JP2011152699A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリッジ軸の弾性変形によって記録媒体の搬送方向に発生する、インク着弾位置の目標位置からのずれを低減することができる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１を搭載したキャリッジ２が、記録媒体の搬送方向ａと交差する方向に延びる第１のガイド部材３によって移動可能に支持されている。キャリッジ２の移動に伴い弾性変形する第１のガイド部材３は、キャリッジ２の重心から搬送方向ａにずれて配置されている。第２のガイド部材４は、キャリッジ２が第１のガイド部材３に沿って移動する時に、キャリッジ２の自重によるキャリッジ２の回転を案内するように、キャリッジ２に当接する領域が記録媒体の搬送方向ａと平行な方向成分を含む方向に湾曲している。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置では、記録ヘッドは、記録媒体に対して一定の間隔を有しており、記録媒体への画像記録は、記録ヘッドから吐出されたインクが記録ヘッドと記録媒体との間の空間を飛翔し、記録媒体へ到達することで行われる。そのため、インクの飛翔時間や吐出ベクトルにばらつきが生じると、記録媒体上のインク着弾位置にずれが生じ、画像劣化が引き起こされることになる。記録ヘッドは、記録媒体の搬送方向と交差する方向に往復移動を行うキャリッジに搭載されているため、良好な画像記録を得るためには、キャリッジの往復移動の平行性や記録媒体自体の平面性を保つことが重要となる。

キャリッジの往復移動の平行性を保つため、すなわち、キャリッジを記録媒体の記録面に対して平行に走査させるためのガイド部材として、キャリッジ軸およびガイド軸が用いられている。キャリッジを移動可能に支持するキャリッジ軸は、直線状の部材であるが、両端が筐体に固定されているため、キャリッジがキャリッジ軸に沿って移動する時に、自重とキャリッジの重量とによってわずかに弾性変形することになる。そのため、記録ヘッドと記録媒体の記録面との間隔は、キャリッジが移動する時のキャリッジの位置に応じて変動し、その結果、インクの飛翔時間にばらつきが生じることで、画像劣化が引き起こされてしまう。

このインクの飛翔時間のばらつきに起因した画像劣化に対処するために、特許文献１には、キャリッジ軸の弾性変形とキャリッジの移動方向および位置とに応じて、インク吐出タイミングを変更して、インクを目標位置へ着弾させる方法が開示されている。

特開２００７−１３６７２８号公報

しかしながら、上述のインク吐出タイミングを変更する方法は、記録媒体上での目標位置からのインク着弾位置のずれを、キャリッジの移動方向に対して補正するために用いられる方法である。したがって、上述の方法は、目標位置からのインク着弾位置のずれが、キャリッジの移動方向と交差する記録媒体の搬送方向に発生する場合に対しては、何ら考慮されていない。

本発明は、キャリッジ軸の弾性変形によって記録媒体の搬送方向に発生する、インク着弾位置の目標位置からのずれを低減することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出するための複数のノズルからなるノズル列がノズル列方向と直交する方向に複数並置された記録ヘッドを搭載し、ノズル列方向と直交する方向に移動するキャリッジと、記録媒体の搬送方向と交差する方向に延びた軸の両端が筐体に固定され、キャリッジを移動可能に支持するとともに、軸を中心としてキャリッジを回転可能に支持し、キャリッジからの荷重を受けて弾性変形する第１のガイド部材と、搬送方向と交差する方向に延びた軸が筐体に固定され、キャリッジに当接してキャリッジが第１のガイド部材に沿って移動する時の運動を案内する第２のガイド部材と、を有し、第１のガイド部材の軸は、搬送方向と交差する方向から見て、記録ヘッドが搭載されたキャリッジの重心に対して、搬送方向に平行な第１の方向にずれて配置され、第２のガイド部材は、キャリッジの第１のガイド部材を中心とした回転を規制する位置に配置され、キャリッジが第１のガイド部材に沿って移動する時にキャリッジの回転を案内するものであり、且つ、第１のガイド部材の弾性変形によるノズルから吐出されるインクの記録媒体上の着弾位置の軌跡のずれが軽減されるように、キャリッジに当接する領域が第１の方向成分を含む方向に湾曲していることを特徴とする。

