JP4609043B2 - 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係り、特に予備吐出するインクジェット記録装置に関する。

従来、インクジェット記録装置は、画像データに基づく駆動信号に制御されて、サーマル方式、ピエゾ方式などの駆動素子を用いて記録ヘッドの複数のノズルから記憶媒体上にインク滴を吐出して画像を形成している。そして、インクジェット記録装置に用いられるインクが長期間使用されずに放置されると、インクの乾燥や粘性の増加によりノズル吐出口付近にインクが固着したり、また、ノズル吐出口に不純物（ゴミ）などが付着したりして、ノズルが目詰まりすることがある。これによって、制御部から正常に駆動信号が出力されているにも拘らずノズル吐出口からインク滴が吐出されないという、いわゆるインクの吐出不良が生じる。インクの吐出不良が生じると、記録される文字や画像が白く抜けて白スジ状の線を生じさせたり、インクの色材が不足して記録画像の再現色が異なる等、画像記録の品質の低下を招くことになる。そこで、ノズル乾燥や目詰まりを抑制してインクの吐出不良を防止するために、非印刷時に記録媒体以外の場所に向けてノズルからインクを強制的に吐出するという、予備吐出を行う必要がある。

予備吐出されるインクを回収する技術としては、無端ベルト上に吐出されたインクを吸収部材によって吸収する方法（例えば、特許文献１参照）や、記録媒体の搬送方向の上流側にワイパーを、下流側に吸収部材を設け、無端ベルト上に吐出されたインクにワイパーを当接して摺動させ、次に吸収部材を当接させて吸収する方法（例えば、特許文献２参照）が開示されている。

また、無端ベルト上に付着したインクや不純物をクリーニング液で混和して高吸収性多孔質材料で形成される吸収部材を用いて吸収する方法（例えば、特許文献３参照）や、無端ベルト上にインク受容部材を配置して、インク受容部材が記録ヘッドの直下に位置するときに予備吐出させて無端ベルトにインクが吐出されることを防止する方法（例えば、特許文献４参照）が開示されている。

さらに、記録ヘッドのノズルの位置に対応する複数の孔を無端ベルト上に設け、記録ヘッドのノズルから各ノズルに対応する孔に予備吐出して、吐出されたインクを排液受けに回収する方法（例えば、特許文献５、特許文献６参照）が開示されている。
特許２７３３２７５号公報 特許２７０５９９２号公報 特開平８−３２４０６７号公報 特開２００１−１０５６２８号公報 特許２８１７９６４号公報 特開平８−２１６４００号公報

しかしながら、特許文献１から特許文献３のように予備吐出の際に無端ベルト上にインクを吐出する方法は、無端ベルトの撥インク性を利用しているため、無端ベルトに撥インク性処理を施す必要がある。また、特許文献４から特許文献６のように予備吐出されるインクを受ける部分と記録ヘッドとを対向させる方法は、吐出を受ける部分と記録ヘッドとを駆動して対向位置へ移動させ、移動に関係する部分を退避させる必要や、記録ヘッドと予備吐出を受ける部分とを高精度に位置を合わせる必要がある。

本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、簡易にかつ確実に予備吐出および予備吐出されたインクを除去することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の発明は、記録媒体を搬送する無端ベルトと、記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドとを備えるインクジェット記録装置において、前記無端ベルト上に、少なくとも一方の端部に達する細溝が配列され前記記録ヘッドが予備吐出するインクが着弾する細溝部を設け、
前記細溝部の細溝数Ｘは、次式
Ｘ≧（Ｖｅ／Ｖｄ）×（Ｔａ／Ｔｂ）
ここで、
Ｖｅは、前記予備吐出１回あたりのインクの総量
Ｖｄは、前記細溝１本あたりの容積
Ｔａは、前記細溝部に予備吐出されるインクが前記無端ベルトの端部に移動するのに要する時間
Ｔｂは、前記無端ベルトが１周するのに要する時間
により形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、無端ベルト上に設けられた細溝部にインクが予備吐出されるので、細溝部に着弾したインクが細溝内を移動して無端ベルトの端部に移動することができるようになっている。

