JP2012091339A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱プロセスで生じる中間転写体の中間画像領域と隣り合う中間画像の間の空白領域との間の温度差が、以降のサイクルで蓄積されていくことによって転写不良が発生することを抑制する。
【解決手段】 サイクルを繰り返す際に、中間転写体の中間画像が形成される場所が、あるサイクルと次のサイクルとで異なる場合を含んでいる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、転写式インクジェット記録方式の記録装置に関する。

特許文献１には、中間転写体にインクジェット方式で中間画像（インク画像）をいったん形成して、形成した中間画像を記録媒体に転写する転写式インクジェット記録方式の記録装置が開示されている。良好な転写のためには中間画像のインク粘度が重要であるため、中間転写体に形成された中間画像をヒータなどで加熱することでインク溶媒を蒸発させて高粘度化する。特許文献１の装置ではさらに、転写後に冷却液を塗布することで中間転写体表面を冷却するようになっている。中間画像形成、加熱、転写、冷却の一連のプロセスを１つの記録サイクルとして記録媒体への画像形成を繰り返すものである。

特開２００９−０４５８８５号公報

出願人は、中間画像を形成する中間転写体を一様に加熱すると、中間転写体の表面が場所によって異なる温度となる現象を見出した。そのメカニズムについて説明する。
中間転写体を全体としてみると、複数の中間画像が所定の間隔をおきながら並べて形成されてゆき、隣り合う中間画像の間は空白領域となる。中間画像が形成された領域を第１領域、空白領域を第２領域とすると、第１領域と第２領域とでは加熱プロセスの後に温度差が生じる。この理由は以下の通りである。

図１（ａ）は、第１領域である中間画像領域（中間画像のインクが付与されている中間転写体表面の領域）を加熱した際の様子を示す断面図である。上方よりヒータから与えられる熱Ｗ（図の太矢印）の多くは、色材を残してインク溶媒が揮発するための気化熱として奪われる。そのため、転写体自体がさほど加熱されずに温度上昇が緩やかである。一方、図１（ｂ）に示すように、第２領域である空白領域（インクが付与されない中間転写体表面の領域）に熱Ｗを与えた際には、転写体に直接熱が伝わるために図１（ａ）と比較して著しく温度上昇する。このようなメカニズムによって、加熱後には、画像形成領域にある転写体表面と空白領域にある転写体表面との間に温度差が生じる。続く記録サイクルでも温度差は維持されたままとなる。この温度差は、特許文献１のように転写プロセス後に中間転写体を冷却したとしても、短時間には解消されない。

図２（ａ）は、中間転写体１００の表面における中間画像領域１０１と空白領域１０２の関係を示す図である。転写プロセスの後の中間転写体を一様に冷却すると、空白領域１０２は高温であるために冷却が不足して、中間画像領域１０１よりも高い温度となる。繰り返しの画像形成では各記録サイクルにおいて中間画像は中間転写体上の同じ場所に形成される。そのため、記録サイクルを重ねるごとに、中間画像領域１０１に対して空白領域１０２の温度が高まっていき、両者の温度差が広がっていく。すると、図２（ｂ）に示すように、高温の空白領域１０２の熱が中間画像領域１０２へとその周縁部位から伝播して温度が上昇する。そのため、同領域に中間画像として付与されたインクは、加熱プロセスの前から中間転写体の熱によって溶媒成分の揮発がなされ、加熱プロセスと合わせて過剰に揮発して、インクは許容範囲を超えて高粘度化する可能性がある。転写プロセスにおいて、過剰な粘性を有するインクは中間転写体の側に強く固着するために、通常の転写圧力では記録媒体にすべてが転写しきれずに、転写された画像はその周縁に転写不良が生じてしまう。

本発明は上述の課題の認識にもとづいてなされたものである。本発明の目的は、転写式インクジェット記録において、記録サイクルを繰り返して多くの画像記録を行っても転写不良が発生することを抑制することができる手法の提供である。

本発明は、中間転写体と、前記中間転写体にインクを付与して中間画像を形成する記録ヘッドと、前記中間画像が形成された前記中間転写体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱された前記中間転写体に形成された前記中間画像を記録媒体に転写する転写手段とを有し、前記記録ヘッドによる中間画像形成、前記加熱手段による加熱、前記転写手段による転写を１つのサイクルとして記録媒体への画像形成を繰り返す記録装置であって、前記サイクルを繰り返す際に、前記中間転写体の前記中間画像が形成される場所が、あるサイクルと前記あるサイクルの次のサイクルとで異なる場合を含んでいることを特徴とする。

