(57)【要約】【課題】  静電吸着を用いて印刷中に記録媒体をプラテン上に吸着させてコックリングを防止する静電吸着プラテンを搭載したインクジェットプリンタにおいて、簡単な構成で吸着装置が実現でき、かつ用紙媒体の種類や記録媒体へのインク打ち込み量によって最適な吸着力を与え、吸着装置がミストで汚れないことを目的とする。【解決手段】  吸着力発生手段を有するプラテン上に静電吸着用の電極が吸排紙方向と平行に並んでおり、各々が高電圧電源に接続されており、1対(+と-の組み合わせ)ごとにON/OFF回路があり、帯電領域を制御する回路はメディアサイズから帯電領域を設定し、さらにメディアの種類と記録媒体上に打ち込まれるインクの量によって電極に与える電圧を可変とし、メディアのサイズと種類、インク打ち込み量によってあらかじめ用意されたテーブルから最適な電圧値を抽出し、電極に与える。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置において、前記記録ヘッドの下に記録媒体が存在し、前記記録媒体の前記記録ヘッドと向かい合う面と反対側の面と接する位置に、静電吸着による吸着手段を備えたことを特徴とする記録装置。
【請求項２】
静電吸着手段は櫛歯状電極を備え、前記櫛歯状電極間には、誘電体が充填されていることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
【請求項３】
前記櫛歯状電極は、記録媒体の搬送方向と平行な方向に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の記録装置。
【請求項４】
前記櫛歯状電極が、電気的に独立して複数個配置されていることを特徴とする請求項2に記載の記録装置。
【請求項５】
前記櫛歯状電極は、前記記録媒体の搬送方向に対して垂直な方向に複数個配置されていることを特徴とする請求項4に記載の記録装置。
【請求項６】
前記櫛歯状電極は、並んで配置される櫛歯状電極の境目が前記記録装置の複数の記録可能な記録媒体のプラテン上での端部の位置から記録媒体の搬送方向と垂直な方向から30mm以内であることを特徴とする請求項5に記載の記録装置。
【請求項７】
独立した櫛歯状電極は各々高電圧電源に接続され、独立した制御が可能であることを特徴とした請求項4に記載の記録装置。
【請求項８】
前記制御は、電圧値、直流、交流、PWM制御であることを特徴とする請求項7に記載の録装置。
【請求項９】
前記電圧値は、0.5kVから10kVであることを特徴とする請求項8に記載の記録装置。
【請求項１０】
前記電圧値、前記直流、前記交流、前記PWM制御のためのパラメータは、ハードウェアにより実現されたテーブルを参照することによって得られることを特徴とした請求項7に記載の記録装置。
【請求項１１】
前記テーブルは、ソフトウェアによって書き換えが可能なことを特徴とする請求項10に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
前記パラメータは、独立した櫛歯電極に対して独立したパラメータを有することを特徴とした請求項8及び10に記載の記録装置。
【請求項１３】
前記電圧は、記録媒体端部とそれ以外において、記録媒体端部の電圧はそれ以外の部分の電圧よりも高いことを特徴とする請求項8及び請求項10に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録装置に関して、インクを吐出させるためのノズルと発熱素子を持ち、発熱素子を過熱することによって気泡を発生させ、気泡の成長によって記録媒体上にインクを吐出させ、記録を行うサーマルインクジェット記録装置や、圧電素子などの電圧やその他のパルスによって変形する素子をインク流路に配置された素子に対して素子が変形するようなパルスを与えて、素子の変形によりインクを吐出口から押し出して吐出を行う方式等がある。
【０００３】
インクジェット記録装置では、インクを吐出させるノズルと記録媒体の間は空間であり、その空間をインクが飛来して記録媒体上にインク滴が着弾して記録が行われるため、高精細な画像を高速で記録しようとするならば、記録媒体上の所定の位置にインク滴を着弾させる必要があり、そのためには記録媒体とノズルとの距離は一定である必要がある。そこで、一般的なインクジェット記録装置では、極力ノズルと記録媒体間の距離を短くして、所定の位置に着弾するようにしている。
【０００４】
