JP2012045855A - プリント装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 様々な種類のシートやインクに対応可能で、高画質且つ高速のプリントを実現したインクジェットプリント装置を提供する。
【解決手段】 第1方向に沿ってシートを移動させるローラ対と、前記ローラ対よりも前記第1方向の下流側の所定位置において、前記ローラ対で搬送されるシートのインク付与面にインクを付与するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを前記第1方向と交差する第2方向に沿って往復移動させるキャリッジと、少なくとも前記所定位置において前記インク付与面に電磁波を照射してシートを加熱する加熱部とを備える。前記加熱部は前記所定位置とともに前記ローラ対よりも前記第1方向の上流側において前記インク付与面に電磁波を照射することが可能である。
【選択図】 図1
【解決手段】 第1方向に沿ってシートを移動させるローラ対と、前記ローラ対よりも前記第1方向の下流側の所定位置において、前記ローラ対で搬送されるシートのインク付与面にインクを付与するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを前記第1方向と交差する第2方向に沿って往復移動させるキャリッジと、少なくとも前記所定位置において前記インク付与面に電磁波を照射してシートを加熱する加熱部とを備える。前記加熱部は前記所定位置とともに前記ローラ対よりも前記第1方向の上流側において前記インク付与面に電磁波を照射することが可能である。
【選択図】 図1
Description
本発明はインクジェットヘッドを用いてインクを吐出して対象物に付与するプリント装置に関する。
一方、特許文献1に開示されるインクジェットプリンタは、2つのヒータを用いてシートを裏面から加熱してシート温度を予め高めておくことで、シートに付与された後のインクの乾燥を促進させるものである。2つのヒータは、予熱ランプを内蔵する駆動ローラ、および印刷領域の支持面の下に設けたハロゲンランプである。
対候性の高いプリント物が得られるエマルションインク(分散系インク)を用いたインクジェットプリントが注目されている。エマルションインクは、シート上に吐出着弾されたインク滴に熱を加えることで膜を形成してシート表面に固化定着する。異なるインク滴同士が混ざり合って画質が劣化することを防止するため、キャリッジが1往復する短い時間内に効率よくインク滴を乾燥させる必要がある。
しかし、特許文献1のようにシート裏面を加熱して表面のインク滴を乾燥させる方式をエマルションインクのインクジェットプリントに適用しようとすると、以下に述べるような課題がある。すなわち、使用するシートが大きな厚みを有していたり断熱性が高い材質(たとえば樹脂板や厚手のビニール)であったりすると、シート表面のインクに効率よく熱を与えることが難しくなり、高速プリントの妨げになる。また、屋内装飾用壁紙など裏面に接着層があるシートでは、シート裏面を加熱すると接着層の糊が溶け出してしまう場合がある。溶け出した糊はシート搬送ジャムを引き起こす要因となる。
本発明は上述の課題の認識に基づいてなされたものである。本発明の目的は、加熱部を有するインクジェットプリント装置において、使用するシートが大きな厚みがあったり断熱性が高い材質であったりしても、高画質且つ高速のプリントを実現することである。言い換えれば、様々な種類のシートやインクに対応可能で、高画質且つ高速のプリントを実現したインクジェットプリント装置を提供することである。
本発明のプリント装置は、第1方向に沿ってシートを移動させるローラ対と、前記ローラ対よりも前記第1方向の下流側の所定位置において、前記ローラ対で搬送されるシートのインク付与面にインクを付与するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを前記第1方向と交差する第2方向に沿って往復移動させるキャリッジと、少なくとも前記所定位置において前記インク付与面に電磁波を照射してシートを加熱する加熱部とを備え、前記加熱部は前記所定位置とともに前記ローラ対よりも前記第1方向の上流側において前記インク付与面に電磁波を照射することが可能であることを特徴とする。
本発明によれば、加熱部を有するインクジェットプリント装置において、使用するシートが大きな厚みがあったり断熱性が高い材質であったりしても、高画質且つ高速のプリントが可能となる。本発明により、様々な種類のシートやインクに対応可能で、高画質且つ高速のプリントを実現したインクジェットプリント装置が提供される。
本発明の実施形態として、大判シートを使用するインクジェットプリンタを例に挙げて説明する、なお、本発明はプリンタに限定されず、物品にインクジェット方式でインクを付与する様々な用途のインクジェットプリント装置にも適用可能である。
