(57)【要約】【課題】吐出するインク滴が乱れた気流の影響を受けることなく、高品位の記録ができるインクジェット記録装置を提供すること。【解決手段】キャリッジの走査方向と平行な回転軸を有する一対のローラー部材をキャリッジに設け、ローラー部材の外周付近にある空気が、キャリッジの外周壁との粘性によって引きずられて、インク滴が吐出する方向に向かうように回転させる。【選択図】図３
2014172349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体を搬送する搬送手段と、吐出口面に設けられた吐出口からインク滴を吐出して記録を行なう記録手段を搭載可能な搭載手段と、を備え、
前記記録媒体または前記搭載手段の少なくとも一方を他方に対して移動させることにより前記記録媒体に記録を行なうインクジェット記録装置において、
前記搭載手段における両端部に、記録中に前記搭載手段に対して前記記録媒体が移動する方向と交差する方向から、前記搭載手段と前記記録媒体との間に気流を生じさせることが可能な気流発生手段を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記気流発生手段は、回転運動するローラー部材であり、
該ローラー部材は、記録時に、前記記録媒体に最も接近する前記ローラー部材の外周部位が、前記吐出口面に向かう方向へ回転することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記ローラー部材の前記外周部位は、前記吐出口面と共通面または該共通面から前記記録媒体に向かって突出して形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記搭載手段は、前記記録媒体の搬送方向と交差する方向に設けられた軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記搭載手段は移動することなく、前記インクジェット記録装置に固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
少なくとも記録中において、前記ローラー部材は前記記録媒体または前記搭載手段の移動速度が速くなるほど速く回転することを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記ローラー部材の回転は、前記記録媒体の搬送方向と交差する方向に設けられた前記軸との摩擦によって回転する回転部材によって前記ローラー部材に伝達されることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記ローラー部材は、モーターによって回転していることを特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体上にインクを吐出して文字や画像を形成するインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
所望の文字や画像等の記録情報を、用紙等の記録媒体に記録する装置としてインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置によって記録される印刷物の品質は、銀塩写真やオフセット印刷に急速に近づいている。最大の改善は、例えば１インチ当たりに記録できるドット数で表されるイメージ解像度の向上である。記録ヘッドの吐出口間隔を狭く、インク滴のサイズを小さくすることで、記録媒体へのより鮮明かつ精細な記録が可能になった。イメージ解像度を上げ、更にスループットを確保するためには、より高い吐出周波数及びより速い速度で記録ヘッドまたは記録媒体を他方に対して移動させることが必要になる。その結果、インクジェット記録装置の性能が上がるにつれてインク滴は周囲の空気から非常に大きな影響を受けるようになった。
【０００３】
記録媒体に対するキャリッジの相対的な移動速度が上がると、キャリッジの進行方向前端部において高圧領域が発生し、キャリッジと記録媒体の間に流入する気流が生じる。また、高い吐出周波数でより多くのノズルから吐出すると記録ヘッドから記録媒体に向かう気流を発生させる。この気流は、記録媒体にぶつかることで記録媒体から記録ヘッドに向かう気流へと成長し、結果として記録ヘッドと記録媒体の間で渦流を形成する。インク滴はこのような気流から影響を受け、飛翔軌道が所望の軌道からずれることで記録媒体上での着弾位置が乱れ、画像品位が低下するといった問題が生じている。
