることが容易になり、記録ヘッドに与
える各色の吐出データを同じタイミングで入力できるの
で、画像信号の遅延手段が不要となり、装置の小型化、
低コスト化が容易になる効果がある。

【００３３】また、記録ヘッドのみで正確な色合わせが
可能なので、装置自身が持つ振動等の不安定要素の影響
を受けることがなく、装置自体を比較的ラフに構成で
き、コストダウンがはかれるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施例の
構成を示す概略斜視図である。

【図２】図１に示すインクジェット記録装置の記録ヘッ
ドカートリッジに設けられる記録ヘッドを示す概略斜視
図である。

【図３】図２に示す記録ヘッドの要部を示す概略断面図
である。

【図４】本実施例の電気的な構成を示すブロック図であ
る。

【図５】インクジェット記録装置の従来例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１，２，３，４ 吐出口 ５，６，７，８ インク供給口 ９，１０，１１，１２ インク排出口 １３ ヘッドドライバ １４ 記録ヘッド ２１，２２，２３，２４ ノズルヒーター ２６，２７，２８，２９ 液室 ３１ 色処理回路 ３２ ヘッド駆動タイミング発生回路 ３３，３４，３５，３６ アンプ ３７ ヘッド駆動電源 １００ インクジェット記録装置 １０１ 駆動モータ １０２，１０３ 駆動力伝達ギア １０４ リードスクリュー １０５ 紙押え板 １０６ プラテン １０７，１０８ フォトカプラ １０９ レバー １１０ 支持部材 １１１ キャップ部材 １１２ 吸引手段 １１３ キャップ内開口 １１４ クリーニングブレード １１５ 移動部材 １１６ 本体支持板 １１７ レバー １１８ カム １１９ ガイド １２０ キャリッジ １３０ 記録用紙 １４０ 記録ヘッドカートリッジ ３０１，３０２，３０３，３０４ ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 隆史 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号に従い、少なくとも２種のイン
   クを吐出して記録媒体上に画像を形成するための記録ヘ
   ッドを備えたインクジェット記録装置において、 前記記録ヘッドは、前記インクの種類毎に多層構造にさ
   れているとともに、１層毎におのおの少なくとも１個の
   ノズルを有し、かつ各ノズル先端から吐出されるインク
   滴が記録媒体上の同一点に着弾するように各ノズルの吐
   出方向が層毎に異なる角度を持って構成されていること
   を特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記記録ヘッドは、各層においてそれぞ
   れ複数のノズルを有することを特徴とする請求項１記載
   のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記記録ヘッドは、最大記録用紙の全幅
   にわたって複数のノズルが形成されたフルラインタイプ
   であることを特徴とする請求項２記載のインクジェット
   記録装置。
4. 【請求項４】 前記記録ヘッドは、インクを吐出するた
   めに利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換体を
   備えていることを特徴とする請求項１、２または３記載
   のインクジェット記録装置。