JP5488057B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
インクジェット記録方式は、電子写真記録方式と比較して構成が簡易であることから、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像形成装置に適用されている。
このような画像形成装置は、作像エンジンの主要部分が記録ヘッド、インク及び記録紙から構成され、記録ヘッドに近接された領域で記録紙が搬送されるため、紙粉、埃等がノズルに付着しやすい。その結果、ノズルから吐出される液滴の飛翔方向が乱れたり、ノズルが閉塞したりして、画像品質や信頼性が低下する。
特許文献1の第7図、第8図、及び第9図には、中間転写体上へのインクジェット記録方式の代表的なバリエーションが記載されている。
第8図は、記録ヘッドが同時に複数箇所で画像を形成可能な構成を有し、記録ヘッドの移動と転写ドラムの回転とを同時に行うことにより、転写ドラム上で画像が螺旋状に形成される装置を表している。
第9図は、印字領域の全域に亘るフルライン型のノズルを有する記録ヘッドを用いた装置を表している。
安価な小型の記録ヘッドが適用できる方式として、特許文献1の第7図のような構成が挙げられる。しかしながら、高速印字を実現するためには記録ヘッドのノズル列は中間転写体の移動方向(回転方向)に複数配列される必要があるため、ドット位置ズレの観点から中間転写体の曲率を大きくすることは困難であり、結果として非常に大径のドラム形状が必要となる。
ドラムが大きくなればなるほど一般に回転慣性は増し、ドラムの間欠動作時における位置制御が非常に困難となり、高速化が困難である。
例えば、説明の簡略のために二つの記録ヘッドを用いた図14の構成について考える。図14(a)と図14(b)は異なる視点から見た記録ヘッド配置状態の概略である。色が異なる二つの記録ヘッド(A色ヘッド)71、(B色ヘッド)72が一時停止状態にて転写体(転写ドラム)3は図14(a)の反時計周りに回転することで、転写ドラム3の周囲に帯リング状の画像を形成する。図14(b)において、符号71a、72aはそれぞれノズル列を示している。
このような間欠的な記録ヘッドの移動を繰り返しながら転写ドラム3上の画像領域全体に画像を形成する。
図15は、9回分の帯リング状画像を形成した後の転写体表面の展開図を示す。このような方法によれば、転写体表面は等速移動し続けることが可能なため、転写ドラムを間欠動作させる必要が無いために、副走査方向(転写体移動方向)の位置決めの制御性が非常に高まるが、一方で、記録ヘッドの移動には間欠動作が必要なため、主走査方向における帯リング状画像の隣接に関する位置決め(インク着弾位置精度)の制御性は低い。
例えば、説明の簡略のために二つの記録ヘッドを用いた図14の構成について、転写体は図14(a)の反時計周りに回転し、一方で二つの記録ヘッドは図14(b)の向かって右方向に等速移動することで、それぞれの記録ヘッドは転写体上に螺旋状のパターンを形成できる。
図16(c)から分かる通り、図14のように記録ヘッドを単純に転写体の移動方向(回転方向)において直列にタンデム配置した場合には、A色とB色の転写体上における着弾順序が異なるストライプ状の領域が生じる。
中間転写体上での着弾順序の違いは、具体的には図17の例に示すような液滴形状の違いを生じやすい。つまり、先に着弾したカラー液滴に対して一部が重なる形で次のカラー液滴が着弾した場合、後の液滴が先の液滴の一部を押し退けやすくなったり、後の液滴が先の液滴の一部を覆いやすくなるために、図18の写真画像に示すように、着弾順序が違うことにより合一した液滴内での色材の分布状態が微妙に異なる。
さらに、最終的に記録紙に転写された際には、色材の分布状態の違いによる色むらに加え、転写体上の下層のインク層が転写残を起こしやすい現象や、転写体上の上層のインク層が記録紙の内部深層に浸透し易いといった現象などが複合的に寄与した結果、着弾順序の違いによる色むらがさらに増長されてしまう。
D=W×S/L (式1)
D=W×(S/L+N) (式2)
