JPH03227249A - インクジェット印字ヘッドの作動方法 - 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、印字ヘッドと記録媒体との距離の差を補償す
る印字方法および装置に関するものである。

従来の技術 小量生産の標準型プリンタは、可動キャリ・フジ上の印
字ヘッドで、円筒形プラテンすなわちローラーに順応す
る用紙に印字する方式を用いている。

ある種のプリンタ、たとえば一部のサーマルインクジェ
ットプリンタは、湾曲したプラテンの縦軸に垂直な印字
要素列を有する印字ヘッドを用いている。このため、一
部の印字要素は他の印字要素よりも用紙から遠（に位置
する。中央の印字要素が用紙に最も近くなるように印字
へ・ンドを設置すれば、全体的な距離の差は最小になる
。第１図は、湾曲したプラテンの近くに中心がある印字
へ・ンドの側面図を示す、印字ヘッドの中心では、プラ
テンまでの距離はＤである。しかし、一般には、ｚ＝Ｄ
＋ｄである。プラテンの半径をｒ、印字へラドの中心か
らの上下方向の距離をｙとすれば、ｄ　＝　ｒ　（１−
［１−（ｙ２／ｒ”）］”’）である、もしｙ（ｒであ
れば、ｄＬ＝、）”／２ｒである。

キャリッジは速度■ｃで移動しており、ノズルと用紙の
間隔は一様でないから、Ｘ方向（印字ヘッドを搭載した
キャリッジの移動方法）の滴装置の誤差Δｘ２＝Δｚ（
ｖｃ／　Ｖａ　）が生じる。ここで、ｖｃは滴の速度、
Δ２は最も遠くに位置するノズルと最も近くに位置する
ノズルのプラテンからの距離の差である。湾曲したプラ
テンの場合には、Δｚ＝ｄＳｄＬ＝、ｙ”／２ｒ、した
がって、ΔＸｚ崎３Ｆ”／２　ｒ（Ｖｃ　／　Ｖａ　）
である。典型的な値は、キャリッジ速度Ｖ（””　０．
２５　ｍ１ｓｅｃ−、滴速度Ｖａ　＝　１０　ｍ／ｓｅ
ｃである。半径ｒ＝０．８インチのプラテンの近くに中
心のある印字ヘッドの場合、端のジェットからの滴装置
は、１７６インチ印字ヘッドでは０．１１　　ミル、そ
して１７２インチ印字ヘッドでは１．０　　ミルだけ、
中央のジェットからの滴装置より遅れるであろう（すべ
てのジェットは同時に発射されたと仮定する）。

米国特許第４，１５８，２０４号は、各ノズルの電極の
チャージングを制御するタイミング順序を調整すること
によって、ノズル同士の滴速度の差異で生じる印字の誤
差を相殺する装置を開示している。

この装置は、ノズル特性が異なることによる異なるノズ
ルから発射された滴の速度の差異を補償しているが、異
なるノズルからの滴が移動しなければならない距離の差
異を補償していない。この米国特許の発明者は、本発明
が指摘した問題を認識していない。

米国特許第４，１６７．０１４号は、所望の衝突位置に
インク滴を投射するため、進み時間を計算する電子式進
み時間決定回路網を開示している。この回路網は、印字
へラドキャリッジの非線形運動を検出する検出要素と、
その運動を調整する制御要素を備えている。この回路網
は、異なるノズルと記録媒体間の距離の差を補償してい
ない。また、この米国特許の発明者は、端から中央に向
かって、ノズルの列を順次作動させることについては示
唆していない。

米国特許第４．６７０，７６１号は、回転中のドラムと
隣接して配置された複数の印字ヘッドの相対速度の変動
を調整するため、飛翔するインク滴の軌道を制御するイ
ンクジェット記録装置を開示している。この米国特許の
発明者は、本発明が解決した問題を認識しておらず、ド
ラムの回転速度の変動を補償しているだけで、ドラムの
湾曲については補償していない。