図1は本発明の実施形態である、ロール状に巻かれた大判シートを使用するインクジェットプリント装置の構成を示す断面図である。また、図2は図1の構成を斜めから見た斜視図である。使用するロールシートは例えばシート幅が数mに及ぶ大きなサイズを有する。
プリント部はインクジェット方式によりインクを吐出するインクジェットヘッド1とキャリッジ2を有する。インクジェットヘッド1が採用するインクジェット方式は、ヒータを用いた方式、ピエゾ素子を用いた方式、静電素子を用いた方式、MEMS素子を用いた方式、いずれであってもよい。本例ではエマルションインク(分散系インク)を使用することが可能となっている。エマルションインクは、シート上に吐出着弾されたインク滴に熱を加えることで膜を形成してシート表面に固化定着する。そのために後述するようにシートSを加熱する加熱部が設けられている。
インクジェットヘッド1は、X方向に往復移動するキャリッジ2に搭載されている。キャリッジ2は2本のガイドシャフト21、22によって支持されて、これらガイドシャフトに沿って往復移動する。インクチューブ46はインクジェットヘッド1にインクを供給するための供給路である。フレキシブルケーブル47はインクジェットヘッド1やキャリッジ2の駆動源に駆動信号や電力を供給するための配線である。図2(a)はキャリッジ2が一方の端部に移動した状態、図2(b)はキャリッジ2が他方の端部に移動した状態を示す。キャリッジ2の移動に伴ってインクチューブ46とフレキシブルケーブル47は柔軟に変形しながら追従する。
プラテン3はインクジェットヘッド1に対向して、不図示のシート供給部から供給されて搬送されるシートSを支持する。プラテン3の上においてシートの表面(インク付与面)にインクが付与れるので、ここがプリント位置(所定位置)となる。キャリッジ2が移動するX方向と交差するY方向(本例ではX方向とY方向は直交する)にシートSを搬送するための搬送部が設けられている。搬送部は回転駆動力が与えられた搬送ローラ31と、搬送ローラ31に従って従動回転するピンチローラ32からなるローラ対を有する。搬送ローラ31とピンチローラ32は使用が想定される最大のシート幅に対応した長さに渡り、複数に分割もしくは一体物として形成されている。ピンチローラ32は、支軸Fを中心に支持されたアーム33によって保持され、弾性力により搬送ローラ31に付勢されている。アーム33もピンチローラ32に対応した長さを有する。図示はしてないが、搬送ローラ31の回転を検出するロータリエンコーダが設けられている。また、往復移動するキャリッジ2の位置を検出するリニアエンコーダが設けられている。
プリントシーケンスは、キャリッジ2によるインクジェットヘッド1の往復移動(主走査)とシート搬送(副走査)を交互に繰り返すことで、シリアルにシートSの上に二次元のインク画像を形成していくシリアルプリントである。プリントがなされたシートSは図中のY方向に排出される。プリント部の下流には連続したシートを切断するためのカッタが設けられている。なお、本明細書においては、プリント時にシートが搬送される方向において、シート供給部5の側を上流、プリントなされたシートが排出される側を下流というものとする。
プラテン3の上方にはシートSを加熱するための加熱部が設けられている。加熱部4は、主走査方向に沿って長い棒状のヒータ41と、その周囲の一部を覆う円筒面形状のリフレクタ42からなる。ヒータ41は投入した電気エネルギを電磁波(本例では赤外線または遠赤外線の熱線)に変換して発生するハロゲンヒータやシーズヒータなどの熱源であり、投入エネルギ量を調節することで発熱量を変化させることができる。リフレクタ42はヒータ41から発生する熱線を反射することで略一方向に偏向させる反射鏡である。リフレクタ42はヒータ41を焦点とする放物線断面としヒータ側の面は鏡面のように平滑に形成されることが理想的であるが、略シート方向に熱線を偏向させることができれば放物線断面に限定されない。反射鏡は高温に耐えうる材質で構成され、例えばステンレス、アルミなどの金属が好ましい。ヒータ41で発生した熱線の一部は直接的にプラテン3の方向に向かい、残りの熱線はリフレクタ42によって反射されて、主にプラテン3の方向に指向される。リフレクタ42を用いることでプラテン3の上のシートSに集中的に熱線を付与する。加熱部は主走査方向においてプリントする領域全域に対してほぼ均等に熱線(インク乾燥のエネルギ)を付与する。加熱部が発する熱線はシートがある方向に指向され、一部はプラテン3よりも上流側にも照射される。図1において角度θ1は、加熱部4により赤外線が照射される範囲を示す。
