JP2007152722A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間に高速で記録ヘッドを移動させることにより、生産性を確保しつつ高画質な画像を形成することが可能な画像記録装置を提供することを課題とする。
【解決手段】固定子７の回転ドラム４と反対側で装置架台２上には、ボールネジ支持部材１２が、副走査方向Ｙに延在している。また、ボールネジ支持部材１２上には、ボールネジ１３と接続されたヘッド制御ユニット保持台１４が設けられている。さらに、装置架台２上で回転ドラム４の上方には、支持部材２１が、副走査方向Ｙに延在して設けられており、この支持部材２１の両端には、プーリが設けられており、スチールベルトが渡されている。この支持部材２１には、記録ヘッド１１から記録媒体に吐出されたインクに紫外線を照射する紫外線照射装置２２が支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は画像記録装置に係り、特にドラム回転体を用いた画像記録装置に関する。

従来から、普通紙を代表とする様々な記録媒体に印刷可能な画像記録装置として、インクジェット記録装置が知られている。このインクジェット記録装置は、記録ヘッドの記録媒体に対向する面に設けられたノズルから色材であるインクを直接記録媒体に吐出し、記録媒体上に着弾、浸透若しくは定着させることにより記録媒体上に画像を形成する記録装置である。このようなインクジェット記録装置は、工程の単純さ、印刷時における静粛性及び記録媒体に記録した画像の品質等で、非常に優れた特徴を有している。

近年、インクジェット記録装置のなかでも、ドラム回転体に記録媒体を搭載するインクジェット記録装置が注目されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このドラム回転体を用いたインクジェット記録装置は、記録媒体を搬送しないため記録ヘッドと高精度に位置を合わせることができるので、高画質な画像を形成することができるという利点や、また、記録ヘッドの往復移動が不要な為、生産効率が高いという利点がある。

このようなインクジェット記録装置では、記録ヘッドなどを副走査方向に移動する副走査機構は一つしか設けられておらず、記録ヘッドを搭載したキャリッジには、記録ヘッド以外の例えばインクタンクやダンパーなどを搭載するため、重量が重くなる。そして、このような重量の重いキャリッジを短時間に高速で副走査方向に移動させるのに、出力の大きな移動手段を用いる必要があるため、搬送機構が大型化して高コストになるという問題を有している。

そこで、副走査方向の移動はドット単位の微小移動にし、印字解像度を向上させる技術が公開されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平５−３８８２０号公報 特開２０００−１１８０６５号公報 特開平１０−１３８５１７号公報

しかしながら、特許文献１のように、副走査方向の移動を微小移動にする手段は、記録ヘッドの同一ノズルによって副走査方向に連続して画像を形成するため、ノズル欠や吐出角度に誤差を生じているノズルが存在していると、連続した画像の欠陥を生じて高画質な画像を形成できないという問題を有している。

また、重量の重いキャリッジを短時間に高速で移動させるには、高出力な移動機構が必要となるため高コストとなるという問題を有している。その上、重量の重いキャリッジを短時間に高速で移動させると、キャリッジの加減速時に画像記録装置全体が揺振するため、画像形成に悪影響を与えるという問題を有している。

本発明は、前記した点に鑑みてなされたもので、短時間に高速で記録ヘッドを移動させることにより、生産性を確保しつつ高画質な画像を形成することが可能な画像記録装置を提供することを課題とするものである。

このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
画像が形成される記録媒体を保持して主走査方向に回転するドラム回転体と、
前記記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、
前記画像の形成を補助する画像形成補助部材とを備えた画像記録装置において、
前記主走査方向と直交する副走査方向に前記記録ヘッドを移動させる第一副走査移動機構と、
前記記録ヘッドと所定距離内に前記画像形成補助部材を前記副走査方向に移動させる少なくとも一つの第二副走査移動機構とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像記録装置において、
前記インクは、光硬化型インクであり、
前記画像形成補助部材は、前記インクに光を照射する光照射装置、又は前記記録ヘッドから吐出するインクを一時貯留するインク中間タンクの少なくともいずれか一つであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像記録装置において、前記周辺部材は、前記記録媒体を非接触に加熱する加熱装置であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記第一副走査移動機構は、前記記録ヘッドがインクを吐出しないときに前記記録ヘッドを副走査方向に間欠移動させることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記第一副走査移動機構は、リニアモータにより駆動することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記第二副走査移動機構は、連続移動することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、記録ヘッドと画像形成補助部材とを別の副走査移動機構にて移動させるので、一つの副走査移動機構に搭載される部材の重量を軽量化することができる効果を奏する。また、副走査移動機構に搭載される部材の重量の軽量化により、副走査移動機構による部材の搬送時に生じる振動を防止し、高画質な画像を形成することができる効果を奏する。さらに、副走査移動機構に搭載される部材の重量の軽量化により、駆動源の出力が小さなものでも対応できるため、画像記録装置のコストを低減することができる効果を奏する。