また、予備吐出されたインクが細溝の端部に移動する間に記録ヘッドから予備吐出されるインクを細溝部に収蔵することができるような数の細溝が形成されるようになっている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記無端ベルトに凹部を設け、前記凹部に前記細溝部を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、無端ベルトの凹部に細溝部が設けられるので、記録媒体が搬送される無端ベルトの表面とインクが予備吐出される面との間に段差を設けることができるようになっている。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置において、前記細溝部の端部に接触して予備吐出されたインクを吸収するインク吸収部を設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、インクを吸収するインク吸収部が設けられるので、記録ヘッドから細溝部に予備吐出されて端部に移動したインクとインク吸収部とを細溝部の端部で接触させて、細溝部に予備吐出されたインクを吸収することができるようになっている。

請求項１に記載の発明によれば、無端ベルト上の細溝部にインクが予備吐出されて、細溝部に着弾したインクが細溝内を移動して無端ベルトの端部に移動するので、無端ベルト上からインクを除去することができる。よって、複雑な機構を用いることなく無端ベルト上にインクを予備吐出させ、吐出されるインクを無端ベルト上から除去して、記録媒体にインクが付着することを防止することができる効果を奏する。

また、予備吐出されたインクが細溝の端部に移動する間に記録ヘッドから予備吐出されるインクを細溝部に収蔵することができるので、予備吐出されたインクを細溝部外に存在させることなく収蔵することができる効果を奏する。

請求項２の発明によれば、無端ベルトの凹部に細溝部が設けられて、無端ベルトの表面とインクが予備吐出される面との間に段差が設けることができるので、予備吐出されたインクが細溝部上に残存していても記録媒体にインクが付着することを防止することができる効果を奏する。

請求項３に記載の発明によれば、記録ヘッドから予備吐出されて細溝部の端部に移動するインクとインク吸収部とが接触して、予備吐出されるインクがインク吸収部に吸収されて、無端ベルト上から除去されるようになっている。よって、無端ベルト上に予備吐出されたインクを容易に除去して、記録媒体に予備吐出されたインクが付着することを防止することができる効果を奏する。

以下、図面を参照しながら本発明に係るインクジェット記録装置１の実施形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

［第一の実施の形態］
図１から図７を参照しながら、本発明にかかるインクジェット記録装置１の第一の実施形態について説明する。
図１は、インクジェット記録装置１の概略構成を示す図であり、図２は、無端ベルト３の概略構成を示す図であり、図３は、無端ベルト３の断面を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態において、インクジェット記録装置１は、ラインヘッド方式のインクジェット記録装置１である。

インクジェット記録装置１には、画像が記録される記録媒体２を搬送する無端ベルト３が、互いに平行に設けられた駆動ローラ４と従動ローラ５とに一定の張力を保持されて架設されている。駆動ローラ４には、駆動ローラ４を回転駆動させる無端ベルト駆動装置６が連結されており、この無端ベルト駆動装置６を駆動して駆動ローラ４を回転駆動させることにより、従動ローラ５を従動回転させながら、無端ベルト３を周回運動させるようになっている。ここで、記録媒体２が搬送される方向を、搬送方向Ｘという。駆動ローラ４の下方近傍には、表面に粘着性を有する清掃ローラ７が、無端ベルト３と接触するように設けられている。

搬送方向Ｘにおける従動ローラ５の上流側近傍には、無端ベルト３上に記録媒体２を供給する記録媒体供給装置８が設けられている。駆動ローラ４と従動ローラ５との間で無端ベルト３の直下には、記録媒体２を無端ベルト３上に静電吸着させるための平板状の静電吸着板９が、無端ベルト３に平行となるように配置されている。

無端ベルト３を介した静電吸着板９の直上には、本実施形態におけるインクジェット記録装置１で使用されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した４つの記録ヘッド１０が、それぞれ記録媒体２の幅方向に延在するとともに、互いの長手方向が平行となるように所定間隔をあけて配設されている。複数の記録ヘッド１０の無端ベルト３に対向する面には、記録媒体２にインクを吐出して画像を記録する図示しない複数のノズルが、記録ヘッド１０の長手方向に平行な列状に配置されている。

