JP2023080619A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体と記録ヘッドとの間の距離を任意に調整できない構成であっても、高品質な画像の記録を実現することが可能なインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】インクジェット記録装置１は、用紙搬送部と、記録ヘッド５２と、用紙検出部１５と、制御部７と、を備える。記録ヘッド５２は、用紙搬送部と対向配置され、用紙搬送部によって搬送される用紙にインクを吐出する複数のノズルを有する。用紙検出部１５は、用紙の厚さを検出する。制御部７は、用紙検出部１５によって検出された用紙の厚さに基づき、記録ヘッド５２から吐出されるインクの吐出速度を制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置は、用紙等の記録媒体上にインクを吐出して画像を記録する記録ヘッドを備える。インクジェット記録装置では、画像品質や、画像の記録に係る生産性を良好に維持するために、記録ヘッドとの対向位置に搬送される記録媒体と、当該記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドとの距離を好適に保持する必要がある。

特許文献１で開示された従来のインクジェット記録装置は、給紙カセットに収納された用紙の用紙情報を予め記憶し、給紙中の用紙が前記用紙情報と一致しているか否かを判定する。そして、このインクジェット記録装置は、用紙と記録ヘッドとを離接させる駆動機構によって、用紙情報に基づき、用紙と記録ヘッドとの間を予め設定された距離に調整する。

特開２０２０－６９６４８号公報

しかしながら、記録媒体と記録ヘッドとを離接させる駆動機構を備えていない装置の場合、従来技術のような対応ができない。これにより、例えば記録媒体の厚さによって、記録媒体と記録ヘッドとの間の距離が意図せず変化することに課題があった。記録媒体と記録ヘッドとの間の距離が広がるほど、インク液滴の着弾の位置ずれの影響が大きくなり、画像品質の低下が懸念された。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、記録媒体と記録ヘッドとの間の距離を任意に調整できない構成であっても、高品質な画像の記録を実現することが可能なインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明のインクジェット記録装置は、搬送部と、記録ヘッドと、検出部と、制御部と、を備える。前記搬送部は、記録媒体を搬送する。前記記録ヘッドは、前記搬送部と対向配置され、前記搬送部によって搬送される前記記録媒体にインクを吐出する複数のノズルを有する。前記検出部は、前記記録媒体の厚さを検出する。前記制御部は、前記記録ヘッド及び前記搬送部の動作を制御する。前記制御部は、前記検出部によって検出された前記記録媒体の厚さに基づき、前記記録ヘッドから吐出される前記インクの吐出速度を制御する。

本発明の構成によれば、記録媒体の厚さによって記録媒体と記録ヘッドとの間の距離が変化する場合において、インク液滴の着弾の位置ずれを抑制することができる。これにより、記録媒体と記録ヘッドとの間の距離を任意に調整できない構成であっても、高品質な画像の記録を実現することが可能になる。

本発明の一実施形態のインクジェット記録装置の概略断面正面図である。 図１のインクジェット記録装置の記録部周辺の平面図である。 図１のインクジェット記録装置の概略構成を示すブロック図である。 図１のインクジェット記録装置の記録部周辺の制御系及びインク供給系の構成を示す説明図である。 記録ヘッドの駆動電圧とインク吐出速度との関係を示すグラフである。 用紙の厚さと記録ヘッドの駆動電圧との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

図１は、実施形態のインクジェット記録装置１の概略断面正面図である。図２は、図１のインクジェット記録装置１の記録部５周辺の平面図である。図３は、図１のインクジェット記録装置１の概略構成を示すブロック図である。インクジェット記録装置１は、例えばインクジェット記録式のプリンターである。インクジェット記録装置１は、図１、図２及び図３に示すように、装置本体２と、用紙供給部３と、用紙搬送部（搬送部）４と、記録部５と、乾燥部６と、制御部７と、を備える。

用紙供給部３は、例えば装置本体２の下部に配置される。用紙供給部３は、複数枚の用紙（記録媒体）Ｓを収容し、記録時に用紙Ｓを１枚ずつ分離して送り出す。

用紙搬送部４は、用紙供給部３の用紙搬送方向下流側に配置され、用紙供給部３から送り出された用紙Ｓを搬送する。用紙搬送部４は、用紙Ｓを記録部５及び乾燥部６へと搬送し、さらに記録後、乾燥後の用紙Ｓを用紙排出部２１に排出する。用紙搬送部４は、用紙搬送経路に沿って配置されたガイド部材４１及び複数の搬送ローラー対４２を有する。

