JP2015178418A - インクジェットプリンター - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェットプリンターにおいて、記録媒体に好適な熱を加えることで、記録媒体の熱による変形を防止できる記録装置を提供する。【解決手段】 記録後の記録媒体に対して、記録媒体の表面の凹凸を検出する検出手段を備え、テストパターンの記録後の記録媒体の表面の凹凸が、予め決められた範囲を超えて突出している場合を検出手段が検出する。記録媒体の温度を変えながらこの検出を行い、凹凸が予め決められた範囲を超えていない温度範囲を求め、その内の最も高い温度で定着を行うことで、記録媒体に歪みが無い状態で記録でき、高画質の画像を記録できる。【選択図】 図５

Description

本発明は、インクを記録媒体に吐出するインクジェットヘッドを搭載する記録装置に関する。

インクカートリッジからインクジェット式の記録ヘッドにインクを供給し、記録ヘッドからインク滴を記録媒体に吐出して画像や文字等の記録を行うインクジェット方式の記録装置が普及している。このような記録装置は、家庭用や小規模なオフィスなどで利用される小型のものだけでなく、１メートル幅を超えるような大判の記録媒体への印刷が可能な大型のものまで幅広く採用されている。

また、記録に使うインクは、様々なものがある。例えば、顔料を有機溶剤に分散させ、有機溶剤を蒸発させることで定着する溶剤インクや、紫外線で硬化する紫外線硬化型インクや、熱によって硬化する熱硬化型インクなどがある。

また、インクジェット式の記録装置では、記録媒体の幅方向、すなわち主走査方向に往復移動するキャリッジに記録ヘッドを搭載し、往路と復路とで記録媒体にインクを吐出する。また、記録媒体を往復方向に直行した方向、すなわち副走査方向に搬送する。記録ヘッドを複数等分した量毎に記録媒体を搬送し、主走査方向にキャリッジを移動させながらインクを吐出し、これを繰り返して記録する。キャリッジの位置はキャリッジの移動方向に沿って設けられたリニアスケールをキャリッジに搭載したセンサーによって読取り、キャリッジの位置を取得する。一般にリニアエンコーダーと呼ばれる装置を用いている。また、記録ヘッドのノズル列の長さ相当する以上の幅の平板プラテンに記録媒体を吸着させて、記録媒体を平坦に保ち、そこへインクを吐出することで、画像を記録している。リニアエンコーダーで測定されたキャリッジの位置に基づき、平坦に保たれた記録媒体に対して、インクを吐出することで、一定の条件で画像を記録することができ、画像品質を一定以上に保っている。

例えば、特開２０１３−１９３３７３号号公報には、記録媒体にインクを吐出したあとに、記録媒体に対向する位置に配置されたヒーターによって、記録媒体にインクを定着させる記録装置が開示されている。この種のインクは主溶剤に水を用いるので、環境に良く、また、樹脂フィルムへの定着性も良いなどの特性から、市場から望まれている記録装置である。

特開２０１３−１９３３７３号公報

ところで、上記のような記録装置では、記録媒体を高熱にするので、その熱により記録媒体が変形してしまう場合がある。変形した状態の記録媒体に画像を記録した場合に、定着前のインクが流れたり、所望の位置に着弾しなかったりすることで、画質が悪くなるという問題点があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされ、記録媒体に対して加える熱を好適に調整し、記録媒体の変形を防止するインクジェットプリンターを提供することにある。

