JP4046390B2 - 高精度の印刷のためのインクジェット印刷ヘッド及びその作動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、黒であるかカラーであるかに拘わらず、媒体上に高精度の像を印刷するためのインクジェットドットプリンタにおいて使用するのに適した印刷ヘッド及びその作動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットドットプリンタは、各々インクの液滴の射出のための一群のノズルを備えた１以上の印刷ヘッド（例えば、各々が異なる色、典型的には、シアン（青緑色）、イエロー（黄色）、マゼンタ（深紅色）、ブラック（黒色）のインクを供給された４つのヘッド）が媒体に対して水平方向（スキャン動作方向）及び垂直方向（ライン給送方向）に相対的に移動することによって、媒体、典型的には一枚の紙上に印刷動作を行うものとして広く知られている。
【０００３】
例えば、約１１８×１１８ドット／センチに対応する３００×３００ドット／インチのような、垂直方向及び水平方向の両方向において媒体上に堆積される１インチ当たりのインクのドットの数として得ることができ且つ一般的に表わされる印刷精度（又は、より正確には、インクの液滴が各々に対応して媒体上に堆積されるアドレスを用いて読み書きできるドットのマトリックスの最大分解能として表される印刷精度）は、印刷ヘッド固有の特性及びプリンタの性能特性（プリンタの機械的及び電気／電子的部材の特性に依存する）との両方に依存する。
【０００４】
前者の例としては、各群内のノズルが垂直方向に従って物理的に配列されるピッチがあり、後者の例としては、プリンタが作動することができるライン給送（ヘッドと媒体との間の垂直方向の相対的な動き）の最小値及び連続するインクの液滴の射出が各ノズルから命令され得る最大周波数がある。
【０００５】
当該技術分野において知られている状況を示す典型的な例は、図１において見ることができるカラーインクジェット印刷ヘッド２０の組み合わせである。このカラーインクジェット印刷ヘッドは、相互に交換可能なタイプであり且つイタリア特許出願第ＴＯ９３Ａ０００６２２号（及びＥＰ ６３９４６３の番号で公開された対応ヨーロッパ特許出願）に記載された特徴を有している。１インチ（２５．４ミリメートル）の１／３００の最小値を有するライン給送動作（垂直方向動作）を行うことができ且つ１インチの１／３００の水平ピッチで媒体上の印刷ヘッドに関する周波数又は最大でも１インチ１／６００の水平ピッチ（これらによれば、３００×６００ドット／インチの最大分解能すなわち１インチの１／６００の水平分解能が得られる）の周波数で各ノズルのいずれからも液滴の射出を選択的に命令することができる公知のタイプのドットプリンタ（例えば、オリベッティ ＪＰ １７０）を用いて、この特徴を以下に説明する。
【０００６】
ヘッド２０は、（８０ｐｌ（ピコリットル）程度の典型的な容積を有する）インク液滴の射出のための複数のノズル２２を含んでいる。これらのノズルは、垂直方向に整列された各々Ｇ，Ｍ，Ｃで示された３つの群に分割されており、各群は、図示した例においては、イエロー、マゼンダ、シアンの３つの異なるカラーのインクが供給されている。各群のノズル２２は、ライン給送方向（垂直方向）すなわちスキャン動作方向（水平方向）と直角の方向に平行な２つの列（ｃｏｌｕｍｎ）２４及び２６内に幾何学的に整列するように配置されている。各ノズルＧ，Ｍ，Ｃ内では、同じ列２４及び２６に属するノズル２２は、１インチの１／１５０（プリンタが作動することができる最小ライン給送の２倍）に等しい距離だけ均一に隔置されており、一方、隣接する列のノズル２２は、１インチの１／３００（１ピッチｐ）に等しい距離だけ垂直方向に互い違いに配置されている。更に、ノズル２２の群Ｇ，Ｍ，Ｃは、一つの群と次の群の間の差の量だけ隔置されている。より特定すると、図示の例においては、群ＣとＭとの間の距離ＤＣＭと、群ＭとＧとの間の距離ＤＭＧ（ピッチｐとして表されている）は各々ＤＣＭ＝１５；ＤＭＧ＝１４であり、一方、群Ｇ，Ｍ，Ｃを含むノズル２２の数は各々ＮＣ＝１６；ＮＭ＝１７；ＮＧ＝１８である。
