JP2013086411A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送ベルトの安定的な搬送が可能であり、高品位記録が可能な記録装置を提供すること。
【解決手段】記録装置のベルト搬送部２０の端部にピニオンギア２１―２と、搬送ベルトの片側端部にラック２１―１を備えて、ピニオンギア２１―２と同軸で回転するエンコーダを設け、このエンコーダで計測した搬送量によって吐出タイミングを制御する。
【選択図】図７

Description

本発明は、記録媒体上に画像を形成する記録装置に関する。

従来のインクジェット記録装置について説明する。従来のインクジェット記録装置は、ホストパーソナルコンピュータから送信された画像データを演算処理部によって２値化し、その２値化された画像データに基づいて記録媒体上に記録ヘッドからインクを吐出して画像を記録している（特許文献１参照）。以下、本発明の特徴である画像作造部の送り制御機構に関する従来技術を説明する。特許文献２の図２３に記載の構造では、記録ヘッド直下をタイミングベルトが搬送しており、これによりベルトの送り量を安定させ、スベリ無く搬送が行われている。また同文献の図１０では、ベルトに搬送力を伝える駆動ローラにエンコーダを設置し駆動ローラの送り量を随時測定しながらベルトの搬送が行われている。また特許文献３では、ベルトの送り量を安定させるためにベルト両端部にリニアエンコーダを設けてベルトの安定走行を行っている。

特開２００２−１８７３２０号公報 特開２００５−０１５２２７号公報 特開２０１０−２１７３０１号公報

しかし従来のベルト搬送構成では、ローラ間に荷担されたベルトには、スラスト方向の制御はされておらず、単に直進的に送ることだけを考慮した構造となっている。またベルトの送りを調整するにも、ベルトの送り量を直接検出するのではなく、極力滑りが発生しにくい構造を採用しつつ、ローラにエンコーダを設置して、ローラの回転量からベルトの送り量を間接的に推定する方法が採用されていた。しかし、滑りが発生しにくい構造であっても、完全に滑りを防止することはできず、ベルトとローラの間で滑りが生じた場合には、ベルトの正確な送り量を検出することができなかった。またタイミングベルトを用いて送りの際の滑りに対応している構造では、画像面に対してベルトの振動が伝わってしまい記録品位が低下するという問題が存在していた。

よって本発明は、搬送ベルトの安定的な搬送が可能であり、高品位記録が可能な記録装置を提供することを目的とする。

そのため本発明の記録装置は、複数の吐出口が設けられた複数の記録ヘッドから、搬送ベルトに搭載されて搬送される記録媒体に対してインクを吐出して記録を行う記録装置において、前記搬送ベルトは無端ベルトであり、前記搬送ベルトの側端部には、該搬送ベルトの側端部全周に亘って設けられたラックと、該ラックの歯と噛み合うように、前記搬送ベルトの前記記録媒体の搬送面の法線方向に回転軸を有する複数のピニオンギアと、前記ラックを挟んで前記ピニオンギアと対向する位置には、前記ラックの歯が形成された面と対向する面に当接した複数の付き当てコロと、前記ピニオンギアと同軸で回転する複数のエンコーダと、を備え、前記ピニオンギアの回転軸と前記付き当てコロの回転軸とを含む面内に、前記記録ヘッドの前記吐出口の中心が設けられており、前記複数のエンコーダ間では、情報の伝達が可能であり、前記複数のエンコーダからの情報に基づいて、前記搬送ベルトの搬送量および前記インクの吐出のタイミングを制御することを特徴とする。

本発明によれば記録装置は、無端ベルトである搬送ベルトと、その搬送ベルトの側端部には側端部全周に亘って設けられたラックと、ラックの歯と噛み合うように、搬送ベルトの記録媒体の搬送面の法線方向に回転軸を有する複数のピニオンギアと、を備えている。また記録装置は、ラックを挟んでピニオンギアと対向する位置には、ラックの歯が形成された面と対向する面に当接した複数の付き当てコロと、ピニオンギアと同軸で回転する複数のエンコーダと、を備えている。そして記録装置は、ピニオンギアの回転軸と付き当てコロの回転軸とを含む面内に、記録ヘッドの吐出口の中心が設けられており、複数のエンコーダ間では、情報の伝達が可能である。記録装置は、これら複数のエンコーダからの情報に基づいて、搬送ベルトの搬送量およびインクの吐出タイミングを制御する。これによって、搬送ベルトの安定的な搬送が可能であり、高品位記録が可能な記録装置を実現することができる。