請求項２に記載の発明によれば、記録ヘッドと、画像形成補助部材で重量の重い光照射装置又はインク中間タンクの少なくともいずれか一つを別の副走査移動機構で移動させるので、副走査移動機構に搭載される部材の重量を軽量化することができる効果を奏する。

請求項３に記載の発明によれば、記録媒体を非接触に加熱する加熱装置を記録ヘッドと別の副走査移動機構で移動させるので、副走査移動機構を軽量化することができる効果を奏する。

請求項４に記載の発明によれば、インクを吐出しないときに記録ヘッドを間欠移動させ、インクを吐出するときに記録ヘッドを停止させるので、高画質な画像を形成することができる効果を奏する。

請求項５に記載の発明によれば、記録ヘッドの移動機構としてリニアモータを用いるので、記録ヘッドがリニアモータの応答性の良さにより短時間に高い位置精度で移動されるることが可能となり、高画質な画像を形成することができる効果を奏する。

請求項６に記載の発明によれば、画像形成補助部材を連続移動させることにより、間欠移動させるときよりも小さな駆動源を用いることができるので、コストを低減することができる効果を奏する。また、画像記録補助部材を連続移動させることにより、画像記録補助部材の搬送時に生じる画像記録装置への振動を低減することができる効果を奏する。

以下、図１及び図２を参照しながら、本発明にかかる画像記録装置の構成について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

図１は、本発明の一実施例としての画像記録装置１の概略構成を示す正面図であり、図２は、画像記録装置１の概略構成を示す側面図である。

図１に示すように、画像記録装置１には、画像記録を行うための各部材を固定する平板状の装置架台２が設けられている。装置架台２上には、図１に示すように、回転軸３が延在して設けられており、回転軸３には、主走査手段であって同軸回転する円筒形状の回転ドラム４が設けられており、回転ドラム４には、画像を形成する記録媒体５が保持されている。この回転ドラム４は、記録媒体５の保持部材でもある。ここで、回転軸３が延在している方向を、副走査方向Ｙとする。回転軸３の端部は、装置架台２上に立設された支持部材６によって回転可能に軸支されており、回転軸３の回転に伴って回転ドラム４が回転するようになっている。ここで、回転ドラム４が回転する周方向を、主走査方向Ｘとする。

また、装置架台２上には、棒状の固定子７が、副走査方向Ｙに延在して設けられている。この固定子７の内部には、磁石（図示せず）が収納されている。そして、固定子７の外周には、電磁コイルにより構成された可動子８が移動可能なように設けられている。この固定子７と可動子８とからリニアモータ９が構成され、可動子８の電磁コイルに電流が流れて磁界が生じると、固定子７の磁石との間に生じる反発力や吸引力により、可動子８が固定子７に沿って副走査方向Ｙに往復移動をするようになっている。このリニアモータ９は、本実施形態における第一副走査移動機構である。
可動子８上には、可動子８の副走査方向Ｙへの往復移動に伴って移動するヘッドキャリッジ１０が設けられている。このヘッドキャリッジ１０には、記録媒体５の記録面に向けて所定のプロセスカラーのインクを吐出する記録ヘッド１１が搭載されている。この記録ヘッド１１の回転ドラム４と対向する面（以下、ノズル面という）には、インクを吐出する多数のノズル（図示せず）が配列されている。これら記録ヘッド１１には、例えば、ピエゾ素子又は加熱素子等により、内部のインクに圧力を付与する素子がノズル毎に設けられており、これらの素子が駆動することにより、各ノズルから個別にインクが液滴として吐出されるようになっている。このように、本実施形態では、第一副走査移動機構であるリニアモータ９よって記録ヘッド１１が搭載されたヘッドキャリッジ１０が間欠移動するようになっている。

