JP2004351816A

JP2004351816A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2004351816A
Application number: JP2003153723A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Fujii; 雅彦藤井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】インク滴の吐出方向性の影響が少ないインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】記録ヘッド１０を搭載したキャリッジ４４は，ガイドシャフト４２に沿って走査方向に移動する。ガイドシャフト４２の支持は回転中心をガイドシャフト４２の中心から偏芯した位置で行う。回転中心となる保持部５０は，ガイドシャフト４２の中心からずらした位置に設けてある。この保持部５０をプリンタ４０のフレームに設けた軸受５１に挿通し、回動可能に支持させる。ガイドシャフト４２を偏芯カムとして支持し、図示しないモータ等で回転させることによってキャリッジ４４と記録紙４８との間隔を変更することができる。インク滴の吐出方向性劣化による記録紙４８上の本来のドット着弾位置からのずれ量は，インク滴を吐出するノズルと記録紙４８との距離に依存しているため，記録ヘッド１０と記録紙４８との距離を縮小させることによってインク滴の方向性不良による画質劣化を防止することができる。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、画像信号に応じてノズルからインク滴を記録紙に吐出し，記録を行なうインクジェット記録方式においては，ノズルからインク滴を吐出するための駆動力として，電気−熱変換素子（以下発熱体と呼ぶ）に電気パルスを印加し，発熱体の発熱によりバブルを生じさせ，その圧力でインク滴をノズルから吐出させる所謂サーマルインクジェット方式がある。
【０００３】
このサーマルインクジェット記録方式に用いる記録ヘッドではインク滴を吐出するためのノズルや，インク流路の作成は精密加工技術を用いて形成される。例として，シリコンに反応性イオンエッチングを用いてインク流路を形成した基板と，発熱体が形成された基板を貼りあわせた後，ダイシングで切断し，インクを吐出するためのノズルを形成する加工方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この作成方法では，ノズルを形成するためのダイシングにおいて，チッピングとよばれる欠けが生じ，インク滴の吐出方向性が悪化し，画像品質が劣化することがある。このため印字品質を損なう恐れがある記録ヘッドを出荷時に選別するために，記録ヘッド製造工程においてカケの大きさの検査や，実際に印字を行い，印字品質の検査を行う必要がある。このため記録ヘッドの歩留まりが低下し，検査工程も必要になり、記録ヘッドのコスト上昇をも招いている。
【０００５】
つまり、チッピングなどによるインク滴の吐出方向性の劣化は画質のみならず記録ヘッド乃至はインクジェット記録装置全体のコストにも悪影響を及ぼしている。
【０００６】
ところで、インク滴の吐出方向性劣化による記録紙上の本来のドット着弾位置からのずれ量は，インク滴を吐出するノズルと記録紙との距離に依存している。このため，記録ヘッドと記録紙との距離を縮小させることによってインク滴の方向性不良による画質劣化を防止することができる。
【０００７】
ただしインク滴が記録紙に付着して一定時間経過すると，カックリング，あるいはカールとよばれる紙の浮きが生じる。このため記録ヘッドと記録紙との距離はこのカールやカックリングによって記録紙と記録ヘッドが接触しないような距離に設定することが必要となる。
【０００８】
記録紙の浮き量は図１１に示すようにインク滴が付着した直後から生じ，時間経過に従って浮き量が増大し，ピーク値に達した後，徐々に減少する。このため記録紙にインク滴が付着した部分と，記録ヘッドが対向する時間が短いほど記録紙の浮き量も少ないため，記録ヘッドと記録紙の距離を短くすることができるが、記録紙と記録ヘッドの相対速度が小さい場合は、より大きくノズルと記録紙の距離に安全マージンを設ける必要があるので、結果として吐出方向性の劣化の影響を受けやすくなる。
【０００９】
