JPH05270013A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録ヘッドの傾きを検出す
る。 【構成】 インクジェット記録ヘッド１，２，３，４か
ら吐出されるインク滴の着弾の有無を検出するムービン
グコイル１２と、インクジェット記録ヘッド１，２，
３，４とムービングコイル１２とを相対移動させるキャ
リッジ５と、インクジェット記録ヘッド１，２，３，４
とムービングコイル１２との間に設けられ、複数のノズ
ルからの複数のインク滴の一部のムービングコイル１２
への飛来を遮蔽する遮蔽部材１１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のノズルを有する
インクジェット記録ヘッドの取付け位置ずれ（レジスト
レーション）を検出する手段を有するインクジェット記
録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの普及
や、コンピュータグラフィック、ＣＡＤ（Computer Aid
ded Design）などの普及で手軽にカラー画像情報を扱え
るようになり、その出力用にカラープリンタの需要が高
まっている。カラープリンタの記録方式にも色々あり、
レーザビーム電子写真方式、静電写真方式、リソグラフ
ィー記録方式、熱転写記録方式、ワイヤドット記録方
式、インクジェット記録方式等がある。それぞれ特長が
あり、小型で安価でかつ高精細なカラープリンタの記録
方式としての１つにインクジェット記録方式がある。

【０００３】一般に、インクジェット記録方式を用いた
カラープリンタは、数十個のノズルを有するインクジェ
ット記録ヘッドをノズルの配列方向と平行に４個キャリ
ッジ上に配置し、それぞれのインクジェット記録ヘッド
は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの記録を担
う。ノズルの対向方向には記録紙があり、該キャリッジ
はノズルの配列方向に記録紙表面近傍を走査し、各イン
クジェット記録ヘッドは各色の記録を行なう。記録紙は
キャリッジの走査毎にインクジェット記録ヘッドのノズ
ル相当を走査の垂直方向に搬送され、記録紙全面にカラ
ー記録がなされる。

【０００４】しかし、これらのカラープリンタでは、例
えばレッドの文字を記録する場合、イエローを担うイン
クジェット記録ヘッドが記録する文字と、マゼンタを担
うインクジェット記録ヘッドが記録する文字が記録紙上
で正確に一致しなくてはいけない。グリーン、ブルーな
どの記録を考慮すればキャリッジ上に配置された４個の
インクジェット記録ヘッドの取付けに高い精度が要求さ
れる。それを回避する手段として、記録紙上でのキャリ
ッジの走査方向の色ずれは、各インクジェット記録ヘッ
ドの動作タイミングを時間軸上でずらすことにより補正
し、記録紙上でのキャリッジの走査方向の垂直方向の色
ずれはインクジェット記録ヘッドの全ノズル数が１走査
で記録する記録幅に応じたノズル数より多いインクジェ
ット記録ヘッドを用いて、インクジェット記録ヘッド毎
に記録幅に応じたノズル数の配列範囲位置を該垂直方向
の色ずれ量に応じて換えることによって補正することが
提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この場合補正量を決定
するためにあらかじめ色ずれ量を検出する手段が必要で
ある。色ずれ量の検出手段には、色ずれの認識しやすい
テストパターンを記録紙などに記録してオペレータが色
ずれ量を検知して補正量を決定する方法や、カラープリ
ンタが該テストパターンのパターン認識手段を有して色
ずれ量を検出して自動的に補正量を決定して補正を行な
う方法などがある。しかし、前者の場合オペレータを煩
わせる。また、定量的に色ずれ量を認識しがたいため幾
度も補正結果後のテストパターンを出力して補正量の微
調整を行なわなくてはならない。後者の場合、高価な高
精度パターン検出器を色毎に要するか、１個のパターン
検出器で色フィルターを切り替える機構を要するか、ま
たはさらに高価なカラーパターン検出器が必要である。
さらに、記録紙上のテストパターンを検出器に結像させ
る光学系も必要であり、非常に高価になってしまう。

【０００６】いずれの場合も、各ノズル配列が走査方向
に対して傾きをもっていた場合には、各ノズルの走査方
向に対する位置は一定にはならない。そのため各ノズル
間で着弾位置に差を生じてしまう。

【０００７】本発明の目的は、インクジェット記録ヘッ
ドの傾きを容易に検出することができるインクジェット
記録装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、複数のインクジェッ
ト記録ヘッドを有する場合に、各インクジェット記録ヘ
ッドの位置ずれを容易に検出することができるインクジ
ェット記録装置を提供することにある。

