JP6421588B2

JP6421588B2 - 印刷装置

Info

Publication number: JP6421588B2
Application number: JP2014258512A
Authority: JP
Inventors: 龍平久利; 晃幸西村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2034-12-22
Also published as: US20160176197A1; JP2016117220A; US9506805B2

Description

本発明は、例えば測色機能を有する印刷装置に関する。

一対の基板の互いに対向する面の各々に反射膜を設けて、所定のギャップを介し対向配置させた波長可変干渉フィルターが知られている。この波長可変干渉フィルターは、入射光を、２つの反射膜で多重反射を生じさせて、ギャップ間の距離に対応する特定の波長の光を出射させる構成となっている。また、このような波長可変干渉フィルターをパッケージ化した光学フィルターデバイスが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１４−１５３３８６号公報

一方で、吐出部と上記光学フィルターデバイスとをキャリッジに搭載し、媒体Ｐとキャリッジとを相対移動させつつ、吐出部がインクのような液体を吐出させて画像を形成する機能と、媒体Ｐに形成された画像の色を測定する測色機能とを併せ持った印刷装置が提案されている。
しかしながら、上記ギャップは、数１００ｎｍ程度であり、非常に狭小である。このため、例えばキャリッジの移動による振動や印刷装置の搬送時における衝撃などが、光学フィルターデバイスの波長可変干渉フィルターに伝搬すると、上記ギャップを緻密に制御することができなくなり、故障や誤動作を招く、という問題が指摘されている。
そこで、本発明のいくつかの態様の目的の一つは、振動や衝撃による波長可変干渉フィルターの故障や誤動作を防止する技術を提供することにある。

上記目的の一つを達成するために、本発明の一態様に係る印刷装置は、媒体に液体を吐出する吐出部と、液体が吐出された前記媒体を測色する測色部と、前記吐出部と前記測色部とが搭載されたキャリッジと、前記媒体と前記キャリッジとを相対的に移動させる相対移動部と、を備え、前記測色部は、ギャップを介して互いに対向する反射膜を有し、かつ、前記ギャップを可変する波長可変干渉フィルターを有し、前記キャリッジと前記測色部との間に緩衝部材が設けられたことを特徴とする。

この一態様に係る印刷装置によれば、キャリッジと測色部との間に設けられた緩衝部材によってキャリッジの振動や衝撃が吸収されるので、測色部、特に波長可変干渉フィルターの故障や誤動作を防止することができる。
なお、緩衝部材は、キャリッジの振動を吸収するものであり、例えばスポンジや、バネ、ゴムなどの弾性体であっても良いし、ゲルなどの粘性体であっても良いし、ゾルなどの流動体であっても良い。また、圧縮空気の弾力性を利用したエアーサスペンションなどであっても良い。

上記一態様に係る印刷装置において、前記緩衝部材は、前記ギャップが変動する方向と交差する面に設けられる構成が好ましい。この構成によれば、ギャップの変動方向の振動や衝撃が緩衝部材によって吸収される。
また、上記一態様に係る印刷装置において、前記緩衝部材は、前記キャリッジの走査方向と交差する面に設けられる構成としても良い。この構成によれば、キャリッジの移動方向の振動や衝撃が緩衝部材によって吸収される。

上記一態様に係る印刷装置において、前記測色部の測色時に、前記キャリッジに対して前記測色部を所定の位置に固定させるアクチュエーターを備える構成としても良い。この構成によれば、非測色時においては、測色部の故障や誤動作を防止することができる一方で、測色時においては、測色部をキャリッジに対して所定の位置関係にセットして、測色の精度を高めることができる。

実施形態に係る印刷装置の概略構成を示す図である。測色モジュールの構成を示す図である。測色モジュールにおける測色部の構成を示す図である。測色部における光学フィルターデバイスの構成を示す図である。測色モジュールにおける測色部の位置関係を示す図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、印刷装置の概略構成を示す斜視図である。
この図に示されるように、印刷装置１は、キャリッジ２０を、主走査方向（Ｘ方向）に移動（往復動）させる移動機構６（相対移動部）を備える。
移動機構６は、キャリッジ２０を移動させるキャリッジモーター６１と、両端が固定されたキャリッジガイド軸６２と、キャリッジガイド軸６２とほぼ平行に延在し、キャリッジモーター６１により駆動されるタイミングベルト６３と、を有している。
キャリッジ２０は、キャリッジガイド軸６２に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６３の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター６１によりタイミングベルト６３を正逆走行させると、キャリッジ２０がキャリッジガイド軸６２に案内されて往復動する。

