JP2007190801A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッドから吐出したインク液滴が被記録媒体表面に着滴した状態で強制的に乾燥させようとすると、被記録媒体表面よりインク水分（主溶剤成分）の蒸発が発生し、ノズル面に付着・液化し、インク液滴を安定して吐出することできない課題がある。
【解決手段】 ノズル面と被記録媒体搬送のガイド部材との隙間に強制的な空気（温風）の流れを形成することで被記録媒体表面からのインク水分の蒸発を排除し、記録ヘッドより安定吐出することを可能とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、記録ヘッドよりインク滴を吐出してイメージを被記録媒体に記録するインクジェット記録装置の、低温動作時等での記録ヘッド・ノズル面に結露付着するインク滴を除去する処理部を備えたインクジェット記録装置に関するものである。

シリアルプリンティング方式のキャリッジが左右に往復動作（主走査方向）するインクジェット記録装置は、副走査方向に被記録媒体を搬送する搬送手段と、キャリッジに搭載され、副走査方向に直行する主走査方向に往復運動する記録ヘッドを具備し、印刷データに基づいて記録ヘッドより所望のタイミングでインク液滴を吐出して被記録媒体表面に着滴させることにより画像形成を行う構成となっている。

取り分け溶剤系インクを使用した画像形成においては，被記録媒体表面に着滴したインクは被記録媒体を溶かし，溶解・固化することで被記録媒体表層に定着する。そのため油性・水性インクでの被記録媒体・受像層で定着し，画像形成する定着過程よりも定着するまでに時間がかかる傾向にある。今、記録ヘッドからの吐出インク液滴が被記録媒体記録面に着滴し、定着が不完全の状態で被記録媒体が搬送ローラ等によって搬送すると、記録面上の未定着なインクが搬送ローラに付着し、その付着したインクが更に後から搬送される被記録媒体に付着し被記録媒体を汚してしまう問題が発生する。このためこのような問題を解決するため、従来のインクジェット装置では記録ヘッド対面のガイド部材（プラテン）及びその前後の搬送経路に被記録媒体に着滴したインクの水分（主溶剤成分）を強制的に乾燥させる乾燥手段を備えたものが知られている。（例えば、特許文献１、2参照）。
一方、上記搬送経路の保持部を強制的に加熱して乾燥させる方法とは異なり、記録面上の未定着なインクを定着面より温風をあてることで強制的に乾燥させるインクジェット記録装置も提案されている。（例えば、特許文献３参照）
特開２０００−２８０５４６号公報 特開平５−９６７２２号公報 特開平２００５−５９４７８号公報

上記従来例での被記録媒体搬送経路上で被記録媒体表面に着滴したインクを強制的に乾燥させようとすると、被記録媒体表面より強制乾燥過程でインクの水分（主溶剤成分）の蒸発が発生する。取り分け、インクジェット装置の周囲温度が低い環境下においては記録ヘッドのノズル面も前記環境温度と同等温度にあり前記インクの水分（主溶剤成分）の蒸発物がノズル面に当たり、結露が生じる。このように、ノズル面上に液滴が生じると、この液滴の成長状態によっては被記録媒体表面に所要画像とは異なる着滴が発生する。また、前記液滴がノズル面のノズル近傍に発生するとノズルからの正常吐出ができなくなり、正常なイメージ画像が形成できないと言う問題がある。このため既存のインクジェット装置に備われた機能で上記問題を回避するには、記録ヘッドの吐出準備に使用するノズル面の液滴を排除するワイプ部材をノズル面に当接し、ワイプ所定動作を行う必要がある。前記ワイプ所定動作は、時間を費やすと共に、記録ヘッドからの吐出を安定的に保持するためには前記ノズル面上の液化成分を頻繁にワイプする必要がある。このため
被記録媒体への連続記録が中断することで記録速度が著しく低下する欠点があった。
そこで、本発明は、かかる短所を改善し、被記録媒体への連続記録の中断をすることのないインクジェット記録装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明のインクジェット記録装置は、記録ヘッドが搭載されるキャリッジに搭載された記録ヘッドのノズル面と被記録媒体との隙間空間に、所定の強制的な空気の流れを作る手段をキャリッジ上に設けたことを特徴とする。

