JPH08336964A - 画像を印刷するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリントヘッドの選択的移動により、処理方
向と垂直な印刷範囲を拡張する、新規なプリントヘッド
を提供すること。 【解決手段】 拡張分割プリントヘッド付きプリントカ
ートリッジを利用することによって実現される。プリン
トヘッドは少なくとも２つのセグメントを有し、それぞ
れのセグメントは、例えば濃度、色、滴径の全部または
いずれか、といった噴射インク選択特性と関連付けられ
ている。プリントヘッドは紙の進行方向（記録媒体の移
動方向）にトグル式移動または上下移動して、印刷領域
でプリントヘッドの適切なセグメントに合わせられるよ
うに構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルインクプ
リンタに関するものであり、更に詳しく言うと、プリン
トヘッドの選択的移動により、処理方向と垂直な印刷範
囲を拡張する、新規なプリントヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】既存のサーマルインクジェット印刷で
は、通常、プリントヘッドは、米国特許第４，４６３，
３５９号明細書に開示されているような１個または複数
個のインク噴射器を具備しており、各々の噴射器は、イ
ンク供給チャンバと連通するチャネルまたはマニホール
ドを一端に備え、他端にノズルと呼ばれる開孔部を有す
る。熱エネルギー発生器、通常は抵抗器が、各チャネル
内にノズルから所定距離に設けられている。抵抗器は、
個々に電流パルスによりインクを瞬時に気化し、インク
滴を吐出する気泡を形成するようになっている。気泡が
成長すると、インクはノズルから急速に張り出し、瞬時
にメニスカスとしてのインク表面張力に囲まれる。気泡
が潰れ始めると、まだノズルと気泡の間にあるチャネル
内インクは潰れかかった気泡に向かって移動し始め、ノ
ズル部分のインクの体積収縮を生じ、結果として張り出
したインクが小滴として分離する。気泡が成長しながら
ノズルからのインクを加速したことにより、１枚の紙の
ような印刷用紙に向かって実質的に直線方向に小滴の動
作量と速度が与えられる。抵抗器が付勢されているとき
のみインクの小滴が放出されるので、この種のサーマル
インクジェット印刷は、「ドロップオンデマンド」印刷
として知られている。連続流方式またはアコースティッ
ク方式といった他タイプのインクジェット印刷も知られ
ている。

【０００３】単色インクジェット印刷装置では、一般に
プリントヘッドは直線配列の噴射器を備えており、プリ
ントヘッドは、静止したプリントヘッドに対して印刷用
紙を移動するか、その逆か、或いはその両方によって、
印刷用紙の表面に対して移動される。装置の種類によっ
ては、タイプライターのように、比較的小さなプリント
ヘッドが所定の印字帯で何回も進行方向に印刷用紙を横
切るものもある。或いは、印刷用紙の全幅にわたる一列
の噴射器より成るプリントヘッドが、「全幅アレイ（Ｆ
ＷＡ）」プリンタとして知られているものに統合されて
いるものもある。プリントヘッドと印刷用紙が相手に対
して移動されるとき、画像のディジタルデータが利用さ
れ、印刷用紙上に所望の画像が生成されるようにプリン
トヘッド内の熱エネルギー発生器がその期間中選択的に
付勢される。