図２、図３に示すように、無端ベルト３の表面の一部には、凹部１３が無端ベルト３の幅方向に延在するように設けられ、凹部１３の底面には、毛管現象により毛管力を生ずる細溝が配列された細溝部１１が、無端ベルト３の幅方向に延在するように形成されている。図３に示すように、断面形状が半円形状で半径、深さ共にｒである細溝が細溝部１１に設けられている例を、以下説明する。

細溝部１１に配列された細溝の径ｒは、Lapraceの式に基づき、次式（１）により形成されるようになっている。
ｒ＝（２×γ）／P ・・・（１）
ここで、
ｒは、細溝の半径
Ｐは、細溝の毛管力
γは、インクの表面張力
である。
図４に、インクの表面張力が４０mN/mであるとき、単数の細溝における半径ｒと毛管力Ｐとの関係を示す。細溝の半径ｒが小さいほど、細溝に着弾したインクを細溝の端部に移動させる毛管力Ｐが大きいとされている。

細溝部１１に吐出されたインクが細溝の毛管力により細溝の端部に移動する時間ｔは、Washburnの式に基づき、次式（２）により求められるようになっている。
ｔ＝（Ｌ^２×２×η）／（ｒ×γ×ｃｏｓθ） ・・・（２）
ここで、
ｔは、インクが細溝を移動する時間
Ｌは、細溝の長さ（無端ベルト幅）×（１／２）
ηは、インク粘度
ｒは、細溝の半径
γは、インクの表面張力
θは、インクの接触角
である。細溝の長さが無端ベルト幅と同じであり、Ｌが無端ベルト幅の中央から端部までの長さであるので、細溝の中央に吐出されたインクが細溝を移動して端部に達するまでの時間ｔが求められるようになっている。
図５に、無端ベルト３の幅が０.３m、インク粘度ηが６mPa・sec、インクの表面張力γが４０mN/m、インクの接触角θが３０゜であるとき、単数の細溝における半径ｒとインクが細溝内を移動する時間ｔとの関係を示す。細溝の半径ｒが小さいほどインクが細溝を移動する時間ｔが長いとされている。

細溝部１１の細溝数Ｘは、次式（３）により形成されるようになっている。
Ｘ≧（Ｖｅ／Ｖｄ）×（Ｔａ／Ｔｂ） ・・・（３）
ここで、
Ｖｅは、前記予備吐出１回あたりのインクの総量
Ｖｄは、前記細溝１本あたりの容積
Ｔａは、前記細溝部に予備吐出されるインクが端部に移動するのに要する時間
Ｔｂは、前記無端ベルトが１周するのに要する時間
である。（Ｖｅ／Ｖｄ）により予備吐出が１回行われたときのインクを収蔵することができる細溝の数が求められ、（Ｔａ／Ｔｂ）により予備吐出されたインクが端部に達するまでに行われる予備吐出の回数が求められるようになっているので、予備吐出されたインクがインク端部に達するまでに吐出されるインクを収蔵できる細溝数Ｘが、式（３）により求められるようになっている。ここでは、無端ベルトが１周するごとに予備吐出が行われるとされている。
例えば、図４より細溝の半径ｒが０．０５ｍｍであるとすると、細溝１本あたりの容積Ｖｄが０.００１１８ｍＬと求められ、又、式（２）より細溝部に予備吐出されるインクが端部に移動するのに要する時間Ｔａが１５６秒と求められるようになっている。予備吐出されるときには１つのノズルから１発あたり４ｐＬのインクが１００発吐出されるようになっており、１つのヘッド１０あたり８１９２個のノズルが配列されるようになっているため、４つの記録ヘッド１０から１回に予備吐出されるインクの総量Ｖｅが０．０１３ｍＬと求められるようになっている。上記の条件のとき、式（３）によって、細溝部１１の細溝数Ｘが８６０本以上とされるようになっている。さらに、位置合わせや予備吐出の精度のばらつきにも対応できるように、式（３）による細溝数Ｘよりも多い数の細溝を形成することが望ましいとされている。