以上、本発明によれば、キャリッジ軸の弾性変形によって記録媒体の搬送方向に発生する、インク着弾位置の目標位置からのずれを低減することができるインクジェット記録装置を提供することができる。

本発明のインクジェット記録装置の概略断面図である。 キャリッジに作用する荷重の説明図である。 キャリッジの移動に伴うキャリッジ軸の弾性変形の説明図である。 ガイド軸によるキャリッジの回転の説明図である。 本発明のインクジェット記録装置の部分概略図である。

以下に、図面を参照して、本発明のインクジェット記録装置の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態のインクジェット記録装置の概略断面図であり、記録媒体の搬送方向に沿った断面を示している。

インクジェット記録装置１０は、記録ヘッド１と、記録ヘッド１を搭載したキャリッジ２と、記録媒体７の搬送方向ａと交差する方向にそれぞれ延びるキャリッジ軸３およびガイド軸４と、を有している。また、インクジェット記録装置１０は、記録ヘッド１に対向する位置に配置され、記録媒体７を支持するプラテン５と、記録媒体７をプラテン５に当接させて記録面を形成しながら搬送させる搬送ローラ対６ａ、６ｂと、を有している。

記録ヘッド１は、後述するように、インクを吐出するための複数のノズルからなるノズル列を複数備えており、それらのノズル列は、ノズル列方向と直交する方向に並置されている。記録ヘッド１は、このノズル列が並置された方向に移動することができるように、キャリッジ２に搭載されている。キャリッジ２は、第１のガイド部材としてのキャリッジ軸３と第２のガイド部材としてのガイド軸４とによって、記録媒体７の搬送方向ａと実質的に直交する方向（図１の紙面と直交する方向）への走査運動が案内される。

キャリッジ軸３は、円形の断面を有し、記録媒体７の搬送方向ａと交差する方向に延びる軸状の部材である。キャリッジ軸３は、キャリッジ軸３の軸方向に沿ってキャリッジ２を移動可能に支持するとともに、キャリッジ軸３を中心としてキャリッジ２を回転可能に支持している。キャリッジ軸３は、両端が筐体に固定されており、それにより、キャリッジ２が軸方向に沿って移動する時には、後述するように、主にキャリッジ２の荷重によって弾性変形することになる。一方、ガイド軸４は、キャリッジ２の上部に取り付けられた回転体２ａを介して、キャリッジ２に当接することで、キャリッジ２のキャリッジ軸３に沿った移動を案内する役目を果たしている。ガイド軸４は、複数の固定部材９によって筐体８ａに固定されており、そのため、曲げ剛性が十分に高く、生じる弾性変形量は無視できるほど小さい。すなわち、キャリッジ２がキャリッジ軸３の軸方向に沿って移動する時でも、ガイド軸４はほとんど変形することがない。本実施形態では、ガイド軸４は、キャリッジ軸３と同様に、円形の断面を有する軸部材である。

次に、図２を参照して、本実施形態のインクジェット記録装置１０において、キャリッジ２がキャリッジ軸３に沿って移動する時に、キャリッジ２の荷重を受けてキャリッジ軸３が弾性変形する原理について説明する。

図２は、図１と同様に、本実施形態のインクジェット記録装置を概略的に示す断面図である。図２には、キャリッジ２に作用する荷重を説明するため、キャリッジ２に関連する部分のみが示されており、キャリッジ２およびキャリッジ軸３に作用する荷重が、いくつかの矢印によって示されている。