プラテン3よりも上流側に指向される熱線はインクチューブ46やフレキシブルケーブル47には照射されないようになっている。しかし、プラテン3よりも上流にはピンチローラ32やアーム33が存在するので、熱線の一部はそれらによって遮断されてシートには到達しない。そこで、アーム33によって遮られる熱線を少しでも減らすために、アーム33には、図7(a)に示すように規則的な複数の穴Hが形成されている。
また、シートSの表面の温度に関する情報を取得する2つのセンサが設けられている。温度センサ43はピンチローラ32よりも上流側の測定ポイントP1を中心とする所定領域においてシートSの表面温度を測定する。温度センサ44はピンチローラ32よりも下流側の測定ポイントP2を中心とする所定領域においてシートSの表面温度を測定する。なお、温度センサを1つにして、測定ポイントP1,P2のいずれか一方で温度を測定して他方の測定ポイントの温度を推定するようにしてもよい。また、測定ポイントP1,P2を含む広い範囲の温度分布を測定することが可能な温度センサを1つ設けて、両ポイントでの温度情報を取得するようにしてもよい。
図4は実施形態のインクジェットプリント装置の制御系の構成を示すブロック図である。制御部100(コントローラ)はCPU101、ROM102、EEPROM103およびRAM104が基板上に形成されている。インタフェース105は例えばUSBインタフェースであり、制御部100と外部のPC等のホスト装置1000とを接続して、所定のプロトコルに基づいて双方向の通信を可能にする。制御部100にはエンコーダ106、温度センサ43、44の測定結果が入力される。エンコーダ106は上述した搬送ローラ31の回転を検出するロータリエンコーダ、およびキャリッジ2の位置を検出するリニアエンコーダである。各種センサ107は、例えばシートの先端や後端を検出するセンサ、シートの搬送状態を光学的に検知するセンサなどである。制御部100には、モータドライバ109とヘッド駆動回路110が接続されている。モータドライバ109は、制御部100の指令に基づいて搬送ローラ31やキャリッジ2の動作の駆動源である各種モータ111を駆動する。ヘッド駆動回路110は制御部100の指令に基づいてインクジェットヘッド1の複数のノズルを個別に駆動してインクを吐出させる。制御部100にはヒータ制御回路114が接続されている。ヒータ制御回路114は制御部100の指令に基づいて加熱部4のヒータ41の発熱状態を制御する。制御部100は温度センサ43、44で測定した情報に基づいてインクジェットヘッド1でインクを付与するプリント動作の最中にシートの表面温度が所定の温度範囲に維持されるように、ヒータ41の能力を制御する。
以上の構成におけるプリントシーケンスは、キャリッジ2によるインクジェットヘッド1の往復移動(主走査)とシート搬送(副走査)を交互に繰り返すことで、シリアルにシートSの上に二次元のインク画像を形成していくシリアルプリントを基本とする。シリアルプリントにおける主走査では、キャリッジ2が往復移動しながらシートの同一箇所に複数回に分けてインクを付与して画像を完成させる、いわゆるマルチパスプリント方式を採用する。エマルションインクを使用する場合には、ある主走査(パス)でインクジェットヘッド1からインクが付与された箇所は、次の主走査(パス)で同一箇所にインクが付与されるまでの間にインクが乾燥して膜化している必要がある。仮に、次の主走査の時点でエマルションインクの膜化が完了していないと、重ね打ちされたインク同士が混じり合って滲みや凝集による画像劣化が起きる原因となる。
そのため、加熱部4は、プリント動作でキャリッジ2が往復移動する最中にも、シートSに熱線を照射してシート表面を加熱する。プラテン3の上では、キャリッジ2およびインクジェットヘッド1によって遮られない領域は加熱部4からの熱線がシートSのインク付与面に照射される。移動するキャリッジ2およびインクジェットヘッド1の陰となる部分には熱線が届かない。しかし、キャリッジ2はほぼ等速で移動するので、主走査方向においてシートSのインクが付与される領域への熱線の照射の累積は平均化され、主走査方向においてほぼ均等の加熱量が与えられる。
加熱部4からは角度θ1の範囲で熱線が発せられ、一部はキャリッジ2よりも上流側にも指向される。アーム33には図7(a)に示すように規則的な複数の穴Hが形成されているので、穴Hを通して熱線がシートSの表面(インクが付与される面側)を照射する。すなわち、シートSがインクジェットヘッド1よりインクの付与を受ける前に、シート表面が予め加熱される。シートSの表面はプラテン3で加熱される前に上流側でも同一の加熱部を用いて余熱がなされてシートSの表面温度が高められる。したがって、シートSの表面に付与されたインクは、上方からの熱線照射で加熱されるとともに、温度が高められたシート側からも加熱される。このため、インクは短時間で効果的に乾燥がなされ、キャリッジ2が往復移動する短い時間内にエマルションインクが膜化する。
