JP2000355110A - 画像記録装置及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は画像記録装置内の温度及び環境温度
が変動しても形成される画像の劣化の少ない画像記録装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明に係る
画像記録装置の代表的な構成はインクを吐出して記録媒
体に画像を記録する記録ヘッドを複数搭載するキャリッ
ジと、前記各記録ヘッドに対応して設けた複数のエンコ
ーダ検出部と、前記記録ヘッドの位置を測定するための
エンコーダスケールとを有し、前記エンコーダスケール
の熱膨張係数と前記キャリッジの熱膨張係数とを略等し
いものとしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の記録ヘッド
を用いて記録を行う画像記録装置及び記録媒体に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年パーソナルコンピュータの画像記録
装置や複写機において、高画質化の一環として階調画像
の忠実な再現の要求が高まってきている。例えばＸ線フ
ィルムやＣＴスキャン画像のような医療画像はモノクロ
画像で通常4096階調程度必要であるとされている。

【０００３】一般にインクジェット画像記録装置等のイ
ンク滴による階調画像の記録方法としてはアナログ変調
法、デジタル変調法及びデジタル―アナログ変調法等が
知られている。アナログ変調法は記録ヘッドに印加する
電圧またはパルス幅等を変化させることにより記録媒体
に付着するインク滴の径を変える方法である。デジタル
変調法はインク滴の径は変えずにドットマトリクス中に
打ち込むインク滴の数を変えることにより階調記録を行
う方法である。デジタル―アナログ変調法はアナログ変
調法とデジタル変調法を組み合わせてドットマトリクス
中のインク滴の数及びインク滴の径を変化させる方法で
ある。

【０００４】しかしながらアナログ変調においてはイン
ク滴の径が安定しないといった点や記録可能な最小イン
ク滴の大きさに限界があるといった問題点があり、その
結果特にハイライト部(低濃度部)において階調特性を悪
化させている。またマトリクスを用いるデジタル変調法
においては例えば256階調を表現しようとした場合16×1
6マトリクスが必要となり、その結果実質解像度が低下
して高解度の画像が難しいといった問題が生じる。

【０００５】そこで安定した画像を得るためにインク滴
の径を変化させるアナログ変調は用いずに、解像度の実
質的低下を避けるための誤差拡散等の２値化処理を行っ
て階調画像を出力するのが一般的である。しかしながら
このような方法では上述した医療画像のように4096階調
もの階調はとても出せなかった。

【０００６】そこで異なる濃度を有する複数種類のイン
クを組み合わせて多階調画像の記録を行うインクジェッ
ト記録装置が提案されている。このようなインクを２
回、３回と重ねて記録することによってインクの種類数
よりはるかに多い階調を表現することが可能になる。

【０００７】このような画像記録装置では着弾精度も非
常に重要な要素であり、複数の記録ヘッドから吐出され
る種々の濃度のインク滴を同じ位置に着弾させることに
よって画像の解像力を低下させること無く階調を表現す
ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の医療画像などは
パーソナルコンピュータの出力画像と異なり画像のごく
微妙な変化によって診断を行うために、ちょっとした濃
度の変化や輪郭の変化が問題となる。上記従来のような
画像記録装置１は、空調の整備された病院等で画像を出
力する場合には、画像記録装置内の温度及び環境温度の
変化は小さいためさほど問題にはならない。

【０００９】しかし空調のあまり効かないような場所で
は、電源投入時の駆動モータ及び電気回路等からの発熱
を外部の空調で冷却されることがなく、画像記録装置内
の温度の変化が大きいため各記録ヘッド間の距離が変化
して主走査方向(矢印Ｂ方向)の着弾位置がずれる。また
環境温度の変化が大きいため、各記録ヘッド間の距離及
び記録媒体が変化して搬送方向(矢印Ａ方向)の着弾位置
がずれる。

【００１０】そのため上記の如く環境温度が変化しやす
い場所では、電源投入時に画像記録装置内の温度が変化
し画質が多少落ちることや、環境温度が変化し画質が多
少落ちるといった問題があった。

