JP2016016586A - 画像形成装置 - Google Patents
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上記液滴吐出ヘッドを位置変更可能に支持する支持手段を備え、該支持手段により該液滴吐出ヘッドのノズル位置を該搬送方向に関して所望の位置となるよう位置変更を行い、その位置に支持した状態で液滴を吐出して画像形成を行うことを特徴とするものである。
上記複数の液滴吐出ヘッドをそれぞれ位置変更可能に支持する支持手段を備え、該支持手段により該複数の液滴吐出ヘッドのノズル位置が該搬送方向と直行する方向に関して所望の位置となるよう位置変更を行い、その位置に支持した状態で液滴を吐出して画像形成を行うことを特徴とするものである。
本発明の係る画像形成装置の第一の実施形態であるシリアル型のインクジェット記録装置について説明する。
図1は、第一の実施形態にかかるシリアル型のインクジェット記録装置の構成例を示す斜視図であり、図2は同記録装置の機構部の構成例を示す側面図である。
シリアル型のインクジェット記録装置100は、装置本体の内部に印字機構部103等を収納し、装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録紙130を積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい)104を抜き差し自在に装着されている。また、記録紙130を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ105を有している。給紙カセット104あるいは手差しトレイ105から給送される記録紙130を取り込み、印字機構部103によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ106に排紙する。
図3は、上記インクジェット記録装置100に搭載される液滴吐出ヘッド1をノズル面側から見た外観斜視図である。液滴吐出ヘッド1のノズル面は、複数のノズル3を等間隔に形成したノズル列を2列有するノズル板2で形成される。液滴吐出ヘッド1の側面は、フレーム部材4で覆われる。
図4は、液滴吐出ヘッド1と保持板5とをノズル面側から見た模式的な平面図である。液滴吐出ヘッド1は、中央部に液滴吐出ヘッド1のフレーム部材4が固定される穴を有する保持板5に、フレーム部材4を介して固定されており、フレーム部材4の周りに保持板5が接合された構造となっている。保持板5のノズル板2側の面には、ボイスコイルアクチュエータGの構成部材である駆動用コイルCが固定されている。駆動用コイルCとしては、フレーム部材4に対してY軸方向の両端側(図中上下)に2個ずつ配置した駆動用コイルC1〜C4と、X軸方向の両端側(図中左右)に2個ずつ配置した駆動用コイルC5〜C8の計8個を有している。
この際、上辺Ccと下辺Cdにも力が生じるが、これらの力は互いに打ち消し合うので保持板5には力を及ぼさない。すなわち、移動方向であるF1方向及びF2方向と垂直な方向に関しては、フリーとなる。駆動用コイルCへの給電を停止すると、F1方向またはF2方向の駆動力が失われて、保持板5は移動不能となる。
この構成では、図4に示すコイルC1〜C4により液滴吐出ヘッド1のY軸方向両端側(図中上下)に形成されたボイスコイルアクチュエータG1〜G4を駆動することで、Y軸方向(図中上下方向)液滴吐出ヘッド1を移動させることができる。また、コイルC5〜C8により液滴吐出ヘッド1のX軸方向両端側(図中左右)に形成されたボイスコイルアクチュエータG5〜G8を駆動することで、X軸方向(図中左右方向)に液滴吐出ヘッド1を移動させることができる。
まず、画像形成に先立ち、ボイスコイルアクチュエータGにより液滴吐出ヘッドを、基体10に対して、X軸方向、Y軸方向、または、回転方向に移動させて、所望の基準位置となるよう調整を行う。なお、この基準位置の調整は、ボイスコイルアクチュエータGを用いなくとも、他の方法でも構わない。基準位置調整後、ボイスコイルアクチュエータGにより液滴吐出ヘッド1を所望の位置に変更しながら印字を行う。
このように、シリアル型のインクジェット記録装置100において、高解像度印字や高速印字が可能となる。
本発明の係る画像形成装置の第二の実施形態であるライン型のインクジェット記録装置について説明する。
図13は本実施形態に係るライン型のインクジェット記録装置の構成例を示す断面図である。同図に示すように、ライン型のインクジェット記録装置400における画像形成部402は、例えばイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C),ブラック(K)の各色の液滴を吐出する液滴吐出装置411y、411m、411c、411kをそれぞれ備えている。液滴吐出装置411y、411m、411c、411kは、後述する4個のライン型ヘッド420y、420m、420c、420kと各ライン型ヘッドにインクを供給するサブタンクとを一体化して構成する。そして、各液滴吐出装置411y、411m、411c、411kは、液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ413に装着されている。