本発明のインクジェットプリンターは、インクを記録媒体に吐出してドットを形成する複数のノズルを備える記録ヘッドと、前記記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録ヘッドを搭載し、前記記録媒体の前記搬送方向に交差する方向に前記記録ヘッドを往復走査するキャリッジと、前記記録ヘッドの走査方向に沿い、前記往復走査する前記記録ヘッドに対向する位置に配置され、前記記録媒体を支持するプラテンと、前記プラテンに対向する位置であって前記記録ヘッドより離れた位置に配置され、前記プラテン方向に赤外線を照射するメインヒーターと、前記プラテンに支持され、前記ヒーターによって加熱された前記記録媒体の温度を測定するメイン温度センサーと、前記メインヒーターを前記メイン温度センサーの測定温度に基づいて前記メイン温度センサーの測定対象を予め決められた温度に制御し、前記記録媒体に前記記録ヘッドからインクを吐出する制御をする制御手段と、を有し、前記記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、前記キャリッジに搭載され、前記記録媒体の表面からの距離が許容範囲か否かを検出する検出手段を有し、前記制御手段は、前記記録媒体を前記メインヒーターで所定温度に加熱し、該所定温度の前記記録媒体の表面の状態を前記検出手段で検出し、該検出の結果が前記許容範囲内の場合に、該所定温度を前記メインヒーターの設定温度とし、前記許容範囲外の場合は、該所定温度以上を前記メインヒーターの設定温度とはしない検査制御を、前記所定温度を段階的に可変して行うことを特徴とする。

また、検出手段をジャム検出手段として用いることで、プリントヘッドが記録媒体との接触で痛むこと、を未然に防ぐことを特徴とする。

本発明のインクジェットプリンターによれば、記録媒体が変形しない様に好適に加熱し、高画質の記録が可能となる。

図１は、インクジェットプリンターの構成図である。 図２は、インクジェットプリンターのブロック図である。 図３は、記録媒体の状態を説明する図である。 図４は、検出手段の一例を説明する図である。 図５は、記録媒体の状態の検出を説明する図である。 図６は、動作を説明するフローチャートである。 図７は、インクジェットプリンターの外観図である。 図８は、記録媒体の状態に応じた動作を説明するフローチャートである。

以下、実施の形態について、図を参照して説明する。
図１は、インクジェットプリンターの構成を説明する図である。以下、本発明のインクジェットプリンターについて図を参照しつつ詳しく説明する。まず、図１を参照しつつ本実施形態に係るインクジェットプリンターの全体構成について説明する。図１はインクジェットプリンターの基本的な構成を示す構成図である。回転軸を有する記録媒体設置台１にロール状に巻かれた記録媒体２が設置される。記録媒体２はリアペーパーガイド３とプラテン５の間に備えられている搬送ローラー４とピンチローラー１４によって搬送され、リアペーパーガイド３、プラテン５、フロントペーパーガイド１９の上を通過し排出される。プラテン５の上部にはキャリッジ６が記録媒体２の搬送方向と直交する主走査方向に往復動作可能となるようにレール７に支持されている。キャリッジ６にはプリントヘッド２２が１つ以上搭載されており、プラテン５上の記録媒体２にインク滴を吐出する。まず、主走査方向の長さが記録媒体２よりも長い１次ヒーター８によってプリントヘッド２２から吐出され、記録媒体２に着弾した直後のインクとプラテン５上の記録媒体２を加熱することによって、インクに含まれる水分を蒸発させると共にインクを固めて記録媒体２に定着させる。次にフロントペーパーガイド１９上にインクが着弾した記録媒体２が搬送され、主走査方向の長さが記録媒体よりも長い２次ヒーター１３によってフロントペーパーガイド１９上の記録媒体２とその部分に着弾しているインクを、１次ヒーター８で加熱した温度よりも高い温度で加熱することによって、さらに水分を蒸発させると共にインクに含まれる樹脂同士が結合することで成膜し、記録媒体２に定着する。また、１次ヒーター８と２次ヒーター１３によってインクジェットプリンター内部の温度が上昇し、プリントヘッド２２の図示しないノズルプレートが乾燥するなどの弊害を防止するために、インクジェットプリンターの外壁に背面ファン１５を取付けて外気をインクジェットプリンター内に取り込むようになっている。