搬送方向Ｘにおける記録ヘッド１０の下流側には、細溝部１１に吐出されたインクとインクを吸収するインク吸収部１２とが、無端ベルト３の端部と接触するように設けられている。

ここで、インク吸収部１２は、例えば、ベルイータ（鐘紡社製商品名）等の親水処理を施した多孔質の樹脂で形成されている。なお、インク吸収部１２を形成する材料はこれに限定されず、例えば、インク吸収性に優れた不織布等を適用することも可能である。
また、インク吸収部１２は、ユーザーによって交換することが可能なように設けられている。

次に、第一の実施形態における作用について説明する。

画像記録時には、インクジェット記録装置１の無端ベルト３上に記録媒体２が記録媒体供給装置８よって供給されて、静電吸着板９により静電吸着されて、無端ベルト３上に保持される。無端ベルト３上に記録媒体２が供給されると、無端ベルト駆動装置６の駆動により駆動ローラ４が回転され、駆動ローラ４の回転に伴って無端ベルト３が周回運動して、記録媒体２が無端ベルト３上に保持されたまま搬送方向Ｘに搬送される。記録媒体２が搬送されて記録ヘッド１０の直下に位置すると、記録ヘッド１０のノズルから画像データに基づくインクが記録媒体２上に吐出される。以上の動作を繰り返して、記録媒体２上に画像が形成される。

無端ベルト３が搬送方向Ｘの下流に搬送され、駆動ローラ４の下方近傍で清掃ローラ７と接触すると、無端ベルト３上に存在するゴミが清掃ローラ７の表面に付着して除去される。

また、記録ヘッド１０の予備吐出を行う場合は、まず、無端ベルト３の周回運動に伴って細溝部１１が記録ヘッド１０の直下に位置したときに、無端ベルト駆動装置６の駆動を停止させて無端ベルト３の周回運動を停止させる。この状態で、記録ヘッド１０のノズルから細溝部１１にインクを吐出させ、予備吐出が行われる。予備吐出されたインクが細溝部１１上に着弾し、細溝内に収蔵され、細溝の毛管力によって細溝の端部である細溝部１１の端部に移動する。インクが予備吐出されると、再び無端ベルト駆動装置６が駆動されて無端ベルト３が搬送され、搬送方向Ｘの下流側にあるインク吸収部１２に細溝部１１の端部が接触すると、細溝部１１の端部に移動したインクがインク吸収部１２に吸収される。

このとき、細溝部１１に予備吐出されたインクが細溝内に残存する状態で凹部１３上に記録媒体２が保持された場合であっても、無端ベルト３の表面と細溝部１１の表面との段差によって記録媒体２の裏面にはインクが付着しない。

以上により、本実施形態によれば、無端ベルト３の凹部１３に細溝部１１を設けてインクが予備吐出され、細溝部１１の細溝内にインクが収蔵され、細溝の毛管力により細溝部１１の端部に移動して、予備吐出されたインクがインク吸収部１２に吸収されるようにしているので、複雑な機構を用いることなく確実に予備吐出および予備吐出されたインクを除去することができる。また、画像記録の品質低下を防止することもできる。

なお、細溝の断面形状が半円形の形状である例を示したが、これに限定されず、ドーム形、角型などの形状で構成されていてもよい。図６に断面形状がドーム形で底面が半径ｒの半円形で高さが２ｒである細溝が無端ベルト３上に設けられた例を、図７に断面形状が底辺が２ｒで高さがｒである逆二等辺三角形の形状の細溝が無端ベルト３上に設けられた例を示す。

また、無端ベルトが１周するごとに凹部１３上に形成された細溝部１１上に予備吐出がされる例を示したが、予備吐出を行わない場合には、凹部１３上に記録媒体２が保持されたまま搬送され、記録媒体２上に画像が形成されるようにしてもよい。