図14は、ライン型ヘッド420をノズル面側からみた平面図である。ライン型ヘッド420は、用紙搬送方向(Y軸方向)に直交する方向(X軸方向)に長尺なアレイベース(枠体)442上に複数の液滴吐出ヘッド1a〜1fが千鳥状に配列されている。各液滴吐出ヘッド1a〜1fの基本的な構成は第一の実施形態で説明したものと同じであるため、説明を省略する。但し、ライン型のインクジェット記録装置400では、2列のノズル列が用紙搬送方向(Y軸方向)に直交する方向(X軸方向)に沿って配置される。
図14に示すように、本実施形態のライン型のインクジェット記録装置400では、各液滴吐出ヘッド1のノズル列が用紙搬送方向に直交する方向(X軸方向)に沿うように配置し、X軸方向に3個、Y軸方向に2個の千鳥状に配列した構成のヘッドユニットとしてのライン型ヘッド420を用いる。このようなライン型ヘッド420を固定した状態で、記録紙をY軸方向に搬送しながらインク滴を吐出していく。
インクジェット記録装置では、基準位置調整に用いる位置検出センサ7を備えている。図16では、位置検出センサとしてライン方式のセンサを図示しているが、スキャン方式のセンサでも構わない。位置検出センサ7の検出精度としては、狙いとするの解像度の倍以上であることが望ましい。例えば、600dpiの解像度の画像形成を行うものであれば、1200dpi以上の検出精度、1200dpiの解像度の画像形成を行うものであれば、2400dpi以上の検出精度が得られる位置検出センサが望ましい。
図17は、ライン型のインクジェット記録装置の印字時の液滴吐出ヘッドの位置変更の一例の説明図であり、(a)は高速印字モード時、(b)は高解像度印字モード時である。
図17(a)の高速印字時は、Y軸方向に配列された二つの液滴吐出ヘッドの位置関係を、同じドットを打つ線上にならべるように、X軸方向両端側(図中左右)に形成されたボイスコイルアクチュエータを駆動して液滴吐出ヘッドの位置制御を行う。これにより、同じ位置での印字ドット数が増えるため高速印字が可能となる。
なお、本実施形態では、Y軸方向に二つの液滴吐出ヘッドを配列した構成を用いて説明したが、Y軸方向に三つの液滴吐出ヘッドを配列した構成では三つの液滴吐出ヘッドの位置を、1/3ピッチずつ、ずれるように、液滴吐出ヘッドの位置制御を行う。
図19は、液滴吐出ヘッドの線膨張に対する位置変更の説明図である。液滴吐出ヘッド1の吐出駆動アクチュエータとしてPZTなどの圧電膜を用いた場合は、圧電膜が駆動により熱を持つため、液滴吐出ヘッド全体の温度が次第に上昇する。また、液滴吐出ヘッドのノズル板等の構成部品にSUS材を使用しているため、温度上昇によってSUS材が線膨張する。これにより、図19(a)から(b)に示すように、液滴吐出ヘッド全体が僅かに伸びる方向に変形し、ノズル3のピッチが広がる。このようなノズル3のピッチの変化をキャンセルするよう、図19(c)に示すように、ボイスコイルアクチュエータGの駆動して液滴吐出ヘッドを回転する。この際、ノズル列方向が斜めになるが、ノズルからの吐出タイミングを列方向で少しずつ、ずらすことで、斜め方向でも印字が可能となる。
(態様A)
ノズル3から液滴を吐出する液滴吐出ヘッド1を記録媒体の搬送方向と直交する方向に移動させながら液滴を吐出して画像形成をおこなうシリアル型のインクジェット記録装置100などの画像形成装置において、
液滴吐出ヘッドを位置変更可能に支持するボイスコイルアクチュエータGなどの支持手段を備え、支持手段により液滴吐出ヘッドのノズル位置が該搬送方向に関して所望の位置となるよう位置変更を行い、その位置に支持した状態で液滴を吐出して画像形成を行う。
例えば、液滴吐出ヘッドを搬送方向と直交する方向に移動する往路と復路とで、ノズルの位置が搬送方向にずれるように位置変更する。これにより、往路で吐出される液滴と、復路で吐出される液滴の位置がずれ、搬送方向の解像度が上がる。一方、液滴吐出ヘッドを搬送方向と直交する方向に移動する往路と復路とで、記録媒体を移動させ、ノズルの位置が搬送方向に同じとなるように支持した状態で液滴を吐出することで、高速印字が可能になる。このため、液滴吐出ヘッド自体のノズル数や、ノズル密度が同じであっても、液滴吐出ヘッドの位置変更ができないように固定された構成に比べて、高解像度印字、または、高速印字が可能となる。
ノズル3から液滴を吐出する液滴吐出ヘッド1を複数所定の配列で配置したライン型ヘッド420などのヘッドユニットを固定し、記録媒体を搬送しながらヘッドユニットの複数の液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して画像形成をおこなうライン型のインクジェット記録装置400などの画像形成装置において、
複数の液滴吐出ヘッドをそれぞれ位置変更可能に支持するボイスコイルアクチュエータGなどの支持手段を備え、支持手段により複数の液滴吐出ヘッドのノズル位置が搬送方向に関して所望の位置となるよう位置変更を行い、その位置に支持した状態で液滴を吐出して画像形成を行う。