本発明によれば、加熱プロセスによって生じる画像形成領域と空白領域の転写体表面の温度差を多数回の繰り返し後にほぼ平均化することが可能となる。また、温度差が著しくない転写体は一様に冷却することによって短時間で十分に冷却することが可能である。そのため、記録サイクルを繰り返して多くの画像記録を行っても転写不良が発生することを抑制することができる。

画像形成領域の転写体表面と空白領域の転写体表面が異なる温度となる現象を説明するための図 空白領域の転写体表面から中間画像周縁部へ伝熱する様子を示す図 記録装置の全体構成を示す断面図 制御系のブロック図 記録サイクルごとに形成する中間画像の位置を示す図 別の例における記録サイクルごとに形成する中間画像の位置を示す図 別の例における記録サイクルごとに形成する中間画像の位置を示す図

＜実施形態１＞
図３は、転写式インクジェット記録方式の記録装置の全体構成図である。中間転写体１は、軸１３を中心として矢印方向に回転する２つのドラム状の回転体１２と、２つの回転体１２の周囲を取り巻いて回転する無端状の転写ベルト１０とからなる。転写ベルト１０は金属材料からなり、転写ベルト１０の外側の表面にはインクを受容する表面層１１が形成されている。また、転写ベルトを設けずに１つのドラム状の回転体に直接中間画像を形成してもよい。

中間転写体１の周囲には、中間画像形成、加熱、転写、冷却の一連のプロセスを１記録サイクルとして繰り返し実行するためのユニット群が配置されている。これらユニットは、記録ヘッド１４（中間画像形成プロセス）、加熱部１５（加熱プロセス）、転写ローラ１７（転写プロセス）、冷却部１９（冷却プロセス）である。記録ヘッド１４は、複数の色に対応した複数のライン型インクジェットヘッドを有する。インクジェットヘッドの多数のノズルからインクを吐出させ、中間転写体１（転写ベルト１０の表面層１１）の上にインクを付与して中間画像（インク画像）を形成する。加熱部１５は赤外線や遠赤外線などの熱線を含む電磁波を発生するヒータを有し、表面層１１に対して熱線を直接照射するもしくは温風として吹き付けて加熱するものである。中間転写体１に形成された中間画像のインク溶媒を加熱によって蒸発させて高粘度化させる。転写ローラ１７は、中間転写体１の上の高粘度化したインクを記録媒体１６に押し付けて圧力をかけることで記録媒体１６に画像を転写する。冷却部１９は、１記録サイクルの時間を短縮化するために転写プロセス後の中間転写体を短時間に冷却して初期温度に戻すために設けられている。温度センサ２１は転写ローラ１７の下流側に設けられ、表面層１１の表面温度を取得する。温度センサ２１は二次元の温度分布を検出するサーモグラフィ、狭い範囲のスポット温度を検出する温度センサを複数まとめたものなどが使用可能である。

図４は本実施形態の記録装置の制御システムのブロック図である。コントローラである制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、カウンタより構成される。ＲＯＭは、ＣＰＵが実行する制御プログラムを格納する。ＲＡＭは、画像データ等を一時的に置くためのワーキングエリアと外部機器５７から入力された各種データを格納するバッファエリアからなる。カウンタは、回転体１２を動かすモータ５３の駆動パルス数をカウントする。制御部５０にはインターフェース５１を介して、モータドライバ５２、加熱部ドライバ５４、ヘッドドライバ５５、冷却部ドライバ５６が接続されている。モータドライバ５２によって回転体１２を回転させるためのモータ５３が駆動される。加熱部ドライバ５４を介して加熱部１５の加熱状態が制御される。ヘッドドライバ５５によって記録ヘッド１４のインク吐出ノズルが駆動される。冷却部ドライバ５６によって冷却部１９が制御される。

以上の装置構成における第１の実施形態の画像形成動作をプロセスの順に説明する。中間転写体１を図１の矢印の方向に回転させながら、画像データに応じて記録ヘッド１４からインクを吐出させて転写ベルト１０の表面層１１の上に中間画像を形成していく（中間画像形成プロセス）。画像データは外部機器５７から供給され、記録すべき画像に対応したデジタルデータである。

