JP5921019B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置は、インクを吐出可能な複数のノズルが形成された記録ヘッドを有している。シリアル型のインクジェット記録装置は、用紙の幅よりも小さい記録ヘッド（シリアルヘッド）を有し、その記録ヘッドを用紙の幅方向に往復移動させることによって画像を記録するようになっている。一方、ラインヘッド型のインクジェット記録装置は、装置内部で固定して設けられると共に、用紙の幅方向の全域に亘って複数のノズルが形成された記録ヘッド（ラインヘッド）を有している。ラインヘッド型のインクジェット記録装置は、シリアル型のインクジェット記録装置よりも高速に画像を記録することができる。

例えば特許文献１に記載されているように、互いに異なる色のインクを吐出する複数のラインヘッドを用紙の搬送方向に順に配置し、その複数のラインヘッドに対向して搬送される用紙に各ノズルから吐出したインクを載せることによってカラー画像を記録することが知られている。また、インクジェット記録装置は、用紙を吸着してベルト搬送する搬送機構を有している。

特開２０１１−１３６４６８号公報

しかし、インクジェット記録装置には、用紙を搬送すると紙粉が発生して舞い上がり、その紙粉が記録ヘッドのノズルに付着してノズルを塞いでしまうという問題がある。ノズルが詰まると、形成画像に白い筋が生じてしまう。特に、ラインヘッド型のインクジェット記録装置においては、シリアル型のインクジェット記録装置よりも高速に用紙が搬送されて紙粉が発生しやすいので、上述の問題はより顕著なものとなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、紙粉によるノズルの詰まりを抑制することにある。

本発明に係るインクジェット記録装置は、インクを吐出する複数のノズルが形成された記録ヘッドを有する記録部と、上記記録部に対向して配置され、上記記録部に沿って用紙を搬送する搬送機構と、上記記録部における上記用紙の搬送方向上流側に設けられ、液面が上記搬送機構に対向するように液体を保持する液体保持部と、上記液体保持部に保持されている上記液体の液面を上記搬送機構に対して進退させる液面進退手段とを備えている。

この構成によると、搬送機構は記録部に沿って用紙を搬送する。一方、記録部の記録ヘッドに形成されている複数のノズルからインクが吐出される。ノズルから吐出されたインクは、当該記録部に対向して搬送されている用紙に付着する。そのことによって、画像が用紙に記録される。

このとき、用紙が搬送されると、紙粉が発生すると共に舞い上がって、その紙粉が記録部へ向かって用紙の搬送方向に移動しようとする。これに対し、上記構成では、記録部における用紙の搬送方向上流側に液体保持部が設けられているので、舞い上がった紙粉は記録部側へ移動する前に液体保持部に保持されている液体に付着して捕捉される。したがって、舞い上がった紙粉の記録部側への移動量が大幅に低減するので、紙粉によるノズルの詰まりを抑制することが可能になる。

また、液体保持部に保持されている液体の液面を液面進退手段によって進退させることにより、液体が紙粉を積極的に捕らえるようになるので、紙粉の記録部側への移動をより低減させることが可能となる。

上記液体保持部は、インクジェットヘッドによって構成されていることが好ましい。

この構成によると、記録部に用いられる既存の構造を利用して液体保持部を構成することができるので、液体保持部を設けることによる製造コストの上昇を抑制することが可能となる。しかも、紙粉を捕らえた液体をパージして新たな液体を保持することにより、紙粉を効率よく捕捉することが可能になる。

上記記録部はラインヘッド型であることが好ましい。

この構成によると、記録部がラインヘッド型であるので、用紙を高速に搬送して記録を行うことができる。ところが、用紙を高速に搬送すれば紙粉がより多く発生してしまう。これに対し、上記構成では、液体保持部を設けるようにしたので、紙粉が多く発生したとしても、その紙粉を液体保持部によって捕捉できる。よって、用紙を高速に搬送しながらも、ラインヘッド型の記録部におけるノズルの詰まりを、好適に抑制することが可能になる。

