JPH02279344A

JPH02279344A - インクジェット印刷ヘッド

Info

Publication number: JPH02279344A
Application number: JP7173490A
Authority: JP
Inventors: Alan R Arthur; アラン・アール・アーサー; Robert R Beeson; ロバート・アール・ビーソン
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1990-11-15
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: JP2933347B2

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】［発明の技術分野］本発明はインクジェット印刷ヘッド等の印刷アする技術
に関する。

［発明の技術的背景及びその問題点］過去５０年間、インクジェット印刷は、技術的好奇心か
らオフィスオートメーションの大黒柱へと成熟してきた
。近年の進歩によって、インクジェットプリンターはレ
ーザープリンターに匹敵する印刷品質を生み出せるよう
になった。にもかかわらず、現状の最高の技術でさえ、
ある種の欠点をもっている。

一つの欠点はカラー印刷の分野にある。インクジェット
カラー印刷の基礎的技術はよく発達している。それは基
本的にはシアン、黄、マゼンタ、ときには黒色のインク
の液滴を別個の印刷ヘッドから印刷媒体に向けて制御自
在に排出するものである。しかし、かかる印刷方法では
、印刷へノドから発生したインクの液滴が他の印刷ヘッ
ドから発生したインクの液滴と所望の位置関係をもって
印刷媒体に降下するよう、個々の印刷ヘッドの相対位置
を精密に位置決めする必要がある。かかる精密な相対位
置決めの必要性へのアプローチとして、必要なオリフィ
スのすべてが形成された単一のオリフィス板を用いて、
印刷ヘッドの一部または全部を一つのアッセンブリーに
構成することが行われてきた。オリフィス板は写真製版
を用いて形成されるので、各種の印刷ヘッド要素の相対
位置決めを高精度に行うことができる。残念ながら、数
個の印刷ヘッドを一個のアッセンブリーに構成すると、
印刷ヘッドの最初のインク供給部がインク切れになった
ときに、かがるアッセンブリーは実際上役に立たないも
のになってしまう。

精密な相対位置決めの必要性への他のアプローチとして
は、数個の別個の印刷ヘッドを用い、各印刷ヘッドをプ
リンターに取りつけた後の印刷ヘッド上のオリフィス板
の位置を光学的に検知する方法がある。かがるシステム
のうち、米国特許４．７０９，２４５に示すように、各
印刷ヘン位置を検出するものがある。オリフィス板が写
真製版のような、オリフィス板の端を精密に規定できる
加工法で製作されていれば、この技術は印刷オリフィス
の位置を水平方向に特性化する（ｃｈａｒａｃｔ　ｅｒ
ｉｚｉｎｇ）のに有効である。しがし、これはオリフィ
スの垂直位置については何の情報も与えない。加えて、
この技術はよく見られるように、板が親グイから単純に
切り出される場合のように、オリフィス板の端が精密に
規定されていない場合無効である。

カラープリンターに関連する欠点として、長時間の複雑
な印刷作業において、ある色のインクが悪いタイミング
で切れてしまうということがある。

複雑なカラー画像の印刷には数分間を要する場合がある
。もし印刷を構成するインクの一つがなくなってしまう
と、作業を中断しなければならず、消耗した印刷ヘッド
を交換した後作業を再開することになる。これは単なる
時間の浪費にとどまらず、中断された作業に用いられた
他の色のインクの？食費でもある。

消耗しかかっているインクジェット印刷ヘッドを可視表
示しようとする試みがこれまでいくつがなされた。具体
例としては、透明のインク室を持つインクジェット印刷
ヘッドがある。しがし、不透明の材料を使うという製造
上の配慮がしばしば必要とされる。

また、カラー印刷システムのもう一つの欠点は、少なく
とも構成色に対し別個の印刷ヘッドを用いるものにおい
ては、プリンター内部で印刷へ・ν、ドが不注意から誤
った位置に取りつけられる事である。もしマゼンタのイ
ンクがあるべきところにシアンのインクの印刷ヘッドが
位置していれば、印刷されたものは不良となろう。

［発明の目的１本発明は、従来のインクジェット印刷システムにおける
以上の欠点またはその他の欠点を、印刷へ・ノドを特性
化するデータを記憶できる記憶素子を各印刷ヘッドに付
随させて堤供することによって解決することを目的とす
る。

［発明の概要ｊ本データは印刷ヘッドの本性、あるいはその動作特性の
−っまたはそれ以上を特性化することが可能である。こ
のような動作特性には、印刷ヘッド内のインクの色、量
、あるいは印刷ヘッド本体上のオリフィス板の位置など
を含むことができる。