また、１次ヒーター８と２次ヒーター１３は赤外線放射式ヒーターであり、被加熱物に非接触である。また、１次ヒーター８と２次ヒーター１３は被加熱物に対する赤外線照射効率を高めるために、赤外線反射率の高いアルスター鋼鈑やステンレス材で形成されたリフレクター９ａとリフレクター９ｂが１次ヒーター８と２次ヒーター１３を覆うように設置されている。１次ヒーター８と２次ヒーター１３で加熱する温度は、１次温度センサー１０ａと２次温度センサー１０ｂによってそれぞれ１次ヒーター８と２次ヒーター１３が加熱する部分の記録媒体２の表面温度を測定し、１次ヒーター８と２次ヒーター１３への供給電力を制御することで測定箇所が所定の温度に保たれるように制御している。供給電力の制御は、例えばＯＮ、ＯＦＦ制御または供給電力の増減制御をする。また、１次温度センサー１０ａは１次ヒーター支持部材１２に、２次温度センサー１０ｂは温度センサー支持部材１７に固定されており、さらに１次温度センサー１０ａの記録媒体に対向する面と反対側の面に送風ファン２３ａ、２次温度センサー１０ｂにおける同様の箇所に送風ファン２３ｂが備えられている。また、吸気穴を有するフロントカバー２０と送風ファン２３ａを連通させる１次吸気ダクト１１と、吸気穴を有する２次ヒーターカバー２１と送風ファン２３ｂを連通させる２次吸気ダクト１６が備えられており、これらの吸気ダクトを介して外気を１次温度センサー１０ａと２次温度センサー１０ｂに送り込む仕組みになっている。また、２次温度センサー１０ｂと記録媒体２の間にある２次ヒーターカバー２１には穴１８が設けられ、２次温度センサー１０ｂは該穴１８を通して記録媒体２の表面温度を測定する。なお、１次温度センサー１０ａと２次温度センサー１０ｂ、送風ファン２３ａと送風ファン２３ｂは同一仕様のものを使用している。プラテン５上の温度すなわち記録媒体２の温度を一次ヒーター８のみならず、空気の流れを調整することによって一定に保つことができるので、高画質の記録が可能となる。

プラテン５に支持されている記録媒体２の表面の状態の測定を行う検出手段２４がキャリッジ６に備わっている。検出手段２４は記録媒体２の表面状態に応じた信号を出力する。

また、このインクジェットプリンター１の１次ヒーター８は、プラテン５の上部からプラテン５の方向を熱する構造となっているので、プラテン５上の記録媒体２は、全幅に亘ってほぼ均等に加熱することができる。

図２は、インクジェットプリンターのブロック図である。制御回路２５はインクジェットプリンターの全体の制御を司る制御回路である。記録手段２７は、記録ヘッド２２、記録ヘッド２２を搭載するキャリッジ６、記録ヘッド２２を記録媒体２の幅方向に往復走査させる機構を含み、記録媒体２に画像を記録する手段である。記録手段２７は制御回路２５によって制御される。キャリッジ６はキャリッジ移動手段２８によって記録媒体２の幅方向に、レール７に沿って移動する。キャリッジ移動手段２８は制御回路２５によって制御される。

搬送手段２９は、搬送ローラー４を含み、記録媒体２を搬送させる手段である。搬送手段２９は制御回路２５によって制御される。リニアエンコーダー２６はレール７に沿って配置された不図示のリニアスケールを検出し、キャリッジ６及び記録ヘッド２２の位置を検出する。検出結果は制御回路２５に出力され、制御回路２５がキャリッジ６及び記録ヘッド２２の位置を演算する。リニアエンコーダー２６は制御回路２５によって制御される。検出された位置に応じて記録手段２７からインクを吐出することで、所望の画像を記録することができる。

ＲＯＭ３１は、不揮発性メモリーであり、インクジェットプリンターを制御するプログラム、初期設定値などを記憶する。制御回路２５はこのプログラムに従って動作する。ＲＡＭ３０は、制御回路２５のワークメモリー、データの一時記憶などに使うメモリーである。

ヒーター制御手段３２は、１次ヒーター８と２次ヒーター１３への電力供給を制御し、温度を上下させることができる。ヒーター制御手段３２は制御回路２５の制御によって動作する。

