JP4991906B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明はインクジェット方式の記録ヘッドを備えた記録装置に関する。

特許文献１には、複数のインクジェット記録ヘッドがシート搬送方向に沿って並べて配置されたプリンタにおいて、インクノズルの近傍に加湿気体を供給してノズル乾燥を抑制する手法が開示されている。隣り合う記録ヘッドの間を支持部材で埋め、記録ヘッドと支持部材とを同じ平坦面とすることで、一定距離の連続した狭いギャップ領域を形成する。このギャップ領域に多湿の加湿気体を流すことで、各記録ヘッドを保湿して乾燥を抑制するものである。

特開２００６−４４０２１号公報

特許文献１の装置では、シートを保持して搬送する手段が吸着ベルトまたは吸着ローラであり、静電吸着方式やバキューム吸着方式などでシート裏面側を吸着して保持する。しかし、シートの裏面側のみの保持なので、使用するシートの種類や性質によっては吸着不良になる場合がある。とくに特許文献１の装置では、吸着ベルトまたは吸着ローラに多湿の加湿気体が導入されるので、湿度によって吸着面から電荷が逃げてシートの保持力が著しく低下する。そのため、剛性が高く且つ強いカールを持ったシートでは、シート裏面の吸着だけではシートを保持しきれずにシートに浮きが生じる。浮いた部分では記録する画像品位が劣化するとともに、浮きが大きい場合には記録ヘッドにシートが接触してしまう畏れがある。また、特許文献１の装置でシートを保持するためにバキューム吸着方式を採用すると、シートを吸着する前に、導入された加湿気体をバキュームで吸引してしまうので加湿効率が著しく悪くなる。

本発明は上述の課題の認識に基づいてなされたものである。本発明の主目的は、記録ヘッドとシートとの間に加湿気体を導入してインクノズルの乾燥を抑制する際に、どのような種類や性質のシートであっても確実に保持することができるとともに、加湿気体を効率よく利用することができる記録装置の提供である。

記録位置においてシートを保持して搬送する手段として、シートを両面から挟持するローラ対を用いることが考えられる。しかし、ローラ対の一方のローラが記録ヘッドの側に位置すると、導入された加湿気体の気流がローラで阻害されるので、複数の記録ヘッドとシートとの間の空間の全体を短時間に所望の湿度にすることが容易ではない。複数の記録ヘッドのうち、加湿気体が導入される側から遠い記録ヘッドほど加湿が遅れるので、全ての記録ヘッドが適切に保湿される環境になるまでの時間を要する。これは装置の起動時間を長引かせる要因となり得る。

そこで、本発明のより具体的な目的のひとつは、様々な種類や性質のシートに対応することができるとともに、記録ヘッドを適切に保湿する環境を短時間に作ることができて、起動時間が短い記録装置の提供である。

本発明の記録装置は、シートが搬送される方向に沿って並べられ、各々がインクノズルを有する第１記録ヘッドユニットおよび第２記録ヘッドユニットを含む記録部と、前記第１記録ヘッドユニットの記録位置と前記第２記録ヘッドユニットの記録位置の間においてシートを挟持する第１ローラと第２ローラからなるローラ対を含み、且つ、前記第１ローラが少なくとも記録の際に前記第１記録ヘッドユニットと前記第２記録ヘッドユニットの間に位置するシート搬送部と、前記第１記録ヘッドユニットおよび前記第２記録ヘッドユニットのそれぞれの前記インクノズルが露出する空間に加湿気体を供給するための加湿部と、前記インクノズルと前記記録位置でシートが通過する位置との間隔を可変にするための調整機構と、前記記録部で記録する前に前記間隔を第１間隔とした状態で前記加湿部から加湿気体を供給し、その後、前記間隔を前記第１間隔よりも小さい第２間隔に変えてから前記記録部によるシートへの記録を開始するよう制御する制御部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、様々な種類や性質のシートに対応することができるとともに、記録ヘッドを適切に保湿する環境を短時間に作ることができて起動時間が短い記録装置が実現する。