また近年、インクジェット記録装置において，いわゆる分割印字によって吐出方向性の画質への影響を低減させる技術が開示されている。この分割印字とは，記録ヘッドの印字最大幅に対し，１／ｎずつ記録紙を搬送させ，記録ヘッドを搭載したキャリッジの走査方向に対して，一直線上のドットを複数のノズルで分担させて形成する印字方法である。しかし、この方法においては最大印字幅に対し１回の紙送り量が印字最大幅の１／ｎと小さいため，全体として印字速度が低下する。一般的にｎが大きいほど画質は向上するが，印字速度は低下することが知られている。この場合も、記録紙と記録ヘッドの相対速度が小さいのでカックリングが発生し、より大きくノズルと記録紙の距離に安全マージンを設ける必要があるので、結果として吐出方向性の劣化の影響を受けやすくなる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−２２７２０８号公報（図７、第４頁〜第７頁）
【００１１】
【発明が解決すべき課題】
本発明は上記事実を考慮し、インク滴の吐出方向性の影響が少ないインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【発明を解決する手段】
請求項１に記載のインクジェット記録装置は、印字領域部に位置する記録紙にインク滴を吐出し画像を形成する記録ヘッドと、印字モードに応じて前記記録ヘッドと前記印字領域部に保持された記録紙表面との間隔を変更する調整手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成の発明では、印字モードに応じて変化する印字領域部での記録紙と記録ヘッドとの安全な間隔を保ちながら、前記間隔を最小に調整しインク滴の吐出方向性の劣化による画像への悪影響を抑えることができる。
【００１４】
請求項２に記載のインクジェット記録装置は、印字モードは走査速度、走査回数、記録紙の搬送速度、紙厚、および前記記録ヘッドのインク吐出量であることを特徴とする。
【００１５】
上記構成の発明では、記録紙と記録ヘッドの間隔を記録ヘッドの走査速度、走査回数、記録紙の搬送速度、紙厚、および前記記録ヘッドのインク吐出量といったパラメータにより決定することで、正確な数値決定が行なえる。
【００１６】
請求項３に記載のインクジェット記録装置は、印字モードに替えて、選択された記録モードに応じて前記記録ヘッドと前記印字領域部に保持された記録紙表面との間隔を変更する調整手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
上記構成の発明では、オペレータが選択する高画質モードや高速印字モードといった記録モードに応じて記録紙と記録ヘッドの間隔を決定することで、センサ類を追加せずに数値決定が行なえるので部品点数の少ない単純な構成とすることができる。
【００１８】
請求項４に記載のインクジェット記録装置は、ｎを整数とするとき、前記記録ヘッドの最大印字幅に対して前記記録紙の送り量を前記最大印字幅の１／ｎとする分割印字モードを備え、前記記録紙の送り速度が最も大きいモードにおいて前記記録ヘッドと前記記録紙表面との間隔が最も小さくなることを特徴とする。
【００１９】
上記構成の発明では、記録紙の送り量を最大印字幅の１／ｎとする分割印字モードにおいては、記録ヘッドの走査速度ではなく記録紙の送り速度
請求項５に記載のインクジェット記録装置は、記録紙にインク滴を吐出し、前記記録紙のみを搬送させることで画像を形成する固定記録ヘッドと、記録紙を保持する印字領域部と、記録紙搬送速度および前記固定記録ヘッドのインク吐出量に応じて前記固定記録ヘッドと前記印字領域部に保持された記録紙表面との間隔を変更する調整手段と、を備えたことことを特徴とする。
【００２０】
上記構成の発明では、固定記録ヘッドを使用するラインヘッドタイプの記録装置において、記録紙搬送速度および固定記録ヘッドのインク吐出量に応じて固定記録ヘッドと印字領域部に保持された記録紙表面との間隔を変更することで記録紙と固定記録ヘッドとの安全な間隔を保ちながら、前記間隔を最小に調整しインク滴の吐出方向性の劣化による画像への悪影響を抑えることができる。
【００２１】
請求項６に記載のインクジェット記録装置は、記録紙の搬送速度が最も大きい時に前記固定記録ヘッドと前記記録紙表面との間隔が最も小さくなることを特徴とする。
【００２２】
上記構成の発明では、固定記録ヘッドを使用するラインヘッドタイプの記録装置において、記録紙と固定記録ヘッドの相対速度となる記録紙の搬送速度が最も大きい時に、前記固定記録ヘッドと前記記録紙表面との間隔を最も小さくすることでインク滴の吐出方向性の劣化による画像への悪影響を抑えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置の記録ヘッドが示されている。
【００２４】
図１に示すように記録ヘッド１０は発熱基板１２と流路基板１４を接合して形成されたものであり、流路基板１４の表面に開口したインク供給口１６から供給されたインクが、共通液室１８、個別流路２０を介してノズル端面２１に開口したノズル２２からインク滴として吐出される。
【００２５】