上記の課題解決手段の作用は次の通りである。強制的な空気の流れを記録ヘッドのノズル面と被記録媒体との隙間空間に形成することで、被記録媒体表面に着滴したインクを強制的に乾燥処理した過程で発生するインクの水分（主溶剤成分）の蒸発物を前記強制的な空気の流れによって記録ヘッドのノズル面と被記録媒体との隙間空間から排除することにより記録ヘッドでの結露によるノズル面上の液化成分の発生を抑止することができる。

上述したように本発明のインクジェット記録装置は、記録ヘッドでの連続記録動作において記録動作を中断することなく記録ヘッドからの吐出を安定的に保持することができるため、記録速度の低下を招くことのないインクジェット記録装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のインクジェット記録装置のインクを吐出させて画像を記録する記録部の概略構成を模式的に示す構成図である。図２は、本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の主要部の概観斜視図である。図１、２において、ロール状に巻かれた被記録媒体４として記録紙６は、前記ロールからほどかれ図示しない駆動手段により回転制御される給紙ローラ８、９の挟持搬送（被記録媒体搬送手段）によって，記録紙６のガイドとなるガイド部材７ａ，７ｂ、７ｃ上に沿って矢印ａ方向に搬送される。また、ガイド部材７ｃから所定位置には画像形成された記録紙６を図示しない駆動手段により巻き取り制御可能な巻き取りローラ部５が構成され、画像形成後の記録紙６を巻き取ることが可能となっている。ガイド部材７ｂ（プラテン）の搬送面に対向する部位にはガイド部材７ｂと所定間隔をおいて記録ヘッド１が搭載されたキャリッジ２が配置されている。前記記録ヘッド１には個々に所定インクが供給される構成となっている。（図示せず）
キャリッジ２は図示しない駆動手段によって駆動が伝達される構成となっており、駆動が伝達されるとキャリッジ２に固着された移動ガイド部１２が装置の基本構造体である固定支柱部１１に対し矢印ｂ方向に往復移動（主走査）する。

また、主走査方向の非印字領域外(プラテン外)には記録ヘッド１の洗浄等を行なうサービスステーションが設けられており、このサービスステーションには、記録ヘッド１のノズル面１ａを封止するキャッピング部、前記ノズル面１ａを洗浄するワイプ部が配置されている。

前記サービスステーションの各構成部材を駆動することにより記録ヘッド１での吐出準備が整うと外部ホストからの印字信号により、記録ヘッド１に伝達、印字信号に対応してインク液滴を記録紙６上に吐出し、イメージ画像の記録が行われる。

上記構成での画像形成過程において、記録ヘッド１での記録紙６記録面上に着滴したインクを強制的に乾燥させるため、金属材料で形成されるガイド部材７ａ，７ｂ、７ｃの記録ヘッド１反対面には市販の面状ヒータ２０，２２線状ヒータ２１等が設置され、金属の熱伝導特性を利用しガイド部材７ａ，７ｂ、７ｃ上を記録紙６が沿って搬送される際に記録紙６の裏面より加熱が行われる（乾燥手段）。従って、記録ヘッド１でのイメージ画像の記録過程において記録紙６の記録面にインク着滴した時点でインクの水分（主溶剤成分）の蒸発が発生し、蒸発物が記録面と対向配置された記録ヘッド１のノズル面１ａに当たり結露、ノズル面１ａ上で液化することとなる。以下に、このノズル面１ａ上の液化を回避するための本発明について説明する。図３は、本発明の実施形態である図２のＡＡ方向より断面とした要部断面図である。図４は、本発明の実施形態である図３のＣ部を詳細表示した要部拡大図である。図５は、本発明の実施形態である図２のB方向よりガイド板を除去した状態での概観斜視図である。