例えば、記録媒体の搬送方向に対して複数の液滴吐出ヘッドのノズル位置を重なるよう、支持手段により各液滴吐出ヘッドのアレイベースなどの枠体に対する位置を変更して、ノズルから液滴を吐出することで、高速印字が可能となる。また、記録媒体の搬送方向に対して複数の液滴吐出ヘッドのノズル位置をずらすように、支持手段により各液滴吐出ヘッドのアレイベースなどの枠体に対する位置を変更して、ノズルから液滴を吐出することで、高解像度印字が可能となる。このため、液滴吐出ヘッド自体のノズル数や、ノズル密度が同じであっても、液滴吐出ヘッドが枠体に対して固定された構成に比べて、高速印字、または、高解像度印字が可能となる。
(態様A)または(態様B)において、支持手段として、基体などの装置本体側に固定される一対のヨーク板Eと、ヨーク板Eの一方の内側に固定されたN極とS極とを有する永久磁石Mなどの磁界発生部材と、液滴吐出ヘッド1に固定され、磁束発生部材に対向する駆動用コイルCとからなるボイスコイルアクチュエータGなどのボイスコイルモータ方式のアクチュエータを用いる。
(態様C)において、液滴吐出ヘッド1の記録媒体の搬送方向の端部、及び、搬送方向と直交する方向の端部を上記ボイスコイルモータ方式のアクチュエータで支持し、かつ、搬送方向の端部または搬送方向と直交する方向の端部の少なくとも一方は複数のボイスコイルモータ方式のアクチュエータで支持する。
(態様C)乃至(態様D)の何れかにおいて、液滴吐出ヘッドは、基体などの装置本体側にボールベアリングを介して保持されている。
これによれば、上記第一の実施形態について説明したように、ボイスコイルアクチュエータGによる液滴吐出ヘッドの動きがスムーズにできる。
(態様A)乃至(態様E)の何れかにおいて、アクチュエータよる液滴吐出ヘッドの移動距離が0〜200[μm]の範囲である。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッド1をノズルの1ピッチ以内で位置変更するよう対応可能である。
(態様B)乃至(態様F)の何れかにおいて、複数の液滴吐出ヘッドのノズル位置が搬送方向に関して重なる位置になるよう支持手段が複数の液滴吐出ヘッドを位置変更して各液滴吐出ヘッドを支持する高速印字モードと、複数の液滴吐出ヘッドのノズル位置が該搬送方向に関してずれる位置になるよう支持手段が複数の液滴吐出ヘッドを位置変更して支持する高解像印字モードとを有する。
これによれば、上記第二の実施形態について説明したように、複数のヘッドのノズル位置が記録媒体の搬送方向に関して重なる位置、または、ずれる位置をとるよう選択することができる。このため、従来の複数の液滴吐出ヘッドを基体に固定した状態でノズルから液滴を吐出させる構成よりも、さらなる高速印字、または、高解像度印字が可能となる。
(態様A)乃至(態様G)の何れかにおいて、液滴吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴の位置を検出する位置検出手段を設け、位置検出手段の検出結果に基づき支持手段により液滴吐出ヘッドを位置変更して液滴吐出ヘッドを所定の基準位置に調整する。
これによれば、上記第二の実施形態について説明したように、アクチュエータにより液滴吐出ヘッドの位置調整をする際に、液滴吐出ヘッドの枠体に対する基準位置を調整することができる。このため、上記画像形成時における、液滴吐出ヘッドをより正確に所望の配置とすることができる。また、液滴吐出ヘッドは基体に固定された構成ではないため、使用に伴い、基準位置がずれてくるおそれがある。このため、基準位置の再調整し、経時においても、液滴吐出ヘッドを正確に所望の配置とすることができる。特に、上記第二の実施形態のように、複数の液滴吐出ヘッドを用いる構成では、ノズル列同士の間隔、ノズル列同士の平行度を調整でき、有効である。
(態様H)において、位置検出手段の検出結果の履歴を蓄積し、検出結果の履歴に基づいて液滴吐出ヘッドの位置の変動を予測し、予測に基づいて支持手段により液滴吐出ヘッドの基体に対する位置調整を行う。
これによれば、過去のデータに基づき、その位置をフィードバックして位置調整を行うことで、最短の位置移動で効率よく液滴吐出ヘッドの基準位置の調整が行える。
(態様H)または(態様I)において、ノズルから吐出する液体の特性または温度の情報を取得し、該液体の特性または温度の情報に基づいて上記アクチュエータを駆動して該液滴吐出ヘッドの上記基体に対する位置調整を行う。これによれば、液体の特性や温度によらず、ノズル位置を所望の位置に調整することができる。
画像形成時に、ノズルの位置を高速印字または高解像度印字に適した位置になるよう、ボイスコイルアクチュエータなどの支持手段により液滴吐出ヘッドの位置を変更し、その位置に支持した状態で液滴を吐出して画像形成を行う本発明の技術思想とは異なる。
2 ノズル板
3 ノズル
4 フレーム部材
5 保持板
6 ボールベアリング
7 押さえ部材
8 ネジ
10 基体(枠体)
10a 開口部
50 位置検出センサ
100 シリアル型のインクジェット記録装置