【０００４】
このような問題を回避するために、マルチパス記録、移動速度の低減、記録ヘッドと記録媒体の間隔の狭小化といった対策が検討されてきた。しかしこれらの対策は、シングルパス記録モード、スループットを向上させるためのより高速な記録、より多くの記録媒体の厚さに対応させるためのより広い記録ヘッドと記録媒体の間隔、といったインクジェット記録装置の望ましい進歩とは逆に向かうものである。そこで、これらの望ましい進歩の方向性を犠牲にしないインクジェット記録装置がいくつか開示されている。
【０００５】
特許文献１では、フェイス面と記録媒体との間の空間へガス流を送る空気移動システムを備えたインクジェット記録装置が開示されている。
【０００６】
特許文献２では、キャリッジの移動方向の前方に、移動方向の前方に向かう気流を発生させる可動部材が搭載されたインクジェット記録装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３７３３９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７９６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のインクジェット記録装置は、走査軸（キャリッジの移動方向）と実質的に垂直な方向の成分を含んだ方向へは何の手当てもしていないので、記録ヘッドと記録媒体の間は概して一様でない気流が発生する。つまり従来のインクジェット記録装置と同様、キャリッジと記録媒体の間の気流は、キャリッジの進行方向前端から後端にかけて単調に減衰しながら流れる。従って、キャリッジの進行方向側のノズル列とその下流側のノズル列とでは、気流から受ける影響が異なることとなり、この違いが画像品位を低下させる恐れがある。更にこの記録装置は、複数のノズル列を配した記録ヘッドから複雑に吐出するインク滴に対応するようにガス流を発生させる空気移動システムの制御が困難である。そして、逆に記録ヘッドと記録媒体の間の空気の流れを不安定にして記録を乱してしまう恐れもある。更に、気流チャネルにインクミストや紙粉で目詰まりが生じ易いといった問題も抱えている。
【０００９】
また、特許文献２のインクジェット記録装置は、特許文献１と同様で、走査軸（キャリッジの移動方向）と実質的に垂直な方向の成分を含んだ方向へは何の手当てもしていない。よって、記録ヘッドと記録媒体の間は概して一様でない気流が発生し、キャリッジの進行方向側のノズル列とその下流側のノズル列とでは、気流から受ける影響が異なる。その結果、画像品位を低下させる恐れがある。更にこの記録装置では、キャリッジが移動方向に大型化することで、記録装置も大型化してしまう。これは、インクジェット記録装置の望ましい進歩とは逆に向かうものである。
【００１０】
以上述べたように、記録ヘッドと記録媒体の間に発生する気流による画像品質の問題へは、これまであまり有効な対策が提案されていなかった。
【００１１】
よって本発明は、吐出するインク滴が乱れた気流の影響を受けることなく、高品位の記録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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そのため本発明のインクジェット記録装置は、記録媒体を搬送する搬送手段と、吐出口面に設けられた吐出口からインク滴を吐出して記録を行なう記録手段を搭載可能な搭載手段と、を備え、前記記録媒体または前記搭載手段の少なくとも一方を他方に対して移動させることにより前記記録媒体に記録を行なうインクジェット記録装置において、前記搭載手段における両端部に、記録中に前記搭載手段に対して前記記録媒体が移動する方向と交差する方向から、前記搭載手段と前記記録媒体との間に気流を生じさせることが可能な気流発生手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によればインクジェット記録装置は、ローラー部材の回転によってフェイス面に向かう安定した空気の流れを生じさせることで、吐出するインク滴が乱れた気流の影響を受けることなく、高品位の記録ができるインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】インクジェット記録装置の機構部分の外観を示す斜視図である。