【０００４】インクジェット印刷では、印刷用紙上に多
色画像を生成することも可能である。この種の印刷は、
カラー写真を複写するためといったフルカラー画像に利
用してもよいし、或いは、一般にブラックの画像または
テキストより成るメイン部分に色を添加する「強調（ハ
イライト）」色用にも採用されうる。いずれの場合で
も、最も一般的なカラーインクジェット印刷の技法は、
１枚の印刷用紙上に複数色を別々の印刷ステップで順次
作像することであった。この重ね合わせは、何種類かの
方法で実施されうる。パス間に用紙が進み、異なる色が
後続パスのときに印刷されるように、例えば１個のプリ
ントヘッドを、各色用プリントヘッドの別々の共線セグ
メントで分割してもよい。或いは、印刷用紙の別々の領
域は同時または僅かなタイムラグで印刷されるだろう
が、複数のプリントヘッドを互いにごく近接して実質的
に並列に配置し、印刷用紙上に画像の複数部分をほとん
ど同時に作成してもよい。フルカラー処理の画像の場
合、印刷用紙をプリントヘッドに対して移動していると
きに、印刷用紙が４種類のインク（イエロー、マゼン
タ、シアン、ブラック）が４個の別々のプリントヘッド
から放出される場合もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の白黒ならびにカ
ラープリンタは、プリントヘッド、例えばジェット数６
４個、１２８個、２５６個等を備えたプリントヘッドの
長さと同じ幅を有する印刷領域に適するように考案され
ている。多くの機械では、ノズル面と印刷用紙の間の間
隙を小さく（通常は１ｍｍ以下）保つために、比較的小
さな印刷領域（印字帯）が利用される。そのような間隙
のコントロールは、印刷領域の大きさを限定することに
よって最も簡単に達せられる。これにより種々の使用制
限が課せられる。例えばユーザが、グレースケール印刷
または（紙−透明シートといった）異なる媒体に合った
異なる光学濃度を実現するために黒単色プリントヘッド
の滴径特性を変えることを希望する場合、適切な滴径を
備えた別のブラック用プリントヘッドを第二プリントヘ
ッドとして交換または追加しなくてはならない。冒頭に
引用された共線分割カラープリントヘッドの例では、同
サイズの単色プリントヘッドと比較して、各色に利用で
きるジェットが少ないために印刷処理能力が減少する。
以下に更に詳しく述べられるこれら及び他のプリンタ装
置にとっては、処理能力を損なうことなくプリンタ内に
常在し、印刷に比較的小さな印刷領域を利用し、且つ、
大きなプリントヘッドまたは複数のプリントヘッドを備
えた高価な機械を要しない、カラーとブラックの両方の
印刷機能または種々の滴径印刷機能を有することが好都
合である。

【０００６】本発明の目的は、単一プリントヘッドの印
刷特性を増強することである。

【０００７】本発明の別の目的は、単一プリントヘッド
が第一または第二色で印刷できるようにすることであ
る。

【０００８】本発明の更に別の目的は、単一プリントヘ
ッドで黒かカラーかを選択して印刷することである。

【０００９】本発明の更に別の目的は、単方向または両
方向印刷によりブラックまたはカラーを重ね刷りするこ
とである。

【００１０】本発明の更に別の目的は、同一印刷印字帯
内でブラックとカラーを交替することである。

【００１１】本発明の更に別の目的は、単一プリントヘ
ッドで種々の滴径を選択することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記ならびに他の目的
は、拡張分割プリントヘッド付きプリントカートリッジ
を利用することによって実現される。プリントヘッドは
少なくとも２つのセグメントを有し、それぞれのセグメ
ントは、例えば濃度、色、滴径の全部またはいずれか、
といった噴射インク選択特性と関連付けられている。プ
リントヘッドは紙の進行方向（記録媒体の移動方向）に
トグル式移動または上下移動して、印刷領域でプリント
ヘッドの適切なセグメントに合わせられるように構成さ
れている。更に詳しく言うと、本発明は、処理方向に対
して横移動可能で、記録紙に処理方向に画像を印刷する
ための装置に関するものであり、当該装置は、他セグメ
ントと異なる特性のインクを処理方向に印刷印字帯に噴
出するのに適した各セグメントを備えた分割プリントヘ
ッドを具備し且つ入力画像信号に応答して適切な特性の
インクをプリントヘッドセグメントに供給するインクリ
ザーバを更に備えている、処理方向に移動可能なプリン
トカートリッジと、処理方向と交差してプリントヘッド
を選択的に前後移動してプリントヘッドセグメントのい
ずれかを選択的に位置決めして上記印刷印字帯に印刷す
る手段、とを具備する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、サーマルインクジェット
プリンタの一部の立面図であり、２印刷位置間を移動可
能なブラックおよびカラーセグメントを有する多分割プ
リントヘッドを示す。図２は、図１のプリンタの端面図
であり、紙の進行方向にプリントカートリッジの位置を
変更する機構を示す。図３Ａと図３Ｂは、図１の分割ヘ
ッドの正面図であり、同一印字帯方向の２つの可能位置
を示す。図４Ａと図４Ｂは、同じ長さの２つのセグメン
トを具備する分割プリントヘッドの第二実施例の前面図
であり、一方のセグメントは白黒印刷、他方のセグメン
トは多色印刷する。図５は、先行技術のプリントヘッド
と比較して用紙の下側にカラーセグメントを印刷する、
図４のプリントヘッドの長所を説明するものである。