記録装置が待機状態にあるときの構成図 記録部とシート搬送部の拡大図 記録装置の動作のシーケンスを示すフローチャート 記録装置が記録動作前の加湿状態にあるときの構成図 記録装置が記録動作中の加湿状態にあるときの構成図

以下、インクジェット方式を用いたプリント装置の実施形態を説明する。本例のプリント装置は、長尺で連続したシート（搬送方向において繰り返しのプリント単位（１ページあるいは単位画像という）の長さよりも長い連続シート）を使用した高速ラインプリンタである。例えば、プリントラボ等における大量の枚数のプリントの分野に適している。

図１は実施形態の記録装置が待機状態にあるときの構成図である。図２は記録部とシート搬送部の拡大図である。プリント装置内部には、大きくは、シート供給部４１、記録部、シート搬送部２、シート巻取部４２、加湿部１０、制御部１５の各ユニットを備える。なお、シート搬送経路の任意の位置において、シート供給部４１に近い側を「上流」、その逆側を「下流」という。

シート供給部４１は、ロール状に巻かれた連続シートを保持して供給する。なお、使用可能なシートはロール状に巻かれたものに限らない。例えば、単位長さごとのミシン目が付与された連続シートがミシン目ごとに折り返されて積層され、シート供給部４１に収納されるものでもよい。また、連続シートに限らず、カットシートであってもよい。シート巻取部４２は、画像記録の済んだ連続シートをロール状に巻き取っていく。

記録部は、シートが搬送される方向に沿って並べられた複数の記録ヘッドユニット１を有する。記録ヘッドユニット１は、使用が想定されるシートの最大記録幅をカバーする範囲でインクジェット方式のインクノズル列がライン状に形成されたライン型記録ヘッドを含む。本例ではＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、ＬＣ（ライトシアン）、ＬＭ（ライトマゼンタ）、Ｋ（ブラック）の６色に対応した６つの記録ヘッドユニット１ａ〜１ｆ（図２参照）が順に並んでいる。なお、色数および記録ヘッドの数は６つには限定はされない。インクジェット方式は、発熱素子を用いた方式、ピエゾ素子を用いた方式、静電素子を用いた方式、ＭＥＭＳ素子を用いた方式等を採用することができる。各色のインクは、インクタンクからそれぞれインクチューブを介して記録ヘッドに供給される。なお、記録ヘッドユニット１は本実施形態のものに限らず、各々の記録ヘッドユニットが記録ヘッドとインクタンクが一体になったものであってもよい。

複数の記録ヘッドユニット１はヘッドホルダ６によって一体的に保持されている。ヘッドホルダ６は６つの記録ヘッドユニット１を挿入する６つ開口を備えた板状の部材であり、開口に記録ヘッドユニット１を取り付けた際には隙間なく気密に保持する。そのため、上方への空気の漏れはなく、後述する加湿気体および記録の際にノズルから発生したインクミストがヘッドホルダ６よりも上方に拡散することが抑止される。また、ヘッドホルダ６は、各々の記録ヘッドユニット１が有するインクノズルと記録位置でシートが通過する位置との間隔を可変とするために、上下方向（図１の矢印方向）に移動することができる機構（間隔調整機構）を備えている。記録位置にシートがある状態ではインクノズルとシートとの間隔が可変とされ、記録位置にシートがない状態ではインクノズルとシートが通過する高さ位置との間隔が可変とされる。