【図２】キャリッジと、ヘッドカートリッジを示した概略図である。
【図３】キャリッジと、ヘッドカートリッジを示した概略図である。
【図４】キャリッジと、ヘッドカートリッジを示した概略図である。
【図５】キャリッジの外装を透過して見た主要な部品と動作を示した略図である。
【図６】キャリッジと記録媒体の中間位置における気流速度を表した図である。
【図７】キャリッジ移動方向に垂直な方向の速度成分の分布を表したグラフである。
【図８】キャリッジ移動方向の速度成分の分布を表したグラフである。
【図９】キャリッジと記録媒体の中間位置における気流速度を表した図である。
【図１０】キャリッジ移動方向に垂直な方向の速度成分の分布を表したグラフである。
【図１１】キャリッジ移動方向の速度成分の分布を表したグラフである。
【図１２】第２の実施形態のキャリッジを示した概観図である。
【図１３】第２の実施形態のキャリッジを示した概観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。  
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の機構部分の外観を示す斜視図である。２本実施形態におけるインクジェット記録装置のシャシー１０は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材により構成され、このインクジェット記録装置の骨格をなしている。シャシー１０には、図示しないシート状の記録媒体をインクジェット記録装置の内部へと自動的に給送する媒体給送部１１が組み付けられている。またシャシー１０には、媒体給送部１１から１枚ずつ給送される記録媒体を所望の記録位置へ導くと共にこの記録位置から媒体排出部１２へと記録媒体を導く媒体搬送部１３が組み付けられている。
【００１６】
シャシー１０にはさらに、記録位置に搬送された記録媒体に、所定の記録動作を行う記録部１８と、その記録部１８に搭載された記録ヘッド（不図示）に対する回復処理を行うヘッド回復部１４とが組み付けられている。記録部１８は、キャリッジ軸１５に沿って走査移動可能に支持されたキャリッジ３０を含んでいる。このキャリッジ３０には、ヘッドカートリッジ（不図示）がヘッドセットレバー１７を介して着脱可能に搭載される。ここで、本実施形態におけるヘッドカートリッジは、インクを貯留するインクタンク（不図示）と、このインクタンクから供給されるインクを記録情報に応じて記録ヘッドの吐出口から吐出させる前述の記録ヘッドとを有する。本実施形態における記録ヘッドは、キャリッジ３０に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式を採用している。
【００１７】
ヘッドカートリッジが搭載されるキャリッジ３０には、ヘッドカートリッジの記録ヘッドをキャリッジ３０上の所定の装着位置に位置決めするためのキャリッジカバー２０が設けられている。キャリッジ３０にはまた、記録ヘッドのタンクホルダ（不図示）と係合して記録ヘッドを所定の装着位置に位置決めするように押圧する前述のヘッドセットレバー１７が設けられている。ヘッドセットレバー１７は、キャリッジ３０の上部に不図示のヘッドセットレバー軸に対して回動可能に設けられている。また、ヘッドセットレバー１７の記録ヘッドとの係合部には、ばね付勢される不図示のヘッドセットプレートが設けられ、このヘッドセットプレートのばね力によって記録ヘッドを押圧しながらキャリッジ３０に装着するようになっている。記録ヘッドに対するキャリッジ３０の別の係合部には、コンタクトフレキシブルプリントケーブル（以下、「コンタクトＦＰＣ」と称す。）２２の一端部が連結されている。このコンタクトＦＰＣ２２の一端部に形成された不図示のコンタクト部と、記録ヘッドに設けられた外部信号入力端子であるコンタクト部とが電気的に接触し、記録のための各種情報の授受や記録ヘッドへの電力の供給などを行い得るようになっている。
【００１８】