非接触温度センサー３３は、１次温度センサー１０ａと２次温度センサー１０ｂを含む。非接触温度センサー３３は制御回路２５の制御によって動作し、計測した温度を制御回路２５に出力する。また、１次温度センサー１０ａはプラテン５上の記録媒体２の温度を計測し、２次温度センサー１０ｂは、フロントペーパーガイド１９上の記録媒体２の温度を計測し、夫々制御回路２５に出力する。制御回路２５は取得した温度に基づいてヒーター制御手段３２を制御して、１次ヒーター８と２次ヒーター１３への電力供給を制御する。すなわち目標温度より低ければ供給電力を増やし、目標温度より高ければ供給電力を下げる制御を行う。

検出手段２４は、プラテン５に支持され、記録媒体２の表面の状態を検出するセンサーである。記録媒体２の表面の凹凸を検出できる。検出手段２４は、制御回路２５の制御によって動作し、検出した結果を制御回路２５に出力する。検出手段２４によって取得した値に基づいて、制御回路２５は演算を行う。

吸着ユニット制御手段３４は、プラテン５に設けられた記録媒体２の吸引する不図示のファンを制御する手段である。記録媒体２を平板上のプラテン５に設けられた無数の吸引孔から、ファンを回すことでプラテン下に空気を吸い、負圧にし、吸引孔によって記録媒体を吸い付けることでインクの着弾面を平面状に維持する。また、吸着ユニット制御手段３４は、背面ファン１５の制御も行い、筐体内に供給する外気の量を調節することができる。これにより、筐体内の温度制御もできる。

図３は、記録媒体の状態を説明する図である。プラテン５上の記録媒体２の凹凸の状態を説明する図である。記録媒体２を許容温度以上に加熱すると、撓んでしまい、元に戻らなくなる。撓んだ状態でインクを吐出すると、凹凸に沿ってインクが流、記録画像が滲み、濃淡となって表れる。平坦部３５では、インクの滲みは無い。それに対して、凸部の頂点３７およびその斜面３６、斜面３８の部分では、インクの濃度は一定ではない。すなわち頂点３７の部分は薄く、斜面３６と斜面３８の部分もインクが流れるので薄く、斜面３６と斜面３８の基底部にインクが溜り濃くなる。これは斜面３６と平坦部３５の境の部分及び斜面３８と平坦部３９の境の部分で濃くなる。また、小凸部の頂点４１、及びその斜面４１、４２の部分でも同様に濃淡が生じるが、斜面の角度がなだらかなのでインクの濃度の差が頂点３７周辺よりは小さくなる。このような形成された画像の濃度の差が生じる。凹凸が斜面の角度が急なほど濃度の差が出やすい。これは、記録媒体２への加熱の条件によって変わる。

図４は、検出手段の一例を説明する図である。検出板４４は支軸４６に沿って回動する。バネ４５によって回動を規制する。検出板４４の底部４８がプラテン５上に平坦に支持された記録媒体２に撓みが無ければ当接しない位置に検出手段２４はキャリッジ６に配置されている。矢印方向がキャリッジ６の移動方向である。すなわち支持軸４６がキャリッジ６の移動方向に対して直角の方向に配置されている。

記録媒体２の撓みの許容量は、検出手段２４のキャリッジ６の配置位置によって設定できる。許容量以上の撓み、すなわち凸が有れば、検出板４８と記録媒体２が当接し、検出板４８が回動する。検出板４には検出突起４７が設けられている。光センサー４３が検出突起４７を検出している場合はＯＦＦ信号を、検出突起４７を検出していないときにはＯＮ信号を出力する。この信号が制御回路２５に出力される。バネ４５によって検出板４４は、当接していない場合は、所定の位置に戻る。