一方、インクジェット記録装置は、液体であるインクを記録媒体上に付着させて記録させる記録方式であるため、画像形成段階において記録媒体中にインクが染み込むことによって記録媒体が伸びるコックリング現象が発生する。コックリングが発生すると、記録媒体は変形し、波打つ。波うちの程度が激しくなると、ノズルと記録媒体間の距離が変化して所定の位置にインク滴が着弾しなくなるほか、最悪の場合には、波打った部分のうちノズルに近い部分がヘッドのノズル面と接触して記録媒体とノズル面を汚してしまう。
【０００５】
このため、一般的なインクジェット記録装置では、プラテン上にある間隔でリブを配置して、わざと紙を波打たせることによってヘッドこすれを防止している。この方式では、紙の波打った部分がリブ間に収まるように設計すると、ヘッドこすれを防止することが可能になる。
【０００６】
しかしながら、近年は、ノズルの高密度化、小液滴化が進み、記録媒体上での着弾位置ずれが画質に影響する度合いが大きくなってきており、より高度な着弾精度が要求されている。
【０００７】
そこで、特許文献１に記載されている方法では、用紙搬送をベルト駆動とし、ベルト自体に静電吸着機構を設けて記録媒体の平坦性を保ったまま用紙を送る方法が提案されている。これらの方法では、記録媒体が移動するベルトの上に吸着固定されているため、記録媒体へのインク打ち込み量が多い場合でも、記録媒体のコックリングの発生を抑制することが可能であると同時に、記録媒体搬送ベルトを記録ヘッド面と並行に保つことにより、ノズルと記録媒体間との距離を極力小さく抑え、コックリングを抑制することが可能である。一方、上記特許文献１による方法では、ベルト自体に吸着機構を設けているため、駆動するベルトに直接吸着のための電荷を与える複雑な機構が必要となり、コスト的に不利であり、同時に搬送ベルト全体に電荷を与えるため、搬送ベルトには記録媒体の大きさ(特に搬送方向に直角は方向)に関係なく一定の電荷を与えることになる。また、ノズルより吐出されたインク滴及びミストは、静電吸着の為に与えられた電荷に対して吸い寄せられる性質を持つため、ベルトの大きさよりも記録媒体が小さい場合、搬送ベルト全体に電荷を与える方法では、ミストや用紙端部に着弾させたいインク滴は、ベルトに吸い寄せられて搬送ベルト上に着弾してしまい、ベルトが汚れ、そのベルトの汚れが用紙に付着してしまう。
【０００８】
特許文献２による方法では、静電吸着機構を用紙搬送ベルトの下部に設け、ベルトは紙搬送のみを担い、その下にある静電吸着機構が用紙をベルトに吸着させる役割を担い、ベルト自体に静電吸着機構を持たない構造のため、コックリングを抑えつつ、ベルトに電荷を与えるための複雑な機構が不要となり、かつ静電吸着機構の吸着領域をベルトの幅とは独立して制御することが可能であるため、ミストで搬送ベルトが汚れるのを防ぐことが可能である。その一方で、吸着機構と記録媒体の間に搬送ベルトが存在するため、ベルトそのものが吸着効果を持つ方法と比較して、吸着力が不安定であるという課題が挙げられる。
【特許文献１】特開2004-244198号公報
【特許文献２】特開平7-133035号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
また、特許文献１による方法は、記録媒体の搬送はベルト駆動であるため、記録媒体を搬送方向に対して並行に搬送するためには搬送ベルトを常に搬送方向に対してまっすぐに動かす必要があり、ベルト駆動機構、特許文献２で示されたようなベルトを搬送方向に対して並行に移動させる手段等を考慮すると、機構そのものの大きさ、さらにコストの面で不利な点が挙げられる。
【００１０】
本発明は、前記の課題を解決するための手段であり、低コストかつ簡単な手段により提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するため、本発明ではプラテン上に複数の静電吸着機構を設ける構成とした。
【００１２】
前記吸着機構の記録媒体が接する面は摩擦抵抗の小さい部材とし、記録媒体搬送を極力妨げない構成とした。
【００１３】
前記複数の吸着機構は静電吸着用の電極が記録装置搬送方向と平行に並んでおり、それぞれが高電圧電源に接続されており、1対(+と-の組み合わせ、以下エリアと記載)ごとにON/OFF回路がある構成とした。
【００１４】
前記複数の吸着機構には、各々に独立したスイッチを設け、記録媒体の搬送方向の大きさによって有効になる吸着領域が可変となるような構成とした。
【００１５】
前記の吸着機構に与える電圧パラメータは、あらかじめテーブルに記録されており、記録媒体の種類や記録媒体へのインク打ち込み量、記録時の周囲環境に応じてそのテーブルを参照することにより電圧を設定可能な構成とした。
【００１６】
前記テーブルは、ソフトウェアによって書き換えが可能な構成とした。