キャリッジ２０には、吐出部３０と測色モジュール４０とが搭載されている。このうち、吐出部３０は、紙などの媒体Ｐと対向する部分に、インクを個別にＺ方向に吐出する複数のノズルを有する。なお、吐出部３０は、カラー印刷のために、概略的に４つのブロックに分かれている。個々のブロックは、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインクをそれぞれ吐出する。
また、測色モジュール４０は、後述するように、媒体Ｐに形成された画像（カラーチャート）を測色する測色部や、当該測色部をキャリッジ２０に対して移動させるアクチュエーター等を含んだ集合体である。
なお、キャリッジ２０には、フレキシブルケーブル１９０を介してメイン基板（図示省略）から各種の制御信号等が供給される構成となっている。

印刷装置１は、媒体Ｐを、プラテン７０上で搬送させる搬送機構７を備える。搬送機構７は、駆動源である搬送モーター７１と、搬送モーター７１により回転して、印刷媒体Ｐを副走査方向（Ｙ方向）に搬送する搬送ローラー７２と、を備える。

このような構成において、キャリッジ２０の主走査に合わせて吐出部３０のノズルから印刷データに応じてインクを吐出させるとともに、媒体Ｐを搬送機構７によって搬送する動作を繰り返すことで、媒体Ｐの表面に画像（文字、図形、カラーチャート等を含む）が形成される。

この印刷装置１は、所定の印刷データにしたがって媒体Ｐに形成したカラーチャートを測色する測色機能を有する。この測色機能は、例えば、測色したデータで示される色が上記所定の印刷データで規定される色となるようにキャリブレーションするために用いられる。
なお、本実施形態において主走査は、キャリッジ２０を移動させることで実行されるが、媒体Ｐを移動させることで実行しても良く、キャリッジ２０と媒体Ｐとの双方を移動させても良い。要は、媒体Ｐとキャリッジ２０とが相対的に移動する構成であれば良い。

図２は、測色モジュール４０の構成を示す図である。なお、この図は、測色モジュール４０を、図１のＸ−Ｚ平面で破断した簡易的な断面図である。
測色モジュール４０は、直方体形状で内部空洞の筐体４１と、筐体４１の内部で懸架された測色部４００とを含む。筐体４１のうち、媒体Ｐと対向する面４２に、開口部４３が設けられるとともに、当該開口部４３に窓部材４４が嵌め込まれている。

測色部４００は、筐体４１の内部において媒体Ｐを測色するユニットであって、後述するように、光源や受光部などの光学部材が直方体形状のケース４０１に収容されたものである。測色部４００は、筐体４１の内部に対して、次のような構成で懸架されている。

測色部４００のうち、図において上面には保持板４４２が取り付けられ、下面には保持板４４４が取り付けられている。アクチュエーター４５０は、筐体４１の内面４５においてＸ方向に移動自在に取り付けられ、測色時には、駆動回路Ｄｒによる駆動によって作動子４５９をＺ方向の正側に突出させる。アクチュエーター４５０と保持板４４２との間には、スポンジやウレタンなどの緩衝部材４５２が複数設けられている。スライダー４５４は、筐体４１の内面４６においてＸ方向に移動自在に取り付けられている。スライダー４５４と保持板４４４との間には、緩衝部材４５３が複数設けられている。
なお、緩衝部材４５２、４５３は複数に限られず、単数であっても良い。

アクチュエーター４９０は、筐体４１の内面４７に固定され、測色時には、駆動回路Ｄｒによる駆動によって作動子４９９をＸ方向の負側に突出させる。一方、ケース４０１の右側には、当接板４８２が内面４５、４６に対しＸ方向に移動自在となっている。この当接板４８２とアクチュエーター４９０との間には、緩衝部材４７２が複数設けられている。この緩衝部材４７２の付勢力によって当接板４８２がケース４０１の右側面に当接している。
固定板４７４は、筐体４１の内面４８に固定される一方、ケース４０１の左側には、当接板４８４が内面４５、４６に対しＸ方向に移動自在となっている。この当接板４８４と固定板４７４との間には、緩衝部材４７３が複数設けられており、当接板４８２は、緩衝部材４７３の付勢力によってケース４０１の右側面に当接している。
なお、緩衝部材４７２、４７３は複数に限られず、単数であっても良い。