シート搬送部２は、記録位置の近傍において、シートＳを両面から挟持する７つのローラ対を備える。各ローラ対は、従動回転する上側のピンチローラ３（第１ローラ）と、駆動力が与えられた下側の駆動ローラ４（第２ローラ）のペアからなる。図２に示すように、ピンチローラ３は上流から下流の順にピンチローラ３ａ〜３ｇを有し、駆動ローラ４は上流から下流の順に駆動ローラ４ａ〜４ｇを有する。これら駆動ローラは駆動源の駆動力により回転する。ピンチローラ３ａ〜３ｇはすべて同一のローラ直径を有する。また、駆動ローラ４ｂ〜４ｇはすべて同一のローラ直径を有し、最も上流に位置する駆動ローラ４ａだけが他よりもローラ直径が大きくなっている。シート搬送部はさらに、記録位置において、シートＳを下から支持するためのプラテン５を備える。図２に示すように、プラテン５はプラテン５ａ〜５ｆの６つに分割され、分割された各々は、複数の駆動ローラ４ａ〜４ｇの間に位置し、且つ、６つの記録ヘッドユニット１ａ〜１ｆにそれぞれ対向するようになっている。見方を変えると、複数の駆動ローラ４はそれぞれプラテン５の開口に回転可能な状態で埋め込まれている。駆動ローラ４とプラテン５の隙間は小さくなっているので、隙間からの空気の漏れは少ない。記録ヘッドユニット１ａ〜１ｆの対向位置（記録位置）それぞれにおいて、シートＳは上流下流の両側がローラ対で挟持され且つプラテンで支持されるのでシート搬送の挙動が安定する。特に最初にシートが導入される際には、シート先端が短い周期で複数の挟持位置を通過していくので、シート先端の浮きが抑制され安定したシート導入がなされる。

ノズルキャップ７は、記録動作を行わない装置待機時にインクノズルをキャッピングして密閉し、ノズルの乾燥を抑止するためのキャップである。制御部の制御により、間隔調整機構で間隔を広げた状態でノズルキャップ７を記録部の下に挿入して、それぞれのインクノズルをまとめてキャップするようになっている。湿度センサ９は、最も下流の記録ヘッドユニット１ｆの近傍位置で、気体の湿度を検出する。

加湿部１０は加湿気体（空気）を生成して、複数の記録ヘッドユニット１と１４とシートの間に供給するためのユニットである。加湿気体によって記録ヘッドユニット１のインクノズルの乾燥が抑制される。本例では、高い吸水性の回転体１１が筐体の底に蓄積された水を吸いながら回転し、外部から取り込まれた空気が回転体１１に当たりながら通過することで加湿がなされる気化式の加湿方式である。これに限らず、加湿部の加湿方式は、気化式、水噴霧式、蒸気式などの方式を採用することができる。気化式には、本例のような回転式の他に、透湿膜式、滴下浸透式、毛細管式などがある。水噴霧式には、超音波式、遠心式、高圧スプレー式、２流体噴霧式などがある。蒸気式には、蒸気配管式、電熱式、電極式などがある。

加湿部１０で生成された加湿気体はファン１２で送り出されてダクト１３を通して噴出口１４から噴出して、記録部とシート搬送部の間の狭空間５０に加湿気体が供給される。噴出口１４から噴出した加湿気体の一部は、狭空間５０において最上流の記録ヘッドユニット１ａとシートＳとの間の空間を流れる。続いて加湿気体は、ピンチローラ３ｂとヘッドホルダ６との間の空間、隣り合う下流の記録ヘッドユニット１ｂとシートＳとの間の空間、・・・（以下同様）の順に上下に蛇行しながら流れる。狭空間５０は、複数の記録ヘッドユニットのそれぞれのインクノズルが露出する空間であり、供給された加湿気体によってインクノズルを保湿して乾燥によるインク不吐を抑制することができる。

制御部１５は、プリント装置全体の各部の制御を司るユニットである。制御部１５は、ＣＰＵ、メモリ、各種制御部を備えたコントローラ、外部インターフェース、およびユーザが入出力を行う操作部を有する。

次に、記録動作のシーケンスについて説明する。図３は記録装置の動作のシーケンスを示すフローチャートである。以下のシーケンスは制御部１５の制御によって行われる。図４は記録装置の記録動作前の加湿状態（第２の加湿モード）を示す構成図、図５は記録装置の記録動作中の加湿状態（第１の加湿モード）を示す構成図である。

待機状態では、記録装置は図１のようにノズルキャップ７でインクノズルがキャッピングされている。このときのヘッドホルダ６の高さ位置を待機ポジションという。ステップＳ１０１では記録装置が記録開始の指令を受ける。ステップＳ１０２では、ノズルキャップ７がキャッピング状態を解除して、ノズルキャップ７を退避させる（キャップオープン）。図４はノズルキャップ７が退避した状態を示す。