図4は上述の装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。これらのシーケンスは図4の制御部100の制御により実行される。ステップS1では加熱部4のヒータ41をONにして加熱を始める。ステップS2では、温度センサ43、44を用いて測定ポイントP1、P2付近のシート表面温度をそれぞれ測定する。ステップS3では、ステップS2で測定した2つの温度がともに規定温度まで達したか(YES)否か(NO)を判断する。判断がNOの場合はステップS2に戻り、判断がYESの場合はステップS4に移行する。
ここで、規定温度はシートSの種類およびプリントパス数に応じて適切な値が設定される。そのためのデータテーブルが制御部100のメモリに予め記憶されている。図5は規定温度を設定するためのデータテーブルの一例を示す。シートSの種類(メディア1〜メディア4)とパス数(1パス〜16パス)との組み合わせごとに適切な温度を予め実験で求め、規定温度としてデータテーブルの形でメモリに格納している。上流側の測定ポイントP1でシートSが規定温度以上であれば、そのシート部位に付与されたインクは十分に乾燥する。マルチパスプリントにおけるパス数が多いほど、シートSが一か所に留まる時間が長くなるので、測定ポイントP1で必要となる温度は測定ポイントP2で求められる温度よりも低くなる。
ステップS3でYESと判断されたら、ステップS4ではプリント動作を開始する。プリント中、ステップS5では温度センサ43、44の測定で得られた温度情報に応じてヒータ41の制御を行なう。ステップS6では、主走査と副走査を繰り返して画像を形成するためにインクジェットヘッド1および搬送ローラ31の制御を行う。ステップS7では、全てのプリントが完了したか(YES)否か(NO)を判断する。判断がNOの場合はステップS5に戻り、判断がYESの場合はステップS8に移行する。ステップS8ではヒータ41をOFFにして加熱を終了する。そしてプリントシーケンスを終了する。
以上の説明した本実施形態によれば、加熱部4によってシートSが裏面側からではなく、インクが付与される表面側から加熱される。そのため、使用するシートが大きな厚みを有していたり断熱性が高い材質であったりしても、効率よくインクが乾燥して高速プリントが実現する。また、屋内装飾用壁紙など裏面に接着層があるシートを用いた場合でも、シート裏面は加熱されないので、接着層の糊が溶け出してしまうことが抑止され、溶け出した糊によりシート搬送ジャムなどが引き起こされることが防止される。また、アーム33に形成された穴Hを通してシートSに熱線が照射されるので、プリント前のシートの部位の予熱がなされ、インクの乾燥時間がより一層短縮化される。
<変形例>
図6は加熱部4が有するリフレクタ42の変形例の構成を示す図である。加熱部4以外の構成は先の図1と同様であるので説明は省略する。本例のリフレクタ42は開口にシャッタ45を備え、シャッタ45がリフレクタ42の円筒形状に沿ってスライド移動することでヒータ41からの熱線の照射範囲を変更することができる。
図6は加熱部4が有するリフレクタ42の変形例の構成を示す図である。加熱部4以外の構成は先の図1と同様であるので説明は省略する。本例のリフレクタ42は開口にシャッタ45を備え、シャッタ45がリフレクタ42の円筒形状に沿ってスライド移動することでヒータ41からの熱線の照射範囲を変更することができる。
図6(a)は、図4で示したフローチャートのステップS3の状態における加熱部4の様子を示す。この状態ではプリントを行う前なので、シートSが先端はピンチローラ32よりも上流側に位置した状態で搬送停止している。ピンチローラ32よりも下流側にはシートSが存在しないのでこの時点では熱線を照射して加熱する必要がない。シャッタ45は角度θ2の範囲で熱線が放射されるようにリフレクタ42の開口を制限する。熱線はプラテン3の上には照射されずに、アーム33の穴Hを通してピンチローラ32よりも上流側に集中的に照射されるので、より短時間にシートSの先端が規定温度に達する。
その後、ステップS4に移行したら、シャッタ45がスライド移動して図6(b)のようにリフレクタ42の開口を広げ、角度θ1の範囲で熱線が放射されるようにする。熱線はプラテン3の上とピンチローラ32よりも上流側の両方の領域に照射される。このように、シートの先端が導入される際にシート先端に集中的に熱線を照射するので、測定ポイントP1が規定温度まで早く到達し、プリント開始までの時間を短縮されプリントスループットが向上する。