米国特許第４．５３５，３３９号は、飛翔する荷電イン
ク滴の速度を検出し、インク速度が所定の目標速度に一
致するようにインク圧力を制御する偏向制御式インクジ
ェット記録装置を開示している。この米国特許の発明者
も本発明については示唆していない。

米国特許第４，５２４，３６４号は、キャリッジの運動
が正弦波振動パターンにＭ４ｒｄする、またはサイクル
からサイクルへ確実に繰り返す任意の可変速度パターン
を有する場合に、インクシェアドプリンタに使用する回
路を開示している。この米国特許の発明者も本発明につ
いては示唆していない。

発明が解決しようとする課題 本発明の第１の目的は、ドロップオンデマンド式印字方
法を用いて、湾曲したプラテンの上で欠陥のない印字を
行う方法および装置を提供することである。

第２の目的は、印字を行うために必要なピーク電流を最
小にしながら、湾曲したプラテン上の滴の誤配置を補償
する方法および装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、印字ヘッドの印字要素を順次作動させること
により、印字要素とプラテン間の距離の差異に起因する
湾曲したプラテン上の滴の誤配置を補償する方法および
装置を提供する。この印字要素の順次作動は、上記の誤
配置の補償に加えて、必要なピーク電流を最小にするの
で、サーマルインクシェアドプリンタには都合がよい。

基本的な補償方法は、（１）　　印字ヘッドに対し湾曲
したプラテンやプリンタの状態のせいで、プラテンから
最も遠くに位置する印字要素（通常は、印字要素列の端
の要素）が、プラテンに最も近（に位置する印字要素（
印字要素列の中央の要素が好ましい）より遅れる距離を
決定すること、（２）　　この誤差を補償するため、最
も遠くに位置する印字要素に必要なヘッドスタートを決
定すること、（３）　　この時間を適切にパルス時間間
隔に分割し、最も遠くに位置する印字要素から作動を開
始し、次第に最も近くに位置する印字要素に向かって進
むことである。滴の誤配置を最小にするため、最も遠い
印字要素と最も近い印字要素の間のパルス時間間隔を同
しにすることもできるし、変えることもできる。

図面を参照して発明の詳細な説明するが、諸国面を通し
て、類似する構成部品は同じ参照番号で引用しである。

実施例 以下、本発明をサーマルインクシエンド印字へノドに応
用した特定の実施例について詳細に説明するが、印字ヘ
ッドの異なる印字要素と記録媒体との距離の差が文字の
形成に悪影響を及ぼすどんな形式の印字にも本発明を応
用することができることを理解されたい。

第１図は、円筒形プラテン４の上に載せられた記録媒体
に印字するように構成されたサーマルインクジェット印
字ヘッド２の断面図を示す。前に述べたように、ノズル
列を有するキャリッジは速度ｖ（で移動しており、各ノ
ズルの用紙からの距離が−様でないために、滴装置のＸ
方向の誤差ΔＸＺ　’−Ｖ”／２　ｒ（Ｖｃ　／　Ｖａ
　）が生じる０本発明は、ノズル列のノズルを順次作動
させる方法を使用して、湾曲したプラテン上の滴の誤配
置を補償する。速度ＶＣで移動中のキャリッジからノズ
ルを順次作動させることによる滴の誤配置は、ΔＸｔ＝
ｖｃΔｔである。本発明は、この順次作動による滴の誤
配置を用いて個々のノズルがプラテンから−様な距離に
ないことで生じる滴の誤配置を相殺すれば、高精度で滴
を配置できるサーマルインクジェットプリンタを得るこ
とが可能であるという認識に立っている。

用語「作動」および「アドレッシング」は、印字ヘッド
が記録媒体を横切って走査するとき印字ヘッドの各位置
ごとに、ノズル列の各ノズルに電気パルスを印加するこ
とを意味する。したがって、記録媒体上に形成される文
字の如何によって、ノズル列内の異なるノズルは、零（
滴が生しない）またはある正の値（滴が生じる）のパル
スを受は取る。しかし、ノズルが実際に正のパルス（滴
を噴射する）を受は取ったかどうかに関係なく、すべて
のノズルを作動させる順序は、プラテンから最も遠い位
置にあるノズルからプラテンに最も近い位置にあるノズ
ルに向かって進む。