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記複数のノズルのそれぞれが、前記回転方向と交差する方向に配列された複数のノズルからなるノズル列であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1又は3に記載の画像形成装置において、前記複数のノズルが前記中間転写体の回転方向に所望の離間幅を有して配置されていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記複数のノズルは同一の軌跡で移動することを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記複数のノズルが1つのキャリッジに設けられ、前記キャリッジを前記回転方向と交差する方向に移動させて前記中間転写体上に画像を形成し、前記ノズルのインク吐出を停止した状態で前記キャリッジを逆方向に戻して画像形成を再開することを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記複数のノズルを個別に前記回転方向と交差する方向に移動させる移動手段を有していることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の画像形成装置において、前記複数のノズルをそれらの位置関係を維持した状態で前記回転方向と交差する方向に移動させて前記中間転写体上に画像を形成し、前記ノズルの位置ずれを逆態様に変えた状態で且つそれらの位置関係を維持した状態で逆方向に移動させながら前記中間転写体上に画像を形成することを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、請求項1〜11のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記ノズルがフルカラーを形成可能な色数設けられていることを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、請求項1〜11のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記記録ヘッドと前記中間転写体とがそれぞれ複数組設けられ、前記各記録ヘッドと前記各中間転写体との間に電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記記録ヘッドから吐出された直後の色材液が、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間で一時的にブリッジを形成するように吐出され、前記ブリッジ形成中に色材液に含まれる水が電気分解されることで通電がなされ、前記色材液は前記電気分解によって凝集する成分を含んだ水溶性の液であり、前記各中間転写体に形成された画像を転写手段により被記録材に順次転写することを特徴とする。
また、短時間に所望サイズの画像を形成することができるためプリント生産性の向上を図ることができる。
例として32.5056mmの印字幅を有するヘッドを用いた実施例を記載する。ノズル面に対し非接触な状態にて、回転可能な中間転写ローラ(中間転写ドラム)を設置する。インクジェットヘッド幅が紙幅よりも小さいことから、一旦中間転写ローラ表面に用紙面に対応する画像を形成してから一括転写する必要がある。
よって、中間転写ローラの周長は用紙の長さよりも長くする必要があり、ここではA4用紙の横送りが可能な周長240mmの中間転写ローラを使用する。中間転写ローラ上への画像形成に関しては、インク滴の合一や滲みによる画質劣化が生じないよう、幾つかの付加的な機構が設けられていることが好ましいが、ここでは詳細の説明や図示は省略する。
具体的には、特許文献2(低表面エネルギー中間転写体への泡状のインク凝集処理液塗布)、特許文献3(導電性中間転写体での電気化学的反応によるインク凝集プロセス)、特許文献4(低表面エネルギー中間転写体への乳化状のインク凝集処理液塗布)、などに記載されている機構や構成とすることで実現することが可能であり、適用可能な中間転写ローラの材質に関してはそれぞれの機構や構成に則ったものを適用すれば良く、ここでは具体的な指示はしない。
インクジェットヘッドのノズル面と中間転写ローラとのギャップは、インク着弾精度の向上を狙って狭くすることが好ましく、1mmよりも十分に小さいことが好ましく、より具体的には約100μmとするのが良い。中間転写ローラの表面には、付着した不要なインク成分や用紙から不用意に供給される紙粉や埃等を除去清掃するために、図示されないクリーニング機構が設置されており、中間転写体を複数回転しながら画像形成をしている最中には退避しており、用紙への一括転写が行われた直後に一時的に当接させてクリーニング機能を作用させる構成となっている。
図1乃至図3に基づいて第1の実施形態を説明する。なお従来例と同一部分は同一符号で示す。