コンタクトＦＰＣ２２のコンタクト部とキャリッジ３０との間には、図示しないゴム等からなる弾性部材が設けられている。この弾性部材の弾性力とヘッドセットプレートによる押圧力とによって、コンタクトＦＰＣ２２のコンタクト部と記録ヘッドのコンタクト部との確実な接触を可能とするようになっている。コンタクトＦＰＣ２２の他端部は、キャリッジ３０の背面に搭載された図示しないキャリッジ基板に接続されている。
【００１９】
図２、図３、および図４は、本発明を適用したキャリッジと、キャリッジに搭載された（搭載可能な）ヘッドカートリッジを示した概略図である。図２は、記録媒体の排出側から見たキャリッジの略正面図であり、図３は、キャリッジの走査方向側から見たキャリッジの略側面図であり、図４は、記録ヘッドのフェイス面（吐出口面）側から見たキャリッジの略底面図である。キャリッジ３０には、記録ヘッド３３とインクタンク３４を有するヘッドカートリッジ３１が搭載されている。記録ヘッド３３は、複数の吐出口４０を記録媒体３２と対向する面（以下、フェイス面ともいう）に有している。吐出口４０は、キャリッジの走査方向と実質的に直交する方向に一定の間隔で配列しており、吐出口列４１を形成する。さらに吐出口列４１はキャリッジの走査方向に複数配備される。
【００２０】
キャリッジ３０には、吐出口列４１が延在する方向の両端側に、キャリッジの走査方向と実質的に平行な回転軸を有する回転可能な一対のローラー部材（気流発生手段）３５、３６が備わっている。図２、図３が示すように、ローラー部材３５、３６の外周（円筒の側面）の一部は、記録媒体３２に対向する記録ヘッド３３のフェイス面と実質的に同じ面（位置）となるように設けられている。また図２、図４が示すように、ローラー部材３５、３６の回転軸方向の長さは、吐出口列４１の並びの長さよりも長くなっていなければならない。更にローラー部材３５、３６は、図２、４の斜線パターンで示されるような外周面の一部がキャリッジの外装側にむき出すように構成される。キャリッジの外装側にむき出していないローラー部材の斜線パターン以外のその他の外周部分は、キャリッジの外装に対し図示していないわずかな間隔を空けてキャリッジ内部に組み込まれている。この間隔は、フェイス面と記録媒体との間隔よりも狭い方が好ましい。このローラー部材３５、３６は、少なくとも記録中において、吐出口４０が形成された記録ヘッド３３のフェイス面に向かう図３の矢印が示す向きにキャリッジ３０の移動速度と実質的に等しい周速度で滑らかに回転（回転運動）する。このような構成にすることで、ローラー部材の外周付近にある空気が、外周壁との粘性によって回転するローラーの外周面に引きずられるように動く。その結果、空気移動システムのような複雑な構成や制御を要せずとも、フェイス面に向かう非常に安定した空気の流れを生じさせることができる。ローラー部材３５、３６の回転軸方向の長さを吐出口列４１の並びの長さよりも長くしているのは、吐出口列４１の全ての吐出口４０に対して安定した空気の流れ（気流）を生じさせるためである。
【００２１】
本実施形態のローラー部材３５、３６について更に詳細に説明する。ローラー部材３５、３６は、円筒形状のローラーと、端部に動力伝達機構（例えば歯車）を備えた鋼鉄のシャフト軸を有し、そのシャフト軸を中心に回転可能にキャリッジに支持される。ローラーは、回転時の変形量がほとんど無いか無視しうる程度に少ない剛性のある材料で形成されることが望ましい。例えばアルミ等の金属材料、ＡＢＳ樹脂等のプラスチック材料を挙げる事が出来る。ローラーの直径は、本発明がローラーの外周壁に引きずられる空気の粘性を利用するため、ローラーのキャリッジの外装側にむき出した部分の周長が、フェイス面と記録媒体の距離よりも長い構成であることが望ましい。本実施形態では、フェイス面と記録媒体の距離１．２ミリの記録装置に対して、ＡＢＳ樹脂で作成した直径２０ミリの円筒のローラーを採用している。このときのローラーのキャリッジの外装側にむき出した部分の周長は、約１５ミリである。また、回転面の表面粗さについて特に指定はないが、本実施形態のローラーの表面粗さはＲａで２０ミクロン程度であった。
【００２２】