図５（ａ）は、ベルト１回転目の記録サイクルにおいて、中間転写体１の上に１番目の中間画像１００１および続く２番目の中間画像１００２を形成したときの様子を示す。固定された固定ヘッド１４に対して中間転写体１は図中の左から右に向けて移動する。図５（ｂ）〜図５（ｆ）は各々ベルト２回転目、３回転目、４回転目、５回転目、６回転目の記録サイクルにおける中間転写体１の上に１番目の中間画像と２番目の中間画像を形成した直後の様子を示す上面図である。ベルトが１回転する中で、複数の中間画像は、隣り合う中間画像の間の空白領域がベルト移動方向において一定の等間隔（長さＤ）となるよう並べて形成される。１つの中間画像のシート移動方向の長さはＬ（一定）である。中間転写体１の一周には最大ｎ個（本実施形態ではｎ＝２０）の中間画像を形成することができる。したがって、中間転写体１の一周の全長は２０の中間画像を等間隔で配置して一周りするような長さ（２０Ｌ＋２０Ｄ）である。図５（ｂ）（２回転目）の１番目の中間画像１０２１は２１番目の画像を意味する。同様に、図５（ｃ）の中間画像１０４１は４１番目、図５（ｄ）の中間画像１０６１は６１番目、図５（ｅ）の中間画像１０８１は８１番目、図５（ｆ）の中間画像１１０１は１０１番目の画像を意味する。中間転写体１において、１番目の中間画像１００１の上流側の端部と２０番目の中間画像１０２０の下流側の端部との中間位置には、転写体の回転基準を検出するための基準マーク３０が設けられている。基準マーク３０には光を透過または反射する部材であり、発光素子と受光素子を持つフォトインタラプタなどの検出器を用いて基準マーク３０が検出される。制御部５０は基準マーク３０が検出されるタイミングを中間転写体１の回転基準とする。

ある中間画像に着目すると、中間画像形成プロセスに次いで、中間転写体１上の中間画像を加熱部１５によって加熱し、インク溶媒を蒸発させて高粘度化する（加熱プロセス）。加熱部１５は、たとえば、１２０°Ｃ、風速５ｍ／ｓの温風を表面層１１に一様に吹き付ける。加熱部１５で加熱する領域は、転写ベルトの幅方向（ベルト移動方向と直交する方向）において中間画像が形成される領域よりも内側であり、それよりも外側の領域は加熱しない。

次いで、転写部において、転写ローラ１７と回転体１２との間に転写ベルト１０と記録媒体１６とが挟持され、転写ローラ１７が適度な挟持圧力をかけながら回転する。これにより、加熱プロセスによって適度に高粘度化した中間画像が記録媒体１６に転写される（転写プロセス）。

本明細書では、中間転写体上での中間画像が形成されていた場所を「画像形成領域」、それ以外の領域を「空白領域」という。先に説明したメカニズムにより、加熱後は、画像形成領域と空白領域の間で温度差を生じ、転写体全体としてみたとき非一様の温度分布となっている。温度情報の取得のため、温度センサ２１を用いて転写ローラ１７の下流側で転写体表面の各領域の平均温度を検出する。

次いで、冷却部１９によって熱くなった転写体表面を一様に冷却する（冷却プロセス）。１番目の中間画像１００１に着目すると、ベルトが１回転すると１回目の記録サイクル（中間画像形成プロセス〜冷却プロセスの）が完了する。

続いてベルトが２回転目に入ると、図５（ｂ）に示すように、１番目の中間画像１００１が形成された領域の近傍に２１番目の中間画像１０２１を形成する。中間画像１０２１の画像先端は中間画像１００１の画像先端よりも距離ｄだけ上流側にシフトした位置に画像形成される。２０番目（１回転目の最後）の中間画像１０２０と２１番目（２回転目の最初）の中間画像１０２１との間だけは間隔（Ｄ−ｄ）となる。続く中間画像１０２２以降は前の画像との間に長さＤの空白領域を設けながら連続して形成していく。

図５（ａ）と図５（ｂ）を比較して判るように、１回転目の記録サイクルでは空白領域の一部であった領域Ｓが、２回転目の記録サイクルでは中間画像が形成される。また、１回転目の記録サイクルでは中間画像が形成された領域Ｒ（領域Ｓよりも長さＬだけ下流側）は、２回転目では空白領域の一部となる。このように、記録サイクルを繰り返す際に、中間転写体の中間画像が形成される場所が、あるサイクルとその次のサイクルとで少しずつ（距離ｄずつ）シフトするようにしている。そして、サイクルがＮ回（Ｎは２以上の自然数）繰り返されるごとに、中間転写体の中間画像が形成される場所が同一となるように記録サイクルを繰り返す。本実施形態ではｄ＝Ｄ／４、Ｎ＝１２としている。