ケース４０１は、当接板４８２、４８４に対し当接しているのみであるので、非測色時では、Ｚ方向について、測色部４００に働く重力および緩衝部材４５２の付勢力の和と、緩衝部材４５３の付勢力とが均衡する地点で静止することになる。
また、ケース４０１は、Ｘ方向については、当接板４８２、４８４、保持板４４２、４４４、駆動回路Ｄｒ、緩衝部材４５２、４５３およびスライダー４５４とともにＸ方向に移動自在となるので、非測色時では、緩衝部材４７２の付勢力と緩衝部材４７３の付勢力とが均衡する地点で静止することになる。

図３は、測色部４００における構成、特に光学経路を示す図である。
この図に示されるように、測色部４００は、ケース４０１内において、光源４１０、集光レンズ４１２、反射鏡４１４、バンドパスフィルター４１６、光学フィルターデバイス４２０および受光部４３０を含む。
光源４１０は、例えば白色ＬＥＤであり、少なくとも測定の対象となる色の波長域にわたって分布する光を照射する。集光レンズ４１２は、測色時において、光源４１０から開口部４１８を介して照射される光を、面４０２よりも下方に位置する媒体Ｐに集光させる。

反射鏡４１４は、光源４１０からの照射光のうち、媒体Ｐで反射して開口部４１８を通過した光を、光学フィルターデバイス４２０および受光部４３０に反射・集光させる凹面鏡である。バンドパスフィルター４１６は、反射鏡４１４で反射して、光学フィルターデバイス４２０に入射する光のうち、測定対象とする色の波長域以外の光をカットする。
光学フィルターデバイス４２０は、ギャップが可変の２枚の反射膜を有し、バンドパスフィルター４１６を通過した光のうちの特定波長の光を、当該反射膜の反射および干渉によって透過させる。光学フィルターデバイス４２０において２枚の反射膜間のギャップは、図示省略した駆動信号の電圧によって制御される。
受光部４３０は、特に図示はしないが、光学フィルターデバイス４２０を透過した特定波長の光を、電流に変換するフォトダイオードと、当該フォトダイオードによる電流を電圧に変換する変換回路とを含む。

なお、光学フィルターデバイス４２０への駆動信号は、フレキシブルケーブル１９０を介して上記メイン基板から供給される一方で、受光部４３０からの出力信号は、フレキシブルケーブル１９０を介してメイン基板に供給される。駆動信号、出力信号については、キャリッジ２０の別途の回路で供給、処理しても良い。

図４は、光学フィルターデバイス４２０の構成を示す図である。
この図に示されるように、光学フィルターデバイス４２０は、筐体６０１と波長可変干渉フィルター５とを含む。

筐体６０１は、図において下面に取り付けられるカバーガラス６４０とで内部空間を形成する。筐体６０１には、平面視したときに（Ｚ方向からみたときに）円形の形状の光透過領域に対応した光通過孔６２１が設けられるとともに、当該光通過孔６２１よりも径の大きいカバーガラス６４０が、図において下外面に取り付けられている。

波長可変干渉フィルター５は、筐体６０１の側面に保持材５８を介して固定された基板５１と、当該基板５１に接合された基板５２とを有する。
基板５１、５２とは、いずれも光透過性を有する。基板５１において基板５２との対向面には、反射膜５３が、光通過領域の中心を含み、かつ、平面視したときに円形の形状で設けられる。一方、基板５２において基板５１との対向面には、反射膜５４が反射膜５３と対向するように、かつギャップを保つように設けられる。なお、反射膜５３、５４には、反射率を高くするために、銀や、銀を主成分とする合金のほか、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、アモルファスＳｉ等を用いた多層膜などが用いられる。

光学フィルターデバイス４２０では、カバーガラス６４０の側から入射した光が、反射膜５３、５４の間で繰り返して反射して、ギャップの２倍に相当する距離の整数倍となる波長の光が、カバーガラス６３０の側に出射する。

ところで、光学フィルターデバイス４２０において、基板５２には、平面視したときに反射膜５４が設けられる領域の外側であって、基板５１との対向面の反対側の面に、ダイアフラム５２２が光通過孔６１１の外周縁と対向するように形成されている。
基板５２において基板５１との対向面には、平面視したときに、ダイアフラム５２２の内側であって、反射膜５４の外側に、リング状の電極５６４が形成されている。基板５１において基板５２との対向面には、この電極５６４と対向するように、同様にリング状の電極５６３が形成されている。