図３、図４、図５においてキャリッジ２には、各記録ヘッド１が所定位置（ＸＹＺ方向）に仮設置可能な所定開口部を有し、前記記録ヘッド１が仮設置されたのち、キャリッジ２に搭載された固着可能な着脱機構（図示せず）によって固着される。前記固着された状態でのＺ方向（鉛直方向）、ノズル面１ａとガイド部材７ｂとの隙間は本実施形態では２．５ｍｍと固定としたが、記録ヘッド１からのインク吐出能力が十分であればキャリッジ２と移動ガイド部１２に隙間調整機構を設けることで可変設定することは可能である。

キャリッジ２は、前記記録ヘッド１との接合が行われる底面部２ａおよび移動ガイド部１２との設置が図られる背面部２ｄからなるＬ字状の主構造体と、前記主構造体の主走査方向（矢印ｂ）両側面に設けられた一対の側板構造体２ｂで骨格構成されている。そして、この主構造体と側板構造体２ｂに囲まれた部分に記録ヘッド１等が設置されている。本実施形態では、前記キャリッジ２をアルミ材での分離構成としたが、プラッスチック成型等での一体加工形成でもよく、構成を限定するものではない。

前記側板構造体２ｂの側面には、送風ファン３が固着設置される第一凹部２ｅが設けられている。そして側壁構造体２ｂには、第一凹部２ｅに連通し、キャリッジ２がガイド部材７ｂと対向する位置まで延設された凹ガイド部２ｃがさらに形成されている。この凹ガイド部２ｃは前記第一凹部２ｅよりさらに一段下がっており、送風ファン３の流出入空気を側板構造体２ｂ内部で一定に整流されるように形成されている。また、送風ファン３からの空気の流れが、効率的にノズル面１ａと被記録媒体との間に送られるように、凹ガイド部２ｃには蓋の役割をするガイド板１０が圧入設置されている。このガイド板１０はプラスチック材料で形成されている。このことにより、図２、図４、図５に示されるように、第一凹部２ｅおよび凹ガイド部２ｃは、一方が送風ファンにより閉鎖され、他方がノズル面１ａとガイド部材７ｂとの隙間に向かって開口する矩形状の開口部が形成された閉鎖空間となっている。

前記矩形状の開口部を主走査方向より見た幅寸法は、記録ヘッド１の吐出有効ノズル寸法よりも大きく、終始有効ノズル（記録ヘッド１上の両端に設けられたインク吐出を行なうノズル）から各々均等位置に配置されている。本実施形態では、ノズル面１ａ上の液化影響を回避するたに必要最小限の開口部の形状とするために、評価結果より終始有効ノズルより各５.０ｍｍ広げた開口部幅となっている。

一方、前記矩形状の開口部の副走査方向（矢印ａ方向）の断面形状は図３、図４に示すようにガイド板１０の端部１０ａ先端が鉛直方向でノズル面１ａより記録紙６側に０.５ｍｍ下がった位置にある。そして、前記空気整流空間である凹ガイド部２ｃの断面積が、ガイド板１０の端部１０ａに向かうにつれて縮小すると共に、ガイド板１０の端部１０ａ及び側板構造体２ｂの端部は、ノズル面１ａとガイド部材７ｂとの隙間を流動する空気が記録紙６と極力平行流となるように導引されるべく隣接記録ヘッド１側に所定角度に曲げられた形状構成となっている。これは、前記ガイド板１０の端部１０ａ先端位置をノズル面１ａより張り出すことで、キャリッジ２動作、イメージ画像記録時の記録紙６のシワ等によるジャム不具合によるノズル面１ａへの破損防止のための機能をも兼ね備えている。また、前記所定形状・空気整流空間の断面積縮小率については、送付ファン３の空気送風量とキャリッジ２の動作速度と装置適用対象となる記録紙６の種類と装置環境等をパラメータとした評価より最適な構成とした。このように、被記録媒体のインク乾燥用（乾燥手段）とは別に、ノズル面１ａとガイド部材７ｂとの隙間に空気の流れを発生させる手段を設けることにより、ノズル面１ａへの結露を効果的に防止することが出来る。

