JP5803254B2

JP5803254B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5803254B2
Application number: JP2011105636A
Authority: JP
Inventors: 藤澤　和利; 和利藤澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2031-05-10
Also published as: US20120287214A1; JP2012236295A; US8936360B2

Description

本発明は、光硬化性の液体を吐出するノズルが形成されたノズル面を有する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドに隣接して配置され光を照射する光照射手段と、前記吐出ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、を備え、前記記録媒体と前記吐出ヘッドとを相対的に移動させながら前記ノズルから該記録媒体の記録面に液体を吐出すると共に前記光照射手段から該記録面に対して光を照射することにより該記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、この種の画像形成装置としては、紫外線により硬化するインクを吐出可能なノズルが形成された記録ヘッドと、記録ヘッドに主走査方向に沿って隣接して配置され紫外線を照射する紫外線照射機構とを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、記録ヘッドと紫外線照射機構との間に副走査方向に沿って延在する長尺部材（光トラップ）を配置しており、この光トラップによって紫外線照射機構の紫外線光源から記録ヘッド側に入射してくる紫外線を捕捉している。これにより、記録ヘッドのノズル内のインクが紫外線により硬化するのを抑制することができるとしている。

特開２００４−１６７９１７号公報

しかしながら、上述の装置では、記録ヘッドと紫外線照射機構との間に光トラップを配置する必要があるため、光トラップを配置するためのスペースを必要とし、画像形成装置が大型化してしまう。

本発明の画像形成装置は、光硬化性の液体を吐出するノズルが形成された吐出ヘッドと、吐出ヘッドに隣接して配置された光照射手段とを備えるものにおいて、簡易な構成によりノズル内の液体が光によって硬化するのを抑制することを主目的とする。

本発明の画像形成装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の画像形成装置は、
光硬化性の液体を吐出するノズルが形成されたノズル面を有する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドに隣接して配置され光を照射する光照射手段と、前記吐出ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、を備え、前記記録媒体と前記吐出ヘッドとを相対的に移動させながら前記ノズルから該記録媒体の記録面に液体を吐出すると共に前記光照射手段から該記録面に対して光を照射することにより該記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
前記吐出ヘッドは、前記ノズル面が前記光照射手段の照射面と向き合わない方向に前記記録媒体の記録面に対して傾けられてなる
ことを要旨とする。

この本発明の画像形成装置では、光硬化性の液体を吐出するノズルが形成されたノズル面を有する吐出ヘッドと、吐出ヘッドに隣接して配置され光を照射する光照射手段と、吐出ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、を備え、記録媒体と吐出ヘッドとを相対的に移動させながらノズルから記録媒体の記録面に液体を吐出すると共に光照射手段から記録面に対して光を照射することにより記録媒体に画像を形成するものにおいて、吐出ヘッドのノズル面が光照射手段の照射面と向き合わない方向に記録媒体の記録面に対して傾ける。これにより、光照射手段から吐出ヘッドのノズル面に向かう光の強度は、吐出ヘッドの傾斜角の余弦が乗ることになるから、吐出ヘッドを傾けないものに比して、小さくすることができる。この結果、簡易な構成によりノズル内の液体が光によって硬化するのを抑制することができる。

こうした本発明の画像形成装置において、前記移動手段は、前記吐出ヘッドと前記記録媒体とを主走査方向に相対的に移動させる主走査方向移動手段と、前記吐出ヘッドと前記記録媒体とを副走査方向に相対的に移動させる副走査方向移動手段とを備える手段であり、前記光照射手段は、前記主走査方向に沿って前記吐出ヘッドに隣接して配置され、前記吐出ヘッドは、前記ノズル面が前記主走査方向に前記光照射手段とは反対側を向くよう傾けられてなるものとすることもできる。こうすれば、光照射手段から吐出ヘッドのノズル面に入射される光を少なくすることができるから、ノズル内の液体が硬化するのをより確実に抑制することができる。

或いは、本発明の画像形成装置において、前記移動手段は、前記吐出ヘッドと前記記録媒体とを主走査方向に相対的に移動させる主走査方向移動手段と、前記吐出ヘッドと前記記録媒体とを副走査方向に相対的に移動させる副走査方向移動手段とを備える手段であり、前記光照射手段は、前記主走査方向に沿って前記吐出ヘッドに隣接して配置され、前記吐出ヘッドは、前記ノズル面が前記副走査方向に傾けられてなるものとすることもできる。

