JP2005219407A

JP2005219407A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005219407A
Application number: JP2004031135A
Authority: JP
Inventors: Teru Ikeda; 輝池田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】部品コストを上げることなく、簡単に高画質なプリントを得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】カラー感熱プリンタ２は、搬送モータ１２のプーリ１２ａに取り付けられ、搬送モータ１２によりプーリ１２ａが所定角度回転する毎にパルス信号を出力するエンコーダ２２と、このエンコーダ２２から出力されるパルス信号を元に、プラテンローラ１９によるカラー感熱記録紙１０の搬送量を検出する搬送量検出器２５と、検出した搬送量に応じて、カラー感熱記録紙１０の搬送方向に関する画像の濃度ムラが発生しないように、サーマルヘッド１８の発熱素子アレイ１８ｂの発熱量を制御するシステムコントローラ２６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録材料に画像を記録する記録ヘッドと、記録材料を搬送する複数の搬送ローラと、搬送ローラを回転駆動させる駆動モータとを有する画像形成装置に関する。

画像形成装置、例えばサーマルプリンタとして、サーマルヘッドで感熱記録紙を加熱して発色させる感熱プリンタが知られている。サーマルヘッドには、複数の発熱素子がライン状に配列されており、このサーマルヘッドに対して、複数の搬送ローラで記録紙を副走査方向に移動させながら、各発熱素子を発熱させて記録紙上に画像を１ラインずつ記録する。複数の搬送ローラは、プーリや歯車などの伝達部材を介して駆動モータに接続されており、駆動モータの駆動力を伝達部材で搬送ローラに伝達することにより、搬送ローラが回転駆動される。

上記のような画像形成装置では、主に駆動モータの回転軸のブレにより、記録紙の搬送量に偏りが生じ、記録紙の搬送方向に関して画像の濃度ムラが発生することがある。この問題を解決するために、従来では、駆動モータを含む搬送駆動系の部品精度を向上させることで対応していた。

また、シートの搬送に追従して回転する従動ローラにエンコーダを取り付けてシート搬送量を検出し、検出したシート搬送量の基準搬送量からのずれを算出して、そのずれを０とするためにシート搬送量またはサーマルヘッドの印画タイミングを制御するシート搬送装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開平６−１２２２３８号公報

しかしながら、搬送駆動系の部品精度を向上させる手法では、濃度ムラを解消することはできるが部品コストが嵩むという問題があった。また、特許文献１に記載のシート搬送装置は、シートの搬送に追従して回転する従動ローラからシート搬送量を検出していて、駆動モータそのものによる搬送ムラを検出していないので、検出結果の信頼性に疑問点が残る。そのうえ、サーマルヘッドの印画タイミングを制御することにより濃度ムラの発生を抑制しているが、これを実現するための演算処理を行う回路やシーケンスの構成が複雑であるという問題があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、部品コストを上げることなく、簡単に高画質なプリントを得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、記録材料に画像を記録する記録ヘッドと、記録材料を搬送する複数の搬送ローラと、前記搬送ローラを回転駆動させる駆動モータとを有する画像形成装置において、前記駆動モータの駆動力を前記搬送ローラに伝達するための伝達部材に取り付けられ、前記駆動モータにより前記伝達部材が所定角度回転する毎にパルス信号を出力するエンコーダと、このエンコーダから出力されるパルス信号を元に、前記搬送ローラによる前記記録材料の搬送量を検出する搬送量検出手段と、検出した搬送量に応じて、前記記録材料の搬送方向に関する画像の濃度ムラが発生しないように、前記記録ヘッドの動作を制御するヘッド制御手段とを備えたことを特徴とする。

なお、前記エンコーダの検出プレートは、前記所定角度毎に設けられた検出穴のうち、一カ所だけ塞がれており、前記ヘッド制御手段は、塞がれた一カ所を表す前記パルス信号を前記駆動モータの回転開始位置として認識し、前記パルス信号が表す駆動モータの回転位置を特定することが好ましい。