共通液室１８の個別流路２０近傍には、図１に示すように、発熱基板１２と流路基板１４の間に一定間隔で柱が形成されたフィルタ２４が設けられており、共通液室１８に流入したゴミ等を個別流路２０に至る手前で濾過し、ノズル２２からインク滴が吐出不能となることを防止している。
【００２６】
個別流路２０は、ノズル２２側と共通液室１８側にそれぞれ前方絞り２６と後方絞り２８を備えると共に、凹部３０を備えることによって、後述のバブルによって効率的にインク滴を吐出する。
【００２７】
一方、発熱体基板１２には、流路基板１４の凹部３０と対面する位置に発熱体３２が配置され、通電によって発熱し、インク中の発熱体３２上にバブルを発生する。このバブルの発生により加圧された個別流路２０内のインクはノズル２２から液滴となって吐出され、記録紙４８に着弾して画像のドットを形成する。
【００２８】
続いて、インクジェット記録ヘッド１０が一体的に形成されたインクカートリッジが装着されるインクジェット記録装置について説明する。
【００２９】
インクジェット記録装置４０は、図３に示すように、ガイドシャフト４２に沿って走査されるキャリッジ４４にインクカートリッジ４６が装着され、インクカートリッジ４６の先端に一体的に設けられたインクジェット記録ヘッド１０から記録紙４８にインク滴が吐出されることによって、記録紙４８に画像が記録される構造となっている。
【００３０】
このインクジェット記録装置４０の印字方法の一例を図４を用いて説明する。
【００３１】
図４（ａ）に示す一括印字モードを選択するとノズル２２全てを印字に用い，往路▲１▼で記録ヘッド１０は駆動周波数ｆ１、キャリッジ速度ｖ１でノズル２２の配置された幅すなわち印字領域の幅に印字を行う。次に印字領域の幅の分だけ記録紙４８を搬送し，記録ヘッド１０は復路▲２▼で隣接する印字領域に同様にｆ１、ｖ１で印字を行なう。
【００３２】
このとき、キャリッジ４４の走査速度ｖ１は走査方向のドット間距離（ピッチ）をｄとすれば，ｖ１＝ｄ×ｆ１で決められる。この一括印字モードでは、ノズル２２すべてを印字に用いて片道で印字を行なうため印字速度が早くなる。
【００３３】
このとき、復路では印字を行わず空送りし，往路のみで印字を行う片側一括印字を行なうモードも考えられる。
【００３４】
次に分割印字モードを図５，図６を用いて説明する。
【００３５】
図５に示す分割印字モードでは，ノズル２２全てを印字に用い，往路▲１▼で印字領域に印字を行う。次に印字領域幅の、例えば半分だけ記録紙４８を搬送し、復路▲２▼では印字領域の半分が重なるように走査する。この走査における走査方向の印字ドット位置は往路と同じ位置に印字する（＝重ねる）ことができる。あるいは走査方向のドットピッチを半ピッチだけずらして印字を行うことも可能である。この分割印字モードでは，前述の一括印字モードより印字時間は長くなるが，高い画像濃度を得ることができる。
【００３６】
この２分割印字モードをドット単位で説明すると図６のようになる。すなわち、図６に示すように一度の走査で走査方向のドットを半分のノズル２２だけを使用して半分だけ印字する。次に記録紙４８を印字幅の半分だけ移動させ，前回使用しなかったノズル２２でインク滴を吐出し、空いた位置にあるドットを埋める。
【００３７】
このような２分割印字では，記録ヘッド１０の走査方向の連続するドットが，２つの異なるノズル２２からのインク滴で形成されることになる。したがって１つのノズル２２からのインク滴の吐出方向性がそのままドット位置を決定しないので，画質の劣化が少ない。
【００３８】
しかし、この２分割印字方法では，前述した往復一括印字に比べ，記録紙全体としては印字速度が約半分に低下する。記録ヘッド１０の印字幅に対し，紙送り量を１／ｎにして，走査方向の直線上に存在するドットをｎ個の異なるノズル２２から吐出されるインク滴で形成する分割印字においては、一般に分割数ｎが増加するほど画質は向上するが，印字速度は低下する。
【００３９】
通常、インクジェット記録装置では，このような一括印字モードと複数の分割印字モードを有し，記録紙４８の種類や要求される画質によって，ユーザーがプリンタドライバ上で印字モードを選択できるようになっている。あるいは写真光沢紙や普通紙など紙質によって自動的に印字モードを切り替えることを行っている。
【００４０】
ところで、前述の２分割印字モードでは，記録紙４８にインク滴が着弾した場所を，記録ヘッド１０が２回通過する。このため最初の走査においてインクが付着し，記録紙４８の浮き量が増大しているときに次の走査で記録ヘッド１０が記録紙４８上を通過し，記録ヘッド１０と記録紙４８が接触する危険性が増大する。
【００４１】
このため、この２分割印字モードにおいては，記録ヘッド１０と記録紙４８の間隔を、安全マージンを持たせて１．３ｍｍに設定している。往復一括印字モードでは，記録紙４８にインク滴が着弾した場所は，記録ヘッド１０は印字時の１回しか通過しない。従って、記録紙４８の浮き量が大きくなる前に記録ヘッド１０が通過するため，記録ヘッド１０と記録紙４８の間隔を狭めることができ，本実施例では少ない安全マージンで０．８ｍｍとすることができる。