図1は、色むらの課題を生じてしまう図14の構成に対する、本発明の原理を示す概要構成図である。本実施形態に係るインクジェット方式の画像形成装置(例えばインクジェットプリンタ)は、記録液(色材液)としてのインクを中間転写体としての中間転写ドラム3上に画像信号に応じて記録ヘッドから吐出し、中間転写ドラム3上に形成された画像を被記録材としての図示しない用紙に転写する構成を有している。
図1(a)に示すように、記録ヘッドは、A色ヘッドであるノズルヘッド1と、B色ヘッドであるノズルヘッド2とから構成され、ノズルヘッド1、2は後述するキャリッジに一体に設けられている。ノズルヘッド1、2は、インクを吐出する複数の単位ノズルが中間転写ドラム3の回転方向と交差(直交)する用紙の幅方向(図1(b)の「幅」方向)に配置されたノズルとしてのノズル列を有している。
ここで、中間転写ドラム3の「回転方向」は、「中間転写体の駆動方向」、「中間転写体表面の移動方向」ともいうことができ、中間転写ドラムの「回転方向と交差する方向」は、「中間転写ドラムの軸方向」ともいうことができる。以下においては、それぞれ「回転方向」と「幅方向」に統一して説明する。
すなわち、中間転写ドラム3の回転方向における下流側のノズルヘッド1に対して、上流側のノズルヘッド2は幅方向内方にずらして配置されている。中間転写ドラム3の周長は240mmである。
図2(b)は、図1(b)の各ノズルヘッドにおけるノズル列の位置関係をより具体的に示したものである。
一つのノズル列が受け持つ幅方向の作像幅をW、中間転写ドラム3の周長をL、ノズルヘッド1のA色ノズル列1aとノズルヘッド2のB色ノズル列2aとの間における中間転写ドラム3の回転方向における間隔をSとした場合に、A色ノズル列の端部とB色ノズル列の端部のずれ幅Dが、
D=W×(S/L) (式1)
を満たす関係となっている。より具体的には、以下のような構成とした。
W=32.5056mm
S=20mm
L=240mm
よって、中間転写ドラム3上の画像領域全体において、各色の作像順序が同一となった結果、色むらの無い均一性の高い高画質な画像を形成することが可能となる。
また、離間幅Sを以下のように変更し、それに伴い(式1)より算出されるずれ幅Dを用いて同様に実施してみた。
W=32.5056mm
S=40mm
L=240mm
(式1)より、D=5.42mmとなる。
この場合においても、上記と同様にA色ノズル列による螺旋状画像の位置とB色ノズル列による螺旋状画像の位置とを、幅方向において完全に一致させることが可能となり、中間転写ドラム3上の画像領域全体において、各色の作像順序が同一となった結果、色むらの無い均一性の高い高画質な画像を形成することが可能となる。
W=32.5056mm
S=60mm
L=240mm
(式1)より、D=8.13mmとなる。
この場合においても、上記と同様にA色ノズル列による螺旋状画像の位置とB色ノズル列による螺旋状画像の位置とを、幅方向において完全に一致させることが可能となり、中間転写ドラム3上の画像領域全体において、各色の作像順序が同一となった結果、色むらの無い均一性の高い高画質な画像を形成することが可能となる。
図示しない移動機構により幅方向に移動可能なキャリッジ5には、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックからなる4色のノズルヘッド6Y、6M、6C、6Bが固定されている。各ノズルヘッドの配置は、中間転写ドラム3の回転方向上流側側が幅方向内方に大きくずれる配置態様である。
各ノズルヘッド間のずれ量は、上式に基づいて設定されており、隣接するノズルヘッド間のずれ量をD=2.71mmとした場合には、一番上流側のノズルヘッドと一番下流側のノズルヘッドでのずれ量の和は、8.13mmとなっている。
中間転写ドラム3が図3(b)の上方向に回転移動すると同時に、キャリッジ5が右方向へ等速移動することにより、中間転写ドラム3上の画像領域全体において、4色分の作像順序を同一とすることができる。
印字幅が32.3363mmのノズルヘッドを用いた場合、中間転写ドラム3が10周弱回転することでA4用紙横搬送時の主走査幅全域に画像を形成することができ、キャリッジ5が中間転写ドラム3の右端に到達した時点で、ノズルヘッドからのインク吐出は一旦停止し、直ちにキャリッジ5は左端の初期位置に戻される。
また、転写部位を通過後の中間転写ドラム3の表面は図示されないクリーニング手段によりクリーニングされ、クリーニング手段は次の作像に備えて離間される。クリーニングの完了した中間転写ドラム3の表面に対しては、再びキャリッジ5の右方向移動に伴った次の作像が実行される。その結果、記録用紙上には、色むらの無い均一性の高い高画質なフルカラー画像が形成されることが確認された。