また、本発明の画像形成装置におて、前記吐出ヘッドと前記光照射手段は、互いに交互に並ぶように複数配置され、前記複数の光照射手段のうち少なくとも両隣が前記吐出ヘッドに挟まれた光照射手段と前記吐出ヘッドは、照射面とノズル面がそれぞれ同一の方向に傾けられてなるものとすることもできる。こうすれば、光照射手段を複数配置したタイプの画像形成装置であっても、吐出ヘッドのノズル内の液体の硬化を抑制することができる。この態様の本発明の画像形成装置において、前記光照射手段と前記吐出ヘッドは、前記照射面と前記ノズル面とが前記記録媒体の記録面に対して略同一の角度をもって同一方向に傾けられてなるものとすることもできる。

本発明の一実施形態であるインクジェットプリンター２０の概略構成図。印刷ヘッド４０の概略構成図。印刷ヘッド４０と紫外線照射器５０との配置の様子を示す説明図。変形例の印刷ヘッド４０と紫外線照射器５０との配置の様子を示す説明図。変形例のインクジェットプリンター１２０の概略構成図。変形例のインクジェットプリンター２２０の概略構成図。変形例のインクジェットプリンター３２０の概略構成図。

次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるインクジェットプリンター２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、印刷ヘッド４０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、印刷ヘッド４０と紫外線照射器５０との配置の様子を示す説明図である。

本実施形態のインクジェットプリンター２０は、図１に示すように、記録用紙Ｐを副走査方向（図中奥から手前の方向）に搬送する紙送り機構６０と、紙送り機構６０によりプラテン２２上に搬送された記録用紙Ｐに対して主走査方向（図中左右の方向）の移動を伴って印刷ヘッド４０のノズルからインク滴を吐出して印刷を行なうプリンター機構３０とを備える。なお、プラテン２２の主走査方向一端（図１中の右端）には、印刷ヘッド４０のノズル面を封止するキャッピング装置２６が設置されており、プラテン２２の主走査方向他端（図１中の左端）には、ノズルの目詰まりを防止するために定期的に印刷ヘッド４０のノズルからインク滴を吐出するフラッシングを行なうためのフラッシングエリア２４が設けられている。

プリンター機構３０は、図１に示すように、キャリッジガイド３４によりガイドされながら主走査方向に往復動可能なキャリッジ３１と、キャリッジガイド３４の一端側と他端側にそれぞれ設置されたキャリッジモーター３５および従動ローラー３６と、キャリッジモーター３５と従動ローラー３６とに掛け渡されると共にキャリッジ３１に取り付けられたキャリッジベルト３８と、キャリッジ３１に搭載されシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の各色インクを貯留するインクカートリッジ３２と、インクカートリッジ３２からそれぞれ供給された各インクに加圧してインク滴を吐出する複数のノズルが形成された印刷ヘッド４０と、キャリッジ３１に搭載され紫外線を照射する紫外線照射器５０とを備える。キャリッジ３１は、キャリッジモーター３５によりキャリッジベルト３８を駆動することにより、主走査方向に往復動されるようになっている。なお、キャリッジ３１の背面側には、キャリッジ３１の主走査方向における位置を検出するキャリッジポジションセンサー３９が取り付けられている。このキャリッジポジションセンサー３９は、フレーム２１にキャリッジガイド３４に沿って配置されたリニア式の光学スケール３９ａと、光学スケール３９ａに対向するようキャリッジ３１の背面に取り付けられ光学スケール３９ａを光学的に読み取る光学センサー３９ｂとにより構成されている。

印刷ヘッド４０は、図２に示すように、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）のノズル４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋが各色毎に複数個（本実施形態では、１８０個）ずつ列をなすよう配置された４列のノズル列４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｋが形成されたノズルプレート４４と、ノズル４１に連通するインク室４６を形成する側壁をなすキャビティープレート４７と、インク室４６の上壁をなし弾性変形が可能な振動板４９と、振動板４９に配置されたピエゾ素子（圧電素子）４８とを備える。この印刷ヘッド４０は、図示しない駆動回路からピエゾ素子４８にパルス状の電圧を印加してインク室４６の上壁（振動板４９）を振動させることにより、インク室４６内の容積変化を生じさせ、インク室４６の容積が収縮する際の収縮圧力によりインクを加圧してインク室４６に連通するノズル４１からインク滴として吐出する。