本発明の画像形成装置によれば、駆動モータの駆動力を搬送ローラに伝達するための伝達部材に取り付けられ、駆動モータにより伝達部材が所定角度回転する毎にパルス信号を出力するエンコーダと、このエンコーダから出力されるパルス信号を元に、搬送ローラによる記録材料の搬送量を検出する搬送量検出手段と、検出した搬送量に応じて、記録材料の搬送方向に関する画像の濃度ムラが発生しないように、記録ヘッドの動作を制御するヘッド制御手段とを備えたので、部品コストを上げることなく、簡単に高画質なプリントを得ることができる。

図１において、本発明を適用したカラー感熱プリンタ２は、記録材料として長尺のカラー感熱記録紙１０を使用する。カラー感熱記録紙１０は、ロール状に巻かれた記録紙ロール１１の形態でカラー感熱プリンタ２にセットされる。

図２に示すように、カラー感熱記録紙１０は、支持体３０上にシアン感熱発色層３１、マゼンタ感熱発色層３２、イエロー感熱発色層３３、および保護層３４が順次層設された構造となっている。最上層となるイエロー感熱発色層３３は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層３１は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。

イエロー感熱発色層３３は、４２０ｎｍの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層３２は、イエロー感熱発色層３３とシアン感熱発色層３１との中間程度の熱エネルギーでマゼンタに発色し、３６５ｎｍの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。なお、例えばブラック感熱発色層を設けて４層構造にしたカラー感熱記録紙を使用してもよい。

図１において、記録紙ロール１１の外周面には、搬送モータ１２によって回転される給紙ローラ１３が当接している。搬送モータ１２はステッピングモータであり、モータドライバ１４から入力される駆動パルスによって駆動される。給紙ローラ１３が図中反時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中時計方向に回転し、カラー感熱記録紙１０が記録紙ロール１１から送り出される。給紙ローラ１３が図中時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中反時計方向に回転し、カラー感熱記録紙１０が記録紙ロール１１に巻き戻される。なお、搬送モータ１２としては、ＤＣモータを用いてもよい。

記録紙ロール１１から送り出されたカラー感熱記録紙１０は、水平方向に配置された搬送経路内に送り込まれる。この搬送経路内には、カラー感熱記録紙１０を挟み込んで搬送する搬送ローラ対１５および排紙ローラ対１６が配置されている。搬送ローラ対１５および排紙ローラ対１６は、搬送モータ１２によって回転されるキャプスタンローラ１５ａ、１６ａと、このキャプスタンローラ１５ａ、１６ａに圧接するピンチローラ１５ｂ、１６ｂとからなり、カラー感熱記録紙１０を図中Ａ方向（給紙方向）とＢ方向（巻戻方向）とに往復搬送する。排紙ローラ対１６のＡ方向下流側には、画像記録済みのカラー感熱記録紙１０を排出する排紙口１７が設けられている。

給紙ローラ１３と搬送ローラ対１５との間には、サーマルヘッド１８と、このサーマルヘッド１８に向き合うように搬送経路の下方に配置されたプラテンローラ１９とが設けられている。サーマルヘッド１８は、セラミックやアルミナ、アルミナセラミックなどからなるヘッド基板１８ａと、このヘッド基板１８ａの下面に設けられ、多数の発熱素子が配列された発熱素子アレイ１８ｂとからなる。

発熱素子アレイ１８ｂは、ヘッドドライバ２０に入力された駆動データに基づいて発熱し、カラー感熱記録紙１０の各感熱発色層３１〜３３を発色させる。プラテンローラ１９は、搬送モータ１２の駆動により回転し、カラー感熱記録紙１０と発熱素子アレイ１８ｂとの当接状態を安定させる。また、プラテンローラ１９は、上下方向に移動自在とされ、図示しないバネによって発熱素子アレイ１８ｂに圧接する方向に付勢されている。カラー感熱記録紙１０の給紙時および排紙時には、カムやソレノイドなどから構成されるシフト機構（図示せず）によってプラテンローラ１９が下降し、サーマルヘッド１８とのカラー感熱記録紙１０の挟持が解除される。