このデータは印刷ヘッドから読み取ることができ、所望
に応じて使用または表示できる。オリフィス板の位置を
特性化するデータは、たとえば、ミスアラインメントを
補償するために、オリフィス噴射用信号のうちのあるも
のを制御可能に早めるかあるいは遅らせるかするために
使用できる。インクの色を特性化するデータは、プリン
ターがいかなる色の印刷ヘッドをも、いかなる印刷ヘッ
ド受けにおいても受は入れ得るようにするのに使用する
ことができる。インク量を特性化するデータは、印刷中
のインクの使用状態を反映して更新され、消耗しかけて
いるインクについてユーザーに警報を与えることができ
る。

［発明の実施例］第１図乃至第３図は、一つまたはそれ以上の印刷アッセ
ンブリー１２、各印刷アッセンブリーに付随する記憶素
子１４、プリンター回路１６、プリンター回路を記憶素
子に接続するインターフェース１８を備えた本発明の実
施例による印刷装置１０を示す。

図示した印刷アッセンブリー１２は、ハウジング２０を
備えたインクジェット印刷ヘッド、インク室２２、イン
ク室と流体を連通ずる複数のオリフィス２６を有するオ
リフィス板２４、及びインクをオリフィスから噴出させ
るための複数の噴射用抵抗２８を備えている。印刷ヘッ
ドのハウジング上には、複数のアラインメント機構３０
が配設されており、関連するキャリッジ３４内の対応す
るアラインメント機構３２と協働して、印刷ヘッドが印
刷装置ｌｏ内をキャリッジによって運ばれる際の適正な
機械的アラインメントを確実にしている（適切なアライ
ンメント機構と、関連するアラインメント技術とが米国
特許筒４，７５５．８３６号に示されており、その内容
を参照してここに取り入れた　）。

印刷ヘッド１２のハウジングには、記憶素子１４が取り
つけてあり、この記憶素子は、たとえば、磁性媒体片、
半導体メモＩＪ−、レーザーによる書込み読取りの可能
な光学媒体等によって構成される。

このメモリーには印刷ヘッドに関するデータが記憶され
る。かかる情報は、印刷ヘッドの本性（製造日、製造場
所、ロット番号、シリアル番号、その他）、あるいは印
刷ヘッドのある種の動作特性（オリフィスのアライメン
ト、インク色、インクの液位、動作周波数、インクの希
釈度、その他）を特性化する。このデータは印刷ヘッド
から読み取られ、所望に応じ使用または表示されうる。

第３図は本発明の一実施例において用いられるプリンタ
ー回路１６の詳細を示す。この回路には、印刷するデー
タを記憶する通常のデータメモリ３６、このデータ（Ａ
、５ＣＩＩ形式等）をインクジェット印刷ヘッド１２の
個々の噴射用抵抗２８に必要な一連のタイミング・イン
パルスに変換する信号発生回路３８が含まれる。これら
の信号は、駆動回路４０によって、噴射用抵抗を実際に
駆動するのに要する電圧レベルに調整される。これらの
段階は従来通りであり、どのインクジェットプリンター
にも見られるものである。

信号発生回路３８の出力には、印刷ヘッドが印刷するよ
う命令されているインク滴の数をカウントする監視回路
４２が接続されている。この数は与えられた印刷作業の
間に印刷ヘッドによって消費されるインクの量に直接関
係している。印刷ヘッドのメモリー１４は、インク室に
残っているインクの相対量を示すデータをもっているこ
とが望ましい（このデータはまず製造過程でロードされ
、インクの全充填値に一致するように設定される）。監
視回路４２によって計測された数はこのデータの定期的
更新に用いることができる。