図3で示した実施形態においては、キャリッジ5の一方向走査(右移動)時のみで作像を行うことができ、次の作像にあたってはノズルヘッドが非吐出状態のキャリッジ5を高速で初期位置(図中左端)に戻す必要がある。
本実施形態ではこの動作に掛かるエネルギーと時間の無駄を省くために、キャリッジ5の双方向走査に対応できるようにしたことを特徴としている。
本実施形態におけるノズルヘッド6Y、6M、6C、6Bはキャリッジ5に支持されてはいるが固定はされておらず、キャリッジ5に対して幅方向に移動可能に支持されている。
すなわち、キャリッジ5には各ノズルヘッド6Y、6M、6C、6Bを個別に幅方向に移動する不図示の移動機構が設けられている。移動機構としては、例えばモータを駆動源とするギア機構やエアー源を駆動力とする機構を採用できる。
これにより、キャリッジ5の双方向走査への対応が可能となる。キャリッジ5の双方向走査時における、キャリッジ内の各ノズルヘッドのずれ量は第1の実施形態と同様とすることで、記録用紙上に色むらの無い均一性の高い高画質なフルカラー画像を第1の実施形態よりも高速で形成できることが確認された。
図5は、色むらの課題を生じてしまう図14の構成に対する、本発明の構成の概略図を示す(図3相当図)。図5(b)に示すように、ノズルヘッド間の位置を、完全直列状態から適当量ずらした構成となっている。
上記実施形態では、中間転写ドラム3の回転方向上流側のノズルヘッドを幅方向内方(幅方向中央部側)にずらす構成としたが、本実施形態では外側にずらす構成としている。
図6(b)は、図5(b)の各ノズルヘッドにおけるノズル列の位置関係をより具体的に示したものである。一つのノズル列が受け持つ作像幅をW、中間転写ドラム3の周長をL、A色ヘッドのA色ノズル列とB色ヘッドのB色ノズル列との回転方向における間隔をSとした場合に、A色ノズル列の端部とB色ノズル列の端部のずれ幅Dが、
D=W×(S/L+N) (式2、但し、N=−1)
の関係となっている。より具体的には、以下のような構成とした。
W=32.5056mm
S=20mm
L=240mm
その結果、図6(a)に示されるように、A色ノズル列による螺旋状画像の位置とB色ノズル列による螺旋状画像の位置とを、幅方向において完全に一致させることが可能となる。よって、中間転写ドラム3上の画像領域全体において、各色の作像順序が同一となるため、色味均一性の高い高画質な画像を形成することが可能となる。
また、第1の実施形態においてはB色ノズル列による螺旋状画像から距離Sだけ遅れてA色ノズル列による螺旋状画像が重ね書きされるのに対して、本実施形態においてはB色ノズル列による螺旋状画像から距離S+L遅れてA色ノズル列による螺旋状画像が重ね書きされる点にある。
つまり、B色画像が形成されてからA色画像が形成されるまでに中間転写ドラム3の一回転分を介することができる。
より具体的には、S+L=260mmであるので、中間転写体の移動速度を1000mm/sとした場合には0.26秒間の時間差を設定できる。
この一回転分の時間差を利用して、中間転写ドラム3上で先に形成された画像の乾燥を促すことが可能となり、滲みのより少ない高画質のフルカラー画像形成を実現できる。また、図示していないが、中間転写ドラム3に対向設置された加熱や送風などの乾燥促進手段等を併用することにより、より効果的に機能させることも可能となる。
(式2)は第1の実施形態にも適用でき、第1の実施形態はN=0の場合である。
各ノズルヘッド間のずれ量は、上式に基づいて設定されており、隣接するノズルヘッド間のずれ量をD=29.80mmとした場合には、一番上流側のヘッドと一番下流側のヘッドでのずれ量の和は、89.40mmとなっている。
中間転写ドラム3が図7(b)の上方向に回転移動すると同時に、キャリッジ5が右方向へ等速移動することにより、中間転写ドラム3上の画像領域全体において、4色分の作像順序を同一とすることができる。
印字幅が32.3363mmのノズルヘッドを用いた場合、中間転写ドラム3が14周強だけ回転することでA4用紙横搬送時の主走査幅全域に画像を形成することができる。
一方で、図示されない加圧ローラが中間転写ドラム3上の画像先端部の非画像部領域に当接され、図示されない用紙搬送手段により中間転写ドラム3と加圧ローラとの間に用紙が搬送されることで転写工程が実行され、用紙通過後には次の作像に備えて加圧ローラは離間される。