紙送り機構６０は、図１に示すように、記録用紙Ｐをプラテン２２上に搬送させる搬送ローラー６２と、搬送ローラー６２を回転駆動する搬送モーター６４と、を備える。搬送モーター６４は、その回転軸に回転量を検出するロータリーエンコーダー６６が取り付けられており、ロータリーエンコーダー６６からの回転量に基づいて駆動制御されている。なお、ロータリーエンコーダー６６は、図示しないが、所定回転角間隔で目盛りが付されたロータリースケールと、ロータリースケールの目盛りを読み取るためのロータリースケールセンサーとにより構成されている。

インクカートリッジ３２に貯留されるインクは、光としての紫外線の照射を受けて硬化する紫外線硬化性インクであり、その成分としては重合性化合物や光開始剤，顔料などの色材が含まれている。

紫外線照射器５０は、図３に示すように、紫外線を照射する紫外線光源５２と、紫外線光源５２を収納しプラテン２２側の面が開放された凹型の本体５４と、本体５４の内面に設けられ紫外線を反射する反射板５６とにより構成されており、主走査方向に沿って印刷ヘッド４０に隣接して配置されている。

また、印刷ヘッド４０は、図３に示すように、ノズルプレート４４が紫外線照射器５０とは反対側に向くように記録用紙Ｐの記録面に対して傾斜角θ（例えば、３度や４度，５度など）をもって傾けて取り付けられており、紫外線照射器５０の紫外線光源５２から照射され記録用紙Ｐで反射された紫外線は印刷ヘッド４０のノズルプレート４４に入射しづらくなっている。また、紫外線がノズルプレート４４に入射された場合であっても、ノズルプレート４４に当たる紫外線の強さは傾斜角θの余弦を乗じたものとなるから弱くなる。従って、ノズル４１内のインクが紫外線により増粘したり硬化したりするのを抑制することができる。

こうして構成された本実施形態のインクジェットプリンター２０では、図示しないユーザーコンピューターから印刷指令を伴って画像データを受け付けると、受け付けた画像（ＲＧＢ）データをリサイズしてＣＭＹＫデータに色変換し、色変換後のＣＭＹＫデータにハーフトーン処理を施して２値化することにより印刷データを生成する。そして、搬送モーター６４により搬送ローラー６２を回転させて記録用紙Ｐをプラテン２２上に搬送すると共にキャリッジ３１をキャリッジモーター３５により往復動させ、生成した印刷データに従ったタイミングで印刷ヘッド４０の各色のピエゾ素子４８を駆動して各色インクを吐出することにより、記録用紙Ｐ上にカラー画像を形成する。

ここで、本実施形態では、印刷ヘッド４０のノズルプレート４４は、記録用紙Ｐの記録面に対して傾斜角θをもって傾けられているから、ノズル４１毎に記録面との距離が異なる。このため、印刷ヘッド４０を駆動する駆動回路には遅延回路（図示せず）が組み込まれ、ノズル４１毎に異なる遅延量をもってインク滴の吐出タイミングが設定されている。具体的には、キャリッジ３１の移動速度を「Ｖｃ」とし、インク滴の飛翔速度を「Ｖｄ」とし、印刷ヘッド４０のノズル４１と記録用紙Ｐの記録面との間の距離を「Ｄ」とすると、印刷ヘッド４０からは、理想的な着弾位置の鉛直上の位置よりも距離Ｄ・Ｖｃ／Ｖｄだけ手前でインク滴を吐出すればよいため、ノズル４１毎の距離Ｄを予め求めて記憶させておくことにより、ノズル４１毎に適切な吐出タイミングを設定することができる。これにより、印刷ヘッド４０のノズルプレート４４を記録用紙Ｐの記録面に対して傾斜させるものとしても、各ノズル４１から吐出されたインクの着弾位置にずれは生じない。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のノズル４１が本発明の「ノズル」に相当し、印刷ヘッド４０が「吐出ヘッド」に相当し、紫外線照射器５０が「光照射手段」に相当し、キャリッジ３１とキャリッジガイド３４とキャリッジモーター３５と従動ローラー３６などが「移動手段」に相当する。