図５は、記録媒体の状態の検出を説明する図である。図５のＹ方向５０は記録媒体２の幅方向を示している。Ｚ方向５１はプラテン５上の記録媒体２の高さ方向を示している。Ｘ方向５２は記録媒体２の搬送方向を示している。頂点３７にインク滴が着弾した場合に、記録媒体２の斜面に沿ってインクが流れ、ドット５８が広がる。そのため濃度の高い部分と低い部分が生じる。同様に平坦部３９ではドット５９は、インクが斜面によって流れないので、ほぼ円形になる。また、頂点４１では、頂点３７に比べ斜面が緩やかなので、インクの流れが小さいものとなり、ドット６０のように広がりが小さくなる。このように、斜面の角度によってインクが流れ、ドットサイズ及び画像の濃度に差が生じる。凹凸が無い状態にすることで、画像品質が向上する。

二点鎖線で示した凸部を許容できる閾値の位置に検出手段２４をキャリッジ６にセットする。キャリッジ６を記録媒体２の幅方向に移動させたときに、検出手段２４は無検出状態５３、頂点３の前後は検出状態５４、平坦部３９の周辺は無検出状態５５、頂点４１の前後は検出状態５６、そこから端部までは無検出状態５７となる。検出手段２４の検出結果は、この検出手段２４の検出板４４の状態に応じて、ＯＦＦ６１、ＯＮ６２、ＯＦＦ６３、ＯＮ６４、ＯＦＦ６５の信号を制御回路２５に出力する。記録媒体２の表面が、平坦か否かを判断することができる。記録媒体２は１次ヒーター８の温度に応じて表面に歪みや反りが発生するので、高品質の画像を得るには、この１次ヒーター８の定着温度を記録媒体毎に正確に設定する必要がある。また、閾値は、取り付け位置に応じて可変可能である。

図６は、動作を説明するフローチャートである。まずステップＳ１で、１次ヒーター８を予め決められた定着温度の初期値に昇温する。次にステップＳ２で目標温度になったか確認する。目標温度になったらステップＳ３に移行する。

ステップＳ３で、確認パターンを印刷する。これは、記録媒体２の幅方向にベタ印刷を行う。ここで、記録媒体２に記録を行わなくとも、熱によって記録媒体２が変形するので、必ずしも記録を行う必要はない。しかし、確認パターンを記録することで、色の変化をみることができるので、目視によっても確かめることができるので、記録しても良い。
次にステップＳ４で、キャリッジ６を移動させ、検出手段２４によって記録媒体２の表面状態の検出を行う。

次にステップＳ５で、測定の結果を判断する。ＯＮ信号を検出したか否かを判断し、ＯＮ信号検出した場合は、ステップＳ７へ、しない場合はステップＳ６へ移行する。ＲＡＭ３０に一時的に格納する。
ステップＳ６では、現在のヒーター温度を適正値としてＲＡＭ３０に格納し、以後の画像形成の際に、この適正値を１次ヒーターの定着温度として用いる。

ステップＳ７では、１次ヒーターの温度を所定値低くする。この所定値は、例えば５℃で、記録媒体２の種類に応じて最適な温度の刻みで測定する。このステップを実行するということは、記録媒体２に撓みがあり、歪みや反りで凸部が発生したことを表しているので、記録媒体２に与える熱を小さくする必要がある。また、ヒーター温度の適正値として歪みや反りで凸部が発生する温度以上を設定しない処理となっている。温度を低くし、ステップＳ８で記録媒体２を熱による歪みや反りの影響ない部分がプラテン５に載るまで搬送する。その後ステップＳ１に進み、低くした温度を目標温度として再度処理を実施する。

図７は、インクジェットプリンターの外観図である。インクジェットプリンターの外観図である。インクジェットプリンター６６は、筐体６７を脚部６８で支えている。脚部６８は筐体６７の下面の両端方に固定される。フロントペーパーガイド１９に沿って、フロントペーパーガイド１９と２次ヒーターカバー２１の間の隙間から、記録媒体２が矢印６９で示される方向に排出される。

