JPH11245478A - 液体インクプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリントバーのサイドステップ（横方向への
僅かな移動）に備えた、信頼性の高いプリントバーの取
付け装置を提供する。 【解決手段】 プリントバー１０は、フレクサ５０及び
５２によって懸架されて取り付けられる。プリントバー
１０のサイドステップは、位置づけ装置７０において回
転ソレノイド７４が一方向平頭ねじ８０を介して偏心カ
ム８２を回転させ、その接触によってフレクサ５０及び
５２がたわむことで達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般にインクジェッ
トプリンタに関し、特にページ幅プリントバー取付け台
及びサイドステップ機構を有するインクジェットプリン
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】連続流またはドロップオンデマンドとし
て頻繁に参照される型の、圧電方式、音響方式、相変化
ワックスベース方式、サーマル方式といった液体インク
プリンタは、インクの液滴を記録媒体に向かわせる少な
くとも一つのプリントヘッドを有する。プリントヘッド
内でインクは複数のチャネルに収容される。電気のパル
スが要求に応じてチャネル終端のオリフィスまたはノズ
ルからインクの液滴を吐出させる。

【０００３】サーマルインクジェットプリンタでは、電
気のパルスは通常チャネルの一つと典型的に対応づけら
れた熱変換器または抵抗器によって発生される。個々の
抵抗器は、チャネル内のインクを加熱して気化させるた
めに、個々にアドレス可能である。選択された抵抗器に
電圧が印加されると、対応するチャネル内で気泡が成長
して、まず（インクが）チャネルオリフィスから膨れ出
し、次いで気泡がつぶれる。するとチャネル内のインク
は引っ込み、膨れ出ているインクから分離して、チャネ
ルオリフィスから離れて記録媒体に向かう方向に移動す
る液滴が形成され、記録媒体にぶつかることによってイ
ンクの滴(drop)または点(spot)が配置される。そして、
液体インク供給容器から順次インクを引く毛管作用によ
ってチャネルにインクが再充填される。

【０００４】インクジェットプリントヘッドはキャリッ
ジ型プリンタ、部分幅アレイ型プリンタ、またはページ
幅型プリンタのいずれに組み込まれてもよい。キャリッ
ジ型プリンタは典型的にインクチャネル及びノズルを有
する比較的小さいプリントヘッドを有する。プリントヘ
ッドは使い捨てのインク供給カートリッジに密封状態で
取付け可能である。プリントヘッドとカートリッジとの
複合アセンブリはキャリッジに取り付けられ、キャリッ
ジは往復動し、静止している紙や透明フィルムのような
記録媒体上に、１度に１スワス（印刷幅）の情報（ノズ
ルの縦列の長さに等しい高さを有する）を印刷する。１
スワスが印刷されると、用紙は印刷されたスワスまたは
その一部の高さに等しい距離だけステップ送りされ、次
のスワスが既に印刷されたスワスと連続または部分重複
する。この手順はページ全体が印刷されるまで繰り返さ
れる。それとは対照的に、ページ幅プリンタは静止した
プリントヘッドを有し、該プリントヘッドは記録媒体の
一枚の幅または長さに渡って一度に印刷するのに十分な
長さを有する。印刷工程の間、記録媒体はプリントヘッ
ド長手と実質的に垂直方向に、一定または変化する速度
で断続的に移動して、ページ幅プリントヘッドを通過す
る。ページ幅インクジェットプリンタは、例えば米国特
許第５，１９２，９５９号に記載されている。

【０００５】本発明のある態様に関連し得る以下の開示
に、様々なプリンタ及び方法が、図示及び記載されてい
る。

【０００６】リンら(Lin et al.)による米国特許第４，
７４８，４５３号には、基体上に液体インクの点を配置
する方法が記載されている。１行の情報が少なくとも２
回の通過で印刷され、液体インクの点を、選択された画
素中心(pixel center)にチェッカーボード模様（市松模
様）に、１回の通過では斜めに近接する画素領域にのみ
配置する。