固定子７の回転ドラム４と反対側で装置架台２上には、ボールネジ支持部材１２が、副走査方向Ｙに延在している。このボールネジ支持部材１２内には、ボールネジ１３が支持されており、ボールネジ１３の雄ネジがボールネジ支持部材１２内の雌ネジと螺合されている。
ボールネジ支持部材１２上には、ボールネジ１３と嵌合され移動可能なヘッド制御ユニット保持台１４が設けられている。ボールネジ１３には、駆動モータ１５（図３参照）が接続されており、ボールネジ１３が駆動モータ１５の駆動により回転し、ヘッド制御ユニット保持台１４を副走査方向Ｙに往復移動させるようになっている。このボールネジ１３は、本実施形態における第二副走査移動機構である。

ヘッド制御ユニット保持台１４の上面には、ヘッド制御ユニット１６が固着されている。このヘッド制御ユニット１６と前述したヘッドキャリッジ１０とは、ケーブル１７により接続されている。これにより、ヘッド制御ユニット１６が、ケーブル１７の長さの所定の距離内で、ヘッド制御ユニット保持台１４に随従して往復移動するようになっている。
このヘッド制御ユニット１６には、記録ヘッド１１から吐出するインクを一時貯留するインク中間タンク１８と、記録ヘッド１１のインク吐出やインク中間タンク１８のポンプ（図示せず）の駆動を制御するヘッドドライバ基板１９と、画像データの並び替えを制御するヘッド制御基板２０とが設けられている。
インク中間タンク１８及びヘッドドライバ基板１９は、本実施形態における画像形成補助部材であり、第二副走査移動機構であるボールネジ１３によりインク中間タンク１８及びヘッドドライバ基板１９が搭載されたヘッド制御ユニット保持台１４が、記録ヘッド１１から所定の距離内を連続移動するようになっている。ヘッドドライバ基板１９では、ノズルからインクを吐出するための駆動波形の生成や増幅が行われ、前述したノズル毎に設けられている素子に伝達されるようになっている。

さらに装置架台２上で回転ドラム４の上方には、支持部材２１が、副走査方向Ｙに延在して設けられており、この支持部材２１の両端には、プーリ（図示せず）が設けられており、スチールベルトが渡されている。この支持部材２１は、本実施形態における第二副走査移動機構である。
また、この支持部材２１には、記録ヘッド１１から記録媒体に吐出されたインクに紫外線を照射する紫外線照射装置２２が支持されており、この紫外線照射装置２２が記録媒体５に吐出されたインクの位置に対応し、支持部材２１に沿って副走査方向Ｙに直線移動されるようになっている。紫外線照射装置２２には、紫外線光源２３が設けられている。この紫外線照射装置２２は、本実施形態における画像形成補助部材であり、第二副走査移動機構である支持部材２１によって、記録ヘッド１１から所定の距離内を連続移動するようになっている。
なお、本実施形態における紫外線光源２３には、公知の光源、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ブラックライト、冷陰極管、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を適用することが可能であり、特に限定されるものではない。

装置架台２と固定子７との間には、記録媒体５を非接触で加熱する記録媒体加熱装置２４が設けられている。この記録媒体加熱装置２４は、本実施形態における画像形成補助部材である。

紫外線照射装置２２の主走査方向Ｘの上流側には、光を照射する光電センサ発光部２５と光電センサ発光部２５からの光を受光する光電センサ受光部２６とが、副走査方向Ｙに沿って回転ドラム４を挟み、互いに対向して設けられており、この光電センサ発光部２５と光電センサ受光部２６とによって、回転ドラム４に支持された記録媒体５の浮きや剥がれが検出されるようになっている。

装置架台２と光電センサ発光部２５及び光電センサ受光部２６との間には、記録媒体５を押圧するローラ２７が設けられており、このローラ２７の押圧により記録媒体５の浮きや剥がれが解消されるようになっている。

次に、図３を参照しながら、画像記録装置１の制御構成について説明する。

図３は、画像記録装置１の制御構成を示すブロック図である。
図３に示すように、画像記録装置１には、各部を制御する制御部２８が備えられている。

制御部２８には、回転ドラム駆動機構２９が接続されており、制御部２８が回転ドラム駆動機構２９を制御することによって、回転ドラム４を主走査方向Ｘに一定速度で回転させたり、回転ドラム４の回転を停止させたりするようになっている。