【０００９】

【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、複数のノズルを有するインクジェット記録
ヘッドと、該インクジェット記録ヘッドと被記録媒体と
を複数のノズルの配列方向の垂直方向に相対走査させる
走査手段と、被記録媒体と静止関係にあり前記インクジ
ェット記録ヘッドから吐出されるインク滴の着弾の有無
を検出する着弾検出手段と、前記インクジェット記録ヘ
ッドと前記着弾検出手段とを相対移動させる移動手段
と、前記インクジェット記録ヘッドと着弾検出手段との
間に設けられ、複数のノズルからの複数のインク滴の一
部の前記着弾検出手段への飛来を遮蔽する遮蔽手段とを
有することを特徴とする。

【００１０】また、本発明のインクジェット記録装置
は、遮蔽手段の遮断、被遮断の境界線の少なくとも一部
がノズルの配列方向と平行であることを特徴とする。

【００１１】さらに、本発明のインクジェット記録装置
は、複数の色に対し各々専用の複数のインクジェット記
録ヘッドを有することを特徴する。

【００１２】

【作用】上記構成において、ノズルの走査方向の取付け
位置ずれを測定する被測定インクジェット記録ヘッドが
遮蔽手段のノズルの配列方向と平行である遮断、非遮断
境界部分近傍よりキャリッジを移動させながら吐出を行
なう。着弾検出手段は随時、着弾非着弾を検出する。上
記構成により、被測定インクジェット記録ヘッドが走査
方向上どの位置で吐出したインク滴が着弾検出手段に到
達したかを認識することにより着目した被測定インクジ
ェット記録ヘッドのノズル走査方向の取付け位置ずれを
キャリッジの位置検出制度で測定することができる。上
記走査を各インクジェット記録ヘッドについて行なえ
ば、各々の位置ずれを測定でき、時間軸上におけるイン
クジェット記録ヘッドの動作タイミング補正値を決定で
きる。

【００１３】

【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。

【００１４】図１に本発明の第１の実施例を示す。４個
のインクジェット記録ヘッド１，２，３，４は６４個の
不図示のノズルを３６０個／ｉｎｃｈの密度で配列した
インクジェット記録ヘッドであり各ノズル先端の吐出口
近傍の液路に吐出エネルギーを発生するための不図示の
発熱体を備えている。この発熱体は印加される電気パル
スに応じて熱を発生し、これによりインク供給チューブ
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄからそれぞれ供給されるインク
を膜沸騰させ、この膜沸騰による気泡の成長にともなっ
て上記吐出口からインクが吐出される。

【００１５】なおインクジェット記録ヘッド１はイエロ
ーの記録を担うインクジェット記録ヘッド、インクジェ
ット記録ヘッド２はマゼンタの記録を担うインクジェッ
ト記録ヘッド、インクジェット記録ヘッド３はシアンの
記録を担うインクジェット記録ヘッド、インクジェット
記録ヘッド４はブラックの記録を担うインクジェット記
録ヘッドである。

【００１６】それぞれのインクジェット記録ヘッド１，
２，３，４の吐出周波数、すなわち発熱体の駆動周波数
は、２ｋＨｚである。キャリッジ５はインクジェット記
録ヘッド１，２，３，４を搭載して移動するものであ
り、キャリッジ５の移動はその一部において摺動可能に
係合する２本のガイドシャフト軸６Ａ，６Ｂに案内され
ながらなされる。本実施例では、キャリッジ５はインク
ジェット記録ヘッド１，２，３，４と後述するムービン
グコイル１２とを相対移動させる移動手段として用いら
れる。

【００１７】フレキシブルケーブル８は不図示のインク
タンクよりインクジェット記録ヘッド１，２，３，４に
設けられた発熱体に不図示の本装置制御部内のＣＰＵよ
り画像情報に応じた駆動信号を伝達するためのものであ
る。インク供給チューブ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄおよび
フレキシブルケーブル８は、ともにキャリッジ５の移動
に追随できるように可橈性の部材によって構成されてい
る。またキャリッジ５はガイド軸６Ａ，６Ｂと平行に張
設されキャリッジ５を移動させるための不図示のベルト
の一部と接続し、このベルトが不図示のキャリッジモー
タによって駆動されることによりキャリッジ５の移動が
可能な構成になっている。

【００１８】上記ＣＰＵはガイド軸６Ａ上に設けられた
不図示のエンコーダにより１／３６０ｉｎｃｈピッチの
精度でキャリッジ５の移動距離を検出することができ
る。位置の検出は、不図示のキャリッジモータ軸上にエ
ンコーダを設けても可能である。