図7(b)はアーム33に形成される穴Hのレイアウトの変形例を示す。ここまで説明してきた図7(a)では、1つのアーム33につき、XY方向にそれぞれ平行な矩形形状の穴Hが複数(3つ)並べられている。この場合、ピンチローラ32よりも上流を搬送されるシートSから加熱部4の方向を見たときに、アーム33の穴H以外の枠体の一部分(Y方向に沿った部分)が常に影となる。つまり、X方向においてシート上で常に影となる部分には熱線が当たらないので、その部分だけ加熱がなされずにシートの部位によって温度差が生じる。見方を変えれば、主走査方向における穴Hの合計断面積が非均一なので、主走査方向においてシートへの累積加熱量が不均一となってシートに温度ムラが生じる。これに対して図7(b)では、それぞれのアーム33を、XY方向に対してそれぞれ傾いた矩形形状の穴Hを複数並べた形状としている。シートに投影されるアーム33の枠体の影はシート搬送とともに平均化されるので、X方向においてシートの温度ムラは生じない。つまり、主走査方向における穴Hの合計断面積が均一になるので、主走査方向においてシートSへの累積加熱量が均一となってシートに温度ムラが生じない。なお、ここでいう「均一」とは、厳密な均一であることに限らず概ね均一であることも含む。本明細書において「均一」との用語は同意味として解釈される。こうして、シート全体にわたってムラなく予熱を行うことができる。
図7(c)はアーム33のさらに別の変形例を示す。それぞれのアーム33に形成する複数の穴Hのそれぞれの断面積が、Y方向の上流から下流(矢印aの方向)に行くほどに大きくなるように配列している。それぞれのアーム33は上流側の支軸Fを支点に片持ち梁で支持されている。支軸Fの近にはより大きな力が加わるので穴Hの合計の面積割合を小さくして強度を持たせ、下流に行くほどに穴Hの面積割合を大きくして熱線の通過割合を大きくしている。また、X方向において複数の穴Hを分散させて、主走査方向における穴Hの合計断面積が均一になるように配列することで、シートに温度ムラが生じないようにしている。
1 インクジェットヘッド
2 キャリッジ
3 プラテン
4 加熱部
31 搬送ローラ
32 ピンチローラ
33 アーム
41 ヒータ
42 リフレクタ
43 温度センサ
44 温度センサ
45 シャッタ
2 キャリッジ
3 プラテン
4 加熱部
31 搬送ローラ
32 ピンチローラ
33 アーム
41 ヒータ
42 リフレクタ
43 温度センサ
44 温度センサ
45 シャッタ
Claims (9)
- 第1方向に沿ってシートを移動させるローラ対と、
前記ローラ対よりも前記第1方向の下流側の所定位置において、前記ローラ対で搬送されるシートのインク付与面にインクを付与するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドを前記第1方向と交差する第2方向に沿って往復移動させるキャリッジと、
少なくとも前記所定位置において前記インク付与面に電磁波を照射してシートを加熱する加熱部と、を備え、
前記加熱部は前記所定位置とともに前記ローラ対よりも前記第1方向の上流側において前記インク付与面に電磁波を照射することが可能であることを特徴とするプリント装置。 - 前記加熱部は前記所定位置から見て往復移動する前記インクジェットヘッドよりも遠い位置に設けられ、且つ、前記加熱部は赤外線または遠赤外線を含む熱線を発生するヒータと前記ヒータで発生した熱線を反射させるリフレクタを備えることを特徴とする、請求項1記載のプリント装置。
- 前記ローラ対のうち前記加熱部の側のローラを支持するアームを有し、前記アームには複数の穴が形成され、前記加熱部からの電磁波は前記穴を通ってシートを照射されることを特徴とする、請求項1または2に記載のプリント装置。
- 前記アームに形成された複数の穴は、前記第2方向における複数の穴の合計断面積が均一であることを特徴とする、請求項3記載のプリント装置。
- 前記アームに形成された複数の穴は、それぞれの断面積が前記第1方向の上流から下流に行くほどに大きくなるように配列されていることを特徴とする、請求項3または4に記載のプリント装置。
- 前記加熱部は前記電磁波が放射される範囲を変更することが可能であり、前記ローラ対で搬送されるシートの位置に応じて前記範囲が変更されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載のプリント装置。
- 前記シートの移動に伴って、前記所定位置に熱線を照射せずに前記上流側に電磁波を照射し、次いで前記所定位置および前記上流側に電磁波を照射するように、前記範囲が変更されることを特徴とする、請求項6記載のプリント装置。
- 前記シートの温度に関する情報を取得するセンサをさらに構成し、前記センサで取得された情報に基づいて前記加熱部を制御する制御部を有すること特徴とする、請求項1から7のいずれか1項に記載のプリント装置。
- 前記インクジェットヘッドはエマルションインクを吐出することを特徴とする、請求項1から8のいずれか1項に記載のプリント装置。
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