キャリッジ２に対して鉛直方向に作用する力は、下向きに作用する重力（図中の矢印Ｇ参照）と、キャリッジ軸３からの上向きの力（図中の矢印Ｚ参照）である。本実施形態では、キャリッジ軸３は、図１および図２からもわかるように、キャリッジ２の重心を通る鉛直線（図中の点線参照）に対して、記録媒体の搬送方向ａの上流側にずれて配置されている。そのため、キャリッジ２は、自重（図中の矢印Ｇ参照）によって、キャリッジ軸３を中心として図で見て反時計回りに回転しようとするが、ガイド軸４に当接していることで、この回転は規制されている。このとき、ガイド軸４は、キャリッジ軸３の軸中心を通る水平線よりも上方に位置している。そのため、キャリッジ２には、ガイド軸４から、この回転を規制する、記録媒体の搬送方向ａと反対方向（第１の方向）の成分を有する力（図中の矢印Ｘ参照）が作用することになる。一方で、これと反対方向の荷重が、キャリッジ軸３からキャリッジ２に作用している（図中の矢印Ｙ参照）。

キャリッジ軸３には、キャリッジ２に対して作用する荷重（図中の矢印Ｚおよび矢印Ｙ参照）の半作用力としての荷重（図中の矢印Ｆ参照）が作用し、それにより、弾性変形が生じることになる。キャリッジ軸３は、前述のように、両端が筐体に固定されているため、キャリッジ軸３の弾性変形量は、キャリッジ２がキャリッジ軸３の中央部に近づくにつれて増加していき、キャリッジ２がキャリッジ軸３の中央にあるときに最大となる。一方、ガイド軸４は、矢印Ｘで示す荷重の反作用力をキャリッジ２から受けているが、前述のように、筐体８に対して複数の固定部材９で固定されているため、曲げ剛性が十分に高く、生じる弾性変形量は無視できるほど小さくなっている。

なお、本実施形態では、キャリッジがキャリッジ軸に沿って移動する時にキャリッジを支持するキャリッジ軸の領域と、この領域と対向するプラテンの領域との間の、プラテンと直交する方向の間隔が一定となっているように構成されている。すなわち、プラテンは、キャリッジが第１のガイド部材に沿って移動する時に記録ヘッドのノズル列との間隔の変化が抑制されるような湾曲した曲面の支持面を有している。。それにより、キャリッジは、プラテンに支持される記録媒体との間の間隔がほぼ一定に保たれた状態で、キャリッジ軸３に沿って移動することが可能となっている。

次に、図３を参照して、キャリッジ軸３の弾性変形によって記録媒体７の搬送方向ａに発生する、インク着弾位置の目標位置からのずれに起因して、画像劣化が生じる原理について説明する。

図３は、図１に示すインクジェット記録装置１０において、記録媒体７と平行な面内における、キャリッジ２と、両端が筐体８ｂに固定されたキャリッジ軸３とを示す概略図である。図３（ａ）および図３（ｂ）には、記録媒体の搬送方向ａと交差する方向、すなわち実質的にはキャリッジの移動方向における所定位置ｂで、それぞれノズルＤ１およびノズルＤ２が吐出を行う様子が示されている。記録ヘッド１には、インクを吐出するための複数のノズルからなるノズル列が、ノズル列方向と直交する方向に複数並置されているが、ノズルＤ１およびノズルＤ２は、それぞれ異なるノズル列に属し、ノズル列方向の位置が等しいノズルである。図３（ｂ）の点線は、図３（ａ）でのキャリッジ２とキャリッジ軸３とを表している。なお、図中の矢印ａは、記録媒体の搬送方向を表している。

キャリッジ軸３は、前述のように、キャリッジ２の位置に応じて弾性変形量が変化している。すなわち、キャリッジ軸３は、キャリッジ２がノズルＤ１とノズルＤ２との間隔だけ軸方向に移動したことによって、キャリッジ２を搬送方向ａの上流側へ移動させるように、その弾性変形量が増加することになる。そのため、図３（ｂ）に示すキャリッジ２のノズルＤ２は、所定位置ｂにおいて、図３（ａ）に示すキャリッジ２のノズルＤ１よりも、距離Ｗだけ記録媒体の搬送方向ａの上流側へずれることになる。したがって、ノズルから吐出されるインクが（図中の紙面と平行な）記録媒体に対して垂直に飛翔する場合は、このノズル位置のずれが、記録媒体上のインクの着弾位置のずれを引き起こし、ひいては画像劣化の原因となる。