本発明を適用可能なインクジェット記録装置の内部が分かるように示した断面図である。 本実施形態を適用可能な記録装置のベルト搬送部と記録ヘッドユニットとを示した図である。 ベルト搬送部の搬送ベルトを外した斜視図である。 複数のラックピニオンユニットがベルト搬送部に設けられた状態を示した斜視図である。 ラックピニオンユニットにおけるスラスト力を説明するための図である。 搬送ベルトを示した斜視図である。 ラックピニオンユニットと記録ヘッドユニットとの位置関係を示した図である。 （ａ）、（ｂ）は、ベルト搬送部のラックピニオンユニットを示した斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、ベルト搬送部における、ラックピニオンユニットと記録ヘッドユニットとの位置を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜記録装置の全体構成＞
本発明に係る装置は、インクジェット方式の記録装置でベルト搬送部に吸引搬送方式を用いる構成の装置である。図１は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置（以下、単に記録装置ともいう）１の内部が分かるように示した断面図である。インクジェット記録装置１は、給紙部１０、ベルト搬送部２０、記録ヘッドユニット３０、排紙部４０等を備えたライン式の記録装置である。給紙部１０は、複数の記録媒体を積層して収容する給紙トレイ１１と、その給紙トレイ１１から記録媒体を一枚ずつ取り出す取出手段１２と、取出手段１２によって取り出された記録媒体を挟持してベルト搬送部２０に搬送する第一搬送ロー７ラ２５とを備えている。なお本実施形態では、記録媒体としては、普通紙、再生紙、光沢紙、厚紙等からなるカットシート状のものを用いている。

給紙部１０の上方に配設されたベルト搬送部２０は、第一搬送ローラ２５から第二搬送ローラ２７に向かって搬送された記録媒体をガイドする第一ガイド部材２６を備えている。またベルト搬送部２０は、第二搬送ローラ２７から搬送された記録媒体を搭載して搬送方向（矢印Ｘ方向）に搬送させる環状の搬送ベルト（無端ベルト）２１と、第二搬送ローラ２７から搬送された記録媒体を搬送ベルト２１上に押圧する押圧ローラ２４を備えている。更にベルト搬送部２０は、搬送ベルト２１から排紙部４０に搬送する第三搬送ローラ２９を備えている。尚、搬送ベルト２１は、複数の張架ローラ２３と搬送ベルト２１を回動させる駆動ローラ２２によって張架される。搬送ベルト２１によって搬送された記録媒体Ｐ１に画像を形成する画像記録位置には、インクを吐出して記録媒体Ｐ１上に画像を記録する記録ヘッドユニット３０が備えられている。インクジェット方式によって記録媒体Ｐ１上に画像を記録する記録ヘッドユニット３０は、搬送ベルト２１の上部に配置され、搬送方向矢印Ｘに沿って画像領域が満足できるユニット数で配置される。各記録ヘッドユニット３０内は、黒色のインクを吐出する記録ヘッドと、シアン色のインクを吐出する記録ヘッドと、マゼンダ色のインクを吐出する記録ヘッドと、イエロー色のインクを吐出する記録ヘッドの４色が１セットとなって構成されている。

各記録ヘッドには、インクを記録媒体Ｐ１上に吐出する複数のノズルが設けられている。インクを記録媒体Ｐ１上に吐出する方法として、バブルジェット方式やピエゾ方式がある。バブルジェット方式とは、通電すると発熱する発熱ヒータを用いることで、発熱ヒータ近傍のインクを膜沸騰させ、ノズル内のインクをノズル吐出口からノズル外部に吐出する方法である。またピエゾ方式とは、電圧を加えると変形するピエゾ素子（圧電素子）を用いることで、ノズル内のインク容積を変化させ、ノズル内のインクを吐出口からノズル外部に吐出する方法である。

上記方法によって、記録媒体Ｐ１上に記録ヘッドユニット３０からインクを吐出し、記録媒体Ｐ１上に画像を記録する。その後、記録媒体Ｐ１は、排紙部４０へ順次排出される。

＜記録装置の特徴的構成＞
このような記録装置における画像形成プロセスの中で、カラー画像の色表現方法として、記録ヘッドから吐出された最初のインク滴上に次のインク滴を重ねて色を表現している。この際、最初のインク滴と後のインク滴がうまく重ならないと色の表現ができないため、搬送ベルト２１は、吐出するタイミングに合わせて、一定の送り量で搬送されなければならない。