プラテンローラ１９のプーリ１９ａ、および搬送モータ１２のプーリ１２ａには、搬送モータ１２の駆動をプラテンローラ１９に伝達させるためのベルト２１が懸け廻されている。ベルト２１には、前述したシフト機構によるプラテンローラ１９の上下動と連動して、ベルト２１をプーリ１２ａ、１９ａの間で常時保持する図示しない保持機構が接続されている。

搬送モータ１２のプーリ１２ａには、エンコーダ２２の検出プレート２３と、フォトセンサ２４とが取り付けられている。検出プレート２３には、１カ所を除いて４５°毎にスリット状の検出穴２３ａが穿たれており、この検出穴２３ａの通過をフォトセンサ２４で検出することにより、図３に示すように、７個の方形パルスＰの後にパルスの無い部分Ｑを有する出力波形が得られる。

フォトセンサ２４には、搬送量検出器２５が接続されている。搬送量検出器２５には、図３に示すフォトセンサ２４の出力が入力される。搬送量検出器２５は、この入力された出力波形の方形パルスＰのパルス幅Ｗから搬送モータ１２の回転速度を導出し、導出した回転速度からカラー感熱記録紙１０の搬送量を検出する。また、出力波形のパルスの無い部分Ｑの次に発生する方形パルスＰを、搬送モータ１２の回転開始位置として認識し、方形パルスＰが表す搬送モータ１２の回転位置を特定する。搬送量検出器２５により検出されたカラー感熱記録紙１０の搬送量は、搬送モータ１２の回転位置と関連付けられて、システムコントローラ２６内のメモリに格納される。

ここで、パルス幅Ｗと搬送モータ１２の回転速度との関係、および搬送モータ１２の回転速度とカラー感熱記録紙１０の搬送量との関係は、システムコントローラ２６内のメモリにデータテーブルとして予め記憶されている。搬送量検出器２５は、これらのデータテーブルを参照して、上記回転速度の導出、および搬送量の検出を行う。

システムコントローラ２６は、メモリに格納されたカラー感熱記録紙１０の搬送量と搬送モータ１２の回転位置との関係に応じて、カラー感熱記録紙１０の搬送方向に関する画像の濃度ムラが発生しないように、発熱素子アレイ１８ｂの発熱量を制御する。すなわち、搬送量検出器２５による搬送量の検出結果が、予め設定されている基準搬送量よりも大きかった場合（カラー感熱記録紙１０が通常よりも速く搬送されていた場合）、システムコントローラ２６は、発熱素子アレイ１８ｂの発熱量を所定値よりも上げるように、ヘッドドライバ２０を介して発熱素子アレイ１８ｂに入力される駆動データを補正する。

逆に、搬送量の検出結果が基準搬送量よりも小さかった場合（カラー感熱記録紙１０が通常よりも遅く搬送されていた場合）、システムコントローラ２６は、発熱素子アレイ１８ｂの発熱量を所定値よりも下げるように、ヘッドドライバ２０を介して発熱素子アレイ１８ｂに入力される駆動データを補正する。これにより、結果的には、カラー感熱記録紙１０に与えられる単位面積当たりの熱エネルギーが一定となり、カラー感熱記録紙１０の搬送方向に関する濃度ムラが解消される。

搬送ローラ対１５のＡ方向下流側には、カラー感熱記録紙１０の記録面に対面して定着器２７が配置されている。また、定着器２７と排紙ローラ対１６との間には、カラー感熱記録紙１０を所定のプリントサイズにカットするカッター２８が配置されている。定着器２７は、発光ピークが４２０ｎｍの近紫外線を放出してイエロー感熱発色層３３を定着するイエロー用定着光源２７ａと、発光ピークが３６５ｎｍの紫外線を放出してマゼンタ感熱発色層３２を定着するマゼンタ用定着光源２７ｂとからなる。これらの光源２７ａ、２７ｂは、ランプドライバ２９によって駆動される。