【０００７】ポンドら(Pond et al.) による米国特許第
５，０５７，８５４号は、バー部品モジュール及びバー
部品モジュールから製造される全幅アレイプリントヘッ
ドを記載している。バー部品モジュールは、長手を有す
る基体のバー及び、基体のバーの片側のみに取り付けら
れる複数のプリントヘッドサブユニットを含む。このバ
ー部品モジュールは、全幅スタガー（互い違い）アレイ
プリントヘッドを形成する組立てブロックとして使用さ
れる。

【０００８】ドレーク(Drake) による米国特許第５，１
６０，９４５号は、インクジェットプリンタ用のページ
幅サーマルインクジェットプリントヘッドを記載してい
る。該プリントヘッドはルーフシューター型プリントヘ
ッドの全機能的なサブユニットから組み立てられる型で
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するため
の手段】本発明の一つの態様に従い、記録媒体通路に沿
って移動する記録媒体上に、画像を形成するために液体
インクを配置する、液体インクプリンタを提供する。該
プリンタは、記録媒体通路に対して実質的に垂直に配列
された、プリントバーと、記録媒体通路に対して実質的
に垂直な移動のためにプリントバーを取り付けるため
の、プリントバーに連結された、可撓性の取付け装置と
を有する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明のインクジェットプ
リンタの一つの実施の形態を示し、インクジェットプリ
ンタ８は、回転するドラム１１上に置かれた湾曲した記
録媒体上にインクを配置するために位置づけられるペー
ジ幅または大アレイのプリントバー１０を有し、ドラム
１１はモータ（図示せず）によって矢印１２の方向に回
転される。プリントバー１０は、例えばここにその内容
を参照して本文の記載の一部とする米国特許第５，２２
１，３９７号に記載の技術に従って、延長された幅のア
レイを形成するために当接される複数のモジュールまた
はプリントヘッドダイ１０Ａから組み立てられる。この
例では、プリントバー１０は７，２００本のノズルまた
はジェット（噴射口）を有する。前記の特許に記載の通
り、プリントヘッドダイ１０Ａは、インク供給チャネル
として用いられるアレイまたは凹部を含むチャネルダ
イ、対応づけられたインク槽、発熱素子を含む発熱器ダ
イ、及び適切なアドレス回路を組み合わせて形成され
る。組み合わされたチャネルダイと発熱器ダイとは、プ
リントバーを形成するために当接されるプリントヘッド
ダイを形成する。発熱素子は、チャネルに収容されてい
るインクを加熱して、対応づけられたノズルからインク
の液滴を吐出するために、選択的に印加される。インク
チャネルは共通インクマニフォールド１４の中に連結さ
れ、マニフォールド１４はプリントバー１０の上に沿っ
て取り付けられており、一列に並べられた開口を介して
チャネルダイのインク導入部と密封状態で連絡する。マ
ニフォールド１４は適切なインク、この例では黒を、イ
ンク容器１６から容器に取り付けられた柔軟な管材１８
を介して供給される。

【００１１】黒インクを印刷するプリントバー１０に加
えて、カラープリントヘッドアセンブリ２０は、例えば
シアン、マジェンタ、及びイエローの個々の色を個々に
印刷する複数のインクジェットプリントヘッド２２、２
４、及び２６を有する。プリントヘッド自体に取り付け
られて連結されたプリントヘッドインクタンクにインク
が収容されることによって、またはインク容器１６に示
されるような柔軟な管材（図示せず）を介してプリント
ヘッドに取り付けられたインク容器によって、適切なイ
ンクを対応づけられたプリントヘッドに供給可能であ
る。アセンブリ２０は、リードスクリュー３０及び３
１、並びに駆動モータ３２によって駆動される、移動可
能なキャリッジ２８の上に取付けられる。キャリッジ２
８は湾曲枠部材３４及び３６を有し、部材３４及び３６
の一部はリードスクリュー３０及び３１が貫通するねじ
切りされた開口を有する。キャリッジ２８は方向３８に
移動する。プリントヘッド２２、２４、及び２６の構造
は従来のものであり、例えばここにそれらの内容を参照
して本文の記載の一部とする米国再発行特許第３２，５
７２号及び米国特許第４，７７４，５３０号に記載され
たように製造できる。