本発明によれば、用紙の搬送に伴って発生した紙粉によるノズルの詰まりを抑制することができる。

図１は、本実施形態におけるインクジェット記録装置としての画像形成装置を概略的に示す縦断面図である。 図２は、画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図３は、ラインヘッド及び液体保持部を模式的に示す底面図である。 図４は、液体保持部に保持されている液体を拡大して示す側面図である。 図５は、比較例の測定結果を示す表である。 図６は、実施例の測定結果を示す表である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態におけるインクジェット記録装置としての画像形成装置１を概略的に示している。図２は、画像形成装置１の構成を示している。図３は、ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを模式的に示す底面図である。

画像形成装置１は、図１に示すように、記録部としてのインクジェットヘッドインクジェットヘッド２と、記録媒体である用紙Ｐを収容する給紙カセット３と、インクジェットヘッド２に対向して配置された用紙搬送機構４と、画像が形成された用紙Ｐを排出するための用紙排出トレイ５とを備えている。

インクジェットヘッド２はラインヘッド型に構成されている。すなわち、インクジェットヘッド２は、副走査方向（図１の左右方向）に並ぶ記録ヘッドとしての複数のラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを有している。各ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のインクを用紙Ｐに吐出して画像を形成するように構成されている。

図３に示すように、ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋには、用紙搬送機構４に対向する下面にインクを吐出する複数のノズル１２が形成されている。尚、図３では、説明上ノズル１２の数を少なく記載しているが、実際には多数のノズル１２がマトリクス状に設けられている。

ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、インクが充填された圧力室の容積を圧電素子により変動させることで、各ノズル１２からインクを吐出するようになっている。

図１に示すように、給紙カセット３は、装置下部に設けられていて、複数のシート状の用紙Ｐを積層して収容可能になっている。給紙カセット３には、給紙を行うための給紙ローラー７が設けられている。

給紙ローラー７の側方には、給紙カセット３から給紙される用紙Ｐを用紙搬送機構４へ導くための搬送経路Ｌが設けられている。搬送経路Ｌはガイド板８により構成されている。搬送経路Ｌには、給紙カセット３側から用紙搬送機構４側へ向かって順に、一対の第１搬送ローラー９、一対の第２搬送ローラー１０、及び一対のレジストローラー２０が設けられている。レジストローラー２０は、用紙Ｐを所定のタイミングで用紙搬送機構４に供給する。また、用紙搬送機構４の側方には、一対の用紙排出ローラー１１及び用紙排出トレイ５が設けられている。

用紙搬送機構４は、図１に示すように、複数のローラー１３〜１６に掛け回されると共に用紙Ｐを保持して搬送する環状の搬送ベルト１８と、搬送ベルト１８の径方向内側に配置された負圧発生装置１９とを備えている。用紙搬送機構４は、インクジェットヘッド２に対向して配置され、インクジェットヘッド２に沿った用紙搬送方向Ａに用紙Ｐを搬送するように構成されている。

複数のローラー１３〜１６には、２つのテンションローラー１３，１４と、駆動ローラー１５と、従動ローラー１６とが含まれる。

駆動ローラー１５は、搬送ベルト１８に駆動力を伝達するためのローラーであって、インクジェットヘッド２よりも用紙搬送方向Ａの下流側に配置されている。駆動ローラー１５は、図２に示すように、駆動モーター２３に動力伝達可能に連結されている。

従動ローラー１６は、インクジェットヘッド２よりも用紙搬送方向Ａの上流側に配置されている。従動ローラー１６は、駆動ローラー１５と略同じ高さに配置されている。テンションローラー１３，１４は、搬送ベルト１８のテンションを調整するためのローラーであって、駆動ローラー１５及び従動ローラー１６よりも下側に配置されている。