また、この制御部２８には、リニアモータ９が接続されており、制御部２８によるリニアモータ９の駆動制御に伴い、記録ヘッド１１からインクが吐出されていないときにヘッドキャリッジ１０が間欠移動するようになっている。制御部２８は、ヘッドキャリッジ１０に搭載された記録ヘッド１１が記録媒体５にインクを吐出しているときには、リニアモータ９を駆動制御してヘッドキャリッジ１０を停止させる。また、制御部２８は、記録ヘッド１１のノズルからインクが吐出されていないときに、リニアモータ９を駆動制御することによってヘッドキャリッジ１０を副走査方向Ｙに間欠移動させ、所定位置で停止させる。
さらに、制御部２８には、ヘッドドライバ基板１９が接続されており、記録ヘッド１１から記録媒体５にインクを吐出するタイミングやインク吐出量が駆動制御されるようになっている。また、このヘッドドライバ基板１９によりインク中間タンク１８のポンプが駆動制御され、インク中間タンク１８から記録ヘッド１１へインクが送液されるようになっている。

また、制御部２８には、駆動モータ１５が接続されており、制御部２８が駆動モータ１５への通電を制御してボールネジ１３を連続回転させることにより、ヘッド制御ユニット保持台１４が、ヘッドキャリッジ１０の連続移動に追従し、ヘッドキャリッジ１０の所定範囲内を連続移動するようになっている。
さらに、制御部２８には、ヘッド制御基板２０が接続されており、制御部２８によるヘッド制御基板２０の制御により、画像データがヘッドキャリッジ１０の移動に対応して並び替えられ、記録ヘッド１１のノズルから吐出されるようになっている。

制御部２８には、第二副走査移動機構である支持部材２１が接続されており、制御部２８が支持部材２１への通電を制御することにより、紫外線照射装置２２が、記録媒体５に吐出されたインクの位置に対応し、記録ヘッド１１から所定の範囲内を副走査方向Ｙに連続移動するようになっている。
また、制御部２８には、記録媒体５に向かって紫外線を照射する紫外線照射装置２２が接続されており、紫外線照射装置２２の紫外線光源２３への通電が制御部２８により制御されるようになっている。

また、制御部２８には、記録媒体加熱装置２４が接続されており、記録媒体加熱装置２４への通電が制御部２８により制御されるようになっている。

また、制御部２８には、光電センサ発光部２５及び光電センサ受光部２６とが接続されており、制御部２８により光電センサ発光部２５の発光及び光電センサ受光部２６の受光とが駆動制御され、回転ドラム４に支持された記録媒体５に浮きや剥がれが生じているか否かを判断するようになっている。
さらに、制御部２８には、記録媒体５を押圧して浮きや剥がれを解消するローラ２７が接続されており、制御部２８によりローラ２７が駆動制御されるようになっている。

次に、本実施形態における作用について説明する。

外部より画像データが入力されると、制御部２８は、記録媒体５を回転ドラム４に保持させ、回転ドラム駆動機構２９を駆動制御して回転ドラム４を主走査方向Ｘに一定速度で回転させる。このとき、制御部２８は、記録媒体加熱装置２４を駆動制御し、記録媒体加熱装置２４に近接した記録媒体５を加熱させる。
また、回転ドラム４が回転しているときに、制御部２８は、光電センサ発光部２５を駆動制御して光電を発光させ、光電センサ受光部２６により受光させることにより、回転ドラム４に支持された記録媒体５に浮きや剥がれが生じているか否かを判断する。回転ドラム４に支持された記録媒体５に浮きや剥がれが生じていると判断したときには、制御部２８は、ローラ２７を駆動制御して記録媒体５に押圧させ、回転ドラム４の回転に伴って記録媒体５の浮きや剥がれを解消する。

記録媒体５が一定温度に加熱されると、制御部２８は、リニアモータ９を駆動制御してヘッドキャリッジ１０を副走査方向Ｙで記録媒体５の所定の位置上に移動させる。そして、制御部２８は、ヘッドキャリッジ１０を回転ドラム４上で停止させ、記録ヘッド１１のノズルから記録媒体５にインクを吐出させる。

また、制御部２８は、ヘッドキャリッジ１０の副走査方向Ｙの移動に追従させて、ヘッド制御ユニット１６を、記録ヘッド１１から所定の距離内で、副走査方向Ｙに連続移動させる。このヘッド制御ユニット１６には、インク中間タンク１８とヘッドドライバ基板１９とが搭載されている。インク中間タンク１８を記録ヘッド１１から所定の距離内に位置させることにより、インク中間タンク１８から記録ヘッド１１までの配管距離による配管内のインク圧抵抗の変動を低減し、インク吐出の精度が低下することを防止することができる。また、ヘッドドライバ基板１９では、ノズルからインクを吐出するための駆動波形の生成や増幅が行われているため、ヘッドドライバ基板１９を記録ヘッド１１から所定の距離内に位置させることにより、ヘッドドライバ基板１９から記録ヘッド１１に駆動波形が伝達するときに、駆動波形に鈍りが生じたり、また、ノイズが付加されることを防止することができる。