【００４２】
次に記録ヘッド１０と記録紙４８の間隔を変更する手段について説明する。
【００４３】
図７及び図８には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置の記録ヘッドを支持するガイドシャフトが示されている。
【００４４】
記録ヘッド１０を搭載したキャリッジ４４は，ガイドシャフト４２に沿って走査方向に移動する。本実施例では，図７に示したようにガイドシャフト４２の支持（回転）中心をガイドシャフト４２の中心から偏芯した位置で行う。
【００４５】
すなわち回転中心となる保持部５０は，ガイドシャフト４２の中心からずらした位置に設けてある。この保持部５０をプリンタ４０のフレームに設けた軸受５１に挿通し、回動可能に支持させる。このようにガイドシャフト４２を偏芯カムとして支持し、図示しないモータ等で回転させることによってキャリッジ４４と記録紙４８との間隔を変更することができる。
【００４６】
例えば図８（ａ）の状態では記録ヘッド１０と記録紙４８までの距離はＬ１だが，ガイドシャフト４２を図８（ａ）上で反時計回りに回転させ図８（ｂ）の状態にすれば，記録ヘッド１０と記録紙４８の距離はＬ２となり，Ｌ１よりも短くなる。このようにガイドシャフト４２の回転角度を制御することにより，記録ヘッド１０と記録紙４８との間隔を変更することができる。
【００４７】
このとき、キャリッジ４４には上下方向に長い長孔４１を設け、シャフト４３を貫通させてキャリッジ４４を上下方向にのみ可動とし、左右（記録紙搬送）方向には規制する構造とすれば、ガイドシャフト４２を回転させてキャリッジ４４を上下方向に移動させた際にもキャリッジ４４の左右（記録紙搬送）方向の位置精度が保たれる。
【００４８】
本実施例では，パソコン上のプリンタドライバで往復一括で印字を行うモードが選択された場合に，自動的にプリンタ４０に記録ヘッド１０と記録紙４８との距離を最も短い０．８ｍｍになるよう指示を出すようにした。ここでパソコンのモニタ上に表示されるプリンタドライバの画面には，往復一括あるいは分割といった印字方法の詳細を示す表現は必要なく，ユーザーは記録紙４８の種類と「高速」・「標準」・「高画質」などといったわかりやすい印字モードの表現から，自分の印字したいモードを選択する。本実施例では紙種として普通紙，「高速」をユーザーが選択したとき，一括往復印字を行う。
【００４９】
また，プリンタドライバの表示画面にて「記録ヘッド１０と記録紙４８の間隔を狭める」等の表現を用いて，ユーザーが選択した印字モードにかかわらず、記録ヘッド１０と記録紙４８の間隔を変更することができるようにしてもよい。
【００５０】
この場合，分割印字を行うモードが選択されていれば，上述した理由から記録ヘッド１０と記録紙４８が接触する危険性は高くなるが，画質向上の効果が得られる。この時にはユーザー設定によって記録ヘッド１０と記録紙４８が接触する危険があることをユーザーに知らせる警告表示やダイアログなどの表示をプリンタドライバの表示画面で行なうべきである。あるいは、記録ヘッド１０と記録紙４８が接触する危険がある設定は、プリンタドライバからでは行なえないようにする安全措置を設けてもよい。
【００５１】
またプリンタドライバからではなく，キャリッジ４４の高さを調整できるレバー等を設置して，ユーザーが直接記録ヘッド１０と記録紙４８の間隔を調整するようにしても良い。
【００５２】
さらに本実施例ではキャリッジ４４，すなわち記録ヘッド１０側を移動させて記録紙４８との距離を変更する実施例を記載したが，記録紙４８を保持する印字領域部を上下させる機構を設け，記録紙４８側を記録ヘッド１０に近づける・遠ざけることで記録ヘッド１０と記録紙４８の間隔を調整するようにしても良い。
【００５３】
図９及び図１０には、本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録装置の記録ヘッドが示されている。
【００５４】
図９は本発明の第２の実施形態を示したもので，インクジェット記録装置の印字部の概略を示している．この記録装置では，記録ヘッド６０は固定であり走査方向に移動しない。本実施例では，ブラック，シアン，マゼンタ，イエローのインク滴をそれぞれ吐出する４つの記録ヘッド６０，６１，６２，６３が一定間隔で設置されている。記録ヘッド６０〜６３に対向する箇所を記録紙４８が一定速度で搬送され，記録ヘッド６０〜６３の印字幅分の印字を行う。
【００５５】