次に、上記構成を有するカラー感熱プリンタ２の動作について説明する。まず、画像記録開始前にテストプリントを実施する。このとき、フォトセンサ２４で検出プレート２３の検出穴２３ａの通過が検出され、その出力が搬送量検出器２５に入力される。

搬送量検出器２５では、入力された出力波形の方形パルスＰのパルス幅Ｗから搬送モータ１２の回転速度が導出され、導出された回転速度からカラー感熱記録紙１０の搬送量が検出される。また、出力波形のパルスの無い部分Ｑの次に発生する方形パルスＰが、搬送モータ１２の回転開始位置として認識され、方形パルスＰが表す搬送モータ１２の回転位置が特定される。搬送量検出器２５により検出されたカラー感熱記録紙１０の搬送量は、搬送モータ１２の回転位置と関連付けられて、システムコントローラ２６内のメモリに格納される。

テストプリント終了後、画像記録開始操作が実行されると、搬送モータ１２の正転によって給紙ローラ１３が反時計方向に回転され、カラー感熱記録紙１０が記録紙ロール１１からＡ方向に送り出される。カラー感熱記録紙１０の先端部は搬送経路内を移動して、搬送ローラ対１５にニップされ、さらにＡ方向下流側に搬送される。

カラー感熱記録紙１０が画像記録開始位置に到達すると、搬送モータ１２の回転が一旦停止される。次いで、プラテンローラ１９がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ１８ｂとの間でカラー感熱記録紙１０が挟持される。この状態で再び搬送モータ１２が駆動され、カラー感熱記録紙１０がＡ方向に搬送されながら、ヘッドドライバ２０に入力された駆動データに基づいて発熱した発熱素子アレイ１８ｂにより、カラー感熱記録紙１０のイエロー感熱発色層３３にイエロー画像が記録される。

イエロー画像の記録中には、システムコントローラ２６により、メモリに格納されたカラー感熱記録紙１０の搬送量と搬送モータ１２の回転位置との関係に応じて、カラー感熱記録紙１０の搬送方向に関する画像の濃度ムラが発生しないように、発熱素子アレイ１８ｂの発熱量が制御される。

搬送量検出器２５による搬送量の検出結果が、予め設定されている基準搬送量よりも大きかった場合は、システムコントローラ２６により、発熱素子アレイ１８ｂの発熱量を所定値よりも上げるように、ヘッドドライバ２０を介して発熱素子アレイ１８ｂに入力される駆動データが補正される。

搬送量の検出結果が基準搬送量よりも小さかった場合は、システムコントローラ２６により、発熱素子アレイ１８ｂの発熱量を所定値よりも下げるように、ヘッドドライバ２０を介して発熱素子アレイ１８ｂに入力される駆動データが補正される。

イエロー画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器２７のイエロー用定着光源２７ａに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。このとき、プラテンローラ１９がシフト機構によって下降され、サーマルヘッド１８とによるカラー感熱記録紙１０の挟持が解除される。次いで、ランプドライバ２９によりイエロー用定着光源２７ａが点灯され、搬送モータ１２が逆転されてカラー感熱記録紙１０がＢ方向に巻き戻されながら、画像記録済みのイエロー感熱発色層３３が定着される。

イエロー感熱発色層３３の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ１８ｂに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー画像記録時と同様に、プラテンローラ１９がシフト機構によって上昇され、発熱素子アレイ１８ｂとの間でカラー感熱記録紙１０が挟持される。この状態で再び搬送モータ１２が駆動され、カラー感熱記録紙１０がＡ方向に搬送されながら、カラー感熱記録紙１０のマゼンタ感熱発色層３２にマゼンタ画像が記録される。また、このときもイエロー画像記録時と同様に、システムコントローラ２６により、発熱素子アレイ１８ｂの発熱量が制御される。