どんな形式の既知回路網を使用して、ノズルの作動を制
御してもよいことを理解されたい。印字ヘッド基板の電
子的構造の複雑さは、非常に簡単な受動アレイ（抵抗発
熱体とリード線）から、ヘッド基板に駆動トランジスタ
を使用したもの（発熱体のマトリックスアドレッシング
が可能）、そして基板に論理回路を組み込んだものまで
にわたる。上記の非常に複雑な構造の利点は、リード線
の数の劇的な減少である。たとえば、１４４　シェアド
受動アレイ（２本の共通電流リード線を有する）は１４
６本のリード線が必要であるが、マトリックスアドレス
式アレイは約２５本のリード線で済み、オンボード論理
回路を備えたアレイは約１０本のリード線で済む。受動
アレイおよびマトリックスアドレス式アレイの場合、ジ
ェットの発射順序は印字ヘッド基板の外にある回路網ま
たはソフトウェアによって完璧に制御される。上記２つ
の場合には、印字するデータは発射順に印字ヘッドに接
続された外部ドライバーへ送られる。最初に端のジェッ
トを発射し、順次中央へ向かって進むので（一端から開
始して他端に向かって進む通常の方式とは異なる）、デ
ータは、たとえば外部ソフトウェアで簡単にソート仕分
けされるであろう。上記の代わりに、印字へノドの２つ
の各半分について反対の方向に動作する２個のシフトレ
ジスタにデータを送り込むこともできるであろう。集積
論理回路を備えた印字ヘッドの場合には、発射の順序は
送られたデータと、集積論理回路の構造とによって決ま
る。たとえば、もしデータがシフトレジスタを介して印
字ヘッド基板に順序よ（送られれば、印字ヘッドの各半
分について１個づつ、反対の方向にシフトされた２個の
シフトレジスタを備えた印字ヘッド基板を設計する必要
があろう。

この場合には、データの外部組織に関する要求は、単に
、最初に両側の端のジェットに関するデータを送ること
（たとえば、反対の方向に動作するシフトレジスタまた
は外部ソフトウェアを用いて）、最後に中央のジェット
に関するデータを送ることである。

次に、本発明の実施例のいくつを示す。

裏■土 実例１は、キャリッジ速度Ｖｃ　＝１０　ｉｎ／５ｅｅ
（０，２５■／５ｅｃ）、滴速度■−＝８鳳／ｓｅｃ、
プラテン半径ｒ　＝０．７９６　ｉｎ、および２８８５
ｐｉ（ノズル数／　ｉｎ）の１７２インチ印字ヘッドを
想定している。もし、１４４個のジェット（第２図）の
全部を一度に噴射させれば、中央のジェットに対する端
のジェットの誤配置は１．２５ミルになるであろう。キ
ャリッジ速度Ｖ　ｃ　＝　１０　ｉｎ／ｓｅｃの場合は
、端のジェットを１２５μＳｅＣだけ先にスタートさせ
れば、前記誤配置を補償することができるであろう。３
μｓｅｃのパルス幅を使用して、各ノズルを作動させて
いる。３．５μｓｅｃのパルス間隔で一度に４個のジェ
ットを作動させれば、１２５μｓｅｅ内に１４４個全部
のジェットを作動させることが可能である。すなわち、
第２図に示すように、最初にジェン）Ｊ　１゜Ｊ２．Ｊ
１４３．Ｊ１４４を発射し、続いて３．５μｓｅｃ後に
、ジｓｙトＪ３．Ｊ４．Ｊ１４１゜Ｊ１４２を発射し、
最後にジェットＪ７１゜Ｊ７２．Ｊ７３．Ｊ７４を発射
するまで続ける。