以上説明した本実施形態のインクジェットプリンター２０によれば、紫外線硬化性インクをノズル４１から吐出する印刷ヘッド４０を、ノズル面（ノズルプレート４４）が紫外線照射器５０とは反対側を向くように記録用紙Ｐの記録面に対して傾斜角θをもって傾けたから、紫外線照射器５０から照射され記録用紙Ｐで反射された紫外線がノズルプレート４４に入射しづらくすることができ、ノズル４１内のインクが紫外線によって増粘したり硬化したりするのを抑制することができる。もとより、印刷ヘッド４０を駆動する駆動回路に遅延回路を組み込み、ノズル４１毎に異なる遅延量をもってインク滴の吐出タイミングを設定するから、印刷ヘッド４０のノズルプレート４４を記録用紙Ｐの記録面に対して傾斜させるものとしても、各ノズル４１から吐出されたインクの着弾位置にずれは生じない。

本実施形態のインクジェットプリンター２０では、印刷ヘッド４０（ノズルプレート４４）を主走査方向に傾斜角θをもって傾けるものとしたが、これに限定されるものではなく、図４に示すように、印刷ヘッド４０を副走査方向（記録用紙Ｐの搬送方向）に傾けるものとしてもよい。この場合でも、ノズルプレート４４に当たる紫外線の強さは傾斜角θの余弦を乗じたものとなるため弱くなり、ノズル４１内のインクの増粘や硬化を抑制することができる。即ち、印刷ヘッド４０のノズルプレート４４と紫外線照射器５０の照射面とが互いに向き合わないようにノズルプレート４４を傾けるものとすれば、如何なる方向に傾けるものとしてもよいのである。

本実施形態のインクジェットプリンター２０では、単一の印刷ヘッド４０と紫外線照射器５０とを備えるタイプのプリンターに適用して説明したが、図５の変形例のインクジェットプリンター１２０に示すように、各色毎に用紙幅全域をカバーするようノズルが配列されたライン状の印刷ヘッド１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０Ｙ，１４０Ｋと、紙送り方向に沿って印刷ヘッド１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０Ｙ，１４０Ｋと交互に配置され用紙幅全域をカバーするよう紫外線光源が配列されたライン状の紫外線照射器１５０Ｃ，１５０Ｍ，１５０Ｙ，１５０Ｋと、記録用紙Ｐを搬送する紙送り機構１６０とを備え、印刷ヘッド１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０Ｙ，１４０Ｋおよび紫外線照射器１５０Ｃ，１５０Ｍ，１５０Ｙ，１５０Ｋを紙送り方向に同一の傾斜角をもって傾けるものとしてもよい。なお、両隣を印刷ヘッドに挟まれない紫外線照射器１５０Ｋについては傾斜させないものとしても構わない。

また、図６の変形例のインクジェットプリンター２２０に示すように、各色毎に用紙幅全域をカバーするようノズルが配列されたライン状の印刷ヘッド２４０Ｃ，２４０Ｍ，２４０Ｙ，２４０Ｋと、紙送り方向に沿って印刷ヘッド２４０Ｃ，２４０Ｍ，２４０Ｙ，２４０Ｋと交互に配置され用紙幅全域をカバーするよう紫外線光源が配列されたライン状の紫外線照射器２５０Ｃ，２５０Ｍ，２５０Ｙ，２５０Ｋと、記録用紙Ｐを搬送する紙送り機構２６０とを備え、印刷ヘッド２４０Ｃ，２４０Ｍ，２４０Ｙ，２４０Ｋおよび紫外線照射器２５０Ｃ，２５０Ｍ，２５０Ｙ，２５０Ｋを紙送り方向とは逆方向に同一の傾斜角をもって傾けるものとしてもよい。