【００１２】図１のプリンタはプリントバー１０のみを
用いて印刷する黒インク単色のプリンタとしても、カラ
ーインクを配置するアセンブリ２０を用いて、または両
方を複合で用いて、カラープリンタとしても操作可能で
あるが、また前記図１のプリンタには、プリントバー１
０に起因するある種の望ましくない印刷特性を最小にす
るための、プリントバー１０が個別のステップで移動さ
れる多重通過印刷技術を用いることによって、プリンタ
８からの画像出力を改善する機構が追加されている。例
えばプリントヘッドダイ１０Ａの個々のノズルは、方向
性を誤ったインク滴を射出してしまうことがある。その
ような誤った方向性は、インク滴がプリントヘッドダイ
の前面に対して垂直に射出されず、曲がって射出された
際に生じる。また、プリントヘッドノズルからの液滴射
出に、望ましくないサテライト滴が伴うこともある。個
々のノズルに起因するある種の望ましくない印刷特性に
加えて、あるプリントヘッドダイと別のプリントヘッド
ダイとの印刷特性がばらついていることもあり得る。例
えば、あるプリントヘッドダイの全プリントヘッドノズ
ルは平均して他のプリントヘッドダイの全プリントヘッ
ドノズルの平均よりも僅かに小さい液滴を射出するかも
しれず、それにより、画像がインク滴のサイズに関係し
た明るい部分と暗い部分とを有することになる。する
と、ドラム１１の１回転で全画像を完成できるが、１回
転中に印刷された出力画像には記載の様々な印刷不具合
が生じているかもしれない。

【００１３】画像を印刷するために、コントローラ４２
は、プリンタに内在する、若しくはパーソナルコンピュ
ータのような画像発生装置に内在するプリントドライバ
から、或いは両方に内在するプリントドライバの組み合
わせから、ビットマップイメージを受け取る。ビットマ
ップ化された画像はコントローラ４２によって操作さ
れ、プリントバー１０及びプリントヘッドアセンブリ２
０に適切な信号が伝達される。コントローラ４２によっ
て発生される駆動信号は、従来的にワイヤー結合を介し
て、個々のプリントヘッドダイ１０Ａ並びに個々のプリ
ントヘッド２２、２４、及び２６上の駆動回路及び論理
回路に印加される。信号は、発熱器ダイの中に形成され
た発熱抵抗器または変換器に印加される、パルス信号を
含む。コントローラ４２は、中央演算処理装置、完全な
プログラムを記憶する読み出し専用メモリ、及びランダ
ムアクセスメモリを有する、マイクロコンピュータの形
態をとってもよい。またコントローラ４２はドラム１１
の回転や、モータ３２を制御することによる走査キャリ
ッジ２０の動き、プリントバー１０の個別の位置といっ
た、他の機械機能も制御する。

【００１４】記載の印刷上の問題を削減または排除する
ために、プリントバー１０は第１のフレクサ（flexor）
５０及び第２のフレクサ５２によって懸架される。個々
のフレクサはプリンタ枠の一部分、またはフレクサ５２
に取り付けられた枠部材５４のような、他の堅固に維持
された部材に取り付けられる。また、フレクサ５０は図
示されていない枠部材にも連結される。フレクサ５０及
び５２はプリントバー１０の端部のそれぞれに取り付け
られ、プリントバー１０は、プリントバー１０のサイド
ステップに備えて、方向４０に移動可能である。個々の
フレクサは、最大たわみ及びそれに関係するストレスが
材料の耐久限度を下回るように制御するために選択され
た弾性材料を有する。また、材料は十分な強度を有し、
選択された材料の弾性特性に、限度時間を越えて恒常的
な衝撃を与えることなく、プリントヘッドの矢印４０の
方向への動きに備える。そのようなフレクサは、プリン
タ８の耐用年限と比較して半永久的な耐用年限に設計可
能である。

【００１５】図２及び図３にさらに示されるように、フ
レクサ５０及び５２は、それぞれ第１の取付け部材５６
及び第２の取付け部材５８を用いて、枠部材５４に取り
付けられる。さらに、個々のフレクサ５０及び５２はそ
れぞれ第１の取付けねじ６０及び第２の取付けねじ６２
を用いてプリントバー１０に取付けられる。そのような
取付けねじは、個々のプリントヘッドダイへの何らかの
損傷を防止するために、プリントバー１０を支持する枠
に取付け可能である。加えて、フレクサ５０及び５２は
プリントヘッドの支持部材に取り付け可能である。