この印字装置では，記録紙４８の送り速度を変える制御手段を有し，送り速度を変えることで印字装置の印字速度（１分間に印字できる記録紙の枚数）を可変とすることができる。例えば、紙送り方向に６００ｄｐｉ（約４２．３μｍ間隔）でドットを形成する場合，記録紙４８を０．５ｍ／ｓで搬送すると，ドット形成周波数，すなわちヘッドからインク滴を吐出する駆動周波数は約１１．８ｋＨｚになる。この場合，Ａ４サイズの記録紙４８を短手方向に搬送すると１分間に約７５枚（７５ｐｐｍ）印字することができるが、記録紙４８の搬送速度を０．３ｍ／ｓに低下させると印字速度は１分間に４５枚（４５ｐｐｍ）になる。このように印字装置の用途によって印字速度を変えることができる。
【００５６】
ここで、本実施例では例えば図１０に示すように記録ヘッド６０〜６３と記録紙４８との間隔を変更する手段を有している。
【００５７】
記録ヘッド６０（〜６３まで同様）は、両端を上下方向に貫通しているシャフト７０によって上下に移動可能に支持されており、更にスクリューシャフト７２によって上下位置を規制されている。スクリューシャフト７２は記録ヘッド６０に設けられたネジ孔７１に螺合し、図示しないモータによってスクリューシャフト７２は駆動され、記録ヘッド６０は上下方向に移動する。
【００５８】
本実施例においては、印字装置は１０ｐｐｍから１２０ｐｐｍの間で最適な印字が行えるような装置構成としている。このとき記録ヘッド６０〜６３の駆動周波数は１．６ｋＨｚから１９ｋＨｚになる。印字速度が８０ｐｐｍ以上において，記録ヘッド６０〜６３と記録紙４８の間隔が最も短い０．５ｍｍに設定される。印字速度が４０ｐｐｍから８０ｐｐｍまでは間隔は０．８ｍｍ，印字速度が４０ｐｐｍ以下では更に安全マージンを要するため１．１ｍｍに設定される。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、インク滴の吐出方向性の影響が少ないインクジェット記録装置とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１形態に係る記録ヘッドの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１形態に係る記録ヘッドの構造を示す平面図である。
【図３】本発明の第１形態に係るプリンタを示す斜視図である。
【図４】一括印字の方法を示す平面図である。
【図５】分割印字の方法を示す平面図である。
【図６】分割印字の方法を示す拡大図である。
【図７】本発明の第１形態に係るガイドシャフトを示す斜視図である。
【図８】本発明の第１形態に係るキャリッジを示す側面図である。
【図９】本発明の第２形態に係る記録ヘッドの斜視図である。
【図１０】本発明の第２形態に係る記録ヘッドの斜視図である。
【図１１】記録紙の浮き量と時間の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０記録ヘッド
２２ノズル
４２ガイドシャフト
４４キャリッジ
４８記録紙
６０記録ヘッド

Claims

印字領域部に位置する記録紙にインク滴を吐出し画像を形成する記録ヘッドと、
印字モードに応じて前記記録ヘッドと前記印字領域部に保持された記録紙表面との間隔を変更する調整手段と、
を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
前記印字モードは走査速度、走査回数、記録紙の搬送速度、紙厚、および前記記録ヘッドのインク吐出量であることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記印字モードに替えて、選択された記録モードに応じて前記記録ヘッドと前記印字領域部に保持された記録紙表面との間隔を変更する調整手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
ｎを整数とするとき、前記記録ヘッドの最大印字幅に対して前記記録紙の送り量を前記最大印字幅の１／ｎとする分割印字モードを備え、
前記記録紙の送り速度が最も大きいモードにおいて前記記録ヘッドと前記記録紙表面との間隔が最も小さくなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
記録紙にインク滴を吐出し、前記記録紙のみを搬送させることで画像を形成する固定記録ヘッドと、
記録紙を保持する印字領域部と、
記録紙の搬送速度および前記固定記録ヘッドのインク吐出量に応じて前記固定記録ヘッドと前記印字領域部に保持された記録紙表面との間隔を変更する調整手段と、を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
前記記録紙の搬送速度が最も大きい時に前記固定記録ヘッドと前記記録紙表面との間隔が最も小さくな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。