【００１９】ガイド軸６Ａ，６Ｂと平行な搬送ローラ対
９Ａ，９Ｂは被記録媒体である記録紙１０を矢印Ａ方向
に搬送する。上記構成により、インクジェット記録ヘッ
ド１，２，３，４は、キャリッジ５の走査にともない、
記録紙１０のノズルに対向する部分にそれぞれの色のイ
ンクを吐出し、キャリッジ５の走査毎に記録紙１０を矢
印１０の方向に６０ノズルピッチ相当の距離、搬送する
ことにより記録紙１０の全面にカラー記録を行なうこと
が可能となる。

【００２０】マイクなどに応用されているムービングコ
イル１２は、本実施例では着弾検出手段として用いてい
る。遮蔽部材１１はインク滴の一部のムービングコイル
１２への飛来を遮蔽する。ムービングコイル１２の円筒
断面は図２の構成をしており、矢印ａ方向に振動可能な
可動部材１２Ａの円筒部にコイル１２Ｂが巻いてあり、
該コイル１２Ｂを挟み込む円筒形溝を有する固定磁性体
１２Ｃはコイル内側部がＳ極、外側部がＮ極に着磁され
ている。可動部材１２Ａにインク滴が着弾した場合、そ
の衝撃により可動部材１２Ａが矢印ａ方向に振動しコイ
ル１２Ｂが固定磁性体１２Ｃによって形成されている磁
界を横切る。その結果、コイル１２Ｂの両電極１２Ｄ，
１２Ｅに誘導起電力が発生する。この誘導起電力の有無
によって着弾検出を行なう。

【００２１】誘導起電力の有無を検出する手段の例を図
３に示す。誘導起電力の電圧を交流増幅器２０で増幅
し、その出力を整流器２１で整流しクランプ器２２で
２．５Ｖ以上を５Ｖに、それ以下を０Ｖに成形する。そ
の出力をＲＳフリップフロップ２３のＳ端子に入力す
る。ＲＳフリップフロップ２３のＲ端子は本装置のコン
トロールを担う不図示のＣＰＵのアウトポートに、ＲＳ
フリップフロップ２３の出力端子はインポートにそれぞ
れ接続されている。上記構成によって、ムービングコイ
ル１２にインク滴が着弾すればＲＳフリップフロップ２
３の出力がセットされる。ＣＰＵがインポートからそれ
らを認識した後にアウトポートでＲＳフリップフロップ
２３の出力をリセットして次の着弾に備える。

【００２２】本装置を用いてインクジェット記録ヘッド
１のノズル走査方向における取付け位置ずれ測定を行な
う方法を説明する。

【００２３】インクジェット記録ヘッド１が遮蔽部材１
１に対向する位置になるようキャリッジ５を移動させ
る。その位置関係の拡大図を図４に示す。まずインクジ
ェット記録ヘッド１の不図示の上端ノズルからインク滴
を吐出させ、ＣＰＵは着弾検出手段としての可動部材１
２Ａで着弾の有無を検出する。この場合インク滴は遮蔽
部材１１によって遮蔽され可動部材１２Ａに着弾しな
い。次にキャリッジ５をわずかに移動してからインク滴
を吐出させる。ＣＰＵは可動部材１２Ａで着弾の有無を
検出する。同様に検出しない。順次キャリッジ５を移動
させ着弾の有無検出を行ない着弾を検出した時点でＣＰ
Ｕはその時のキャリッジ位置を記憶して終了する。

【００２４】インクジェット記録ヘッド２，３，４の走
査方向における取付け位置ずれの測定もインクジェット
記録ヘッド１と同様の方法で行なう。

【００２５】このようにして、それぞれのインクジェッ
ト記録ヘッド１，２，３，４の相対位置が明確になりＣ
ＰＵは、キャリッジ５を走査して行なう記録の際、各イ
ンクジェット記録ヘッド１，２，３，４の駆動をそれぞ
れ時間軸上でどれだけずらせば同じ位置にインク滴を着
弾させ、色ずれのないカラー記録が可能になるかを容易
に把握することができる。

【００２６】なお、本実施例では、ムービングコイルを
用いたが、ムービングマグネット、圧電素子等を用いて
も同様の効果が得られる。

【００２７】第１の実施例では、インクジェット記録ヘ
ッド１，２，３，４各々の走査方向に対する位置ずれの
検出を特定のノズルから吐出されたインク滴によって行
なっていた。

【００２８】しかしこの方法は、各記録ヘッドのノズル
配列が走査方向に対して垂直であるということが前提
で、仮に各ノズル配列が走査方向に対して傾き（アジマ
スずれ）をもっていた場合には、同一インクジェット記
録ヘッド上の各ノズルの走査方向に対する位置は一定に
はならない。そのため各ノズル間で着弾位置に差を生じ
てしまう。