【０００７】
上記した最小ライン給送値と既に説明した垂直方向におけるノズル間の最小距離（両方の場合には１インチの１／３００）との組み合わせによれば、３００×３００ドット／インチ又は最大で３００×６００ドット／インチの分解能で印刷された像が得られる。これらの分解能の値は殆どの用途において満足できるものであるけれども、６００×６００ドット／インチ以上の印刷精度すなわち垂直方向においても１インチの１／６００の分解能が必要である写真の像の高品位の印刷を可能にするほど十分高いものではない。
【０００８】
他方において、旧式のフィルム上の写真像ではないが代わりにデジタル形式の又は光学的な媒体上の写真像の記録を可能にするシステムが多く使用されつつあることが知られている。このようなシステムは、写真手段ではなく、今や家庭においてさえ広く使用されている典型的にはインクジェットのカラープリンタによって再生及び印刷を可能にする。しかしながら、高精度（例えば６００×６００ドット／インチ）のプリンタは、上記したような３００×３００又は３００×６００の精度で十分に満足できるオフィスや家庭で通常使用するため（ＳＯＨＯ（Ｓｍａｌｌ Ｏｆｆｉｃｅ Ｈｏｍｅ Ｏｆｆｉｃｅ）と呼ばれる市場分野）のものとしては、かなり高価であり且つ一般的には贅沢なものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、公知のヘッドと機械的に且つ電気的に交換可能なインクジェット印刷ヘッドを形成することであり、当該印刷ヘッドが精度の低いプリンタの公知のヘッドと置き換えられると、像が高い精度（少なくとも６００×６００ドット／インチの精度）で印刷されて、印刷される像の精度に関して精度の低いプリンタの性能が改良されると同時に、この印刷方法を使用すると、公知の動作方法の２倍の速度の複数のヘッドの走査パス（ｐａｓｓ：通過）によって印刷される像の形成を行うことができる。
【００１０】
オペレータによって容易になされる作動によって、本発明による印刷ヘッドが選択的に嵌め込まれると、公知のプリンタによって印刷性能を改良することができ、かかる改良により、高い精度の像、例えば写真の像の印刷が可能となるであろう。
【００１１】
本発明の別の目的は、印刷ヘッドのみの交換によって、１インチの１／３００の最小値でライン給送動作が可能なプリンタを使用して、少なくとも６００×６００ドット／インチの分解能の印刷を得るための方法を提供することであり、より一般的には、特許請求の範囲の請求項１に記載された印刷ヘッドを択一的に使用することによって、ドットマトリックスプリンタによって得ることができる印刷精度を２倍にするための方法を提供することである。
【００１２】
上記の目的は、請求項１に記載されたインクジェット印刷ヘッド及びそれに関する印刷方法によって達成することができる。
【００１３】
本発明のこれらの及びその他の範囲、特徴及び利点は、添付の図面と組み合わせた限定的ではない実施形態によって提供される以下の好ましい実施形態の説明を考慮すると明らかとなるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の印刷ヘッドは、媒体上に高精度の像を記録するためのドットマトリックスプリンタに交換可能に嵌合されるインクジェット印刷ヘッドであって、
当該印刷ヘッドは、前記媒体に関して、第１の方向に沿ったスキャン動作を付与され且つ同第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に沿ったライン給送動作がなされ、同ライン給送動作は、所定最小値の不連続なピッチでなされる。当該印刷ヘッドは、インクの液滴を射出するためのノズルを備えており、同ノズルは、前記第２の方向に平行な第１の列及び同第１の列と平行な第２の列内に、前記最小値の２倍の一定のピッチで配列されており、前記第１の列内の第１番目のノズルは、前記最小値の半分の所定距離だけ、前記第２の列内の第１番目のノズルから前記第２の方向に沿って隔置されている。