【００１６】図２に示されるように、プリントバー１０
は枠５４からフレクサ５０によって第１の位置に懸架さ
れる。一方、図３は、プリントバーのプリントヘッドノ
ズルが記録媒体６４の異なる位置にインクを配置するよ
うに、方向４０に移動された第２の位置にあるプリント
バー１０を、図式的に示す。

【００１７】プリントバーの方向４０への移動に備える
ことにより、前述の印刷上の欠陥は削減または排除可能
である。例えば、図２では、プリントバー１０は、記録
媒体の第１の通過で、記録媒体６４上の印刷領域６６に
インクが配置されるように印刷することになる。プリン
トドラム１１の第２の回転では、プリントバー１０は、
図３に示されるように、印刷領域６８にインクを配置す
るような位置に移動されることになる。印刷領域６６及
び６８は重複するため、プリントバー１０のインクジェ
ットノズルは、コントローラ４２の指示を受けて、第１
の通過では画像の１つの線上の交互に位置する点を配置
し、記録媒体上の同一線上の残りの点を第２の通過で配
置することが可能である。プリントバーのそのような移
動により、サテライト滴、プリントヘッドダイのばらつ
き、及び当接による変則性という、種々の印刷上の欠陥
を排除または削減し、所望の画像出力を提供する。

【００１８】図４は、プリントバー１０、枠５４上にあ
るプリントバー１０の取付け装置、及びプリントバー１
０を方向４０に移動して個別の位置につけるための位置
づけ装置７０の、図式的な線図である。位置づけ装置７
０は、枠５４に固定して取り付けられる支持枠、つまり
ブラケット７２を有する。位置づけ装置７０は、ばねで
荷重をかけられたブレード７６を有する枠７２に取り付
けられた回転ソレノイド７４といった、電子発動機をさ
らに有する。ブレード７６の一端は、中心を外れた回転
軸を有する偏心器、つまりカム８２に取り付けられた、
一方向平頭ねじの頭８０（図５を参照）に接する。カム
８２は、ブラケット７２の開口８６内に取り付けられた
スピンドル８４によって、回転可能な位置に支持され
る。カム８２はプリントバー１０の支持構造に接触し、
フレクサのばね効果によって常に支持構造と接触し続け
る。これは、フレクサを、該フレクサがカムに対する取
付け位置で僅かにはじかれるように、枠に取り付けるこ
とによって成就される。

【００１９】まず、図２及び図４に示されるように、プ
リントバー１０が第１のまたは原点の位置にある時、フ
レクサ５０及び５２はカム８２とプリントヘッド支持構
造との接触を維持するために僅かだけはじかれている。
記録媒体の第１の通過が完了すると、プリントバー１０
を通過する記録媒体の第２の通過が可能なように、位置
づけ装置７０はプリントバーを図３に示される方向４０
の第２の位置に移動する。プリントバーをサイドステッ
プ、つまり図３の位置に移動する適切な時に、ソレノイ
ド７４はコントローラ４２によって作動され、それによ
って一方向ねじの頭８０を回転させ、さらにそれによっ
てカム８２を約１／２回転させる。ねじの頭８０は、ね
じをあらかじめ決められた一方向にだけ回転可能な、一
方向型装置である。従ってカム８２は、ソレノイドが動
作を解かれた時、または信号を失った時でも、前の位置
には戻らない。よってプリントバー１０は、次のコント
ローラの作動時にコントローラ４２が発した信号が一方
向ねじの頭８０を回転してプリントバー１０を第一のま
たは原点の位置に戻すまで、第２の位置にとどまる。