また、細溝部１１が記録ヘッド１０の直下に位置したときに無端ベルト３の搬送を停止させて予備吐出を行う例を示したが、無端ベルト３を搬送させながら細溝部１１に予備吐出を行うようにしてもよい。

さらに、インク吸収部１２が無端ベルト３に常時接触して設けられている例を示したが、細溝部１１に予備吐出されるインクがあるときのみインク吸収部１２が細溝部１１と接触してインクを吸収するようにしてもよい。

［第二の実施の形態］
続いて、図８から図１２を参照しながら、本発明にかかるインクジェット記録装置１の第二の実施形態について説明する。
ただし、本第二の実施形態では上記第一の実施形態において検出装置１４（図８から図１１参照）と制御部１５（図１２参照）とが設けられたことが異なっており、それ以外の構成は上記第一の実施形態と同様である。本第二の実施形態では、検出装置１４と制御部１５とを中心とした説明を行い、上記第一の実施形態と同様の構成には上記と同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図８はインクジェット記録装置１の概略構成を示す図であり、図９から図１１は無端ベルト３と検出装置１４の関係を示す図である。

図８に示すように、無端ベルト３の端部の直上には、無端ベルト３に投光して反射光を受光する検出装置１４が設けられている。また、図９から図１１に示すように、無端ベルト３の表面の一部に設けられた凹部１３の底面には、検出装置１４によって位置を特定される細溝部１１が設けられている。図９には図３と同様に細溝の断面形状が半円形で半径、深さ共にｒである細溝が設けられた図を、図１０には図６と同様に細溝の断面形状がドーム形で底が半径ｒの半円形で高さが２ｒである細溝が設けられた図を、図１１には図７と同様に細溝の断面形状が角形で底辺が２ｒで高さがｒの二等辺三角形を逆さにした形状の細溝が設けられた図を示す。

次に、図１２を参照しながら第二の実施形態におけるインクジェット記録装置１の制御構成について説明する。

図１２はインクジェット記録装置１の制御構成を示すブロック図である。

図１２に示すように、入力される画像データに基づいてインクジェット記録装置１の各部の動作を制御する制御部１５には、無端ベルト駆動装置６と、記録媒体供給装置８と、検出装置１４と、記録ヘッド駆動部１６とがそれぞれ接続されており、制御部１５によって各部を駆動制御するようになっている。

制御部１５は、入力される画像データを駆動データに変換し、この駆動データに基づいて、記録ヘッド駆動部１６が、記録ヘッド１０のノズルを駆動制御して記録媒体２にインクを吐出させるようになっている。

検出装置１４は、無端ベルト３に対して光を照射するとともに、無端ベルト３あるいは細溝部１１により反射した光を受光し、この受光量に応じた信号を制御部１５に出力するようになっている。制御部１５は、検出装置１４から送られた信号値と予め制御部１５に登録された細溝部１１の信号値とを比較して、検出装置１４の投光先に細溝部１１が存在するか否かを検出するようになっている。
さらに制御部１５は、細溝部１１が検出されると、無端ベルト駆動装置６の駆動量に基づいて無端ベルト３の細溝部１１が記録ヘッド１０の直下に移動するタイミングを検出し、細溝部１１が記録ヘッド１０の直下に位置するタイミングで記録ヘッド駆動部１６を制御して記録ヘッド１０のノズルから細溝部１１にインクを予備吐出させるようになっている。

次に、第二の実施形態における作用について説明する。

制御部１５に画像データが入力されると、画像データは駆動データに変換され、この駆動データに応じて記録媒体供給装置８が駆動されて記録媒体２を無端ベルト３に供給する。記録媒体２が無端ベルト３に供給されると、無端ベルト駆動装置６によって無端ベルト３が周回駆動され、それに伴って無端ベルト３上の記録媒体２が搬送される。記録ヘッド１０の直下に記録媒体２が位置すると、記録ヘッド駆動部１６によって記録ヘッド１０のノズルが駆動制御されてインクが吐出され、記録媒体２上に着弾して画像が形成される。