図示した実施例では、この更新はキャリッジ３４の通路
近傍に取りつけられ印刷ヘッドがその位置を通過する都
度印刷ヘッドの磁気片メモリー１４を読み書きする磁気
読取／書込みヘッド４４によって行われる。好適には、
プリンターｌＯが電源投入される都度、印刷ヘッド１２
がこの読取／書込みヘッド４４を通過し、印刷ヘッドの
磁気片メモリー上のインクの液位のデータが読みとられ
るのが望ましい。このデータは監視回路４２に付随する
揮発性メモリー４６にロードされる。以降、プリンター
が使用されると、監視回路は印刷ヘッドからのインクの
噴出を反映して、このメモリー４６を減少していく。印
刷ヘッドが読取／書込みヘッド４４を通過する都度、こ
の減少された値はプリンター内部の揮発性メモリー４６
から印刷ヘッドの磁気片１４に転送され、前の値を更新
していく。このようにして、プリンターの揮発性メモリ
ー４６は、印刷ヘッドに与えられる信号を監視すること
によって連続的に更新されて行く。印刷ヘッドの磁気片
メモリー１４はメモリー４６からのデータ転送によって
定期的（すなわち、読取／書込みヘッドを通過する都度
）に更新される。プリンターの電源を落とすとメモリー
４６のデータは消えるが、印刷ヘッドの磁気片メモリー
上のデータは残り、プリンターの電源を次回投入する際
に読み取られメモリー４６を再度初期化するのに使用さ
れる。印刷ヘッドをプリンターから外し他のプリンター
に使用する場合、インクの残存量を示すデータは印刷ヘ
ッドと共に新規のプリンターに移ることになる。

監視回路４２には低電力インクインジケータ４８が接続
されており、ここに図示されているのは発光ダイオード
である。このインジケータは、印刷ヘッド内のインクの
液位（メモリー４６に示される）がしきい値を下回ると
作業者に信号を送る。この値は、たとえば、１ページを
ベタ刷りするのに要するインクの量に一致する値に設定
してもよい。

ユーザーに印刷ヘッドがインク切れ間近であることを警
報することによって、複雑なカラー図形の印刷における
問題や、完了前に一色のインクが切れてしまうといった
問題を避けることができる。

（複数のインク室を持つカラー印刷ヘッドにおいては１
．各インクの液位に関するデータは磁気片Ｉ４の色につ
いて、インクの液位のデータを処理できるように回路を
多重化してもよい。）印刷ヘッドのメモリー１４はまた、印刷ヘッド本体２０
上のオリフィス板のアラインメントに関するデータを含
んでいる。前述の通り、オリフィス板は精密な寸法と間
隔を持った印刷オリフィスを作るために写真製版を用い
て製作される。しかし、オリフィス板を印刷ヘッド本体
の所望の位置に取りつける工程は同様の精密さでは行い
得ない。印刷ヘッド本体上のオリフィス板のミスアライ
ンメントによって起こりうる印刷の低下を最小限にする
ため、ミスアラインメントを特性化するデータを磁気媒
体１４に記憶させ、それを印刷ヘッドに与えられる噴射
用パルスを前補償するのに使用できる。印刷ヘッド上の
オリフィス板のミスアラインメントを特性化するデータ
は、渦電流感知、機械的プローブ、目視あるいは自動視
覚装置を用いた光学検査等、種々の技術で得ることがで
きる。

第４図は印刷ヘッド本体上のオリフィス板のミスアライ
ンメントを、視覚装置で見た時のようにおおまかに拡大
したものである。検査される印刷ヘッド上のオリフィス
板がビデオスクリーンに表示される。この画像には測定
用の計数線と、オリフィス板の所望のアラインメントを
示す一連のｕ　＋　＋＋が重ねられている。オリフィス
板のミスアラインメントは多くの方法で特性化すること
ができる。具体的には、オリフィスアレイのセンターに
形成した光学ターゲット５４を、所望のオリフィス板方
位を示す基準データ５６に対してＸ、Ｙオフセットする
ことである。特性化用のデータとじてさらに角オフセッ
トがある。図中、Ｘオフセットは２，４ｍ１ｌ、Ｙオフ
セットは−０，５ｍ１ｌ、角オフセットは３０’である
。このデータは、作業者がスクリーン上の画像からミス
アラインメントを測定することによっても集めることが
できる。あるいは、視覚装置につながれたコンピュータ
によって自動的に得ることもできる。どの場合も、印刷
ヘッドの磁気片１４に記憶されたデータは、電源投入時
磁気片が読取／書込みヘッド４４によって読まれるとき
、その印刷ヘッドを使用しているプリンターによって使
用されうる。