制御部２８は、記録媒体５にインクが吐出されると、支持部材２１を駆動制御し、紫外線照射装置２２を、インクが吐出された記録媒体５の直上に位置するように連続移動させる。そして、記録媒体５に着弾したインクが回転ドラム４の回転に伴って紫外線照射装置２２の直下に位置すると、制御部２８は、紫外線照射装置２２を駆動制御して紫外線光源２３から記録媒体５に紫外線を照射し、記録媒体５に着弾したインクを硬化させる。これにより、記録媒体に吐出されたインクが定着する。

また、制御部２８は、回転ドラム４の回転により記録ヘッド１１の直下に記録媒体５が存在しないとき等、記録ヘッド１１からインクが吐出されていないときに、リニアモータ９を駆動制御し、ヘッドキャリッジ１０を副走査方向Ｙに間欠移動させ、所定の位置に移動させる。

前記動作を繰り返すことにより、回転ドラム４に保持された記録媒体５上には、記録ヘッド１１により画像が形成される。

以上のように、本発明による画像記録装置１は、記録ヘッド１１と画像形成補助部材であるインク中間タンク１８や紫外線照射装置２２を、別の副走査移動機構を用いて記録ヘッド１１から所定の距離内で移動させるので、１つの副走査移動機構にかかる重量を軽量化することができる効果を奏する。
これにより、第一副走査機構には、間欠移動させることが必要な記録ヘッド１１のみの重量で済むため、他の画像形成補助部材の重量がかかる場合よりも、記録ヘッド１１を高精度に間欠移動させ易くすることができる効果を奏する。また、複数の副走査移動機構を設けたことにより、間欠移動させる必要のない画像形成補助部材を連続移動させ、高い駆動力を有する駆動源を必要としないため、コストの低減を図ることができる効果を奏する。さらに、連続移動する副走査移動機構を使用することで、画像形成補助部材の搬送時に生じる振動を防止し、高画質な画像を形成することができる効果を奏する。

なお、本実施形態では、記録媒体加熱装置２４が固設されている例を示したが、これに限定されず、第二副走査機構により記録ヘッドから吐出されたインクを加熱するように、記録ヘッドから所定の距離内を連続移動するように設けてもよい。

本発明に係る画像記録装置の概略構成を示す正面図である。 本発明に係る画像記録装置の概略構成を示す側面図である。 本発明に係る画像記録装置の制御構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 画像記録装置
４ 回転ドラム
５ 記録媒体
９ リニアモータ
１０ ヘッドキャリッジ
１１ 記録ヘッド
１３ ボールネジ
１４ ヘッド制御ユニット保持台
１５ 駆動モータ
１６ ヘッド制御ユニット
１７ ケーブル
１８ インク中間タンク
１９ ヘッドドライバ基板
２１ 支持部材
２２ 紫外線照射装置
２４ 記録媒体加熱装置
２７ ローラ

Claims (6)

1. 画像が形成される記録媒体を保持して主走査方向に回転するドラム回転体と、
   前記記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、
   前記画像の形成を補助する画像形成補助部材とを備えた画像記録装置において、
   前記主走査方向と直交する副走査方向に前記記録ヘッドを移動させる第一副走査移動機構と、
   前記記録ヘッドと所定距離内に前記画像形成補助部材を前記副走査方向に移動させる少なくとも一つの第二副走査移動機構とを備えたことを特徴とする画像記録装置。
2. 前記インクは、光硬化型インクであり、
   前記画像形成補助部材は、前記インクに光を照射する光照射装置、又は前記記録ヘッドから吐出するインクを一時貯留するインク中間タンクの少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
3. 前記画像形成補助部材は、前記記録媒体を非接触に加熱する加熱装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像記録装置。
4. 前記第一副走査移動機構は、前記記録ヘッドがインクを吐出しないときに前記記録ヘッドを副走査方向に間欠移動させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像記録装置。
5. 前記第一副走査移動機構は、リニアモータにより駆動することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像記録装置。
6. 前記第二副走査移動機構は、連続移動することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像記録装置。

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