本実施形態では、前記ノズル面１ａとガイド部材７ｂとの隙間への空気導入のために、キャリッジ２の構造体となる両側２つの側板構造体２ｂに送風ファン３を設け、一方は記録紙６に対し空気流入となるように吹付け駆動とし、他方は記録紙６に対し空気排出となるように吐き出し駆動となるように構成した。また、図５に示すように記録紙６に対し吹付け側となる凹ガイド部２ｃ端部１０ａの近傍には温風吹付けが可能なように市販の温度制御機能付きのフィルムヒータ１３が両面テープで所定位置に貼付され、フィルムヒータ１３が所定温度に保持された状態になるように設定される。前記キャリッジ２の重量・スペース効率等の設計的制約を回避する案とした他の実施形態として、記録紙６面上での空気流動性は若干劣るが、両側２つの側板構造体２ｂの片側のみに送風ファン３を設け、記録紙６に対し空気流入・空気排出のどちらかを選択するかたちで送風ファン３を駆動する構成もある。本実施形態では、前記送風ファン３をスペース効率等の観点から市販の軸流型ファンを選定し、送風ファン３の機能である送風量を段階的に制御できるようにファンの回転速度を制御する入力パルス幅比率を変化させる制御可能（ＰＷＭ制御）な駆動構成とした。

上記のように構成されたキャリッジ２・記録ヘッド１において、キャリッジ２両側の送風ファン３及びフィルムヒータ１３の駆動が開始される。図３での右側の吹付け側となる送風ファン３でのキャリッジ２周囲より流入した空気は、側板構造体２ｂの凹ガイド部２ｃを通り、フィルムヒータ１３上で暖められた空気が所定温度の温風となってノズル面１ａと被記録媒体との隙間に送りこまれる。（矢印ｄ方向）
この隙間に送り込まれた温風は、他方の吐き出し側の送風ファン３による流線誘導効果も作用し図３、図４に示されるよう主走査方向（矢印ｂ方向）の記録紙６に沿うかたちで流線が曲げられる。前記曲げられた空気（温風）の流線は、各記録ヘッド１のノズル面１ａとガイド部材７ｂとの隙間を側板構造体２ｂの凹ガイド部２ｃの記録紙６側開口幅で、ほぼ一定流速分布を呈した強制的な空気（温風）の流れとして形成される。ここで送風ファン３駆動は一定速とし、この送風を考慮したインク吐出駆動を行なうことにより、印字品質を良好に保つことが出来る。今、記録ヘッド１からのインク吐出・イメージ画像の記録が開始され、ガイド部材７ａ，７ｂに設けられたヒータで暖められた記録紙６の記録面上にインク着滴するとインクの水分（主溶剤成分）の蒸発が開始され、記録紙６の記録面上から各ノズル面１ａに向かって湯気となって立ちのぼりが開始される。しかしながら前記湯気は、前述のノズル面１ａとガイド部材７ｂとの隙間に、被記録媒体の搬送方向と直行する記録ヘッド主走査方向（掃引方向）に沿って形成された空気（温風）の流れにより排除されることになる。記録紙６の記録面上から湯気が排除されることで、ノズル面１ａ上に湯気が付着し、結露によってノズル面１ａ上に液化成分が付着することを抑止することができる。
本実施形態では、前記強制的な空気の流れを温風としたが、フィルムヒータ１３を駆動させない状態での空気の流れであってもノズル面１ａ上へ液化成分の付着抑止効果は期待できる。
また、本実施形態では、前述のノズル面１ａ上に液化成分の付着抑止する一連の動作をイメージ画像の記録時中は常時動作としたが、他の実施形態として、主にノズル面１ａ上に液化成分が付着する過程がノズル面１ａと装置周囲温度との温度差での結露よる、記録ヘッド１・ノズル面１ａの低温状態下での発生であることから、記録ヘッド１の吐出機能確保のために記録ヘッド１に既存搭載されている温度検出機能から記録ヘッド１温度を検出し、所定温度以下の状態においては前述の液化成分の付着抑止動作を駆動し、所定温度以上の状態においては付着抑止動作を停止することで、ノズル面１ａ上の液化成分の付着抑止ができ、且つ、消費電力の低減が図れる。