【００１１】そこで本発明は画像記録装置内の温度及び
環境温度が変動しても形成される画像の劣化の少ない画
像記録装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る画像記録装置の代表的な構成はインクを
吐出して記録媒体に画像を記録する記録ヘッドを複数搭
載するキャリッジと、前記各記録ヘッドに対応して設け
た複数のエンコーダ検出部と、前記記録ヘッドの位置を
測定するためのエンコーダスケールとを有し、前記エン
コーダスケールの熱膨張係数と前記キャリッジの熱膨張
係数とを略等しいものとしたことを特徴とすることによ
り画像記録装置内の温度及び環境温度が変動しても形成
される画像の劣化を少なくすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】[第一実施形態]本発明に係る画像
記録装置の第一実施形態について、図を用いて説明す
る。図１は第一実施形態に係る画像記録装置の斜視図、
図２は画像記録手段(記録ヘッドを４つ設けた場合)の説
明図、図３は画像記録手段(記録ヘッドを６つ設けた場
合)の説明図である。本実施形態に係る画像記録装置１
は搬送手段と画像記録手段とを有している。画像記録手
段は記録ヘッド2a〜2d、キャリッジ３、エンコーダスケ
ール４、ノズル5a〜5d及びエンコーダ検出部６から構成
している。

【００１４】キャリッジ３はポリフェニレンオキサイド
樹脂(熱膨張係数：５×10^-5)で形成し、シャーシ７上に
設けられたガイド軸８及びガイドレール９に摺動可能に
取付けられている。記録ヘッド2a〜2dは吐出記録用の異
なる濃度を有する複数種類のインクを内蔵しており、キ
ャリッジ３に固定されている。

【００１５】各記録ヘッド2a〜2dに設けられたノズル5a
〜5dは一般に１つの記録ヘッドあたり複数本近接して設
けているが、説明を簡単にするために各記録ヘッドあた
り１本とした。このノズル5a〜5dと１対１に対応して不
図示の発熱素子が設けらており、ノズル5a〜5d内のイン
クを過熱することにより気泡を生じてインクを吐出させ
る。

【００１６】キャリッジ３の各記録ヘッド2a〜2dに対応
する位置には夫々エンコーダ検出部6a〜6dが固定されて
いる。エンコーダスケール４はポリカーボネート樹脂
(熱膨張係数：６×10^-5)で形成し、主走査方向に画像記
録装置１の本体に固定されている。

【００１７】以下本実施形態に係る画像記録装置１の動
作について説明する。まず記録媒体12を搬送方向から上
ガイド13及び下ガイド14の間に挿入する。駆動モータ19
の回転がシャーシ７上に設けられた給送ローラ15に伝達
され、記録媒体12は給送ローラ15及びこれに対向する位
置に設けられたピンチローラ14により給送ローラ15に押
圧され、記録ヘッド2a〜2dに対向する記録位置へ給送さ
れる。

【００１８】次にキャリッジ３は駆動モータ11の回転に
よりベルト10を介して記録媒体12上で主走査方向に走査
される。このとき図２に示すエンコーダ検出部6a〜6dは
キャリッジ３の移動と共に主走査方向に移動し、記録ヘ
ッド2a〜2dの位置を示す信号を送る。この信号に従い記
録ヘッド2aの位置を示す信号と画像を形成する位置から
他の記録ヘッド2b〜2dの吐出のタイミングを決める。こ
のタイミングに従い各発熱素子にパルス電圧を印加して
ノズル5a〜5dから異なる濃度のインクを吐出させ、イン
クの重ね合わせを行い所望の濃度を記録媒体12上に記録
する。

【００１９】所望の記録を終了した後は駆動モータ19の
回転がシャーシ７上に設けられた排出ローラ18、及びガ
イドレ−ル９上に設けられた拍車列17に伝達され、記録
媒体12は記録装置外に排出される。

【００２０】上記画像記録装置１を用いて半切サイズの
ように大きな記録媒体に記録したところ、画像記録装置
１の内部では記録ヘッド2a〜2d、駆動モータ11及び電気
回路等からの発熱があるために記録の初期と後半では画
像記録装置１の内部の温度が10℃程上昇した。ここで従
来の如くキャリッジ３とエンコーダスケール４の熱膨張
係数に差があると、熱膨張により各記録ヘッド間の距離
とエンコーダスケール４の長さが変化してその対応がず
れ、結果としてインクの主走査方向の着弾位置がずれる
こととなる。