また、用紙搬送部４は、反転搬送部４ｒを有する。両面記録が行われる場合、用紙搬送部４は、第１面の記録、乾燥後の用紙Ｓを反転搬送部４ｒに振り分け、さらに搬送方向を切り替えて表裏を反転させた用紙Ｓを再度、記録部５及び乾燥部６へと搬送する。

記録部５は、用紙供給部３の用紙搬送方向下流側に位置し、用紙搬送部４と対向配置される。記録部５は、所定の間隔を空けて用紙搬送部４の用紙搬送経路の上方に配置される。すなわち、記録部５は、用紙搬送部４によって搬送される用紙Ｓと対向する。

記録部５は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色それぞれに対応したヘッドユニット５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｙを保持する。ヘッドユニット５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｙは、長手方向が用紙搬送方向Ｄｃと直交する用紙幅方向Ｄｗと平行になるように用紙搬送方向Ｄｃに沿って並置される。なお、４つのヘッドユニット５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｙは基本的な構成が同じであるので、以下の説明では、特に限定する必要がある場合を除き、各色を表す「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｍ」、「Ｙ」の識別記号は省略することがある。

各色のヘッドユニット５１それぞれは、ライン型インクジェット方式の記録ヘッド５２を有する。記録ヘッド５２は、各色のヘッドユニット５１それぞれにおいて、用紙幅方向Ｄｗに沿って複数（例えば３つ（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ））が千鳥状に配列される。

記録ヘッド５２は、その底部に複数のインク吐出ノズル５２１を有する。複数のインク吐出ノズル５２１は、用紙幅方向Ｄｗに沿って並べて配置され、用紙Ｓ上の記録領域の全域にわたってインクを吐出することができる。すなわち、記録ヘッド５２は、用紙搬送部４によって搬送される用紙Ｓにインクを吐出する複数のインク吐出ノズル５２１を有する。記録部５は、用紙搬送部４によって搬送される用紙Ｓに向かって４色のヘッドユニット５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｙそれぞれの記録ヘッド５２から順次インクを吐出し、フルカラー画像またはモノクロ画像を用紙Ｓに記録する。

乾燥部６は、記録部５に対して用紙搬送方向の下流側に配置される。記録部５でインク画像が記録された用紙Ｓは、用紙搬送部４によって搬送される間にインクが乾燥される。

制御部７は、ＣＰＵ、その他の電子回路及び電子部品を含む（いずれも不図示）。ＣＰＵは、記憶部８に記憶された制御用のプログラムやデータに基づき、インクジェット記録装置１に設けられた各構成要素の動作を制御してインクジェット記録装置１の機能に係る処理を行う。用紙供給部３、用紙搬送部４、記録部５及び乾燥部６それぞれは、制御部７から個別に指令を受け、連動して用紙Ｓへの記録を行う。

記憶部８は、例えばプログラムＲＯＭ（Read Only Memory）、データＲＯＭなどといった不揮発性の記憶装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性の記憶装置との組み合わせで構成される。

続いて、記録部５周辺の構成について、図４を用いて説明する。図４は、図１のインクジェット記録装置１の記録部５周辺の制御系及びインク供給系の構成を示す説明図である。インクジェット記録装置１は、インクコンテナ１１と、インク供給ポンプ１２と、サブタンク１３と、ヘッド駆動基板１４と、用紙検出部（検出部）１５と、を備える。

インクコンテナ１１は、装置本体２に対して着脱可能に設けられる。インクコンテナ１１は、サブタンク１３に供給するインクを収容する。さらに、インクは、サブタンク１３を介し、インクコンテナ１１から記録ヘッド５２まで搬送される。

インク供給ポンプ１２は、インクコンテナ１１に対するインクの搬送方向の下流側に配置される。インク供給ポンプ１２は、インクコンテナ１１内のインクを吸引し、サブタンク１３に向かって吐出する。インク供給ポンプ１２の動作は、制御部７によって制御される。