【００１４】図１は、ドロップオンデマンド式サーマル
インクジェットプリンタの一部の簡略立面図である。記
録紙１０は、第一実施例ではキャリッジ１６に取り付け
られているプリントヘッドアセンブリ１２を具備するプ
リントヘッド部に対し、当該技術の既知方法により記録
紙１０が所定位置にくるまで、用紙進行方向Ｐに位置決
めされる。キャリッジ１６は、プリントヘッドアセンブ
リ１２が、用紙進行方向Ｐに対して横移動されることが
好ましい、Ｆで示される高速スキャンまたは処理方向
に、用紙１０に対して往復動されるように取り付けられ
る。この動作を実施するために、キャリッジ１６はガイ
ドレール１８に取り付けられ、タイミングベルト２０と
モータ２１を具備したキャリッジ駆動システム１９によ
って駆動されてキャリッジ１６の前後（Ｆ）動作を生じ
ることもできる。プリントヘッドアセンブリを移動する
機構の一つは、米国特許第５，３７１，５３１号明細書
に開示されており、その内容は参照によってここに組み
込まれる。用紙１０に対して高速スキャン処理方向のキ
ャリッジ１６の往復動作を生ぜしめる種々の関連ならび
に他の機構は、インクジェットプリンタの技術によく知
られており、いずれか既知の方法を利用してこの走査動
作を起こしてもよい。

【００１５】ここでプリントヘッドアセンブリ１２の更
に詳細な説明に移り、図１、図２、図３Ａ、図３Ｂを参
照すると、プリントヘッドアセンブリ１２は、第一セグ
メント２４Ａと第二セグメント２４Ｂを有する単一プリ
ントヘッド２４を含んでいる。それぞれのセグメント
は、ドロップオンデマンド式サーマルインクジェットノ
ズルの直線アレイを備えている。図３Ａと図３Ｂに記載
されているように、プリントヘッドセグメント２４Ａ、
２４Ｂは、用紙進行方向に測定した場合に同じ長さであ
る。このように、異なるセグメント間でノズルが同間隔
である実施例の場合、各セグメントのノズル数は等し
い。異なるセグメントで解像度が異なっている実施例の
場合、ノズル数はそれぞれの解像度に応じて決まる。そ
れぞれのプリントヘッドセグメントには、カートリッジ
に収容された関連インクリザーバからインクが供給され
る。この第一実施例では、プリントヘッドセグメント２
４Ａにはリザーバ２６Ａからブラックインクが供給され
るが、プリントヘッドセグメント２４Ｂにはリザーバ２
６Ｂからカラーインク（この例の場合はマゼンタ）が供
給される。このように、プリントヘッドアセンブリ１２
は、各々が関連のインクカートリッジ２６Ａと２６Ｂを
備えた２個のセグメント２４Ａと２４Ｂ付きプリントヘ
ッド２４を具備しているのが分かる。（図示されていな
いが当該技術で普通の）画像処理手段が利用され、画像
処理手段はプリントヘッドのインクチャネルの発熱体を
選択的に付勢し、ディジタル入力データに応じた要求に
基づいて、それぞれのプリントヘッドセグメントのノズ
ルからインク小滴を推進する。米国の再発行特許第３
２，５７２号明細書は、この選択的発熱体付勢に利用さ
れうる発熱体付勢回路の詳細を開示しており、この特許
の内容は参照によってここに組込まれる。

【００１６】当該発明により、プリントヘッド２４は用
紙進行方向Ｐならびに用紙進行逆方向Ｐ’の選択的移動
に適しており、プリントヘッドセグメント２４Ａまたは
２４Ｂのいずれかを所定位置に位置決めして印刷印字帯
３０方向に印刷するようになっている。印字帯３０は、
図１、図３Ａ、図３Ｂに高さＬを有しているように記載
されている。一実施例において、このトグル式移動また
は再位置決め動作は、図１と図２に記載されるカム装置
によって提供される。これらの図を参照すると、偏心カ
ム３１は、サーボモータ３４のシャフト３２に取り付け
られる。モータ３４はＥＳＳ３６からの信号によって制
御される。ＥＳＳ３６は、コンピュータまたはスキャナ
等のデータソースから二値画像データ信号を受信し、こ
の情報を処理してそれをプリンタ操作用の適切な信号に
変換する。これらの操作は、駆動システム１９を駆動し
てプリントカートリッジの高速走査動作を可能する信号
を送り、噴射されるノズルと関連した発熱体を付勢する
ためにプリントヘッドに電気信号を送ることを含む。Ｅ
ＳＳからの信号はサーボモータ３４の動作も制御し、モ
ータを付勢してカムを時計方向に回転させる。プリント
ヘッドアセンブリ１２は、このように、用紙進行または
用紙進行逆方向に移動可能である。アセンブリは、アセ
ンブリのサイドフレーム４２に形成されたキー溝４０内
を移動できる突起３８を有する。