【００２９】本発明の第２の実施例ではこの点を改良し
た。

【００３０】まず、第１の実施例におけるインクジェッ
ト記録ヘッド１の上端ノズルからインク滴を吐出させ前
記着弾検出手段で着弾の有無を検出する。つぎに、下端
ノズルからインク滴を吐出して着弾検出を行なう。この
ように上端ノズルと下端ノズルから交互に吐出を行ない
ながらキャリッジ５を移動させ双方のノズルからの着弾
が検出されるまで、この動作を続ける。ＣＰＵは各々の
インク滴が遮蔽を通過して着弾したキャリッジ位置を記
憶する。これら２つの検出位置に差がある場合には、そ
の中間をノズル位置とすることでアジマスずれによるイ
ンク滴の着弾位置の差を少なく押さえることができる。

【００３１】さらに精度を要求される場合には、２点間
の差と、ノズル配列方向の距離とからそれぞれのノズル
のあいだの複数の各ノズル位置を直線補完によって求め
各々のノズルの駆動タイミングを独自に設定することも
可能である。

【００３２】本実施例では、この動作をインクジェット
記録ヘッドの１，２，３，４について行ない各インクジ
ェット記録ヘッド１，２，３，４の走査方向に対する位
置ずれを検出すると同時に傾きについても検出が可能と
なる。

【００３３】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飛翔的液滴を形成し、記
録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置に
おいて優れた効果をもたらすものである。

【００３４】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を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体
（インク）内の気泡を形成できるので有効である。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。

【００３５】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９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。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４３１３１２４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うことができる。

【００３６】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４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含ま
れるものである。

【００３７】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孔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。

【００３８】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１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。

【００３９】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。

【００４０】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う予備吐出モード
を行うことも安定した記録を行うために有効である。

【００４１】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを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を組み合わせによってで
もよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
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。

【００４２】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、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは上述の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。

【００４３】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、液状インクとし
て吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固
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の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５４−５６８４
７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。

【００４４】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
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
ものであっても良い。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、インクジ
ェット記録ヘッドの走査方向の着弾位置を測定すること
により、インクジェット記録ヘッドの傾きを容易に検出
することができる。

【００４６】また、複数のインクジェット記録ヘッドを
有する場合に、各インクジェット記録ヘッドの位置ずれ
を容易に検出することができる。

【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第１の実施
例を示す要部斜視図である。

【図２】本実施例におけるムービングコイルの断面図で
ある。

【図３】本実施例における着弾検出手段のブロック図で
ある。

【図４】本実施例における取付け位置ずれ測定時の位置
関係を示す図である。

【符号の説明】

１，２，３，４ インクジェット記録ヘッド ５ キャリッジ ６Ａ，６Ｂ ガイド軸 ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ インク供給チューブ ８ フレキシブルケーブル ９Ａ，９Ｂ ローラ対 １１ 遮蔽部材 １２ ムービングコイル １２Ａ 可動部材 １２Ｂ コイル １２Ｃ 固定磁性体 １２Ｄ，１２Ｅ 電極 ２０ 交流増幅器 ２１ 整流器 ２２ クランプ器 ２３ ＲＳフリップフロップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 25/34 9012−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/04 １０４ Ｋ 25/28 Ｚ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズルを有するインクジェット記
   録ヘッドと、 該インクジェット記録ヘッドと被記録媒体とを複数のノ
   ズルの配列方向の垂直方向に相対走査させる走査手段
   と、 前記インクジェット記録ヘッドから吐出されるインク滴
   の着弾の有無を検出する着弾検出手段と、 前記インクジェット記録ヘッドと前記着弾検出手段とを
   相対移動させる移動手段と、 前記インクジェット記録ヘッドと着弾検出手段との間に
   設けられ、複数のノズルからの複数のインク滴の一部の
   前記着弾検出手段への飛来を遮蔽する遮蔽手段とを有す
   ることを特長とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 遮蔽手段の遮断、非遮断の境界線の少な
   くとも一部がノズルの配列方向と平行であることを特徴
   とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 複数の色に対し各々専用の複数のインク
   ジェット記録ヘッドを有することを特長とする請求項１
   または２記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 インクジェット記録ヘッドは、被記録媒
   体の最大記録幅にわたって吐出口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１、２または３
   に記載のインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 インクジェット記録ヘッドは、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
   えていることを特徴とする請求項１、２、３、または４
   に記載のインクジェット記録装置。