【００２１】しかし本実施形態においてはキャリッジ３
とエンコーダスケール４の熱膨張係数の差が１×10^-5と
小さく構成したので、記録ヘッド2a〜2dから同一位置に
吐出されるべきインク滴の搬送方向の着弾位置のずれは
記録の初めと終わりでの差は10μｍ以下であり、良好な
画像が得られた。

【００２２】またエンコーダスケール４と記録媒体12の
熱膨張係数に差があると、環境温度の変化によりエンコ
ーダスケール４の長さと記録媒体12の膨張に差が生じて
その対応がずれ、インクの搬送方向の着弾位置がずれる
こととなる。そこで本実施形態においては上記画像記録
装置１を用いて、ポリカーボネート上に擬ベーマイトと
ポリビニルアルコールからなるインク受容層を設けた記
録媒体を使用し暖房により環境温度を15℃程度変化させ
つつ記録を行った。

【００２３】擬ベ一マイトとはベ一マイト構造を有する
アルミナ水和物であり、一般式Al₂Ｏ_3-n(ＯＨ)_2n・ｍＨ
₂Ｏにより定義される。式中、nは0、1、2または3の整数
のうちのいずれかを表し、mは0〜10、好まし<は0〜5の
値を表す。ｍＨ₂Ｏは、多くの場合結晶格子の形成に関
与しない脱離可能な水相を表すものであるため、mは整
数でない値をとることができる。またこの種の材料を加
熱するとｍは0の値に達することが有り得る。

【００２４】インク受容層の形成方法は、ベーマイト構
造を有するアルミナ水和物などを構成要索とする分散溶
液を塗工機を用いて基材上に塗布、乾燥する方法を用い
ることができる。

【００２５】本発明で使用するバインダーは、水溶性高
分子の中から自由に選択して用いることができる。例え
ばポリビニルアルコールまたはその変性体(力チオン変
性、アニオン変性、シラノール変性)、澱粉またはその
変性体(酸化、エーテル化)、ゼラチンまたはその変性
体、力ゼインまたはその変性体、力ルボキメチルセルロ
ース、アラビアゴム、ヒドロキシエチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロースなどのセルロース誘
導体、SBRラテックス、NBRラテックス、メチルメタクリ
レートーブタジ工ン共重合体などの共役ジエン系共重合
体ラテックス、官能其変性重合体ラテックス、工チレン
酢醗ビニル共重合体などのビニル系共重合体ラテック
ス、ポリビニルピロリドン、無水マレイン酸またはその
共重合体、アクリル酸エステル共重合体などが好まし
い。

【００２６】ベーマイト構造を有するアルミナ水和物と
バインダーの混合比は1:5〜25:1の間から任意に選択で
きる。バインダーの量が上記範囲よりも少ない場合はイ
ンク受容層の機械的強度が不足して、ひび割れや粉落ち
が発生し、上記範囲よりも多い場合は細孔容積が少な<
なってインクの吸収が悪<なる。

【００２７】顔料、バインダーには必要に応じて顔料分
散剤、増粘剤、pH調整剤、潤滑剤、流動性変性剤、界面
活性剤、消泡剤、耐水化剤、抑泡剤、離型剤、発泡剤、
浸透剤、着色染料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、酸化防
止剤、防腐剤、防バイ剤を必要に応じて添加することも
可能である。

【００２８】本実施形態においては、アルミナ水和物
は、アルミニウムドデキシドを加水分解しアルミナスラ
リーとし、これを固形分濃度7.9％になるまで水を加
え、硝酸でPH6.9としたものを90℃で16時間熟成してコ
ロイダルゾルとし、75℃でスプレー乾燥して得た。また
バインダーはポリビニルアルコールを用いた。