図５（ａ）における空白領域（長さＤ）は、転写ベルトが５回転すると（図５（ｅ）、すべて画像形成領域として使用される。また、転写ベルトが１１（Ｎ−１）回転すると、１１回転の累計として中間転写体表面の全体が均一に画像形成に使用される。

図６はさらに単純化して、ｄ＝Ｄ、Ｎ＝２とした例を示す。中間画像の長さＬと空白領域の長さＤは等しい。転写ベルトが１回転するごとに画像形成領域と空白領域が交互に入れ替わる。

以上の実施形態では、１サイクル（転写体１回転）ごとに画像形成領域がシフトしていき、中間転写体がＮ回転するごとに同じ領域が画像形成に使用される。これにより、全周に渡って中間転写体の表面温度のムラが平均化され、温度差によって生じる転写不良の発生が抑制される。記録媒体に安定して高品質な画像を記録することができる。

なお、上述の例では画像形成領域シフトが１サイクルごとであるが、ｍサイクル（ｍは２以上）ごととしてもよい。この場合は、同じ領域にｍ回だけ中間画像形成を形成したら、画像形成領域を距離ｄだけシフトさせる。つまり、記録サイクルを繰り返す際に、中間転写体の中間画像が形成される場所が、あるサイクルとその次のサイクルとで異なる場合を含むようにすればよい。

また、上述の例では空白領域の長さＤは、距離ｄだけシフトさせるときを除いて常に一定値としたが、サイクルに応じて空白領域の長さを変化させるようにしてもよい。図７の例では、１番目〜３９番目（２記録サイクル分）の中間画像を形成する際には、各画像間の空白領域の長さはＤとする。各中間画像は同じ領域に２回形成される（図７（ａ）、図７（ｂ）参照）。続く、４０番目以降の２サイクル分の中間画像については、空白領域の長さをＤ×３／４とする（図７（ｃ）、図７（ｄ）参照）。２サイクル分の記録が済んだら再び長さＤに戻し、以下同様に繰り返す。

図７（ｃ）に示すように、中間画像１０４０は中間画像１０２１に対して距離ｙ（＝Ｄ／４）だけ上流側にシフトし、中間画像１０４１は中間画像１０２２に対して距離ｘ（＝Ｄ／２）だけ上流側にシフトする。図７（ａ）と図７（ｂ）の記録サイクル、ならびに図７（ｃ）と図７（ｄ）の記録サイクルでは、中間転写体の中間画像が形成される場所が同じである。これに対して、図７（ｂ）と図７（ｃ）の記録サイクルでは、中間転写体の中間画像が形成される場所が異なっている。つまり、サイクルを繰り返す際に、中間転写体の中間画像が形成される場所が、あるサイクルとその次のサイクルとで異なる場合を含んでいる。なお、図７の数値は一例であって、別の長さや繰返し周期としてもよい。このように、空白領域の長さがサイクルに応じて異なる場合を含むようにすることで、結果として中間画像が形成される画像形成領域は少しずつずれて、複数回転の累計として中間転写体表面の全体が均一に画像形成に使用される。

１ 中間転写体
１２ 回転体
１４ 記録ヘッド
１５ 加熱部（加熱手段に対応）
１６ 記録媒体
１７ 転写ローラ（転写手段に対応）
１９ 冷却部
１００ 制御部

Claims (4)

1. 中間転写体と、
   前記中間転写体にインクを付与して中間画像を形成する記録ヘッドと、
   前記中間画像が形成された前記中間転写体を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段で加熱された前記中間転写体に形成された前記中間画像を記録媒体に転写する転写手段と、
   を有し、前記記録ヘッドによる中間画像形成、前記加熱手段による加熱、前記転写手段による転写を１つのサイクルとして記録媒体への画像形成を繰り返す記録装置であって、
   前記サイクルを繰り返す際に、前記中間転写体の前記中間画像が形成される場所が、あるサイクルと前記あるサイクルの次のサイクルとで異なる場合を含んでいることを特徴とする記録装置。
2. 前記サイクルがＮ回（Ｎは２以上の自然数）繰り返されるごとに、前記中間転写体の前記中間画像が形成される場所が同一となるように前記サイクルを繰り返すことを特徴とする、請求項１に記載の記録装置。
3. 隣り合う前記中間画像の間の空白領域の長さが異なる場合を含んでいることを特徴とする、請求項１または２に記載の記録装置。
4. 前記中間転写体が無端状の回転体であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の記録装置。

Images