また、転写部位を通過後の中間転写ドラム3の表面は図示されないクリーニング手段によりクリーニングされ、クリーニング手段は次の作像に備えて離間される。
クリーニングの完了した中間転写ドラム3の表面に対しては、再びキャリッジ5の右方向移動に伴った次の作像が実行される。その結果、記録用紙上には、色むらが無く均一性の高い、且つ第1の実施形態に対して異なるカラードット同士での色滲みがより抑制された、高画質なフルカラー画像を形成できることが確認された。
本実施形態では、上記各実施形態と異なり、各ノズルヘッドが個別に走査できるようにされている。
すなわち、各ノズルヘッドはそれぞれ図示しない移動機構により中間転写ドラム3の回転方向と直交する幅方向に移動可能となっている。
その結果、第1の実施形態のような一方向走査や、第2の実施形態の様な双方向走査や、第3の実施形態のような各色周回遅れの一方向走査や各色周回遅れの双方向走査など、さらにより多くのシーケンスバリエーションでの作像プロセスが一つのシステムで実現できる。
図8は第1の実施形態におけるノズルヘッドの配置態様での双方向走査を示しており、図9は第3の実施形態におけるノズルヘッドの配置態様での双方向走査を示している。
これにより、用紙種に応じた生産性や画質などの最適化などの自由度が高まり、非常に高機能なシステムを構成することができる。
図11は、特許文献1における第9図の全幅ラインヘッドを用いたフルカラー作像形態の代表例を示す。通常のフルラインヘッドは量産性やコスト的な観点から、0.5インチ程度から1.5インチ程度の小型のインクジェットヘッドモジュール7を図11(b)の様に配列することにより達成される。このような構成にしてしまうと、ヘッド数が多いことによるコストの増加のみならず、図11(a)からも分かるように、中間転写ドラム3の外周面を多く占有してしまうために、転写機構やクリーニング機構を設けるためのスペース確保が困難となってしまい、結果として中間転写ドラム3の径を必要以上に大きくせざるを得ず、マシンの大型化を招く。
同時に全ヘッドのノズル状態を維持するための維持機構も大型化してしまう。図11において符号8はインクジェットヘッドモジュール7が固定配置されるステイを示している。
より具体的には、W=32.5056mmのノズルヘッド6を、副走査方向にd=2.71mmずつずらして4つ設置し、この4つのヘッド群を主走査方向にm=30.6433mmの間隔で5群配置した構成とした。ここでノズル列による作像幅Wよりも主走査方向でのヘッド群の間隔が若干狭いのは、螺旋状画像のつなぎ目近傍に作像可能な帯状領域にオーバーラップ分を設けることで、ノズル列両端部での吐出制御を併用することにより緻密なつなぎ目精度を出すことを可能とするためであるが、Wと同じ間隔としても良い。
また、図10(a)と図11(a)の比較からも明らかなように、ヘッド部が覆う中間転写ドラム3上の表面積も約半分となるため、転写機構やクリーニング機構や維持機構を含めても全体的に非常に小型のシステムを提供するがことが可能である。
また、図10(b)におけるキャリッジ5'の走査距離は、一つのヘッドモジュールにおけるノズル列長のW分だけであるため、キャリッジの走査機構に関しても比較的容易且つ高精度に実現できる。
尚、本実施例においては中間転写ローラが二回転で作像できる構成を示したが、ヘッド数をより低減して作像に要する回転数をこれより増やした構成でも良い。
画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な記録ヘッド(以下、単に「ヘッドという」)61Y、61M、61C、61BKを有している。これらのヘッドは、上記各色の記録液としての導電性のインクを吐出する記録液吐出体、あるいはインクヘッドとしてなる。
ヘッド61Y、61M、61C、61BKの各ノズル列は、上記(式1)又は(式2)を満足するように位置が設定されている。
ヘッド61Y、61M、61C、61BKは、画像形成装置100の本体99の略中央部に配設された中間転写体としての中間転写ドラム37の外周面に対向する位置に配設されている。ヘッド61Y、61M、61C、61BKは、中間転写ドラム37の移動方向であって図12において時計回り方向であるA1方向の上流側からこの順で並んでいる。同図において各符号の数字の後に付されたY、M、C、BKは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の部材であることを示している。