【００２９】インク受容層は、このアルミナ水和物をイ
オン水溶水に溶かして15％の溶液としたものと、ポリビ
ニルアルコールをイオン水溶水に溶かして固形分濃度10
％の溶液としたものを用いて、擬ベーマイトとポリビニ
ルアルコールとの重量比が15：１となるように調整した
ものを厚さ0.2mmのポリカーボネートに塗布し、乾燥後
の膜圧が40μmとなるようにしたものである。

【００３０】これによりキャリッジ３とエンコーダスケ
ール４の熱膨張係数の差が１×10^-5と小さく、さらに記
録媒体とエンコーダスケール４の熱膨張係数の差がない
ことから、画像にずれが生じない。上記構成にあっては
記録ヘッド2a〜2dから同一位置に吐出されるべきインク
滴の位置のずれは記録の初めと終わりでの差は８μｍ以
下であり、良好な画像が得られた。

【００３１】尚本実施形態ではキャリッジ３とエンコー
ダスケール４の材質としてポリフェニレンオキサイド樹
脂及びポリカーボネート樹脂を用いたが、金属、プラス
チックス、セラミックス及びこれらを混合して組み合わ
せた複合材料等を用いてもよい。一般にプラスチックス
は成形性が良好であり比重も小さいため好んで用いられ
るが、熱膨張係数が大きいものが多い。そこで熱膨張係
数を低く押さえ、機械的強度を上げるために、各種繊維
を添加したプラスチックスが好適である。

【００３２】また本実施形態に係る画像記録装置１では
異なる濃度を有する複数種類のインクを内蔵した記録ヘ
ッドは４つとしたが４つに限定する必要はなく、例えば
図３に示すように６つ設けてもよい。この記録ヘッドの
数を増やすほど各記録ヘッド間の膨張した距離が累積し
てインクの着弾位置がずれるので、そのずれをおさえる
本発明は有効である。またインクは単色多階調又はカラ
ーのいずれであっても本発明を適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
記録装置はエンコーダスケールの熱膨張係数とキャリッ
ジの熱膨張係数とを略等しい(５×10^-5/℃以下)ものと
したことにより、画像記録装置内の温度が10℃程上昇し
た場合でも、各記録ヘッドから同一位置に吐出されるべ
きインク滴の位置のずれは記録の初めと終わりで極めて
小さくすることができ、画質が落ちることなく安定した
記録を行うことができる。

【００３４】また上記構成において環境温度が変化した
場合でも、エンコーダスケールと熱膨張係数の差がない
記録媒体に記録を行うことにより、記録ヘッドから同一
位置に吐出されるべきインク滴の位置のずれは記録の初
めと終わりで極めて小さくすることができ、画質が落ち
ることなく安定した記録を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態に係る画像記録装置の斜視図であ
る。

【図２】画像記録手段(記録ヘッドを４つ設けた場合)の
説明図である。

【図３】画像記録手段(記録ヘッドを６つ設けた場合)の
説明図である。

【符号の説明】

１ …画像記録装置 2a〜2d …記録ヘッド ３ …キャリッジ ４ …エンコーダスケール 5a〜5d …ノズル 6a〜6d …エンコーダ検出部 ７ …シャーシ ８ …ガイド軸 ９ …ガイドレール 10 …ベルト 11 …駆動モータ 12 …記録媒体 13 …上ガイド 14 …下ガイド 15 …給送ローラ 17 …拍車列 18 …排出ローラ 19 …駆動モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出して記録媒体に画像を記録
   する記録ヘッドを複数搭載するキャリッジと、 前記各記録ヘッドに対応して設けた複数のエンコーダ検
   出部と、 前記記録ヘッドの位置を測定するためのエンコーダスケ
   ールとを有し、 前記エンコーダスケールの熱膨張係数と前記キャリッジ
   の熱膨張係数とを略等しいものとしたことを特徴とする
   画像記録装置。
2. 【請求項２】 前記エンコーダスケールの熱膨張係数と
   前記キャリッジの熱膨張係数の差は５×10^-5/℃以下で
   あることを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
3. 【請求項３】 ポリカーボネート上に擬ベーマイトとポ
   リビニルアルコールからなるインク受容層を設けたこと
   により、請求項１又は２記載のエンコーダスケールと熱
   膨張係数を略等しくしたことを特徴とする記録媒体。