図２は、本実施形態を適用可能な記録装置のベルト搬送部２０と記録ヘッドユニット３０とを示した図であり、図３は、ベルト搬送部２０の搬送ベルト２１を外した斜視図である。記録装置では、さらに搬送と直交するスラスト方向（矢印Ａ方向）においても同様に搬送ベルト２１の振れ（図２記載の点線）が発生しない構造でなくてはならない。しかしながら従来の記録装置においては、画像領域上流側搬送ローラから下流側搬送ローラまでの間で、搬送ベルト２１の揺れ（図２記載の点線）を規制する構成にはなっていなかった。

本発明の記録装置におけるベルト搬送部２０の端部にピニオンギア２１―２を備え、搬送ベルトの片側側端部全周にラック２１―１を備えている（図３参照）。これらのラック２１―１及びピニオンギア２１―２の歯面形状は、インボリュート曲線をもちいた歯面形状である。ピニオンギア２１―２は、ベルト搬送部２０の端部で記録媒体吸着面（搬送面）に対して水平になるように設けられており、搬送ベルト２１の記録媒体吸着面に沿って設けられたラック２１−１と噛み合って従動するように構成されている。つまりピニオンギア２１―２は、記録媒体吸着面の法線方向に、その回転軸を備えており、記録媒体吸着面と平行な面に沿って回転する。さらにラック２１―１の背面であり、ピニオンギア２１−２と対向する位置で、搬送ベルト２１の端部およびラック２１―１の背面と接する位置に、付き当てコロ２１―３が当接するように設けられている。このラック２１―１、ピニオンギア２１―２、付き当てコロ２１―３を1つのユニットであるラックピニオンユニット５０として、画像形成の基準となる位置に複数配置している。

図４は、複数のラックピニオンユニット５０がベルト搬送部２０に設けられた状態を示した斜視図である。なお、ラック２１−１に関しては、通常、搬送ベルト２１に設けられているため、単体で図のように存在することは無いが、ラックピニオンユニット５０の構成の理解を容易にするために搬送ベルト２１は不図示としている。図のように複数のラックピニオンユニット５０がベルト搬送部２０の端部に設けられている。

図５は、ラックピニオンユニット５０におけるスラスト力を説明するための図である。図の矢印Ａはスラスト力を示しており、ピニオンギア２１−２から付き当てコロ２１−３に対して、ラック２１−１を介してかかる力である。このスラスト力は、ラック−ピニオンギアのギア間の歯面で発生する力の分力である。

図６は、搬送ベルト２１を示した斜視図である。搬送ベルト２１の片側側端部には、搬送ベルト２１の全周に亘ってラック２１−１が設けられており、ラック２１−１の歯は、搬送ベルト２１の端部から内側の記録媒体吸着面に向かって設けられている。

図７は、ラックピニオンユニット５０と記録ヘッドユニット３０との位置関係を示した図である。ラックピニオンユニット５０は、ベルト搬送部２０の記録領域における、最上流側にある記録ヘッドのインク吐出口の中心位置を基準として、ピニオンギア２１−２、付き当てコロ２１−３間の中心線が重なる位置に配置されている。また本発明の記録装置においては、記録ヘッドユニット３０は４色で1ユニット化されており、これが３ユニット配置されている。これに対しそれぞれの記録ヘッドユニット３０の最上流位置の記録ヘッドにラックピニオンユニット５０を配置している。

図８（ａ）、（ｂ）は、ベルト搬送部２０のラックピニオンユニット５０を示した斜視図である。また、図９（ａ）、（ｂ）は、ベルト搬送部２０における、ラックピニオンユニット５０と記録ヘッドユニット３０との位置を説明するための図である。図８（ａ）のように、ピニオンギア２１−２の下部には、ピニオンギア２１−２と同軸で回転するエンコーダ２１―４が設けられている。このエンコーダ２１−４の送り量が、搬送ベルト２１の送り量となるので、滑りなどの外乱無しで搬送ベルト２１の搬送量を計測することができる。そして、記録ヘッドユニット３０における最上流側の記録ヘッド（１色目）で計測した送り量から、２色目、次いで３色目の記録ヘッドで搬送におけるズレが生じても、吐出タイミングの補正が可能となる。また本発明では、上流側におけるラックピニオンユニット５０の補正値（情報）を下流側の各ラックピニオンユニット５０に伝達している。このように、各ラックピニオンユニット５０における上流側の記録ヘッドとの間での補正がリンクすることで、ラックピニオンユニット５０間での記録においても補正が可能となり、その結果、画像幅全域での補正が可能となる。