また、記録ヘッド１０が予備吐出を行う場合は、無端ベルト３上に記録媒体２が存在しない状態で、無端ベルト３を周回運動させながら、検出装置１４により無端ベルト３に光を照射するとともに、無端ベルト３上で反射した光を受光して、その受光量に応じた信号が検出装置１４から制御部１５に出力される。制御部１５では、検出装置１４により入力される信号値と予め制御部１５に登録される細溝部１１の信号値とを比較して、検出装置１４の投光先に細溝部１１が存在するか否かが検出される。
検出装置１４の投光先に細溝部１１が存在することが検出されると、制御部１５により、無端ベルト駆動装置６の駆動量に基づいて無端ベルト３の細溝部１１が記録ヘッド１０の直下に移動するタイミングを検出し、細溝部１１が記録ヘッド１０の直下に位置するタイミングで記録ヘッド駆動部１６を制御して記録ヘッド１０のノズルから細溝部１１にインクを予備吐出させる。予備吐出されたインクが細溝部１１の端部に移動し、細溝部１１が無端ベルトの周回運動に伴って搬送されてインク吸収部１２と接触すると、予備吐出されたインクがインク吸収部１２に吸収される。

以上により、第二の実施形態によれば、検出装置１４により無端ベルト３上の細溝部１１を検出して、記録ヘッド１０の直下に細溝部１１が位置するタイミングで予備吐出を行うようにしているので、確実にかつ自動的に予備吐出および予備吐出されたインクを除去することができる。

また、記録ヘッド１０の直下に細溝部１１が位置するタイミングを検出する手段として、検出装置１４によって細溝部１１の位置を検出して無端ベルト３の搬送量から検出する例を示したが、例えば特許２９３００３５号公報に記載されているように無端ベルトの回転量からタイミングを検出するようにしてもよい。

第一の実施形態におけるインクジェット記録装置の概略構成を示す概略断面図である。 第一の実施形態における無端ベルトの概略構成を示す概略構成図である。 第一の実施形態における無端ベルトの断面を示す断面図である。 第一の実施形態における細溝の半径と細溝の毛管力との関係を示す図である。 第一の実施形態における細溝の半径とインクが細溝を移動する時間との関係を示す図である。 第一の実施形態における無端ベルトの断面を示す断面図である。 第一の実施形態における無端ベルトの断面を示す断面図である。 第二の実施形態におけるインクジェット記録装置の概略構成を示す概略断面図である。 第二の実施形態における無端ベルトの断面と検出装置の関係を示す概略断面図である。 第二の実施形態における無端ベルトの断面と検出装置の関係を示す概略断面図である。 第二の実施形態における無端ベルトの断面と検出装置の関係を示す概略断面図である。 第二の実施形態におけるインクジェット記録装置の概略的な制御構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
２ 記録媒体
３ 無端ベルト
１０ 記録ヘッド
１１ 細溝部
１２ インク吸収部
１３ 凹部

Claims (3)

1. 記録媒体を搬送する無端ベルトと、記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドとを備えるインクジェット記録装置において、
   前記無端ベルト上に、少なくとも一方の端部に達する細溝が配列され前記記録ヘッドが予備吐出するインクが着弾する細溝部を設け、
   前記細溝部の細溝数Ｘは、次式
   Ｘ≧（Ｖｅ／Ｖｄ）×（Ｔａ／Ｔｂ）
   ここで、
   Ｖｅは、前記予備吐出１回あたりのインクの総量
   Ｖｄは、前記細溝１本あたりの容積
   Ｔａは、前記細溝部に予備吐出されるインクが前記無端ベルトの端部に移動するのに要する時間
   Ｔｂは、前記無端ベルトが１周するのに要する時間
   により形成されていることを特徴とす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、
   前記無端ベルトに凹部を設け、
   前記凹部に前記細溝部を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置において、
   前記細溝部の端部に接触して予備吐出されたインクを吸収するインク吸収部を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。

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