キャリッジ３０には、キャリッジの移動中にのみ稼動する動力伝達機構に動力を伝えるための機構が備わっている。この機構としては、例えば外周がキャリッジ軸に接触した、キャリッジ軸と垂直な軸で滑らかに回転する回転部材を一部に含んだ構成が容易かつ安価に製作できる。図５は、キャリッジ底面方向からキャリッジの外装を透過し、この機構の主要な部品と動作を示した略図である。このような構成において、記録中キャリッジがキャリッジ軸に沿って移動する時は、キャリッジ軸と回転部材の外周との間の摩擦力によって回転部材が回転する。キャリッジの移動中にのみ稼動する動力伝達機構に動力を伝えるための機構とは、この回転部材による回転力で、ローラー部材３５、３６が定められた方向に回転するように動力伝達機構に伝達する機構である。また、機構内部のギア比を適正に設計することによってローラー部材３５、３６がキャリッジ３０の移動速度と実質的に等しい周速度で、吐出口４０が形成された記録ヘッド３３のフェイス面に向かう向きに回転する。なお、ローラー部材３５、３６は、モーター等と間接あるいは直接的に結合し、電気信号によって回転を細かく制御できるようなものであっても本発明の本質は変わらない。
【００２３】
本実施形態を適用したインクジェット記録装置において、キャリッジ３０を２５インチ／秒の速度で移動させたところ、以下に示すような結果が得られている。  
図６、図９はそれぞれ、本発明を適用したキャリッジと従来のキャリッジ（本発明でローラー部材３５、３６の回転を停止させた物）において、キャリッジ３０と記録媒体３２の中間位置における面Ａでの気流を、ベクトルを用いて図式的に表した図である。この図で、キャリッジの進行方向は紙面に対して左側となる。
【００２４】
図７、図１０はそれぞれ、本発明を適用したキャリッジと、従来のキャリッジ（本発明でローラー部材３５、３６の回転を停止させた場合に相当）におけるキャリッジ移動方向に垂直な方向（Ｙ方向）の速度成分の分布を表したグラフである。グラフの横軸は、キャリッジ３０と記録媒体３２の中間位置における面Ａと、吐出口列４１を含み、キャリッジ３０の移動方向に垂直な面Ｂが交差するライン上で、キャリッジの端から端までとった。
【００２５】
図８と図１１はそれぞれ、本発明を適用したキャリッジと、従来のキャリッジ（本発明でローラー部材３５、３６の回転を停止させた場合に相当）におけるキャリッジ移動方向（Ｘ方向）の速度成分の分布を表したグラフである。グラフの横軸は、キャリッジ３０と記録媒体３２の中間位置における面Ａと、吐出口列４１の中央を含み、キャリッジ３０の移動方向と平行な面Ｃが交差するライン上で、キャリッジの進行方向前端を起点とし、後端までとった。
【００２６】
図６〜１１から、キャリッジ３０と記録媒体３２の間の気流を、本発明と従来例とで比較すると、本発明を適用した記録ヘッド３３の直下において非常に一様な流速分布が形成されていることがわかる。図９と図６とで比較すると、図９では、記録ヘッドの移動に伴い、記録ヘッドの前方からフェイス面と記録媒体との間に流入する気流の多くが、記録ヘッドの両側部に向かって流れているのがわかる。これに対して、図６では、ローラー部材によってフェイス面に向かう安定した空気の流れが生じているため、記録ヘッドの前方からフェイス面と記録媒体との間に流入した気流の一部は、記録ヘッドの両側部に向かって流れている。しかし、そのほとんどは、記録ヘッドの前端から後端にかけて一様な気流となって流れている。つまり、記録ヘッド前端から流入した気流の多くをそのまま記録ヘッドの後端まで送るようにすることで、記録ヘッドの前端から後端まで、安定した一様な気流を生じさせている。これによって、吐出されたインク滴を所望の着弾位置に着弾させることができる。したがって、本発明を適用したインクジェット記録装置では画像欠陥が回避され、従来のインクジェット記録装置と比較して記録品位を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、ローラー部材の一部とフェイス面とが共通面となるようなローラー部材を説明したがこれに限定するものではない。ローラー部材３５、３６は、外周面がフェイス面から記録媒体に向かって突出するように形成されていてもよい。発明者が検討したところによれば、こちらの方が記録ヘッドと記録媒体の間の気流に影響を及ぼす効果が高いことがわかっている。ただしこの場合、自明ではあるが、ローラー部材３５、３６が記録媒体に接触しないように記録媒体と接近した状態であり、フェイス面からの突出量は記録ヘッドと記録媒体の間隔よりも小さくなければならない。記録ヘッドと記録媒体の間隔は、記録品質を保つためにもより狭い方が好ましいが、コックリング等で記録媒体に凹凸が生じた場合の記録ヘッドと記録媒体の擦れの回避や、より多くの記録媒体の厚さに対応させる為に適正な範囲がある。従って、ローラー部材３５、３６の外周面がフェイス面から記録媒体に向かって突出する構成の場合は、効果とこれらの弊害をも鑑みて適正に設計することが必要である。