【００２０】プリンタ８の一つの設計における空間的制
約により、方向４０への移動量は0.05インチ未満の、0.
0267インチのような小さい量に制限され、所望の移動量
は600dpi (dot per inch) のプリントバーで16ジェット
の間隔であることが確認されている。この距離はフレク
サの長さ、例えば１インチと比較して非常に小さいた
め、半径移動距離は0.0004インチというように、無視し
てよいほど小さい。さらに、移動される距離が比較的小
さいため、プリントバーを第１の位置から第２の位置へ
移動するのに要求される作動時間、または量は、例えば
約50ミリ秒未満の、かなり短い時間である。移動される
距離は、ノズル間隔、フレクサの長さ、所望の画像出
力、及び位置づけ装置がフレクサまたはプリントバーに
接触する点といった種々の要素の関数として決定され
る。

【００２１】本発明の追加的な長所は、位置づけ装置７
０を顧客が交換可能な単体装置として設計できることで
ある。こうすることで、万一位置づけ装置が故障して
も、簡単に修理可能になる。同様に、位置づけ装置７０
が故障し得るとしても、唯一の動作部品は作動機構、つ
まりソレノイド７４であるため、なお装置の信頼性は高
い。さらに、フレクサ、カム、一方向平頭ねじ、及びソ
レノイドは、安価な構成要素であるため、位置づけ装置
７０は非常にコスト効果が高い。

【００２２】他の可能な位置づけ装置は、プリントバー
のスライド式またはゆりかご式(cradle)の取付け台を使
用するかもしれないが、そのような設計はベアリングな
どの動作部品を多数有するため、信頼性が低くなる。さ
らに、そのような装置を、プリントバーのハウジングま
たは基体への単純なソレノイドの接触を介して作動する
と、制御されない加速を発生するかもしれず、インクジ
ェットノズルからインクをこぼれさせることもあり得
る。本発明を用いて、カム８２が加速を制御してプリン
トバーのインクこぼれを防止するように設計可能であ
る。つまり、本発明は信頼性が高い上にコスト効果が高
いのである。つけ加えて、可撓性の取付け台は動作部品
を持たないため、ゆりかご式取付け台及び加速を制御さ
れたアクチュエータを用いたシステムとの比較におい
て、非常に信頼性が高く、非常にコスト効果が高いので
ある。本発明は600dpiの解像度で分速25/5ページのイン
クジェットカラープリンタに必要な要求を満たすことが
わかった。

【００２３】本発明はインクジェット環境における特定
の実施の形態に関連して述べられてきたが、当業者にと
って数多くの代替、修正、及び変更が可能であることは
明らかである。例えば、本発明はここに示された実施の
形態のみに限定されるものではなく、１つまたはそれ以
上のページ幅プリントバーを有するいかなる型のインク
ジェットプリンタにも適用可能である。例えば本発明の
一つの実用的な実施の形態において、プリントヘッド
は、ルーフシューター型のプリントヘッドダイを有して
もよい。また、本発明は回転ドラムを有する構成に関し
て記載されてきたが、ベルト型の搬送システムにも同様
に適用可能である。同様に、プリントバーはインク滴が
垂直方向の寸法に沿って射出されるように懸架される必
要はなく、水平方向のような任意の寸法に沿って懸架さ
れてもよい。従って、本出願は特許請求の範囲に含まれ
るそのようなすべての代替、修正、及び変更を包含する
ことを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットプリンタの模式的な斜
視図である。

【図２】インクジェットプリンタのプリントバーを第１
の位置に保持している取付けシステムの略図である。

【図３】プリントバーを第２の位置に保持している取付
けシステムの略図である。

【図４】プリントバーを個別の位置に移動するための位
置づけ装置及び取付けシステムの略図である。

【図５】ソレノイドのブレードが一方向ねじの頭に接触
している平面図の略図である。

【符号の説明】

８ インクジェットプリンタ １０ プリントバー ４２ コントローラ ５０、５２ フレクサ ７０ 位置づけ装置 ７４ 回転ソレノイド ８０ 一方向平頭ねじ ８２ 偏心カム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体通路に沿って移動する記録媒体
   上に、画像を形成するために液体インクを配置する、液
   体インクプリンタであって、 記録媒体通路に対して実質的に垂直に配列された、プリ
   ントバーと、 記録媒体通路に対して実質的に垂直な移動のために前記
   プリントバーを取り付けるための、前記プリントバーに
   連結された、可撓性の取付け装置とを有する、液体イン
   クプリンタ。