搬送ベルト１８の上面は、用紙Ｐを搬送するための用紙搬送面を形成している。搬送ベルト１８の上面は、インクジェットヘッド２の下面に対して略平行に延びている。そして、搬送ベルト１８は、その上面に用紙Ｐを吸着保持しながら搬送する。

搬送ベルト１８には、多数の通気孔（図示省略）が形成されている。各通気孔は搬送ベルト１８をベルト厚さ方向に貫通している。各通気孔は、負圧発生装置１９にて発生した負圧を用紙Ｐに作用させる機能を有している。

負圧発生装置１９は、ファン２４が取り付けられたファンケース２５を有している。ファンケース２５は、上側に開放するケース体２６と、ケース体２６の上側を覆う天板部２７とにより構成されている。

ファン２４は、ケース体２６の下方に取り付けられている。ファン２４は、ファン駆動モーター（図示省略）により駆動されることでファンケース２５内に負圧を発生させる。

天板部２７は、搬送ベルト１８の内周面に当接している。そして、搬送ベルト１８の上面（外周面）に保持された用紙Ｐを、当該搬送ベルト１８を介して下方から支持する。

天板部２７には、複数の吸着孔（図示省略）が貫通形成されている。そして、ファン２４が作動すると、ファンケース２５内に負圧が発生し、この負圧が、吸着孔及び搬送ベルト１８の通気孔を介して、搬送ベルト１８上の用紙Ｐに作用する。その結果、用紙Ｐは、搬送ベルト１８の上面に吸着保持される。

そして、給紙カセット３から給紙ローラー７により給紙された用紙Ｐは、第１及び第２搬送ローラー９，１０によって搬送経路Ｌで搬送され、レジストローラー２０によって用紙搬送機構４へ供給される。用紙搬送機構４に供給された用紙Ｐは、副走査方向に搬送されながらインクジェットヘッド２によって画像が形成された後に、用紙排出ローラー１１によって用紙排出トレイ５に排出される。

そして、画像形成装置１は、インクジェットヘッド２における用紙搬送方向Ａの上流側に設けられ、液面が用紙搬送機構４に対向するように液体を保持する液体保持部３０をさらに備えている。液体保持部３０は、インクジェットヘッドによって構成されている。

ここで、図４は、液体保持部３０に保持されている液体を液体保持部３０の一部と共に拡大して示している。図３及び図４に示すように、液体保持部３０は、ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋと同様に、用紙搬送機構４に対向する複数のノズル３１と、ノズル３１に連通する圧力室３２と、圧力室３２の容積を変動させる圧電素子（図示省略）とを備えている。

尚、図３では、説明上ノズル３１の数を少なく記載しているが、実際には多数のノズル３１がマトリクス状に設けられている。

圧力室３２には、例えば水や保存液等のインクとは異なる液体３３が充填されている。液体３３は透明であることが望ましい。そして、液体保持部３０は、圧力室３２をある程度収縮させることによって圧力室３２内部の液体３３をノズル３１からしみ出させて保持するようになっている。

さらに、画像形成装置１は、図４に示すように液体保持部３０に保持されている液体３３の液面を用紙搬送機構４に対して進退させる液面進退手段３５を備えている。

液面進退手段３５は、図２に示すように、液体保持部３０に接続されて圧力室３２に液体３３を供給する液体供給部としてのシリンジ３６と、シリンジ３６を駆動制御するシリンジ駆動回路３７とを有している。そして、液面進退手段３５は、圧力室３２内の液体３３の圧力を所定の周期で増減させることにより、液体３３の液面を進退させるようになっている。
−制御系の構成−

図２に示すように、画像形成装置１は、搬送ベルト１８、ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ及び液体保持部３０等を制御する制御部４０を備えている。制御部４０には、上記シリンジ駆動回路３７、インターフェース４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、エンコーダー４４、駆動モーター制御回路４５、ラインヘッド制御回路４６、及びファンモーター制御回路４７等が接続されている。