【００１５】
本発明は、また、ライン給送動作によって分離された一連の印刷パスによって媒体上に高精度の像を印刷するためのインクジェット印刷方法であって、請求項１〜５のいずれかに記載された印刷ヘッドを配備することと、前記印刷ヘッドによって、前記媒体上にインクの液滴を選択的に射出する第１の印刷パスを行うことと、前記ライン給送の最小値に等しい値のライン給送を行うことと、前記印刷ヘッドによって、前記媒体上に前記インクの液滴を選択的に射出する第２の印刷パスを行うことと、の各段階からなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の印刷ヘッド１００のノズル１２２の配置を示しており、図１のものと同じ用語及び参照番号が付されている。印刷ヘッド１００は、垂直方向（ライン給送方向）に整合せしめられたＧ’，Ｍ’，Ｃ’で各々示された３つの群に分割され且つ図１の公知のヘッド２０よりも少ない容量、典型的には４５ｐｌ（ピコリットル）程度の容量の、インクの液滴を射出するための複数のノズル１２２を含んでいる。図示された実施形態においては、ノズルの群は、各々、異なる色であるイエロー、マゼンタ及びシアンのインクが供給されている。各群のノズル１２２は、ライン給送方向（垂直方向）に平行でスキャン動作方向（水平方向）に直角の２つの列１２４及び１２６に整合して幾何学的に配列されている。同じ列１２４又は１２６に属する各群Ｇ’，Ｍ’及びＣ’のノズル１２２は、プリンタが動作できる最小ライン給送の２倍の距離だけ隔置されている。図示の場合には、図１の公知のヘッド２０の場合と全く同様に１インチの１／１５０だけ隔置されている。他方、隣接する列同士のノズル１２２（すなわち、列１２６に属する対応するノズルに関して列１２４に属するノズル１２２、すなわち、例えば、列１２４の群Ｇ’の第１のノズルに対する列１２６の群Ｇ’の第１のノズル等）は、１インチの１／６００である１ピッチｐ’に等しい距離だけ垂直方向にずらされている。
【００１７】
ノズル１２２の群Ｇ’，Ｍ’及びＣ’は、図１の公知のヘッド２０と同じ数のノズルを含んでいる。すなわち、群Ｇ’，Ｍ’及びＣ’のノズル１２２の数は、各々、同様にして、ＮＣ’＝１６；ＮＭ’＝１７；ＮＧ’＝１８であり、群Ｇ’，Ｍ’及びＣ’は、１つの群と次の群との間の空隙の差だけ隔置されている。しかしながら、この距離は、図１の公知のヘッド２０のものとは異なっており、より特別には、群Ｃ’とＭ’との間の距離ＤＣＭ’と群Ｍ’とＧ’との間の距離ＤＭＧ’とは、各々、ＤＣＭ’＝３２；ＤＭＧ’＝３０である（１インチの１／６００のピッチによって表されている）。
【００１８】
このようなノズルの幾何学的配置においては、６００×６００ドット／インチのマトリックス内の全てのドットを処理するためには、２つのスキャンが、連続的になされ且つ最小の大きさのライン給送（１インチの１／３００）によって分離されて、第１のスキャンにおいて、ドットの第１の対が水平方向及び垂直方向の両方向において１インチの１／６００のピッチで印刷され、１インチの１／１５０だけ垂直方向に分離され、第２のスキャンにおいて、１インチの１／６００のピッチで、図３に示すように第１の組のドットの間で水平方向及び垂直方向に印刷される必要があることが容易に理解されるであろう。図３において、黒いドット１１５は、第１のスキャン中に印刷されたドットを示し、陰がつけられたドット１１６は、第２のスキャン中に印刷されたドットを示している。
【００１９】
上記した印刷ヘッド１００を使用したカラー印刷方法を、決して徹底的ではないが、手元にあるケースに関して以下に説明する。このケースにおいては、印刷ヘッド１００は水平スキャン動作ができ、印刷がなされる媒体は垂直方向のライン給送動作をなすことができる。以下において、パスという用語は、静止状態で媒体上のラインの水平の帯の印刷のためのインク液滴の選択的な射出を行う（往路又は復路にかかわらず）ヘッドの水平スキャン動作を示すために使用されている。