基板５２において、ダイアフラム５２２は、他の部分と比較して撓みやすくなっているので、電極５６３、５６４に駆動信号を印加すれば、電極５６３、５６４の間の電位差に応じた静電引力が生じる。このため、ダイアフラム５２２の内側領域が基板５１側に接近し、反射膜５３、５４のギャップが当該電位差に応じて小さくなる。一方、電極５６３、５６４への駆動信号の印加が停止すれば、反射膜５３、５４のギャップは元に戻る。
このため、光学フィルターデバイス４２０では、電極５６３、５６４に印加する駆動信号の電圧により反射膜５３、５４のギャップを制御することが可能となっており、カバーガラス６３０の側に出射する光の波長を選定できる構成となっている。

このようにして光学フィルターデバイス４２０への駆動信号の電圧を変化させながら、すなわち、波長可変干渉フィルター５で取り出す光の波長を変化させながら、受光部４３０から出力される電圧を得ることで、波長に対する光の強度分布を求める構成、すなわち色を測定する構成となっている。

図５は、測色モジュール４０における筐体４１の内部に対して測色部４００がどのような位置関係となるかを示す図である。
媒体Ｐを測色しないとき（非測色時）、例えば印刷時や、印刷装置１の印刷待機時、搬送時などでは、上述したように、アクチュエーター４５０、４９０が作動しない。このため、（ａ）に示されるように、測色部４００は、筐体４１の内部において緩衝部材４５２、４５３、４７２、４７３の付勢力等が均衡する地点に懸架されるので、筐体４１の振動や衝撃から保護される。

光学フィルターデバイス４２０では、筐体６０１、カバーガラス６３０、６４０で形成される内部空間が、ほぼ真空状態である。この理由は、第１に、駆動信号の電圧を変化させてから反射膜５３、５４の間のギャップが安定するまでの時間を短くするため、および、第２に、反射膜５３、５４や内部配線などの劣化防止するため、である。
ただし、光学フィルターデバイス４２０の内部空間をほぼ真空状態にすると、基板５１、５２で閉じた空間が空気バネとして機能しにくくなり、わずかな振動で基板５２（特にダイアフラム５２２の内側領域）が大きく動いてしまう。
このため、何らかの対策を施さないで、キャリッジ２０に光学フィルターデバイス４２０を搭載すると、当該キャリッジ２０の主走査に伴う振動や、印刷装置１の搬送に伴う振動・衝撃などによって、光学フィルターデバイス４２０の故障や誤動作を招くことになる。

そこで、本実施形態では、アクチュエーター４５０と保持板４４２との間には緩衝部材４５２が、保持板４４４とスライダー４５４との間には緩衝部材４５３が、それぞれ設けられている。すなわち、緩衝部材４５２、４５４の端面が、波長可変干渉フィルター５のギャップが変動する方向（Ｚ方向）と交差するＸ−Ｙ平面に、それぞれ設けられている。このため、ギャップの変動方向（Ｚ方向）の振動、衝撃等が測色部４００に直接伝搬するのが防止される。
また、本実施形態では、アクチュエーター４９０と当接板４８２との間には緩衝部材４７２が、当接板４８４と固定板４７４との間には緩衝部材４７３が、それぞれ設けられている。すなわち、緩衝部材４７２、４７４の端面が、キャリッジ２０の走査方向（Ｘ方向）と交差するＹ−Ｚ平面に、それぞれ設けられている。このため、キャリッジ２０がＸ方向に走査された際に生じる振動、衝撃等が測色部４００に直接伝搬するのが防止される。

一方、媒体Ｐを測色するとき（測色時）には、図５の（ｂ）に示されるように、アクチュエーター４５０、４９０が作動する。
詳細には、アクチュエーター４９０は、作動子４９９をＸ方向の負側に突出させる。これにより、作動子４９９の先端が当接板４８２に当接して、測色部４００をＸ方向の負側に移動させる。また、アクチュエーター４５０は、作動子４５９をＺ方向の正側に突出させる。これにより、作動子４５９の先端が保持板４４２に当接して、測色部４００を、Ｚ方向の正側に移動させる。
やがて、測色部４００は、筐体４１に対して緩衝部材４５３、４７３がそれぞれ最小に圧縮される地点で静止する。筐体４１はキャリッジ２０に対して不動であるので、アクチュエーター４５０、４９０は、測色部４００を、キャリッジ２０に対して上記地点に固定させることになる。

なお、測色部４００が静止する地点において、ケース４０１に設けられた開口部４１８と、筐体４１に設けられた開口部４３とが対向するようになっている。すなわち、測色部４００（光源４１０）からの出射光は、開口部４１８、４３を順に通過した後、媒体Ｐで反射し、開口部４３、４１８を介して測色部４００（反射鏡４１４）に入射する、という経路を辿る。図５の（ｂ）においては、保持板４４４、緩衝部材４５３、スライダー４５４が上記経路を阻害しているようにみえるが、適宜欠き取りを設けたり、各部材を適切に配置したりして、上記経路が確保されている。