【００１７】
前記吸着機構の前記各エリアは、独立に高電圧電源に接続され、高電圧電源から可変的に与えられる電圧値によって吸着強度が変化可能な構成とした。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、インクジェット記録装置によって発生するコックリングのほか、記録媒体端部で発生するカールも効果的に抑えることが可能である。さらに、記録媒体の部分ごとにインク打ち込み量によって最適に設定された電圧を与えることが可能であり、静電吸着で使用される電力も最適化することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図1は本発明の実施例に記載の記録装置の主要な部分の構成を示す斜視図、図2は同断面図である。
【００２１】
本実施例において、記録ヘッドはインクジェット方式が採用されている。
【００２２】
2は画像を形成するための記録ヘッド1を支持するキャリッジであり、3はキャリッジ2を記録媒体の搬送方向と直交する方向に案内するガイド軸である。4は記録ヘッドから吐出するためのインクを充填してあるインクタンクであり、インクはインクガイド5によりインクタンク4からヘッド1まで導かれる。
【００２３】
また、6は不図示のプーリーと、プーリー7間に張架されたタイミングベルトであり、このタイミングベルト6の一部はキャリッジ2に固定されている。
【００２４】
なお、他方のプーリー7は不図示のキャリッジモータ46（以下CRモータと呼ぶ）に固定されており、CRモータ46を駆動させることによりキャリッジ2をガイド軸3と平行に移動させることが可能である。
【００２５】
スケール9はキャリッジの絶対位置を示すスケールである。
【００２６】
10は複数枚のシートを積載する給紙カセットであり、給紙カセット内部にはシート方向の幅を規制する不図示のサイドガイドが内蔵されている。シートは不図示の自動給送装置によって一枚ずつ分離、給送される。11は記録媒体を搬送するために搬送モータ12（以下LFモータと呼ぶ）によって駆動される搬送ローラであり、13は不図示のバネにより搬送ローラにシートを密接するピンチローラである。
【００２７】
一方、14は記録ヘッド1によって画像が形成されたシートを記録装置外へ排出する排出ローラ、15は不図示のバネによって排出ローラ14とシートを密接させるための拍車ローラである。この排出ローラ14にはプーリー16により搬送モータ12に駆動回転される。17は搬送ローラと排出ローラ14の回転方向の絶対位置を示すスケールである。18は排出されたシートを収納する排出トレイである。
【００２８】
記録ヘッド1による記録媒体21への記録は、記録媒体21が記録ヘッド1とプラテン20の間にあるときで、記録ヘッド1から記録媒体21へ向けてインクが吐出される。インクは、記録媒体21のプラテンと反対の面に着弾する。前記吐出を所定の数繰り返すことによって記録が行われる。プラテン20の記録媒体21と接触する面には、静電吸着手段が設けられている(図4参照)。
【００２９】
一方、図3において、35はCPU34の制御プログラム等を納めたROM、36はCPU34の制御実行時のワークエリアや、キャリッジ2の速度等の情報を備えるRAM、37は記録装置の電源がOFFされても情報の保持が可能なEEPROMである。38は記録ヘッド1を所望の記録情報に応じて駆動するための記録ヘッドドライバ、43はLFモータドライバであり、搬送ローラ11を駆動する搬送モータ44を駆動制御するものである。45は記録ヘッド1を搭載したキャリッジ2を駆動するためのCRモータドライバである。
【００３０】
さらに、33はホストコンピュータ等の電子機器32と接続するI/F（インターフェース）部であり、I/F部33を介して記録装置は電子機器32と情報交換が可能になっている。
【００３１】
次に、このように構成された記録装置における記録媒体搬送制御について説明する。記録動作を行う際に、まずCPU34は給送（LF）モータドライバ43を介して給送（LF）モータ12を駆動する。これにより給紙カセット10にセットされた記録媒体が繰り出され、その後不図示の分離手段によって1枚ずつ分離されて搬送ローラ方向に給送される。
【００３２】