400 ライン型のインクジェット記録装置
411 液滴吐出装置
413 ヘッドホルダ
420 ライン型ヘッド
442 アレイベース(枠体)
462 開口部
G ボイスコイルアクチュエータ
C コイル
E ヨーク部
M 永久磁石
Claims (10)
- ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを記録媒体の搬送方向と直交する方向に移動させながら液滴を吐出して画像形成をおこなう画像形成装置において、
上記液滴吐出ヘッドを位置変更可能に支持する支持手段を備え、該支持手段により該液滴吐出ヘッドのノズル位置が該搬送方向に関して所望の位置となるよう位置変更を行い、その位置に支持した状態で液滴を吐出して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。 - ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを複数所定の配列で配置したヘッドユニットを固定し、記録媒体を搬送しながら該ヘッドユニットの複数の液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して画像形成をおこなう画像形成装置において、
上記複数の液滴吐出ヘッドをそれぞれ位置変更可能に支持する支持手段を備え、該支持手段により該複数の液滴吐出ヘッドのノズル位置が該搬送方向と直行する方向に関して所望の位置となるよう位置変更を行い、その位置に支持した状態で液滴を吐出して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または2に記載の画像形成装置において、上記支持手段として、上記液滴吐出ヘッドを装置本体に搭載する枠体に固定される一対のヨーク板と、該ヨーク板の一方の内側に固定されたN極とS極とを有する磁界発生部材と、該液滴吐出ヘッドに固定され、該一対のヨーク板に挟まれた空間で該磁束発生部材に対向する駆動用コイルとからなるボイスコイルモータ方式のアクチュエータを用いることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項3に記載の画像形成装置において、上記液滴吐出ヘッドの上記記録媒体の搬送方向の端部、及び、該搬送方向と直交する方向の端部を上記ボイスコイルモータ方式のアクチュエータで支持し、かつ、該搬送方向の端部または該搬送方向と直交する方向の端部の少なくとも一方は複数のボイスコイルモータ方式のアクチュエータで支持するように設けたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項3または4に記載の画像形成装置において、上記液滴吐出ヘッドが、ボールベアリングを介して上記枠体に支持されていることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1乃至5の何れかに記載の画像形成装置において、上記ボイスコイルアクチュエータよる上記液滴吐出ヘッドの移動距離が0〜200[μm]の範囲であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項2乃至6の何れかに記載の画像形成装置において、上記複数の液滴吐出ヘッドのノズル位置が該搬送方向に関して重なる位置になるよう上記支持手段が該複数の液滴吐出ヘッドを位置変更して各液滴吐出ヘッドを支持する高速印字モードと、該複数の液滴吐出ヘッドのノズル位置が該搬送方向に関してずれる位置になるよう該支持手段が該複数の液滴吐出ヘッドを位置変更して支持する高解像印字モードとを有することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1乃至7の何れかに記載の画像形成装置において、上記液滴吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴の位置を検出する位置検出手段を設け、該位置検出手段の検出結果に基づいて上記支持手段により該液滴吐出ヘッドを位置変更して該液滴吐出ヘッドを所定の基準位置に調整することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項8に記載の画像形成装置において、上記位置検出手段の検出結果の履歴を蓄積し、該検出結果の履歴に基づいて上記液滴吐出ヘッドの位置の変動を予測し、該予測に基づいて上記支持手段により該液滴吐出ヘッドを位置変更して該液滴吐出ヘッドを所定の基準位置に調整することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項8または9に記載の画像形成装置において、ノズルから吐出する液体の特性または温度の情報を取得し、該液体の特性または温度の情報に基づいて上記支持手段により該液滴吐出ヘッドを位置変更して該液滴吐出ヘッドを所定の基準位置に調整することを特徴とする画像形成装置。
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