測色時には、例えば媒体Ｐに形成されたカラーチャート（複数の色をそれぞれ矩形形状で形成するとともに、マトリクス状に配列させた色見本）を、キャリッジ２０の主走査および媒体Ｐの搬送によって測色部４００が順次測色する。詳細には、１つの色について反射膜５３、５４のギャップを変化させながら、受光部４３０の出力信号の電圧変化を取得する。
なお、測色時におけるキャリッジ２０の主走査速度は、印刷時における主走査速度よりも遅いので、キャリッジ２０の主走査によって生じる振動等は小さい。このため、測色時において、緩衝部材４５２、４５３、４７２、４７３による衝撃等の吸収が期待できなくても、問題にはならない。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の変形、応用が可能である。なお、次に述べる変形、応用の態様は、任意に選択された一または複数を適宜に組み合わせることもできる。

窓部材４４の外面に、フッ素樹脂等をコーティングするなどの撥水処理を施して、インクミストの付着を防止しても良い。また、窓部材４４の内面に、迷光や有害光をカットし可視光を透過させるために例えば誘電体膜を多層でコーティングし、一種の干渉フィルターを形成しても良い。なお、ここでいう有害光とは、例えば測色部４００の各部の劣化を促進させる波長の光をいう。

キャリッジ２０に加速度センサーなどを搭載して、キャリッジ２０の移動に伴うプラテンギャップを当該加速度センサー等で検出し、この検出結果に応じてアクチュエーター４５０による作動子４５９の突出量を制御して、測色部４００と媒体Ｐとの光路長が一定となるように維持する構成としても良い。
アクチュエーター４５０、４９０については作動子４５９、４９９を突出させるタイプに限られず、測色時において開口部４１８と開口部４３とが対向する位置に移動させて固定させる構成であれば良い。

１…印刷装置、５…波長可変干渉フィルター、６…移動機構、７…搬送機構、２０…キャリッジ、３０…吐出部、４０…測色モジュール、５３、５４…反射膜、４００…測色部、４５０、４９０…アクチュエーター、４５２、４５３、４７２、４７３…緩衝部材。

Claims

媒体に液体を吐出する吐出部と、
液体が吐出された前記媒体を測色する測色部と、
前記吐出部と前記測色部とが搭載されたキャリッジと、
前記媒体と前記キャリッジとを相対的に移動させる相対移動部と、
を備え、
前記測色部は、ギャップを介して互いに対向する反射膜を有し、かつ、前記ギャップを可変する波長可変干渉フィルターを有し、
前記キャリッジと前記測色部との間に緩衝部材が設けられ、
前記緩衝部材は、前記ギャップが変動する方向と交差する面に設けられる
ことを特徴とする印刷装置。
請求項１に記載の印刷装置において、
前記緩衝部材は、前記キャリッジの走査方向と交差する面に設けられる
ことを特徴とする印刷装置。
媒体に液体を吐出する吐出部と、
液体が吐出された前記媒体を測色する測色部と、
前記吐出部と前記測色部とが搭載されたキャリッジと、
前記媒体と前記キャリッジとを相対的に移動させる相対移動部と、
を備え、
前記測色部は、ギャップを介して互いに対向する反射膜を有し、かつ、前記ギャップを可変する波長可変干渉フィルターを有し、
前記キャリッジと前記測色部との間に緩衝部材が設けられ、
前記緩衝部材は、前記キャリッジの走査方向と交差する面に設けられる
ことを特徴とする印刷装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の印刷装置において、
前記測色部の測色時に、前記キャリッジに対して前記測色部を所定の位置に固定させるアクチュエーターを備える
ことを特徴とする印刷装置。
媒体に液体を吐出する吐出部と、
液体が吐出された前記媒体を測色する測色部と、
前記吐出部と前記測色部とが搭載されたキャリッジと、
前記媒体と前記キャリッジとを相対的に移動させる相対移動部と、
前記測色部の測色時に、前記キャリッジに対して前記測色部を所定の位置に固定させるアクチュエーターと、
を備え、
前記測色部は、ギャップを介して互いに対向する反射膜を有し、かつ、前記ギャップを可変する波長可変干渉フィルターを有し、
前記キャリッジと前記測色部との間に緩衝部材が設けられた
ことを特徴とする印刷装置。