【００２０】
本発明による方法は、以下のステップを含んでいる。
ａ）第１のパスにおいては、シアンのインクにより且つ群Ｃ’の１６個のノズル１２２を使用して、１インチの１５／３００の幅を有する第１の不完全な帯が印刷され、次いで、１インチの１／３００のライン給送がなされる。第２のパス（ヘッドの戻り動作中か又は次に続くヘッドの行き動作中のいずれか）において、図３を参考にして上記した方法で、第１のパスにおいて印刷されたドット間に第２のパスにおいて印刷されたドットを挿入することによって、６００×６００ドット／インチの分解能でシアン色の帯が完成される。
【００２１】
ｂ）１インチの１５／３００の第１のライン給送がなされ、上記と同じ方法で、１インチの１／３００のライン給送だけ分離された第３及び第４のパスによって、第１のシアン色の帯に隣接して１インチの１５／３００の幅を有する第２のシアン色の帯が印刷される。
【００２２】
ｃ）１インチの１５／３００の第２のライン給送がなされ、１インチの１／３００のライン給送だけ分離された第５及び第６のパスによって且つ群Ｍ’の１７個のノズル１２２を使用して、第２のシアン色の帯に隣接して、１インチの１５／３００の幅を有する第３のシアン色の帯が印刷される。第１のシアン色の帯上に重ね合わせて且つ第２のシアン色の帯上に１インチの１／３００だけ重ねて、１インチの１６／３００の幅の第１のマゼンタ色の印刷がなされる。
【００２３】
ｄ）１インチの１５／３００の第３のライン給送がなされ、１インチの１／３００のライン給送だけ分離された第７及び第８のパスによって且つ群Ｍ’（第１のノズルは使用しない）の１６個のノズル１２２を使用して、第３のシアン色の帯に隣接して、１インチの１５／３００の幅を有する第４のシアン色の帯が印刷される。第２のシアン色の帯上に重ね合わせて且つ第３のシアン色の帯上に１インチの１／３００だけ重ねて、第１のマゼンタ色の帯に隣接して、１インチの１５／３００の幅の第２のマゼンタ色の帯の印刷がなされる。
【００２４】
ｅ）１インチの１５／３００の第４のライン給送がなされ、１インチの１／３００のライン給送だけ分離された第９及び第１０のパスによって且つ第３のマゼンタ色の帯と同時に、第２のマゼンタ色の帯に隣接して且つ第３のシアン色の帯と重ね合わせて且つ第４のシアン色の帯上に１インチの１／３００だけ重ねて、１インチの１５／３００の幅を有する第５のシアン色の帯が印刷される。また、群Ｇ’の１８個のノズル１２２を使用して、第１のマゼンタ色の帯上に重ね合わせて且つ第２のマゼンタ色の帯上に１インチの２／３００だけ重ねて、１インチの１７／３００の幅の第１のイエロー色の帯の印刷もなされる。
【００２５】
媒体上に印刷された第１のシアン色の帯と対応して最後に述べたステップの後に、カラー印刷過程が終わり、シアン、マゼンタ及びイエローの３つの基本的なカラーの重ね合わせが得られる。
【００２６】
ｆ）次いで、１インチの１５／３００の第５のライン給送がなされ、１インチの１／３００のライン給送だけ分離された第１１及び第１２のパスによって、第５のシアン色の帯に隣接して１インチの１５／３００の幅の第６のシアン色の帯が印刷され、同様に、第３のマゼンタ色の帯に隣接して、第４のシアン色の帯上に重ね合わせて且つ第５のシアン色の帯上に１インチの１／３００だけ重ねて、１インチの１５／３００の幅で第４のマゼンタ色の帯が印刷され、群Ｇ’の１６個のノズル１２２を使用して（第１の２つのノズルは使用しないで）、１インチの１５／３００の幅で、第２のマゼンタ色の帯に重ね合わせて且つ第３のマゼンタ色の帯上に１インチの２／３００だけ重ねて、１インチの１５／３００の幅を有する第２のイエロー色の帯も印刷される。
【００２７】
当該技術分野の当業者は、媒体全体のカラー印刷が３つの基本的なカラーの重ね合わせによって得られるまで、上記の過程の後に同様にして上記の過程が繰り返される方法を容易に理解することができるであろう。
【００２８】
本発明の範囲から逸脱することなく、上記した本発明に自然な変更を施しても良い。
【００２９】