【００１７】図３Ａに記載されているように、プリント
ヘッド２４はブラックで印刷する第一セグメント２４Ａ
を有する。セグメント２４Ｂはマゼンタで印刷する。印
刷は、高速スキャン方向Ｆに印刷印字帯３０に生じる。
図３Ａに示すプリントヘッドの位置は、ブラックセグメ
ント２４Ａが印字帯３０に印刷をする所定位置にあるも
のである。

【００１８】特定モードは、ＥＳＳ３６が処理する入力
によって制御される。プリント作業用のいくつかのモー
ドは、この構成で可能である。

【００１９】１． 用紙全体がブラックだけで印刷され
る全ブラック印刷作業が実施されてもよい。この一般モ
ードの場合、プリントヘッドは用紙進行方向に移動され
ずに、図３Ａに示された場所に静止している。

【００２０】２． 用紙全体がマゼンタだけで印刷され
る全マゼンタ印刷作業が実施されてもよい。このモード
では、カム３０が回転させられて、用紙進行方向（Ｐ）
にプリントヘッドアセンブリ１２を移動する。アセンブ
リは、図３Ｂに記載の印刷位置にセグメント２４Ｂを位
置決めするように移動する。印刷作業は、マゼンタで印
刷される用紙について継続する。

【００２１】３． 強調色作業は、ブラックで印字帯を
印刷し、その後に、単方向または両方向モードのいずれ
かで（図３Ａの位置から図３Ｂに記載の位置に）用紙進
行方向に距離Ｌだけプリントヘッドを移動して次の印字
帯をマゼンタで印刷することによって、可能となる。更
に次の印字帯は、プリントヘッドを適宜に移動、例えば
シーケンスがマゼンタからブラックへの場合には用紙進
行逆方向（Ｐ’）に移動、しながら、ブラックまたはカ
ラーのいずれかで印刷されうる。

【００２２】４． 種々の強調色印刷作業は、印刷印字
帯中でプリントヘッドを位置３Ａから位置３Ｂに再位置
決めすることによって可能にできる。従って、印字帯の
一部はブラックで印刷し、次いでプリントヘッドを図３
Ｂの位置に移動して、次セクションはマゼンタで印刷
し、プリントヘッドを図３Ａの位置に再位置決めして、
第３セクションはブラックで印刷するなどしてもよい。

【００２３】本発明は、上記１、２、３、４に記述され
た作業モードの組み合わせを利用した広範囲な用途を考
えている。

【００２４】図４Ａと図４Ｂは、ブラックセグメント４
４Ａと、それぞれ別の色（シアン、マゼンタ、イエロ
ー）に連合される３つのセグメント４４Ｂ、４４Ｃ、４
４Ｄを含むプリントヘッド４４を具備する。この実施例
では、ブラックセグメントの長さＬは３つのカラーセグ
メントの合計長、例えば各カラーセグメントの長さはＬ
／３に等しい。この実施例では、プリントヘッドアセン
ブリ１２は、それぞれのプリントヘッドセグメントに流
動的に連結されるブラックとカラーのインクリザーバを
有する。作業自体は、図３Ａと図３Ｂの実施例について
説明された通りで、プリントヘッド４４が図４Ａの位置
から図４Ｂの位置に選択的に移動されてフルカラー作業
を可能にする。用紙１０は、処理方向に増分距離Ｌ／３
移動される。或いは、プリントヘッドを３個または４個
の相等しいセグメントから作成して、カムの部分回転に
よって各セグメントを位置決めするようにもできる。

【００２５】前述の実施例の他の変更態様は、本発明の
目的と矛盾することなく提供されうる。例えば、図３の
実施例で、セグメント２４Ａは媒体上に第一スポットサ
イズのブラックインクを提供することができ、一方、セ
グメント２４Ｂは媒体上に第二スポットサイズのブラッ
クインクで提供できる。この実施例を可能にするため
に、インク滴噴出器の特性は、各プリントヘッドセグメ
ントごとに別々に構成して別の滴径を作る。この実施例
は、ページプリント作業のときに２つのプリントヘッド
セグメント間を移動することによってグレースケール印
刷モードを可能にする。また、普通紙−透明紙のような
異なる媒体に合わせて印刷濃度を変えることもできる。
２セグメントで異なるノズル間隔が任意利用されうる。

【００２６】このように、各プリントヘッドセグメント
の諸特性には、噴出滴径を変更するインクノズルのサイ
ズと間隔が含まれうる。例えば、この用途での「特性」
は滴径である。当該「特性」には、噴出インクの濃度
（染料または顔料の濃度）ならびに色も含まれうる。