インターフェース４１は、例えば、図示しないパソコン等のホスト装置とデータの送受信を行う。制御部４０は、インターフェース４１を介して受信された画像信号を画像データに変換し、後述する各種制御回路に制御信号を出力する。

ＲＯＭ４２は、ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを駆動させて画像記録を行う際の制御プログラム等を記憶している。ＲＡＭ４３は、制御部４０により変換された画像データを所定の領域に格納する。

エンコーダー４４は、搬送ベルト１８を駆動する排紙側の駆動ローラー１５に接続されており、駆動ローラー１５の回転軸の回転変位量に応じてパルス列を出力する。制御部４０は、エンコーダー４４から送信されるパルス数をカウントすることで回転量を算出し、用紙の送り量（用紙位置）を把握する。そして制御部４０は、エンコーダー４４から入力された信号に基づいて、駆動モーター制御回路４５及びラインヘッド制御回路４６に制御信号を出力する。

駆動モーター制御回路４５は、制御部４０の出力信号に基づいて駆動モーター２３を駆動する。駆動モーター２３は、駆動ローラー１５を回転駆動させることにより、搬送ベルト１８を回動させて用紙Ｐを搬送方向Ａへ搬送する。

ラインヘッド制御回路４６は、制御部４０の出力信号とＲＡＭ４３に格納された画像データとに基づいて、ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋによるインクの吐出を制御する。このラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの制御と、駆動モーター２３による用紙Ｐの搬送制御とによって、用紙Ｐに対する記録処理が行われる。

ファンモーター制御回路４７は、制御部４０の出力信号に基づいてファンモーター４８を駆動する。ファンモーター４８は、ファン２４を回転駆動させることにより、ファンケース２５の内部に負圧を発生させ、搬送ベルト１８に用紙Ｐを吸着させる。

そして、シリンジ駆動回路３７は、制御部４０の出力信号に基づいてシリンジ３６を駆動制御する。シリンジ駆動回路３７によって駆動制御されるシリンジ３６は、液体保持部３０における圧力室３２内の液体３３の圧力を所定の周期で増減させる。そのことにより、液体３３の液面を、図４に示すように上下方向Ｂに移動させる。

次に、実施例について説明する。

上記液体保持部３０を備えた画像形成装置１を実施例１〜３とし、液体保持部３０を有しない画像形成装置を比較例１〜３とする。液体保持部３０以外の実施条件については、各実施例１〜３及び比較例１〜３で同じである。

実施例の画像形成装置のインクジェットヘッド２は、ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを有している。用紙搬送機構４には、１５０枚／分の速度（８６７ｍｍ／ｓの搬送線速）でＡ４サイズの用紙Ｐを搬送させた。搬送ベルト１８は、厚みが０．１ｍｍのポリイミドシートからなる。駆動ローラー１５は、直径が２９．４ｍｍであり、厚みが１．０ｍｍのＥＰＤＭゴムからなる。搬送ベルト１８に形成された通気孔の内径は２ｍｍであり、各通気孔の間隔を８ｍｍとして千鳥状に配置した。また、用紙Ｐに形成した画像が用紙Ｐ全体に占める割合は５％である。

そして、１万枚の用紙Ｐに連続して画像形成を行った後に、ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋについて、インクを吐出できなかったノズル１２の数を調べた。図５は比較例の測定結果を示し、図６は実施例の測定結果を示している。

図５に示すように、比較例１〜３において、ノズル１２に詰まりが生じた数は平均して３０．３個であった。特に、ラインヘッド６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋのうち最も用紙搬送方向Ａの上流側に配置されているラインヘッド６Ｙにおいて、ノズル１２の詰まった数が突出して多かった。

これに対し、図６に示す実施例１〜３において、ノズル１２に詰まりが生じた数は平均して１．７個であり、比較例１〜３に比べて飛躍的にノズル１２の詰まりを抑制できることが確認できた。