第３Ａ図は、湾曲したプラテンに起因する誤配置ΔＸｌ
ｌ、順次発射による補償用誤配置Δｘｔ、および両者の
和を示す。第３Ａ図かられかるように、滴装置の全体的
な差は、０．３４ミルに過ぎない。

裏１ 実例２は実例１に似ているが、滴速度Ｖａ＝９Ｈａ／ｓ
ｅｃである。この場合には、もし１４４個全部のジェッ
トを一度に作動させれば、湾曲したプラテンに起因する
滴の誤配置は、１．１１ミルである。しかし、第３Ｂ図
に示すように、３．Ｉ　ｌ１ｓｅｃのパルス間隔を用い
れば、滴装置の全体的差は、０．３０ミルに減少する。

ｒ　％　Ｖ　ｃ　ｓ　Ｖ　ｄの他の値についても、この
ような曲線を同様に計算することができる。実際に、第
３Ｂ図は、滴速度Ｖａ　＝１０　ｍ／ｓｅｃ。

キャリッジ速度Ｖｃ　＝１０　ｉｎ／ｓｅｅ　、プラテ
ン半径ｒ　＝７．１７　ｉｎの場合に非常によく似てい
る。

一定時間間隔補償が達成できる最高は、清装置の全体的
差が、非補償の場合の誤配置の１／４であることがわか
る。一定時間間隔ｔの最適な長さは、（ｎ／Ｎ）　（ｈ
”／２ｒｖ）である。Ｎは印字ヘッドのノズル数であり
、ｎは一度に発射されるノズル数である（残りの変数り
、ｒ、Ｖｄは、あとで定義する）。このケースの場合、
発射時間間隔は、Δｔ＝（ｎ／Ｎ）（ｈ”／２ｒｖ）（
１−ｙ／ｈ）で与えられる。ここで、ｈは印字ヘッドの
長さの１／２、ｙは印字ヘッドの中心からの各ノズルの
距離である。このケースの場合、 ｘ＝ｘｔ　　＋ｘｔ　　＝（Ｖ（／　　２ｒｖａ　）（
ｈ”　　ｂｙ十ｙ”）である。極値は、ｙ＝ｈ／２の所
に生じることがわかる（ｙで微分して）。その値は、３
ＶＣｈ２／８ｒ　Ｖ、１で、これはｙ＝ｏおよびｙ＝ｈ
におけるＸの３／４　　である、実例１および２におい
て、まるめた時間間隔の累積誤差および真の順次発射で
なくノズル対の発射によるタイミング誤差のために、滴
装置の差は、非補償の場合のたった１／４程度であった
。

もしパルス間隔を近似的に二次式で配分すれば、湾曲し
たプラテンをさらに良好に補償することが可能である。

目標は全体的滴配置を一定にすること、すなわち、 ｘ＝ｘｔ　　＋ｘｇ　　＝ｖｃ　　［（ｙ”／２ｒｖ＝
　　）　　＋　　　ｔ、　　＝　　Ｋにすることである
。ここでｔ、は、ｍ番目のノズルを発射するときの時間
である。Ｋは、ｙ＝ｈの端のジェットについてｔ１＝０
とおいて解く。これにより、ｔｓ　＝（ｈ”　　ｙ２）
／　２ｒＶａが得られる。

時間間隔を二次式で分配する試みの１つの問題点は、印
字ヘッドの中心付近で、発射パルスが重なり合うことで
ある。実例１の印字ヘッドおよびプリンタのパラメータ
の場合、時間間隔を二次式で配分するには、印字ヘッド
の中心付近の隣接するノズル対を発射する間の時間を０
．３μｓｅｃにする必要がある。パルス幅は３μｓｅｃ
と仮定しているので、これにより、かなりの重複が生じ
、ドライバーまたはリード線に対する過大なピーク電流
などの問題が生じる可能性がある。