さらにピニオンギア２１―２は、画像形成面に対して平行な面内で回転する構成であることから、記録の際に画像への振動の影響を与えない構成となっている。また、図８（ｂ）のように、エンコーダ２１―４の下部には、スラスト力を発生させるためにピニオンギア２１−２と同軸上にブレーキ（トルクリミッタ）２１−５を配置している。このブレーキ２１−５による軸トルクをスラスト方向の分力よりも大きく設定することで、スラスト力を得る構造となっている。また、本実施形態の場合、スラスト力発生手法はブレーキ２１−５によるものだが、それ以外にも、ピニオンギア２１―２自体が駆動することでも同様のスラスト力を得ることができる。これにより搬送ベルト２１は、図２のスラスト方向（矢印Ａ方向）に対し付き当てコロ２１―３によりスラスト方向位置を固定することができ、図７に記載の記録ヘッドの端部までの距離がブレることがない。また図９（ｂ）に示すように、ラックピニオンユニット５０の固定位置が、記録ヘッドユニット３０における最上流側に配置された記録ヘッドのインク滴着弾位置である。そのため、それに続く３色の各記録ヘッドに関しても、スラスト方向の着弾位置制御が容易に制御可能となる。

このように、記録装置のベルト搬送部２０の端部にピニオンギア２１―２と、搬送ベルトの片側端部にラック２１―１を備えて、ピニオンギア２１―２と同軸で回転するエンコーダを設け、このエンコーダで計測した搬送量によって吐出タイミングを制御する。これによって、搬送ベルトの安定的な搬送が可能であり、高品位記録が可能な記録装置を実現することができた。

２０ ベルト搬送部
２１ 搬送ベルト
２１―１ ラック
２１―２ ピニオンギア
２１―３ コロ
２１―４ エンコーダ
２１―５ ブレーキ
３０ 記録ヘッドユニット
４０ 排紙部
５０ ラックピニオンユニット
Ｐ１ 記録媒体

Claims (6)

1. 複数の吐出口が設けられた複数の記録ヘッドから、搬送ベルトに搭載されて搬送される記録媒体に対してインクを吐出して記録を行う記録装置において、
   前記搬送ベルトは無端ベルトであり、前記搬送ベルトの側端部には、該搬送ベルトの側端部全周に亘って設けられたラックと、
   該ラックの歯と噛み合うように、前記搬送ベルトの前記記録媒体の搬送面の法線方向に回転軸を有する複数のピニオンギアと、
   前記ラックを挟んで前記ピニオンギアと対向する位置には、前記ラックの歯が形成された面と対向する面に当接した複数の付き当てコロと、
   前記ピニオンギアと同軸で回転する複数のエンコーダと、を備え、
   前記ピニオンギアの回転軸と前記付き当てコロの回転軸とを含む面内に、前記記録ヘッドの前記吐出口の中心が設けられており、
   前記複数のエンコーダどうしの間では、情報の伝達が可能であり、
   前記複数のエンコーダからの情報に基づいて、前記搬送ベルトの搬送量および前記インクの吐出のタイミングを制御することを特徴とする記録装置。
2. 前記ピニオンギアの回転軸と前記付き当てコロの回転軸とを含む面内に設けられている前記吐出口の中心は、前記複数の記録ヘッドの前記記録媒体の搬送方向における最上流に位置する前記記録ヘッドの前記吐出口の中心であることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記ピニオンギアと同軸で回転する複数のエンコーダは、前記ピニオンギアと平行に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の記録装置。
4. 前記ピニオンギアが前記ラックに従動の場合には、前記ピニオンギアの同軸上にブレーキが配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の記録装置。
5. 前記ラックの歯面形状は、インボリュート曲線をもちいた歯面形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の記録装置。
6. 前記ピニオンギアの歯面形状は、インボリュート曲線をもちいた歯面形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の記録装置。

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