例えば、上で述べたものと同じ発明の概念は、１インチの１／６００の最小ライン給送を行うことができるプリンタの場合にも適用でき、図１において符号２０で示したものと類似の印刷ヘッドは、垂直方向における一定のピッチが１インチの１／６００である３つの群のノズルを有しており、このヘッドを、図２において符号１００で示したものと類似のものに置き換えるが、２つの列に属する対応するノズルの対同士間の距離は１インチの１／１２００と短くして置き換え且つパス同士の間の１／６００のライン給送と同じ２倍のパス印刷過程を使用することにより、１２００×１２００ドット／インチの精度の印刷が得られる。
【００３０】
また、３個以上のノズル群があってもよい。例えば、“グラフィック”タイプのブラックインクを含む第４の群を、シアン、マゼンタ及びイエローの３つのインクのための３つの群に付加することができ、又は、“トラディショナル”タイプのブラックインク（所謂、活字用の文字の印刷のみに適している）のための第５の群でさえ付加することができる。これらのインクは、いずれも当該技術分野の当業者によく知られているものである。この分解能の更に可能な変形は、第５の群にも“グラフィック”タイプのブラックインクを含ませるが第４の群の“グラフィック”タイプのブラックインクよりも光学的に濃度が低いものとすることができる。
【００３１】
更に、ノズルの群は、単色ヘッドの場合には１つに減らすことができ、更に一般的には、各群のノズルの数は、ほんの２〜３百個から５〜６百個の範囲とすることができる。
【００３２】
最後に、本発明によるヘッドは、“モノブロック（ｍｏｎｏｂｌｏｃ）”タイプすなわちインク壷及び印刷ヘッドが整理されて且つ適正に単一体を形成しているタイプとすることができ、又は、インク壷が交換可能で且つ空になったときは何時でも交換できる“再充填可能”とすることができる。
【００３３】
従って、本発明の原理に従いつつ、設計の詳細及び上記し且つ図示した実施の形態を、本発明の範囲から逸脱することなく広く変形しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による印刷ヘッドにおけるノズルの代表的な配置を示す配置図である。
【図２】本発明による印刷ヘッドにおけるノズルの代表的な配置を示す配置図である。
【図３】本発明による印刷ヘッドによって２回の連続するスキャンのパスが行われた後の印刷媒体上のドットの代表的な配置図である。
【符号の説明】
１００ 印刷ヘッド、 １２２ ノズル、
Ｇ’，Ｍ’，Ｃ’ ノズルの群

Claims (18)

1. 媒体上に高精度の像を記録するためのドットマトリックスプリンタ上の交換可能に嵌合されたインクジェット印刷ヘッドであって、
   当該印刷ヘッドは、前記媒体に関して、第１の方向に沿ったスキャン動作を付与され且つ同第１の方向に対してほぼ直角な第２の方向に沿ったライン給送動作がなされ、同ライン給送動作は、所定最小値のピッチでなされ、
   当該印刷ヘッドは、インクの液滴を射出するためのノズルを備えており、同ノズルは、前記第２の方向に平行な第１の列及び同第１の列と平行な第２の列内に、前記最小値の２倍の一定のピッチで配列されており、
   前記第１の列内の第１番目のノズルは、前記最小値の半分の所定距離だけ、前記第２の列内の第１番目のノズルから前記第２の方向に沿って隔置されている、ことを特徴とする印刷ヘッド。
2. 請求項１に記載の印刷ヘッドであって、
   前記ノズルが、第１の群と、第２の群と、第３の群とに分割され、同第１の群は、第１の群間距離だけ前記第２の群から第２の方向に隔置されており、前記第３の群は、第２の群間距離だけ前記第２の群から前記第２の方向へ隔置されており、前記第１の群間距離が前記第２の群問距離とは異なっていることを特徴とする印刷ヘッド。
3. 請求項２に記載の印刷ヘッドであって、
   前記第１の群が第１の数のノズルからなり、前記第２の群が前記第１の数とは異なる第２の数のノズルからなり、前記第３の群が前記第１の数及び第２の数とは異なる第３の数のノズルからなる、印刷ヘッド。