印刷ヘッドから読み取られたアラインメントデータはプ
リンターの補償回路５２に付随するメモリー５０に記憶
される。補償回路５２は、種々のオリフィスの空間的ミ
スアラインメントによって生じる印刷ミスを最小限にす
るため、オリフィスに供給される噴射用信号の相対的な
タイミングを変化させる。補償過程の一例として、リー
ディング・モウスト（Ｌｅａｄｉｎｇ−ｍｏｓｔ）オリ
フィス（印刷ヘッドがページを横切る時の）を基準オリ
フィスと仮定して、他のすべてのオリフィスをそれに機
械的に位置調整してもよい。第４図において、リーディ
ング・モウストオリフィスは０番である（印刷ヘッドが
走行する方向による）。近傍のオリフィス１は、オリフ
ィスＯから両者の直線離間距離の５ｉｎｓθ倍に等しい
距離だけ遅れる。図示したシステムでは、オリフィス間
隔が６　、６６ｍ　ｉ　Ｉである場合、ミスアライメン
トの角度は３０″であり、オリフィス１はオリフィス０
から６．６６ｓｉｎｅ３０’　、すなわち３　、３３ｍ
　ｉ　１遅れることになる。オリフィスｌに与えられる
駆動信号は、このようにオリフィスが印刷を行う前にこ
の３　、３３ｍ　ｉ　ｌを前進できるだけの十分な間隔
をもって遅延されなければならない。キャリッジが毎秒
５０００ｍ　ｉ　ｌの速度で動いている場合、それに与
えられる噴射用信号は３．３３１５０００あるいは０．
６６６ｍ５ｅｃ遅延されなければならない。

噴射用オリフィスは線状に配列され、またオリフィス板
上に均一の間隔で設けられるから、一つのオリフィスか
ら次のオリフィスまでの遅延は規則正しく進行する。す
なわち、オリフィス２に必要な遅延は単純にオリフィス
ｌに必要な遅延の２倍、オリフィス３に必要な遅延はオ
リフィスｌに必要な遅延の３倍等となる。これは、補償
回路３２に必要な補償計算を簡略化する。

上記の補償は、印刷ヘッド本体２０上のオリフィス板２
４の角度的ミスアラインメントよる印刷ずれのみを考慮
したものである。この角度的ミスアラインメントはまた
印刷の垂直方向の圧縮をも生み出す。すなわち、最上段
と最下段のオリフィスとの距離の垂直方向の成分がｃｏ
ｓｉｎｅθの率で短縮される。オリフィス間隔が固定さ
れているという制約のなかではこの圧縮は救済しえない
。さいわい、はとんどの場合、これは比較的マイナーな
要素である。

さらに、二つ以上のオリフィス板による印刷を適正に重
ねるための水平あるいはＸ方向のオフセットを修正する
補償も簡単に行うことができる。

各印刷ヘッドへの、一つの群としての噴射用信号が、そ
れ等による印刷が基準Ｙ軸に一致するように数学的に翻
訳する追加のファクターによって、単純に遅延される（
あるいは進められる）。上記の例では、上述した角度的
ミスアラインメントの修正によって、オリフィスからの
印刷をＹ軸の右Ｘ＝（２，５＊６．６６ｓｉｎｅθ＋２
．４）または１０．７３３ｍｔｌに位置する垂直のライ
ンに行わせる。この垂直のラインを右に移動し、Ｙ軸と
、補償された他のオリフィス板による印刷とに一致させ
るために、印刷信号はさらに１０．７３３／　５０００
ｓｅｃあるいは２．１４６ｍ５ｅｃ規則正しく遅延され
る。

オリフィス板の間のＹあるいは垂直方向のミスするオリ
フィス間の距離より大きい場合、あるオリフィスに向け
られた印刷信号が、所望の垂直位置により近いいずれの
オリフィスにもつながりうる。たとえば、オリフィス板
２４が意図する位置より１３．３３ｍ１ｌ上にあり、オ
リフィス間隔が６．６６ｍ１ｌである場合、当初オリフ
ィスＯに向けられた印刷信号は、代わりにオリフィス３
に供給される等である。このような場合、末端にあるオ
リフィス（この例ではオリフィス４とオリフィス５）に
向けられた信号は、印刷ヘッドが次にページを通過する
ときに、オリフィス０またはオリフィス１によって印刷
される必要がある。これは、オリフィス４とオリフィス
５に向けられた信号をすべて、ページの画素骨の段階を
持つシフトレジスタにバッファーし、オリフィスＯとオ
リフィスｌをこれらのシフトレジスタの出力から駆動し
て必要な印刷信号の遅延を行うことによって達成される
。

他の実施例では、末端にあるオリフィスへの印刷信号を
バッファーし、印刷ヘッドの別の走査時にそれらの信号
で印刷する代わりに、オリフィスアレーの末端に追加の
オリフィスを持った印刷ヘッドとオリフィス板を作るこ
ともできる。これらの追加のオリフィスは、垂直方向の
ミスアラインメントを修正する必要がある場合に、近傍
のオリフィスからシフトされた印刷信号によって駆動で
きる。このアプローチは、一定の状況下では、バッファ
ーによる遅延技術より実施が容易である。