中間転写ドラム37は、A1方向に回転している状態で、各ヘッド61Y、61M、61C、61BKに対向する領域で、各ヘッド61Y、61M、61C、61BKからイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの記録液が順次重ね合わされる態様で吐出されて付与され、その表面上に画像が形成されるようになっている。このように、画像形成装置100は、ヘッド61Y、61M、61C、61BKを中間転写ドラム37に対向させA1方向に並設したタンデム構造となっている。
画像形成装置100はまた、図12に示すように、記録液等が転写紙Sに転写された後の中間転写ドラム37から、中間転写ドラム37上に残留している記録液等を除去してクリーニングするためのクリーニング手段としての清掃手段34と、ヘッド61Y、61M、61C、61BKを一体に支持したヘッド支持体としてのキャリッジ50と、画像形成装置100の動作全般を制御するCPU、メモリ等を含む図示しない制御手段とを有している。
このように、画像形成装置100は、転写紙Sへの画像形成を中間転写ドラム37を用いて間接的に行う間接方式の画像形成装置となっている。
転写手段64は、中間転写ドラム37に従動回転する転写ローラ38を備えている。なお、転写ローラ38は転写紙Sに転写される画像を転写紙Sに定着させるためのヒータを内蔵していても良い。また、搬送ユニット10は、転写ローラ38によって中間転写ドラム37から転写紙Sに転写された画像を転写紙Sに定着させるための定着手段としての定着ローラを備えていてもよい。
表面層37bは、中間転写ドラム37に導電性を付与するために、かかるゴム材料に導電剤としてのカーボン、白金、金などの金属微粒子を分散して混入させた導電性ゴムとされ、導電層となっている。ただし、導電性微粒子を増やすと導電性は向上するが、離型性が低下するトレードオフの関係であるので、適宜、調整が必要である。後述するように、ヘッド61Y、61M、61C、61BKと中間転写ドラム37とが一時的にブリッジした記録液による液柱に所望の電位差を形成するには、導電性ゴムの体積抵抗率は1×103Ω・cm未満であることが好ましく、また、記録液の体積抵抗率よりも小さいことが望ましい。
図12に示すように、給紙ユニット20は、転写紙Sを多数枚積載可能な給紙トレイ21と、給紙トレイ21に積載された転写紙Sのうち最上位の転写紙Sのみを搬送ユニット10に向けて給送する給紙ローラ22と、給紙トレイ21及び給紙ローラ22を支持した筐体23と、給紙ローラ22を、ヘッド61Y、61M、61C、61BKにおける記録液の吐出タイミングに合わせるように回転駆動し転写紙Sを給送させる図示しない駆動手段としてのモータ等とを有している。
インク吐出装置60Y、60M、60C、60BKは、用いる記録液の色が異なるものの、その余の点では互いに略同様の構成となっている。
インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BKは、内部の記録液が消費されて残り少なくなったときあるいはなくなったとき等に新規のものに交換可能であるように、またメンテナンスを容易にするために、本体99に対して着脱可能となっている。
ポンプは、図示しない制御手段によって作動を制御される。具体的には、インク量検知センサによってディストリビュータタンク内の記録液量の不足が検出されたことを条件として、この不足が検出されなくなるまで駆動され、インクカートリッジ81Y、81M、81C、81BK内の記録液をディストリビュータタンクに供給する。この点、制御手段2は記録液供給制御手段であるインク供給制御手段として機能する。制御手段は、画像形成装置100において駆動される構成については、特に説明しない場合であっても、その駆動を制御するようになっている。
ノズル61b、インク室61c、インク吐出手段はこれらが1組となって、それぞれ各ヘッド61Y、61M、61C、61BKに多数備えられているが、同図においてはそのうちの1組のみを図示している。
ノズル板61aは、全体が導電性である。ノズル板61aは、インク室61c側の面をインク室61c内の記録液との界面を形成する界面形成部として備えており、カソードとして機能する。また、ノズル板61aの表面には撥水膜を有しても良い。撥水膜としては、フッ素系撥水剤やシリコン系撥水剤などを塗布するものや、フッ素系高分子やフッ素―金属化合物共析などをメッキしたものでも良く、撥水性がある膜なら特に限定されない。
ノズル板61aの導電性の部分は、後述するようにカソードとして備えられるため、金属溶出に対して耐性を有する材質によって構成する必要はなく、金属、カーボンなど導電性の高い材料によって構成されればよい。