本実施形態では、このようなインク位置のずれに起因するインク着弾位置のずれを低減するために、キャリッジ２が移動する時の、キャリッジ２の記録媒体７に対する角度が、その位置に応じて変化するようになっている。すなわち、本実施形態では、キャリッジ２の移動時にキャリッジ２の回転を案内するガイド軸４が、搬送方向の上流側への方向成分を含む方向へ大きく湾曲するように形成されている。このように形成されたガイド軸４によって着弾位置のずれが軽減される原理について、図４を参照して説明し、そのガイド軸４の様子を図５に示す。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、図１と同様に、本実施形態のインクジェット記録装置の概略断面図であり、記録媒体の搬送方向に沿った断面を示している。図４（ａ）は、先行するノズル（例えば、図３におけるノズルＤ１）が所定位置で吐出を行う場合を示しており、記録ヘッド１と記録媒体７とを結ぶ矢印は、先行するノズルから吐出されたインクが記録媒体７に着弾するまでの軌跡を表している。一方、図４（ｂ）は、先行するノズルとノズル列方向の位置が等しい、後続するノズル（例えば、図３におけるノズルＤ２）が、上述の所定位置で吐出を行う場合を示している。なお、図４（ｂ）に示す点線は、図４（ａ）に示す記録ヘッド１とキャリッジ軸３とガイド軸４とを表している。また、図５は、記録媒体７と平行な面内における、本実施形態のインクジェット記録装置１０のキャリッジ２とキャリッジ軸３とガイド軸４とを概略的に示す図である。図５（ａ）は、図４（ｂ）に示すインクジェット記録装置１０に対応する図であり、図５（ｂ）は、キャリッジ２がキャリッジ軸３の中央にある時のインクジェット記録装置１０を示す図である。

図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示す状態までキャリッジ２が移動すると、キャリッジ２を支持する部分のキャリッジ軸３は、図２に関連して説明したように、記録媒体７の搬送方向ａの上流側へ記録媒体７に近づくように変形する（図４（ｂ）参照）。ガイド軸４は、このときのキャリッジ軸３の変形量よりも、ガイド軸４とキャリッジ２との当接点の変位量が大きくなるように、大きく湾曲した形状を有している（図５参照）。そのため、キャリッジ２は、図４（ｂ）に示すように、キャリッジ軸３を中心にして図で見て時計回りに回転して、記録媒体７の搬送方向ａの上流側へ傾いた状態となる。これにより、所定位置において後続するノズルから吐出されるインクも、記録媒体７に対して垂直ではなく、傾いて飛翔するため、記録媒体７には、記録ヘッド１でのノズル位置よりも搬送方向ａの下流側に着弾することになる。つまり、ガイド軸４の湾曲により、キャリッジ軸３の弾性変形の影響によるノズルから吐出されるインクの記録媒体上の着弾位置の軌跡のずれが軽減される。図３（ｂ）に示すように、２つのノズル位置にずれが生じていても、そこから吐出されたインクの着弾位置は、記録媒体の搬送方向に沿って互いに近づくことになり、画像劣化を軽減することが可能となる。ガイド軸４の形状は、キャリッジ軸３の弾性変形によるノズル位置の搬送方向への変位と、キャリッジ２の記録媒体７に対する傾きが変化することによるインク着弾位置の変位とが打ち消し合うように決定することができる。本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、ガイド軸４の搬送方向ａでの最大変位量Ｌ１が、キャリッジ２がキャリッジ軸３の中央にあるときの、キャリッジ軸３の弾性変形の最大量Ｌ２よりも大きくなるように構成されている。