ステップＳ１０３では、間隔調整機構によりヘッドホルダ６を、図１のような待機ポジションから、よりギャップが小さい所定間隔（第１間隔）の加湿ポジションに移動させる。

ステップＳ１０４では、加湿部によって加湿を開始し、噴出口１４から加湿気体が供給される。このとき、加湿部の加湿の能力は最大（第１の加湿能力）として、大きな風量で加湿気体を送り込む。加湿能力は回転体１１の回転速度とファン１２の回転速度によって調整される。

加湿ポジションにおける第１間隔は、ピンチローラ３（すべて同一径）のローラ直径よりも大きくすることが好ましい。この条件を満たすことで、図４に示すように、複数のピンチローラ３の最上部と記録ヘッドユニット１のインクノズルが形成された面との間に、シート搬送方向に沿って障害物のない真っ直ぐな気体流路８が形成される。真っ直ぐな気体流路８には、上流から供給された加湿気体はスムーズに下流に流れる。加湿部の最大能力で大風量の加湿気体を送り込むことと併せて、狭空間全体を短時間に所望の加湿状態にすることができる。

ステップＳ１０５では、ノズル周辺が所定の湿度以上になったかどうかを、湿度センサ９の検知に基づいて判断し、所定の湿度以上になるまで待つ。所定の湿度以上になったステップＳ１０６に移行する。実験によれば、気体流路８の厚みｄは２ｍｍ以上とすると特に好ましい。ｄが２ｍｍ未満であると空気流路の流抵抗が大きくなり、ノズル周辺の湿度が所定の湿度に達するまでに要する時間が急激に大きくなる。例えば、装置起動時において、加湿気体を供給し始めてから、最下流に置かれた湿度センサ９が所定の湿度を検出するまでに要する時間は、ｄ＝２０ｍｍでは１０秒、ｄ＝２ｍｍでは３０秒、ｄ＝０ｍｍでは１００秒、ｄ＝−３０ｍｍでは４００秒を要する。ｄの値小さくなるにつれて急激に時間が長くなり、とくにｄがマイナス値（ヘッドの下面がピンチローラ３の頭部よりも下にある状態）になると極めて大きな時間を要する。ただし、厚みｄを大きくしすぎると、間隔調整機構によるヘッドホルダ６の移動に要する移動時間が大きくなる。そのバランスから上限は５０ｍｍが好ましい。本例ではｄ＝２０ｍｍとしている。このように、加湿ポジションにおけるインクノズルと記録位置のシートとの間隔（第１間隔）は、少なくともピンチローラ３のローラ直径よりも大きくする。より好ましくは、第１間隔はピンチローラ３のローラ直径よりも２ｍｍ〜５０ｍｍだけ大きい間隔とする。

ステップＳ１０６では、間隔調整機構によりヘッドホルダ６を、図４のような加湿ポジションから、図５および図２に示す、よりギャップが小さい所定間隔（第２間隔）の記録ポジションに移動させる。記録ポジションでは、記録ヘッドユニット１のノズル列がシートＳに接近して、インクを吐出して記録するのに適したギャップとなる。本例では第２間隔は１ｍｍとしている。このとき、図２に示すように、シート搬送方向において、ピンチローラ３ａ〜３ｆの隙間に、記録ヘッドユニット１ａ〜１ｆが入り込み、ピンチローラと記録ヘッドユニットが交互に並んだ位置関係となる。つまり、シート搬送方向でみたとき、隣り合う任意の記録ヘッドユニット（第１記録ヘッドユニットと第２記録ヘッドユニット）の間に、１つのピンチローラ３が位置する。

ステップＳ１０７では、加湿部の能力を変更して、第１の加湿能力よりも小さな第２の加湿能力に切り替える。ステップＳ１０８で記録を開始する。記録中は第２の加湿能力を維持しながら加湿気体を供給し続ける。噴出口１４から噴出した加湿気体は、図５の矢印に示すように、狭空間５０において上下に蛇行しながら流れる。そのため、最上流から最下流に渡って全体が所定湿度に達するまでには長い時間を要する。しかし、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５で予め所定の湿度以上になっているので、それを維持するために必要最小限の加湿空気の供給で、狭空間の湿度を維持することができる。記録動作中は、第１の加湿能力よりも小さな第２の加湿能力で運転することで、消費電力の低減とともに、加湿部１０に蓄積された水の消費量を抑制することができる。また、記録中にインクノズル周辺での風速が大きくなりすぎると、ノズルから吐出されたインクの飛翔に影響を及ぼして着弾精度が悪化する。この着弾精度の悪化を抑制する目的からも、記録中は加湿部の能力を落として加湿気体の流速を低めることは有効である。