ノズル板61aは、中間転写ドラム37とのギャップが50〜200μmの間で設定される。かかるギャップが50μm未満であると、回転体である中間転写ドラム37とノズル板61aとのギャップを維持することが困難になることがあり、またかかるギャップが200μmを超えると、後述する液注のブリッジが形成されにくくなることがあるためである。ただし、ギャップの維持さえ可能なら50μm未満でも特に問題はない。
インク吐出手段のアクチュエータはピエゾ方式等の、形状変形素子方式である他の方式の可動アクチュエータであってもよいし、サーマル方式等の加熱ヒータ方式によってノズル61bから記録液を吐出させるものであっても良い。
電源33aは、電気回路により、陽極を支持体37aに接続され、陰極をノズル板61aに接続されている。よって、電圧印加手段33は、中間転写ドラム37をアノードとして備え、ノズル板61aをカソードとして備えている。
このような構成の画像形成装置100においては、画像形成開始の旨の所定の信号の入力により、中間転写ドラム37が各ヘッド61Y、61M、61C、61BKに対向しながらA1方向に回転するとともに、各ヘッドのノズル列が中間転写ドラム37の表面に螺旋状の画像を形成するようにキャリッジ50が移動する。中間転写ドラム37上には一時的に画像が担持される。
この状態で、記録液が、各ヘッド61Y、61M、61C、61BKから中間転写ドラム37上に付与されるが、そのときには、まず、ヘッド61Y、61M、61C、61BKから、図13(a)に示すように、ノズル61bにおいてメニスカスを形成している記録液が、図13(b)に示すように、中間転写ドラム37に向けて移動し、ノズル61cと中間転写ドラム37との間に、記録液からなる液柱のブリッジが一時的に形成される。
次いで、図13(c)に示すように、記録液からなる液柱のブリッジが分断されることによって中間転写ドラム37に担持され、中間転写ドラム37上に記録液による画像が形成される。
具体的には、電圧印加手段33の電圧印加により、カソードであるノズル板61aとアノードである中間転写ドラム37とにはそれぞれ次の電極反応が生じ、記録液の液柱のブリッジに含まれる水が電気分解される。
記録液の液柱のブリッジに含まれる水が酸化してプロトンが生成するため、アニオン性分散剤により分散されている顔料が、プロトンを介して凝集する。
これにより、処理液等を付与することなく隣接するドット間の滲みの発生が抑制され、高精細な画像が形成される。また、かかる電圧印加によりノズル61bの目詰まりが予防されるという利点もある。なお、かかるブリッジを形成する時間は、圧電素子に印加される電磁パルスのピーク電圧とパルス幅等により制御可能である。
また、複数の中間転写ドラムに色別の記録ヘッドを一対一で対応させて、各中間転写ドラム上の画像を用紙に重ね合わせて転写する構成とし、1つの記録ヘッド内でノズル列が上記(式1)または(式2)を満足するようにずらして設定されている構成としてもよい。
1a、2a ノズル列
3 中間転写体としての中間転写ドラム
5、50 キャリッジ
33 電圧印加手段
61Y、61M、61C、61Bk 記録ヘッド
D 所望のずれ幅
S 所望の離間幅
Claims (13)
- 色材液を中間転写体上に画像信号に応じて記録ヘッドから吐出し、前記中間転写体上に形成された画像を被記録材に転写するインクジェット方式の画像形成装置において、
前記記録ヘッドは、色材液を吐出する複数のノズルを備え、
前記複数のノズルは、前記中間転写体の回転方向に順に配列して設けられているとともに、前記回転方向と交差する方向に所望のずれ幅を有して配置され、
前記複数のノズルが、前記中間転写体の表面に螺旋状の画像を形成するように、前記中間転写体に対して相対的に移動し、
前記ノズルによる前記回転方向と交差する方向の作像幅をW、前記中間転写体の周長をL、前記複数のノズルのうちの一つのノズルと該ノズルと前記回転方向において隣り合う他のノズルとの離間幅をS、とした場合に、
前記ずれ幅Dが式1に示される関係を満たして配列されていることを特徴とする画像形成装置。
D=W×S/L (式1) - 色材液を中間転写体上に画像信号に応じて記録ヘッドから吐出し、前記中間転写体上に形成された画像を被記録材に転写するインクジェット方式の画像形成装置において、
前記記録ヘッドは、色材液を吐出する複数のノズルを備え、
前記複数のノズルは、前記中間転写体の回転方向に順に配列して設けられているとともに、前記回転方向と交差する方向に所望のずれ幅を有して配置され、