以上のことにより、記録ヘッド１が搭載されるキャリッジ２にノズル面１ａとガイド部材７ｂとの隙間に強制的な空気の流れを形成する部材を構成することでイメージ画像記録時、記録紙６を強制的に乾燥処理した過程でのノズル面１ａ上の液化成分の付着抑止ができることでインク滴を安定して吐出することの出来る安定性の高いインクジェット記録装置を実現することが出来る。

本発明のインクジェット記録装置のインクを吐出させて画像を記録する記録部 の概略構成を模式的に示す構成図 本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の主要部の概観斜視図 本発明の実施形態である図２のＡＡ方向より断面とした要部断面図 本発明の実施形態である図３のＣ部を詳細表示した要部拡大図 本発明の実施形態である図２のB方向よりガイド板を除去した状態での概観側 面図

符号の説明

１ 記録ヘッド
１ａ ノズル面（吐出口面）
２ キャリッジ
２ｂ 側板構造体
３ 送風ファン
４ 被記録媒体
６ 記録紙
７ｂ ガイド部材
１０ ガイド板
１０ａ 端部
１３ フィルムヒータ
２０ 面状ヒータ（乾燥手段）
２１ 線状ヒータ（乾燥手段）
２２ 面状ヒータ（乾燥手段）

Claims (8)

1. 吐出口からインクを吐出させて被記録媒体に記録を行なう記録ヘッドと、
   前記被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、
   前記被記録媒体記録面上の前記インクを乾燥定着させる乾燥手段と、
   前記被記録媒体の記録面と前記記録ヘッドの吐出口面との隙間に強制的な空気の流れを発生させる手段と、からなるインクジェット記録装置。
2. 前記被記録媒体の記録面と前記記録ヘッドの吐出口面との隙間に流れる強制的空気の流れが、前記被記録媒体の搬送方向と直行する前記記録ヘッド掃引方向であることを特徴とする、請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記被記録媒体の記録面と前記記録ヘッドの吐出口面との隙間に流れる強制的空気の流れを発生させる手段が、前記隙間より空気を排出させる送風ファンにより構成されることを特徴とする請求項１または2記載のインクジェット記録装置。
4. 前記被記録媒体の記録面と前記記録ヘッドの吐出口面との隙間に流れる強制的空気の流れを発生させる手段が、前記隙間に空気を流入させる送風ファンにより構成されることを特徴とする請求項１または2記載のインクジェット記録装置。
5. 前記被記録媒体の記録面と前記記録ヘッドの吐出口面との隙間に流れる強制的空気の流れを発生させる手段が、前記隙間に空気を流入、排出させる一対の送風ファンにより構成されることを特徴とする請求項１または2記載のインクジェット記録装置。
6. 前記隙間に空気を流入、排出させる送風ファンが軸流型の送風ファンで構成されることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載のインクジェット記録装置。
7. 前記被記録媒体の記録面と前記記録ヘッドの吐出口面との隙間に流れる強制的空気の流れの過程において空気を加熱する加熱手段を備え、この加熱手段で加熱した空気を流すことを特徴する特徴とする請求項１または2記載のインクジェット記録装置。
8. 前記被記録媒体の記録面と前記記録ヘッドの吐出口面との隙間に強制的な空気の流れを発生させる送風ファンが、前記記録ヘッドに搭載された温度センサによる所定温度において動作制御されることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項記載のインクジェット記録装置。

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