ｌ■主 もう１つの解決策は、印字ヘッドの中心（１！！複しな
い）における作動時間間隔を最小にし、かつ印字ヘッド
の端の近くの作動時間間隔を広げることである。実例３
は、実例１と同じパラメータを仮定しており、−度に４
個のジェットの作動を、両端から開始して、中心に向か
って進める。しかし、一定値３．５μｓｅｃを使用する
代わりに、時間間隔群の最初の半分については４μｓｅ
ｃ　、残りの半分については３μｓｅｃと仮定する。第
３Ｃ図に示すように、滴装置の全体的差は０．２４　ミ
ルである。

第４Ａ図に示すように、プラテンの湾曲した表面Ｓの縦
軸Ａに垂直なノズル列しについて発明を説明したが、ノ
ズルは、第４Ｂ図に示すように、プラテンの湾曲した表
面Ｓの縦軸Ａに対し傾斜した列Ｌ°であってもよい。ノ
ズル列Ｌ゛は、縦軸Ａに垂直な投影すなわち弦Ｃを有す
る。したがって、湾曲した表面の縦軸に垂直な投影を有
するノズル列にも、本発明を応用することができる。

また、プラテンから最も遠くのノズルからスタートシて
、次第にプラテンの中心により近い（より内側の）ノズ
ルに向かって進むように、ノズルを順次作動させる場合
について説明したが、第２図のジェットを、たとえば、
以下の順序（Ｊｌ。

Ｊ３．Ｊ２．Ｊ５．Ｊ４．Ｊ６．Ｊ７．Ｊ８゜ＪＩＯ，
Ｊ９．Ｊｌｌ、等）で作動させる場合にも、本発明を応
用することができる。したがって、特許請求の範囲に記
載した発明は、次第にプラテンの中心により近い（より
内側の）ノズルを作動させる場合を含むものとする。

特定の実例について説明したが、本発明は湾曲した表面
をもつサーマルインクジェットプリンタを使用して印字
するどんな方法およびどんな装置にも応用することがで
きる。上に述べた発明の好ましい実施例は、説明のため
のものであって発明を限定するものではなく、したがっ
て、特許請求の範囲に記載した発明の精神および範囲内
で、さまざまの変更をなしうることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、湾曲したプラテン上で印字するように配置さ
れた印字ヘッドの拡大断面図であって、印字ヘッドの異
なる位置にある印字要素と湾曲したプラテンとの距離の
差を示す、 第２図は、湾曲したプラテン上でサーマルインクジェッ
ト印字を行うように配置された印字ヘッドの斜視図、 第３Ａ図は、本発明の第１の実施例で得られた、印字ヘ
ッドのノズル位置と滴装置を示すグラフ、第３Ｂ図は、
本発明の第２の実施例で得られた、印字へンドのノズル
位置と滴装置を示すグラフ、第３Ｃ図は、本発明の第３
の実施例で得られた、印字ヘッドのノズル位置と滴装置
を示すグラフ、第４Ａ図は、ノズル列を示す、プラテン
の湾曲した表面の拡大側面図、および 第４Ｂ図は、本発明の別の実施例のノズル列を示す、プ
ラテンの湾曲した表面の拡大側面図である。 符号の説明 ２・・・サーマルインクジェット印字ヘッド、４・・・
円筒形プラテン、Ａ・・・縦軸、Ｃ・・・投影（弦）、
Ｌ。 Ｌ′・・・ノズル列、Ｓ・・・プラテンの湾曲した表面
。 手 続 補 正 書（方式） １、事件の表示 平成２年特許願第３２０５５３号 ２、発明の名称 インクジェット印字ヘッドの作動方法 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１列に配列された複数のノズルを有し
   、前記列の投影が湾曲したプラテンの縦軸の垂直である
   インクジェット印字ヘッドにおいて、湾曲した表面にあ
   る記録媒体に文字を印字するため前記インクジェット印
   字ヘッドを作動させる方法であって、 前記表面から最も遠くに位置するノズルからスタートし
   、次第に前記表面により近くに位置するノズルに向かっ
   て、すべてのノズルの作動が行われるまで、ノズルを順
   次作動させるステップから成ることを特徴とする方法。