4. 請求項３に記載の印刷ヘッドであって、
   前記第１の群が１８個のノズルからなり、前記第２の群が１７個のノズルからなり、前記第３の群が１６個のノズルからなり、前記第１の群間距離が１インチ（２５．４ミリメートル）の１５／３００に等しく、前記第２の群間距離が１インチ（２５．４ミリメートル）の１６／３００に等しい、印刷ヘッド。
5. 請求項４に記載の印刷ヘッドであって、
   前記第１のノズル群がイエロー（黄色）のインクの液滴を射出し、前記第２のノズル群がマゼンタ（深紅色）のインクの液滴を射出し、前記第３のノズル群がシアン（青緑色）のインクの液滴を射出する、印刷ヘッド。
6. 請求項１に記載の印刷ヘッドであって、
   前記最小値が１インチ（２５．４ミリメートル）の１／３００に等しい、印刷ヘッド。
7. 請求項１に記載の印刷ヘッドであって、
   前記インクが、ブラック（黒色）のインクと三色のインクとからなる、印刷ヘッド。
8. 請求項７に記載の印刷ヘッドであって、
   前記ブラックのインクが、"グラフィック"用のブラックインクと"トラディショナル"（文字印刷用）のブラックインクとを含む、印刷ヘッド。
9. 請求項７に記載の印刷ヘッドであって、
   前記ブラックのインクが、第１の光学的濃度を有する第１の"グラフィック"用のブラックインクと、前記第１の光学的濃度よりも低い第２の光学的濃度を有する第２の"グラフィック"用のブラックインクと、を含む印刷ヘッド。
10. 請求項１に記載の印刷ヘッドであって、
    前記インクが３つの異なる色を含む、印刷ヘッド。
11. 請求項１０に記載の印刷ヘッドであって、
    前記３つの色が、シアンと、イエローと、マゼンタと、である印捌ヘッド。
12. 請求項１に記載の印刷ヘッドであって、
    前記インクが単一色である、印刷ヘッド。
13. 請求項１に記載の印刷ヘッドであって、
    前記ヘッドがモノブロック（単一体）の形式である、印刷ヘッド。
14. 請求項１に記載の印刷ヘッドであって、
    前記ヘッドが交換可能なインク壷を含む、印刷ヘッド。
15. 媒体上に高精度の像を記録するためのドットマトリックスプリンタに交換可能に嵌め込まれるインクジェット印刷ヘッドであって、
    前記媒体に関して第１の方向のスキャン動作を付与され且つ同第１の方向にほぼ直角な第２の方向のライン給送動作を付与され、同ライン給送動作は所定の最小値のピッチでなされ、当該ヘッドはまた、前記第２の方向に平行な第１の列と同第１の列に平行な第２の列内に一定のピッチで配列された、インクの液滴を射出するためのノズルが備えられており、前記一定のピッチは、前記最小値の大きさの２倍であり、前記第１の列の前記ノズルは、前記最小値の大きさの半分の所定の距離だけ前記第２の列のノズルに関して前記第２の方向にずらされている、印刷ヘッド。
16. ライン給送動作によって分離された一連の印刷パスによって媒体上に高精度の像を印刷するためのインクジェット印刷方法であって、
    請求項１〜５のいずれかによる印刷ヘッドを配備することと、
    前記印刷ヘッドによって、前記媒体上にインクの液滴を選択的に射出する第１の印刷パスを行うことと、
    前記ライン給送の最小値に等しい値のライン給送を行うことと、
    前記印刷ヘッドによって、前記媒体上に前記インクの液滴を選択的に射出する第２の印刷パスを行うことと、の各段階からなる方法。
17. 請求項１６に記載のインクジェット印刷方法であって、
    前記インクが、シアンインク、イエローインク、マゼンタインク、"グラフィック"用ブラックインク及び"トラディショナル"用ブラックインクからなる群から選択されたインクを含んでいる、印刷方法。
18. 請求項１６に記載のインクジェット印刷方法であって、
    前記媒体が、通常の紙、処理された紙のシート、プラスチック材料のシート及びこれらの連続形体を含む群から選択される、印刷方法。

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