ステップＳ１０８で予定の記録が全て完了したら、ステップＳ１０９に移行する。ステップＳ１０９では、間隔調整機構によりヘッドホルダ６を、記録ポジションから、図１に示す初期の待機ポジションに戻す。そして、ノズルキャップ７が記録部の下のキャッピング位置に挿入され、インクノズルをキャッピング状態とする（キャップクローズ）。こうしてシーケンスを終了する。

本実施形態の記録装置は、複数のローラ対でシートを強固に保持するので、剛性が高く且つ強いカールを持ったシートであっても、シートの浮きを抑えることでき、様々な種類や性質のシートに対応して高い画像品位で記録を行うことができる。加えて、記録ヘッドを適切に保湿する環境を短時間に作ることができるので、起動時間が短い記録装置が実現する。

１ 記録ヘッドユニット
２ シート搬送部
３ 従動ローラ
４ 駆動ローラ
５ プラテン
６ ヘッドホルダ
７ ヘッドキャップ
９ 湿度センサ
１０ 加湿部
１３ ダクト
１４ 噴出口
１５ 制御部

Claims (9)

1. シートが搬送される方向に沿って並べられ、各々がインクノズルを有する第１記録ヘッドユニットおよび第２記録ヘッドユニットを含む記録部と、
   前記第１記録ヘッドユニットの記録位置と前記第２記録ヘッドユニットの記録位置の間においてシートを挟持する第１ローラと第２ローラからなるローラ対を含み、且つ、前記第１ローラが少なくとも記録の際に前記第１記録ヘッドユニットと前記第２記録ヘッドユニットの間に位置するシート搬送部と、
   前記第１記録ヘッドユニットおよび前記第２記録ヘッドユニットのそれぞれの前記インクノズルが露出する空間に加湿気体を供給するための加湿部と、
   前記インクノズルと前記記録位置でシートが通過する位置との間隔を可変にするための調整機構と、
   前記記録部で記録する前に前記間隔を第１間隔とした状態で前記加湿部から加湿気体を供給し、その後、前記間隔を前記第１間隔よりも小さい第２間隔に変えてから前記記録部によるシートへの記録を開始するよう制御する制御部と、
   を有することを特徴とする記録装置。
2. 前記第２間隔は前記第１ローラのローラ直径よりも小さいことを特徴とする、請求項１記載の記録装置。
3. 前記第１間隔は前記ローラ直径よりも大きいことを特徴とする、請求項２記載の記録装置。
4. 前記第１間隔は前記ローラ直径よりも、２ｍｍ〜５０ｍｍだけ大きいことを特徴とする、請求項３記載の記録装置。
5. 前記加湿部により供給された加湿気体の一部は、前記空間において前記第１記録ヘッドユニットとシートとの隙間、前記第２記録ヘッドユニットとシートとの隙間の順に流れることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の記録装置。
6. 前記第２記録ヘッドの近傍で気体の湿度を検出する湿度センサを有し、前記制御部は、前記湿度センサの検出にもとづいて前記間隔を前記第１間隔から前記第２間隔に変えるように制御することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の記録装置。
7. 前記記録部で記録動作中にも前記加湿部から加湿空気を供給し続けることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の記録装置。
8. 前記制御部は、前記第１間隔で加湿空気を供給する際には前記第２間隔で加湿空気を供給する際よりも、前記加湿部の能力を大きくするように制御することを特徴とする、請求項７記載の記録装置。
9. 前記インクノズルをキャップするノズルキャップを有し、前記制御部は、待機状態では、前記調整機構で前記間隔を前記第１間隔よりも広げた状態で前記ノズルキャップを前記記録部の下に挿入して前記インクノズルをキャッピング状態とするよう制御することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の記録装置。

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