マゼンタ画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器２７のマゼンタ用定着光源２７ｂに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー画像定着時と同様に、ランプドライバ２９によりマゼンタ用定着光源２７ｂが点灯され、搬送モータ１２が逆転されてカラー感熱記録紙１０がＢ方向に巻き戻されながら、画像記録済みのマゼンタ感熱発色層３２が定着される。

マゼンタ感熱発色層３２の定着後、記録画像の先端が発熱素子アレイ１８ｂに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー、マゼンタ画像記録時と同様に、カラー感熱記録紙１０のシアン感熱発色層３１にシアン画像が記録される。また、このときもイエロー、マゼンタ画像記録時と同様に、システムコントローラ２６により、発熱素子アレイ１８ｂの発熱量が制御される。

シアン画像記録後のカラー感熱記録紙１０は、搬送ローラ対１５によりＡ方向に搬送され、カッター２８により所定のプリントサイズに切断された後、排紙ローラ対１６により排紙口１７から排出される。

上記のような構成であると、搬送駆動系の部品精度に頼ることなく、確実に濃度ムラを解消することができ、高画質なプリントを得ることができる。また、検出プレート２３に検出穴２３ａを塞いだ部分を１カ所だけ設けたので、搬送モータ１２の回転位置を簡単に特定することができる。さらに、濃度ムラの主要な発生原因である搬送モータ１２のプーリ１２ａに、直接エンコーダ２２を取り付けたので、より即効性のある濃度ムラ補正を施すことができる。

上記実施形態では、画像記録前にテストプリントを実施して、カラー感熱記録紙１０の搬送量および搬送モータ１２の回転位置を検出しているが、カラー感熱プリンタ２の工場出荷前に１度だけ行ってもよく、所定期間毎に行わせるようにしてもよい。あるいは、操作者にテストプリントの実施可否を選択させるようにしてもよい。

上記実施形態では、カラー感熱プリンタ２を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、モノクロの感熱プリンタ、熱転写式、昇華型のサーマルプリンタなどにも適用することができる。また、サーマルプリンタに限らず、例えば電子写真プリンタやインクジェットプリンタなどの他の画像形成装置についても、本発明は有効である。

電子写真プリンタに本発明を適用した場合は、上記実施形態のように発熱素子アレイ１８ｂの発熱量を制御する代わりに、レーザー径を制御する。また、インクジェットプリンタに適用した場合は、インクの滴量を制御する。

本発明を適用したカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。カラー感熱記録紙の構成を示す断面図である。フォトセンサの出力波形を示すグラフである。

符号の説明

２カラー感熱プリンタ
１０カラー感熱記録紙
１２搬送モータ
１３給紙ローラ
１４モータドライバ
１５搬送ローラ対
１６排紙ローラ対
１８サーマルヘッド
１８ｂ発熱素子アレイ
１９プラテンローラ
２０ヘッドドライバ
２２エンコーダ
２３検出プレート
２３ａ検出穴
２４フォトセンサ
２５搬送量検出器
２６システムコントローラ
２７定着器
３１シアン感熱発色層
３２マゼンタ感熱発色層
３３イエロー感熱発色層

Claims

記録材料に画像を記録する記録ヘッドと、記録材料を搬送する複数の搬送ローラと、前記搬送ローラを回転駆動させる駆動モータとを有する画像形成装置において、
前記駆動モータの駆動力を前記搬送ローラに伝達するための伝達部材に取り付けられ、前記駆動モータにより前記伝達部材が所定角度回転する毎にパルス信号を出力するエンコーダと、
このエンコーダから出力されるパルス信号を元に、前記搬送ローラによる前記記録材料の搬送量を検出する搬送量検出手段と、
検出した搬送量に応じて、前記記録材料の搬送方向に関する画像の濃度ムラが発生しないように、前記記録ヘッドの動作を制御するヘッド制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記エンコーダの検出プレートは、前記所定角度毎に設けられた検出穴のうち、一カ所だけ塞がれており、
前記ヘッド制御手段は、塞がれた一カ所を表す前記パルス信号を前記駆動モータの回転開始位置として認識し、前記パルス信号が表す駆動モータの回転位置を特定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。