以上説明したように、用紙Ｐが搬送されると、紙粉が発生すると共に舞い上がってその紙粉がインクジェットヘッド２へ向かって用紙Ｐの搬送方向Ａに移動しようとする。これに対し、本実施形態では、インクジェットヘッド２における用紙Ｐの搬送方向Ａの上流側に液体保持部３０を設けるようにしたので、舞い上がった紙粉はインクジェットヘッド２側へ移動する前に液体保持部３０に保持されている液体３３に付着して捕捉される。したがって、舞い上がった紙粉のインクジェットヘッド２側への移動量が大幅に低減して、紙粉によるノズルの詰まりを抑制することができる。

さらに、液体保持部３０に保持されている液体３３の液面を液面進退手段３５としてのシリンジ３６及びシリンジ駆動回路３７によって進退させるようにしたので、図４に示すように上下方向Ｂに進退する液体３３によって紙粉を積極的に捕らえることができる。よって、液体保持部３０の液体３３による紙粉の捕捉量が増加するので、紙粉のインクジェットヘッド２側への移動をより低減させることができる。

さらにまた、インクジェットヘッド２に用いられる既存の構造であるインクジェットヘッドを利用して液体保持部３０を構成したので、液体保持部３０を設けることによる製造コストの上昇を抑制することができる。しかも、シリンジ駆動回路３７によりシリンジ３６を駆動制御して、紙粉を捕らえた液体３３をパージして新たな液体３３を保持させることにより、紙粉を効率よく捕捉することができる。

また、インクジェットヘッド２がラインヘッド型であるので、用紙Ｐを高速に搬送して記録を行うことができる。用紙Ｐを高速に搬送すれば紙粉がより多く発生し、用紙搬送に伴って生じる搬送風の風速が大きくなるが、上述のように本実施形態では液体保持部３０を設けるようにしたので、紙粉が多く発生したとしても、その紙粉を液体保持部３０によって捕捉できる。よって、用紙Ｐを高速に搬送しながらも、ラインヘッド型のインクジェットヘッド２におけるノズル１２の詰まりを、好適に抑制できる。

尚、液面進退手段３５は、シリンジ３６及びシリンジ駆動回路３７に限らず、例えば、メニスカス内のインクを揺動させることによって液面を進退させる構成であってもよい。メニスカスを揺動させるには、例えば、メニスカスの増粘を抑制する目的で、所定の駆動波形を圧電素子に印加し、吐出しない程度にメニスカスを振動させるのと同様の方法により揺動させることが可能である。

また、上記実施形態では、ラインヘッド型のインクジェット記録装置を例に挙げて説明したが、これに限らず、シリアルヘッド型のインクジェット記録装置としてもよい。

以上説明したように、本発明は、インクジェット記録装置について有用である。

Ｐ 用紙
１ 画像形成装置（インクジェット記録装置）
２ インクジェットヘッド（記録部）
４ 用紙搬送機構
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ ラインヘッド（記録ヘッド）
１２ ノズル
３０ 液体保持部
３３ 液体
３５ 液面進退手段
３６ シリンジ
３７ シリンジ駆動回路

Claims (3)

1. インクを吐出する複数のノズルが形成された記録ヘッドを有する記録部と、
   上記記録部に対向して配置され、上記記録部に沿って用紙を搬送する搬送機構と、
   上記記録部における上記用紙の搬送方向上流側に設けられ、液面が上記搬送機構に対向するように液体を保持する液体保持部と、
   上記液体保持部に保持されている上記液体の液面を上記搬送機構に対して進退させる液面進退手段とを備えている、インクジェット記録装置。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
   上記液体保持部は、インクジェットヘッドによって構成されている、インクジェット記録装置。
3. 請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、
   上記記録部はラインヘッド型である、インクジェット記録装置。

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