サブタンク１３は、記録ヘッド５２に供給するインクを貯留する。サブタンク１３には、インク量センサー（不図示）が設けられる。制御部７は、インク供給ポンプ１２を制御し、インク供給ポンプ１２の駆動時間によってインクコンテナ１１からサブタンク１３へのインクの供給量を制御する。インク供給ポンプ１２の駆動時間が一定時間経過しても、インク量センサーによって検出されたサブタンク１３内のインク量が所定値より高くならない場合、制御部７は、インクコンテナ１１内のインク量が空であると判定する。なお、サブタンク１３は、記録ヘッド５２との水頭差が一定になるようにインク量が管理されている。

ヘッド駆動基板１４は、記録ヘッド５２に対して駆動信号を送信する。記録ヘッド５２は、インク吐出ノズル５２１の駆動素子（不図示）を備える。ヘッド駆動基板１４は、インク吐出ノズル５２１の駆動素子に対し、所定の駆動波形、駆動電圧を有する駆動信号を送信する。インク吐出ノズル５２１の駆動素子の駆動波形は、吐出されたインク滴によって記録される画像の画素（ドット）の階調値に応じて予め準備されている。制御部７は、ヘッド駆動基板１４を制御し、記録ヘッド５２から吐出されるインクの吐出速度を変更することができる。このように、制御部７は、記録ヘッド５２の動作を制御して用紙Ｓへの画像の記録を行う。

用紙検出部１５は、例えば用紙供給部３の用紙搬送方向下流側に配置される。用紙検出部１５は、例えばメディアセンサー、紙種センサーなどと呼ばれ、光学式センサーや圧電素子、ロータリーエンコーダ等を含み、厚さを含む用紙Ｓの種類を検出する。すなわち、用紙検出部１５は、用紙Ｓの厚さを検出する。

なお、用紙検出部１５は、装置本体２の正面等に設けられた操作パネル（不図示）からユーザーによって用紙Ｓの種類が入力されることで、用紙Ｓの厚さを検出することにしても良い。また、用紙検出部１５は、インクジェット記録装置１が、外部のコンピューター等から、通信部（不図示）を介してネットワーク経由で受信した画像記録に係る画像データ及び記録指令に含まれる用紙Ｓの種類の情報に基づき、用紙Ｓの厚さを検出することにしても良い。

そして、制御部７は、用紙検出部１５によって検出された用紙Ｓの厚さに基づき、記録ヘッド５２から吐出されるインクの吐出速度を制御する。この構成によれば、用紙Ｓの厚さによって用紙Ｓと記録ヘッド５２との間の距離が変化する場合において、インク液滴の着弾の位置ずれを抑制することができる。これにより、用紙Ｓと記録ヘッド５２との間の距離を任意に調整できない構成であっても、高品質な画像の記録を実現することが可能になる。

さらに、制御部７は、用紙検出部１５によって検出された用紙Ｓの厚さが薄いほど、記録ヘッド５２から吐出されるインクの吐出速度を速くする。この構成によれば、用紙Ｓの厚さが薄くなり、用紙Ｓと記録ヘッド５２との間の距離が広がるにつれて、記録ヘッド５２から吐出されるインクの吐出速度が速くなるように制御される。これにより、用紙Ｓの厚さに応じて、インク液滴の着弾の位置ずれを抑制でき、高品質な画像の記録を実現することが可能になる。

図５は、記録ヘッド５２の駆動電圧とインク吐出速度との関係を示すグラフである。図５は、インク吐出ノズル５２１の、２つの駆動条件Ｃ１、Ｃ２毎に、駆動電圧を３段階に変更した場合のインク吐出速度を示している。駆動条件Ｃ１、Ｃ２それぞれに関して、Ｅｖ１、Ｅｖ２は実験による検証結果を示し、Ｃｖ１、Ｃｖ２はシミュレーションによる検証結果を示す。

図５によれば、インク吐出ノズル５２１の駆動電圧と、インク吐出速度とは比例関係にある。これにより、制御部７は、記録ヘッド５２の駆動電圧を調整することで、記録ヘッド５２から吐出されるインクの吐出速度を制御する。すなわち、用紙Ｓの厚さに応じて、駆動条件毎に駆動電圧を調整することで、記録ヘッド５２から吐出されるインクの吐出速度を任意に制御することができる。

また、図５に示すように、インク吐出ノズル５２１の駆動電圧を高くすると、記録ヘッド５２から吐出されるインクの吐出速度は速くなる。すなわち、制御部７は、インクの吐出速度が速いほど、記録ヘッド５２の駆動電圧を高くする。言い換えれば、制御部７は、図６に示すように、用紙検出部１５によって検出された用紙Ｓの厚さが薄いほど、インク吐出ノズル５２１の駆動電圧を高くする。図６は、用紙Ｓの厚さと記録ヘッド５２の駆動電圧との関係を示すグラフである。