【００２８】
なお、本実施形態では２つのローラー部材を用いた構成を説明したが、これに限定するものではなく、フェイス面に向かう安定した空気の流れを生じさせることができれば、２つ以上のローラー部材によって構成してもよい。
【００２９】
このように、キャリッジの走査方向と平行な回転軸を有する一対のローラー部材をキャリッジに設け、記録時にローラー部材の外周付近にある空気が、キャリッジの外周壁との粘性によって引きずられて、インク滴が吐出する方向に向かうように回転させる。これによって、吐出するインク滴が乱れた気流の影響を受けることなく、高品位の記録ができるインクジェット記録装置を実現することができた。
【００３０】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
【００３１】
図１２、図１３は本実施形態におけるインクジェット記録装置のキャリッジを示した概観図である。図１２は、記録媒体の排出側から見たキャリッジの略正面図であり、図１３は、キャリッジの走査方向側から見たキャリッジの略側面図である。
【００３２】
第１の実施形態では、記録媒体を動かし、その記録媒体の動く方向（一方の方向）と交差する方向（他方の方向）に記録ヘッドを移動させて記録を行う「シリアルヘッド方式」のインクジェット記録装置を説明した。これに対し本実施形態では、固定した記録ヘッドに対して記録媒体を動かすことで記録を行う「ラインヘッド方式」のインクジェット記録装置を説明する。
【００３３】
第１の実施形態では、吐出口列４１が延在する方向の両端側に、キャリッジの走査方向と実質的に平行な回転軸を有する一対のローラー部材３５、３６を備えていた。本実施形態のキャリッジ２３０の両端部には、記録媒体３２の搬送方向と実質的に平行な回転軸を有する回転可能な一対のローラー部材２３５、２３６が備わっている。図１２、図１３が示すように、ローラー部材２３５、２３６の外周面（円筒の側面）の一部（外周部位）は、記録媒体３２に対して記録ヘッド２３３のフェイス面と実質的に同じ面（位置）となるように設けられている。このローラー部材２３５、２３６は、少なくとも記録中において、吐出口が形成された記録ヘッド２３３のフェイス面に向かう図１２の矢印の方向に、記録媒体３２の搬送速度と実質的に等しい周速度で回転する。
【００３４】
このように、記録媒体の搬送方向と実質的に平行な回転軸を有する一対のローラー部材をキャリッジに設け、ローラー部材の外周付近にある空気が、キャリッジの外周壁との粘性によって引きずられて、インク滴が吐出する方向に向かうように回転させる。これによって、吐出するインク滴が乱れた気流の影響を受けることなく、高品位の記録ができるインクジェット記録装置を実現することができた。
【符号の説明】
【００３５】
３０  キャリッジ
３２  記録媒体
３３  記録ヘッド
３５  ローラー部材
３６  ローラー部材
４０  吐出口
４１  吐出口列
２３０  キャリッジ
２３５  ローラー部材
２３６  ローラー部材
【図１】
2014172349.tif 000003
【図２】
2014172349.tif 000004
【図３】
2014172349.tif 000005
【図４】
2014172349.tif 000006
【図５】
2014172349.tif 000007
【図７】
2014172349.tif 000008
【図８】
2014172349.tif 000009
【図１０】
2014172349.tif 000010
【図１１】
2014172349.tif 000011
【図１２】
2014172349.tif 000012
【図１３】
2014172349.tif 000013
【図６】
2014172349.tif 000014
【図９】
2014172349.tif 000015