図８は、記録媒体の状態に応じた動作を説明するフローチャートである。通常印刷時の検出手段２４の制御のフローである。通常印刷が開始すると、ステップＳ１でキャリッジ６が記録媒体２の幅方向に走査して印刷をする。ステップＳ２で走査中に検出手段２４の出力の変化を検出する。出力に変化がない場合、ステップＳ３に進み印刷が終了したか、を判断する。印刷終了の場合は制御を終了する。終了でない場合はステップＳ１に戻り、次のラインの印刷をする。ステップＳ２で検出手段２４の出力に変化がある場合、キャリッジを緊急停止し（ステップＳ４）、制御を終了することで、プリントヘッドを保護する。このような処理を行うことで、検出手段２４によってヒーターの温度制御も行うが、温度制御時の検出値と印刷を止める時の比較する検出値に差を設けることで、記録媒体２が熱によって予期せぬ変形が生じた場合であっても、好適に印刷を止めることができる。

本発明は、インクジェットプリンターに利用できる。

１ 記録媒体設置台
２ 記録媒体
３ リアペーパーガイド
４ 搬送ローラー
５ プラテン
６ キャリッジ
７ レール
８ １次ヒーター
９ａ リフレクター
９ｂ リフレクター
１０ａ １次温度センサー
１０ｂ ２次温度センサー
１３ ２次ヒーター
１４ ピンチローラー
１９ フロントペーパーガイド
２２ プリントヘッド
２３ａ 送風ファン
２３ｂ 送風ファン
２４ 検出手段

Claims (5)

1. インクを記録媒体に吐出してドットを形成する複数のノズルを備える記録ヘッドと、
   前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
   前記記録ヘッドを搭載し、前記記録媒体の前記搬送方向に交差する方向に前記記録ヘッドを往復走査するキャリッジと、
   前記記録ヘッドの走査方向に沿い、前記往復走査する前記記録ヘッドに対向する位置に配置され、前記記録媒体を支持するプラテンと、
   前記プラテンに対向する位置であって前記記録ヘッドより離れた位置に配置され、前記プラテン方向に赤外線を照射するメインヒーターと、
   前記プラテンに支持され、前記ヒーターによって加熱された前記記録媒体の温度を測定するメイン温度センサーと、
   前記メインヒーターを前記メイン温度センサーの測定温度に基づいて前記メイン温度センサーの測定対象を予め決められた温度に制御し、前記記録媒体に前記記録ヘッドからインクを吐出する制御をする制御手段と、
   を有し、前記記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置において、
   前記キャリッジに搭載され、前記記録媒体の表面からの距離が許容範囲か否かを検出する検出手段を有し、
   前記制御手段は、前記記録媒体を前記メインヒーターで所定温度に加熱し、該所定温度の前記記録媒体の表面の状態を前記検出手段で検出し、
   該検出の結果が前記許容範囲内の場合に、該所定温度を前記メインヒーターの設定温度とし、前記許容範囲外の場合は、該所定温度以上を前記メインヒーターの設定温度とはしない検査制御を、前記所定温度を段階的に可変して行うことを特徴とするインクジェットプリンター。
2. 前記プラテンの前記記録媒体の搬送方向の下流側に、前記記録媒体を案内するペーパーガイドと、前記ペーパーガイドに対向する位置にサブヒーターと、前記サブヒーターによって加熱された前記記録媒体の温度を測定するサブ温度センサーを備え、
   前記制御手段は更に前記サブヒーターを前記サブ温度センサーの測定温度に基づいて前記サブ温度センサーの測定対象を制御し、
   前記制御手段は、前記サブヒーターを前記メインヒーターで加熱する前記記録媒体の温度と同じ温度になるように制御することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンター。
3. 前記検出手段は、前記記録媒体までの距離を計測する距離検出手段であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットプリンター。
4. 前記制御手段は、前記検出手段で検出する前に、所定のテストパターンを記録することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のインクジェットプリンター。
5. 前記検出手段の検出結果が、前記許容範囲外であって、前記記録媒体と前記記録ヘッドが接触する距離である場合に、前記キャリッジを停止させジャムを防止することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンター。

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