前記複数のノズルが、前記中間転写体の表面に螺旋状の画像を形成するように、前記中間転写体に対して相対的に移動し、
前記ノズルによる前記回転方向と交差する方向の作像幅をW、前記中間転写体の周長をL、前記複数のノズルのうちの一つのノズルと該ノズルと前記回転方向において隣り合う他のノズルとの離間幅をS、Nを整数とした場合に、
前記ずれ幅Dが式2に示される関係を満たして配列されていることを特徴とする画像形成装置。
D=W×(S/L+N) (式2) - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記複数のノズルのそれぞれが、前記回転方向と交差する方向に配列された複数のノズルからなるノズル列であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は3に記載の画像形成装置において、
前記複数のノズルが前記中間転写体の回転方向に所望の離間幅を有して配置されていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2に記載の画像形成装置において、
N=−1であり、前記回転方向下流側のノズルによる画像が、隣り合う上流側のノズルによる画像に対して、前記中間転写体の1回転分後に形成されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記複数のノズルは同一の軌跡で移動することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記複数のノズルが1つのキャリッジに設けられ、前記キャリッジを前記回転方向と交差する方向に移動させて前記中間転写体上に画像を形成し、前記ノズルのインク吐出を停止した状態で前記キャリッジを逆方向に戻して画像形成を再開することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記複数のノズルが1つのキャリッジに前記回転方向と交差する方向に移動可能に設けられ、前記キャリッジを前記回転方向と交差する方向に移動させて前記中間転写体上に画像を形成し、前記ノズルの位置ずれを逆態様に変えた状態で前記キャリッジを逆方向に移動させながら前記中間転写体上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記複数のノズルを個別に前記回転方向と交差する方向に移動させる移動手段を有していることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9に記載の画像形成装置において、
前記複数のノズルをそれらの位置関係を維持した状態で前記回転方向と交差する方向に移動させて前記中間転写体上に画像を形成し、前記ノズルの位置ずれを逆態様に変えた状態で且つそれらの位置関係を維持した状態で逆方向に移動させながら前記中間転写体上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記複数のノズルの組が前記回転方向と交差する方向に間隔おいて複数組配置され、前記回転方向と交差する方向全体に亘る螺旋状の画像形成における前記中間転写体の回転数を少なくしたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1〜11のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記ノズルがフルカラーを形成可能な色数設けられていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1〜11のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記記録ヘッドと前記中間転写体とがそれぞれ複数組設けられ、前記各記録ヘッドと前記各中間転写体との間に電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記記録ヘッドから吐出された直後の色材液が、前記記録ヘッドと前記中間転写体との間で一時的にブリッジを形成するように吐出され、
前記ブリッジ形成中に色材液に含まれる水が電気分解されることで通電がなされ、前記色材液は前記電気分解によって凝集する成分を含んだ水溶性の液であり、
前記各中間転写体に形成された画像を転写手段により被記録材に順次転写することを特徴とする画像形成装置。
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