上記の構成によれば、用紙Ｓの厚さが薄くなり、用紙Ｓと記録ヘッド５２との間の距離が広がるにつれて、記録ヘッド５２から吐出されるインクの吐出速度が速くなるように制御される。これにより、用紙Ｓの厚さに応じて、インク液滴の着弾の位置ずれを抑制でき、高品質な画像の記録を実現することが可能になる。

なお、記憶部８には、用紙Ｓの厚さと、インクの吐出速度との関係を表す制御テーブル（テーブル）８１が記憶される（図３参照）。表１に、制御テーブル８１の一例を示す。

表１には、用紙Ｓの厚さと、インクの吐出速度としての記録ヘッド５２の駆動電圧の補正値と、が記述されている。表１によれば、例えばインクジェット記録装置１で用いられる一般的なコピー用紙（厚さ約０．０９ｍｍ）の場合、記録ヘッド５２の駆動電圧の補正値は＋３Ｖであり、インク吐出ノズル５２１は通常の駆動電圧に対して＋３Ｖで制御される。これに対して、用紙Ｓの厚さが厚くなると、記録ヘッド５２の駆動電圧の補正値は小さくなり、記録ヘッド５２の駆動電圧自体も小さくなる。なお、駆動電圧の補正値について一例を示したが、駆動電圧の補正値はこれに限らず、使用するインクと記録ヘッドとの関係によって適宜調整される。

制御部７は、用紙Ｓへの画像の記録時に、記憶部８に記憶された制御テーブル８１を参照する。詳細に言えば、制御部７は、記憶部８に記憶された制御テーブル８１を参照し、用紙検出部１５によって検出された用紙Ｓの厚さに対応するインクの吐出速度を取得する。言い換えれば、制御部７は、制御テーブル８１を参照し、用紙Ｓの厚さに対応する記録ヘッド５２の駆動電圧を取得する。

上記の構成によれば、記憶部８に記憶された制御テーブル８１を利用することで、容易に記録ヘッド５２から吐出されるインクの吐出速度を制御することが可能になる。

なお、インクは、インクジェット記録装置１の周囲温度により粘度が変化する。インクは、周囲温度が高いと、粘度が低いサラサラな状態に近づき、周囲温度が低いと、粘度が高いドロドロな状態に近づく。したがって、インクジェット記録装置１の周囲温度に基づき、記録ヘッド５２の駆動電圧を調整することにしても良い。例えば、インクの粘度が低い場合に、粘度が高い場合に比べて、記録ヘッド５２の駆動電圧が低く設定される。そして、インクジェット記録装置１の周囲温度と、記録ヘッド５２の駆動電圧との関係を表す制御テーブルを、記憶部８に予め記憶させることにしても良い。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、インクジェット記録装置において利用可能である。

１ インクジェット記録装置
２ 装置本体
３ 用紙供給部
４ 用紙搬送部（搬送部）
５ 記録部
７ 制御部
８ 記憶部
１５ 用紙検出部（検出部）
５２ 記録ヘッド
８１ 制御テーブル
５２１ インク吐出ノズル
Ｓ 用紙（記録媒体）

Claims (5)

1. 記録媒体を搬送する搬送部と、
   前記搬送部と対向配置され、前記搬送部によって搬送される前記記録媒体にインクを吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、
   前記記録媒体の厚さを検出する検出部と、
   前記記録ヘッド及び前記搬送部の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記検出部によって検出された前記記録媒体の厚さに基づき、前記記録ヘッドから吐出される前記インクの吐出速度を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記制御部は、前記検出部によって検出された前記記録媒体の厚さが薄いほど、前記記録ヘッドから吐出される前記インクの吐出速度を速くす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. 前記記録媒体の厚さと、前記インクの吐出速度との関係を表すテーブルが記憶された記憶部を備え、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルを参照し、前記検出部によって検出された前記記録媒体の厚さに対応する前記インクの吐出速度を取得することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記制御部は、前記記録ヘッドの駆動電圧を調整することで、前記記録ヘッドから吐出される前記インクの吐出速度を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
5. 前記制御部は、前記インクの吐出速度が速いほど、前記記録ヘッドの前記駆動電圧を高くすることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。

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