垂直方向のミスアラインメントの大きさが隣接するオリ
フィスの間隔より小さい場合、固定したオリフィス間隔
という制約のため補償はできない。

説明上の便宜のため、前述の議論は一つの線状のオリフ
ィスアレイをもつ印刷ヘッドについて説明してきた。し
かし、説明された原理は、ヒユーレットパラカードのＤ
ｅｓｋ　Ｊｅｔ印刷ヘッドに用いられる２列構成のよう
な、他の構成オリフィスを設けたさらに複雑な印刷ヘッ
ドにも同様に適用しうる。

今日、印刷ヘッド本体へのオリフィス板の超高精度な位
置決めを保証するために、装置および労働力に多大な投
資が行われているが、インクが切れたときに、これらの
投資は廃棄されるという結果を見るのみである。はるか
に簡単な位置決め条件で、同等の印刷品質を提供する本
発明の技術ははるかに好適なものである。

実施例とそのいくつかのバリエーションに言及しつつ、
我々の発明の詳細な説明および図示してきたが、本発明
は運用および細部において、かかる原理から離れること
な（変更可能であることば明らかであろう。たとえば、
本発明は、インクジェットプリンターに言及しつつ説明
されてきたが、ブロック−等、他の種々の印刷装置にも
有効に適用しうるちのである。同様に、本発明は印刷ヘ
ッド上の磁気片メモリーに言及しつつ説明されてきたが
、他の記憶素子も容易に採用されうる。もしメモリー上
のデータをプリンターで更新する必要がなければ、印刷
ヘッドの動作特性を符号化した光学バーコードを含めて
、種々の読取専用メモリーを採用してもよい。また、印
刷ヘッドとプリンターの間のデータ通信は、読取／書込
みヘッドによってなされる必要はない。かわりに、光学
的、あるいは無線のカップリング等、他の送信技術を用
いることもできる。最後に、本発明はプリンター内部に
設けられた特定の電気回路（監視回路など）に言及しつ
つ説明されてきたが、かかる回路は、代替の実施例にあ
っては、印刷ヘッドアッセンブリー自体の一部として用
いることもできる。

同様に、オリフィス板のミスアラインメントの修正も、
印刷ヘッドの電子装置の一部で行ってもよい。必要な補
償遅延は、たとえば、印刷ヘッドのカスタムＥＥＰＲＯ
Ｍにロードでき、付随する遅延回路を制御できる。

我々の発明の原理を適用しうる、以上の、そしてまた多
様な他の実施例に鑑みて、図示された実施例は、例示的
なものに過ぎないと考えるべきである。

［発明の効果］以上説明したように、本発明を用いることにより、オリ
フィス板のミスアラインメントを簡単に補償でき、また
、インク切れに関する警報も簡単にユーザーに与えるこ
とができる。さらに、従来のような印刷ヘッドの取り付
は位置の誤りによる印刷不良も簡単に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による記憶素子を備えた印刷
ヘッドを示す図である。第２図は該印刷ヘッドを用いたインクジェットプリンタ
ーを示す図である。第３図は該インクジェットプリンターの概略ブロック図
である。第４図は印刷ヘッド上のオリフィス板の相対的なミスア
ラインメントを示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インク室を有するハウジングと該インク室と流体
を連通する複数のオリフィスと該オリフィスを通して前
記インク室からインクを噴出させる手段とを有するイン
クジェット印刷ヘッドにおいて、前記ハウジングには前記印刷ヘッドの動作特性に関する
データを記憶する記憶手段が備えられていることを特徴
とするインクジェット印刷ヘッド。
（２）前記記憶手段が前記インク室内のインク色に関す
るデータを記憶していることを特徴とする請求項（１）
記載のインクジェット印刷ヘッド。
（３）前記記憶手段が前記インク室内のインクの量に関
するデータを記憶していることを特徴とする請求項（１
）記載のインクジェット印刷ヘッド。
（４）前記記憶手段が前記印刷ヘッドのオリフィスとハ
ウジングとの相対的なアラインメントに関するデータを
記憶していることを特徴とする請求項（１）記載のイン
クジェット印刷ヘッド。
（５）前記記憶手段が前記印刷ヘッドの動作周波数に関
するデータを記憶していることを特徴とする請求項（１
）記載のインクジェット印刷ヘッド。