このようにして、キャリッジ２がキャリッジ軸３に沿って移動する時に、キャリッジ軸３の弾性変形の影響によるノズルから吐出されるインクの記録媒体上の着弾位置の軌跡のずれが軽減される。また、ノズル列方向の位置が等しい複数ノズルから吐出されるインクの、記録媒体上での着弾位置の軌跡のズレを低減させる（理想的には互いに一致させる）ことが可能となる。その結果、キャリッジ軸の弾性変形によって記録媒体の搬送方向に発生する、インク着弾位置の目標位置からのずれに起因した画像劣化を低減することが可能となる。また、本実施形態のインクジェット記録装置は、新たな部材を追加導入することなく、既存の部材の構成を変更することで、上述の画像劣化を低減できるため、コスト面からも有利である。

ガイド軸は、本実施形態では湾曲した軸部材であったが、キャリッジの位置に応じてキャリッジ軸の傾きを変化させられればよく、すなわち、キャリッジに当接する領域が、搬送方向の上流側への方向成分を含む方向に湾曲していればよい。そのため、ガイド軸の代わりに、例えば、半円状や三日月状の板部材を用いることができる。それにより、さらに低コストでインクジェット記録装置を製造することも可能となる。

なお、本発明によって得られる効果は、記録媒体の搬送方向にはよらないことに留意されたい。すなわち、本明細書では、図１に示すように、キャリッジ軸が、キャリッジの重心を含む鉛直線に対して、記録媒体の搬送方向の上流側にずれて配置された場合を例に挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されることはない。すなわち、キャリッジ軸は、記録媒体の搬送方向の下流側にずれていてもよく、その場合には、ガイド軸が搬送方向の下流側に向かって湾曲するように形成されていればよい。言い換えれば、例えば、図１に示す構成において、記録媒体の搬送方向は、図で見て左右どちら向きであってもよい。

１ 記録ヘッド
２ キャリッジ
３ キャリッジ軸
４ ガイド軸

Claims (5)

1. インクを吐出するための複数のノズルからなるノズル列がノズル列方向と直交する方向に複数並置された記録ヘッドを搭載し、前記ノズル列方向と直交する方向に移動するキャリッジと、
   記録媒体の搬送方向と交差する方向に延びた軸の両端が筐体に固定され、前記キャリッジを移動可能に支持するとともに、前記軸を中心として前記キャリッジを回転可能に支持し、前記キャリッジからの荷重を受けて弾性変形する第１のガイド部材と、
   前記搬送方向と交差する方向に延びた軸が前記筐体に固定され、前記キャリッジに当接して該キャリッジが前記第１のガイド部材に沿って移動する時の運動を案内する第２のガイド部材と、
   を有し、
   前記第１のガイド部材の軸は、前記搬送方向と交差する方向から見て、前記記録ヘッドが搭載されたキャリッジの重心に対して、前記搬送方向に平行な第１の方向にずれて配置され、
   前記第２のガイド部材は、前記キャリッジの前記第１のガイド部材を中心とした回転を規制する位置に配置され、前記キャリッジが前記第１のガイド部材に沿って移動する時に前記キャリッジの前記回転を案内するものであり、且つ、前記第１のガイド部材の前記弾性変形による前記ノズルから吐出されるインクの前記記録媒体上の着弾位置の軌跡のずれが軽減されるように、前記キャリッジに当接する領域が前記第１の方向成分を含む方向に湾曲していることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記第２のガイド部材は、前記第１の方向の成分を有する力を前記キャリッジに対して作用するように、前記キャリッジに当接する領域が、前記搬送方向と交差する方向から見て、前記第１のガイド部材の軸中心を通る水平線よりも上方に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記第２のガイド部材は、前記第１の方向に湾曲した、円形の断面を有する軸部材であることを特徴とする、請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記記録ヘッドに対向する位置に設けられ、前記記録媒体を支持するプラテンを有し、該プラテンは、前記キャリッジが前記第１のガイド部材に沿って移動する時に前記記録ヘッドの前記ノズル列との間隔の変化が抑制されるような曲面の支持面を有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記記録ヘッドは、前記ノズル列がノズル列方向と直交する方向に複数並置されており、前記第２のガイド部材は、前記ノズル列方向の位置が等しい複数の前記ノズルから吐出されるインクの前記記録媒体上の着弾位置の軌跡のずれを低減させるように湾曲していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

Images