さらに、図７の変形例のインクジェットプリンター３２０に示すように、各色毎に用紙幅全域をカバーするようノズルが配列されたライン状の印刷ヘッド３４０Ｃ，３４０Ｍ，３４０Ｙ，３４０Ｋと、紙送り方向に沿って印刷ヘッド３４０Ｃ，３４０Ｍ，３４０Ｙ，３４０Ｋと交互に配置され用紙幅全域をカバーするよう紫外線光源が配列されたライン状の紫外線照射器３５０Ｃ，３５０Ｍ，３５０Ｙ，３５０Ｋと、記録用紙Ｐを円弧状に搬送する紙送り機構３６０とを備えるものとしてもよい。この場合、印刷ヘッド３４０Ｃおよび紫外線照射器３５０Ｃ，印刷ヘッド３４０Ｍおよび紫外線照射器３５０Ｍ，印刷ヘッド３４０Ｙおよび紫外線照射器３５０Ｙ，印刷ヘッド３４０Ｋおよび紫外線照射器３５０Ｋの各組は、円弧の接線に対して同一の傾斜角となるよう傾けるものとすればよい。

本実施形態のインクジェットプリンター２０では、印刷ヘッド４０をキャリッジ３１に搭載し、キャリッジ３１を移動させることにより、記録用紙Ｐに対して印刷ヘッド４０を主走査方向に走査するものとしたが、印刷ヘッド４０を固定すると共に記録用紙Ｐを主走査方向に移動させるものとしてもよい。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

２０，１２０，２２０，３２０インクジェットプリンター、２１フレーム、２２プラテン、２４フラッシングエリア、２６キャッピング装置、３０プリンター機構、３１キャリッジ、３２インクカートリッジ、３４キャリッジガイド、３５キャリッジモーター、３６従動ローラー、３８キャリッジベルト、３９キャリッジポジションセンサー、３９ａ光学スケール、３９ｂ光学センサー、４０，１４０Ｃ，１４０Ｍ，１４０Ｙ，１４０Ｋ，２４０Ｃ，２４０Ｍ，２４０Ｙ，２４０Ｋ，３４０Ｃ，３４０Ｍ，３４０Ｙ，３４０Ｋ印刷ヘッド、４１，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋノズル、４２，４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｋノズル列、４４ノズルプレート、４６インク室、４７キャビティープレート、４８ピエゾ素子、４９振動板、５０，１５０Ｃ，１５０Ｍ，１５０Ｙ，１５０Ｋ，２５０Ｃ，２５０Ｍ，２５０Ｙ，２５０Ｋ，３５０Ｃ，３５０Ｍ，３５０Ｙ，３５０Ｋ紫外線照射器、５２紫外線光源、５４本体、５６反射板、６０，１６０，２６０，３６０紙送り機構、６２搬送ローラー、６４搬送モーター、６６ロータリーエンコーダー、Ｐ記録用紙。

Claims

光硬化性の液体を吐出するノズルが形成されたノズル面を有する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドに隣接して配置され光を照射する光照射手段と、前記吐出ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、を備え、前記記録媒体と前記吐出ヘッドとを相対的に移動させながら前記ノズルから該記録媒体の記録面に液体を吐出すると共に前記光照射手段から該記録面に対して光を照射することにより該記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
前記移動手段は、前記吐出ヘッドと前記記録媒体とを主走査方向に相対的に移動させる主走査方向移動手段と、前記吐出ヘッドと前記記録媒体とを副走査方向に相対的に移動させる副走査方向移動手段とを備える手段であり、
前記光照射手段は、前記主走査方向に沿って前記吐出ヘッドに隣接して配置され、
前記吐出ヘッドは、前記ノズル面が前記光照射手段の照射面と向き合わないように、前記ノズル面が前記記録媒体の記録面に対して前記副走査方向に傾けられてなる
ことを特徴とする画像形成装置。
光硬化性の液体を吐出するノズルが形成されたノズル面を有する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドに隣接して配置され光を照射する光照射手段と、前記吐出ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、を備え、前記記録媒体と前記吐出ヘッドとを相対的に移動させながら前記ノズルから該記録媒体の記録面に液体を吐出すると共に前記光照射手段から該記録面に対して光を照射することにより該記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
前記吐出ヘッドと前記光照射手段は、互いに交互に並ぶように複数配置され、
前記複数の光照射手段のうち少なくとも両隣が前記吐出ヘッドに挟まれた光照射手段と前記吐出ヘッドは、照射面とノズル面がそれぞれ同一の方向に前記記録媒体の記録面に対して傾けられてなる
ことを特徴とする画像形成装置。
前記光照射手段と前記吐出ヘッドは、前記照射面と前記ノズル面とが前記記録媒体の記録面に対して略同一の角度をもって同一方向に傾けられてなることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。