【００２７】本発明の特定利益の一つは、用紙上の全利
用可能スペースに印刷することによって印刷容量を最大
にすることである。印刷領域に奨められるカット紙に印
刷する分割カラープリントヘッドを利用した先行技術プ
リンタに固有な問題の一つは、カラー印刷モードのとき
に用紙の下端または後縁付近で紙を正確に保持すること
である。図５に記載の状況を考えると、用紙１０に印刷
が施されており、利用可能用紙スペースの終わり近くに
なっている。従来の２セグメントプリントヘッド５０が
使用中で、プリントヘッドは所定位置に固定されている
ので最終印字帯６２内にカラー印刷が実施できないた
め、最終印字帯６２の印刷が制限されている。しかしな
がら、図４のプリントヘッド構成を図５のように使用す
ると、印字帯６２が十分に利用されてカラー（実線構
成）またはブラック（点線構成）のいずれかで印刷でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 サーマルインクジェットプリンタの一部の立
面図であり、２印刷位置間を移動可能なブラックおよび
カラーセグメントを有する多分割プリントヘッドを示
す。

【図２】 図１のプリンタの端面図であり、紙の進行方
向にプリントカートリッジの位置を変更する機構を示
す。

【図３】 Ａ，Ｂは、図１の分割ヘッドの正面図であ
り、同一印字帯の２つの可能位置を示す。

【図４】 同じ長さの２つのセグメントを具備する分割
プリントヘッドの第二実施例の前面図であり、Ａは白黒
印刷セグメントを示し、Ｂは多色印刷セグメントを示
す。

【図５】 先行技術プリントヘッドと比較して、用紙下
部にカラーセグメントを印刷する、図４のプリントヘッ
ドの長所を説明する図である。

【符号の説明】

１０…記録紙、１２…プリントヘッドアセンブリ、１６
…キャリッジ、１８…ガイドレール、１９…キャリッジ
駆動システム、２０…タイミングベルト、２１…モー
タ、２４…単一プリントヘッド、２４Ａ…プリントヘッ
ドセグメント、２４Ｂ…プリントヘッドセグメント、２
６Ａ…リザーバ、２６Ｂ…リザーバ、３０…印刷印字
帯、３１…偏心カム、３２…シャフト、３４…サーボモ
ータ、３６…ＥＳＳ、３８…突起、４０…キー溝、４２
…サイドフレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・アール・ムーア アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14623 ロチェスター ガルウェイドライブ 148 (72)発明者 ゲイリー・エイ・ニーゼル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウエブスター ウッダードロード 1819

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理方向に対して横移動可能な記録紙
   に、処理方向に画像を印刷するための装置であって、 処理方向に印刷印字帯に沿って他セグメントと異なる特
   性のインクを噴射するように構成された各セグメントを
   備えた分割プリントヘッドを具備し、入力画像信号に応
   答してプリントヘッドセグメントに適切な特性のインク
   を供給するリザーバを更に含んでいる、処理方向に移動
   可能なプリントカートリッジと、 処理方向と交差するようにプリントヘッドを選択的に前
   後に移動して、プリントヘッドセグメントのいずれかを
   選択的に位置決めして前記印刷印字帯に沿って印刷する
   手段とを具備する画像を印刷するための装置。
2. 【請求項２】 印刷印字帯に沿って画像を形成する、記
   録媒体幅と交差する往復動キャリッジ上に取り付けられ
   たプリントヘッドカートリッジを有するタイプの改良イ
   ンクジェットプリンタであって、前記プリンタは記録媒
   体幅と交差してキャリッジが横断するごとに所定距離だ
   け記録媒体をステップ送りする手段を備えており、前記
   カートリッジは処理方向と交差して位置合わせされる同
   じ長さの複数のセグメントを備えたプリントヘッドを含
   んでおり、各セグメントは別々の印刷機能を提供し、前
   記プリンタは用紙進行処理方向または用紙進行逆方向に
   沿ってプリントヘッドを移動して、プリントヘッドセグ
   メントのいずれかを選択的に位置決めして印刷印字帯に
   印刷する手段を備えていることを特徴とするインクジェ
   ットプリンタ。
3. 【請求項３】 第一特性を有するインクを記録媒体の処
   理方向移動時に印刷印字帯方向に沿って前記記録媒体に
   噴射するための第一セグメントと、 第二特性を有するインクを記録媒体に噴射するための第
   二セグメントとを具備するインクジェットプリントヘッ
   ドであって、 それぞれのセグメントは同じ長さであることを特徴とす
   るインクジェットプリント。