搬送ローラ11は、記録媒体を所定の記録位置まで搬送する。CPUは、シートが記録位置に達すると、CPU34は、記録モード、インク打ち込み量、周囲の温度、湿度等からテーブル47を参照し、参照値から吸着装置内の各電極22 の駆動電圧、交直流、PWM幅を決定し、高電圧電源48に対して前記パラメータを送信する。高電圧電源48は、CPU34から転送された各電極22 のパラメータをもとに、電極に対して吸着のもととなる電圧を与える。その後、キャリッジ（CR）モータドライバ45を介してキャリッジモータ46を駆動すると共にキャリッジ2をシート給送方向と交差する方向に走査させながら記録ヘッドドライバ38を介して記録ヘッド1を駆動し、記録媒体に1行目の記録を行う。1行目の記録が終了すると、搬送モータを駆動して搬送ローラにより記録媒体を次の記録位置まで移動させ、再度キャリッジモータ46と記録ヘッド1を駆動させて次の行の記録を行う。この動作を1ページのデータ分繰り返すことにより記録媒体への記録が完了する。記録完了後CPU34は、高電圧電源48に対して電圧停止信号を転送し、高電圧電源48は、各電極22 への電圧を停止する。このとき、プラテン部除電のため、電極22 の端子間に±1〜2kVpp、500Hz程度の交流電圧をかけてもよい。さらに搬送モータ44を駆動すると記録媒体の後端が排出ローラ14と拍車ローラ15によってのみ支持され、排出ローラ14の回転動作によって搬送される。そして、排出ローラ14をさらに駆動すると、記録媒体の後端が排出ローラ14を通過して記録媒体は記録装置外へ排出される。
【００３３】
記録装置外へ排出された記録媒体は、記録媒体の収納手段である排出トレイ18上に収納される。
【００３４】
図4は、本発明の特徴となる部分のみを簡略的に抜粋した図である。吸着手段は、プラテン20の記録媒体21と接触する面に配置されており、記録時には、前記吸着手段によって記録媒体がプラテン上に吸着され、コックリング及びカールを防ぐ。吸着部分の記録媒体側の面は、記録媒体21の非記録面と直接接触するため、ポリカーボネイト等の合成樹脂等、摩擦が起こりにくく、吸着効果を弱めない部材で保護することが望ましい。
【００３５】
保護シートの記録媒体と反対側の面には、導電性の金属板によって形成された記録媒体吸着用の電極22 が複数個配置されている。吸着部分の電極は、2及び3極の対で構成された複数の電極(図6においてarea1〜3及びarea5〜7)と、それらの電極の対に挟まれた電極1対から成る。電極22の対は、記録媒体の搬送方向と垂直な方向で複数個に分割されており、各々の分割に対して独立した電圧が与えられる構成になっている。すなわち、各分割ごとに独立した吸着強度を設定することが可能な構成である。
【００３６】
図5は、吸着機構の制御回路を簡略図で示したものである。図示の各部分は、吸着機構の機能のみを説明するために簡略に示してあるもので、各ユニット及び機能ブロック間の接続は図示のみでない。各電極は、独立して電源48に接続されている。電源部は、エリア1〜6の電極22 に対して独立してON/OFFと電圧値の設定が可能な構成である。電源部48が設定する電圧及びスイッチは、CPU34からの命令によって設定される。CPU34が電源ユニット48に設定する電極ON/OFF及び電圧設定値は、テーブル47に格納されており、CPU34は、記録環境によって前記テーブルを参照して設定値を決定する。前記記録環境とは、記録媒体の種類、記録媒体のサイズ、記録媒体へのインク打ち込み量のレベル及び記録モードである。これらのパラメータに対するテーブル値は、あらかじめテーブル47に保存されており、CPU34は記録環境とテーブルインデックスを比較し、両者が一致したテーブルの値を参照して電源ユニット48に対して各電極22 の設定値を送信する。パラメータテーブル47は、リード/ライトが可能な構成であり、前記記録環境以外のパラメータの変化によって書き換えることが可能である。好適には、記録中に変化が少ない周囲温度や湿度、あるいは使用するインクの種類によってテーブル値を書き換えることにより、更に適切な吸着力の設定が可能になる。
【００３７】
図7は各電極に与えるパラメータを決定するプロセスを示したフローチャートである。
【００３８】
ステップ1(S1)は、印刷が開始された後、記録媒体がプラテン上に搬送された時点である。CPU34は、印刷を開始する(S1)と、前回の印刷開始からの湿度の変化量と、記録モードを前回のテーブル書き込み時と比較する(S2)。前回書き込み時から湿度の変化量がある定数(任意に設定可能)以上変化している、あるいは記録モードが異なる場合、CPU34はROMに保存してあるテーブル値を参照してパラメータレジスタ内のテーブル値を書き換える(S3)。但し、前記湿度変化量が定数よりも少ない場合、かつ前記記録モードが前回と同じ場合にはテーブルの書き換えは行わず、次のステップに進む。
【００３９】
ステップ4(S4)では、記録媒体の用紙搬送方向に垂直な方向に対する大きさ(以下、記録媒体幅と記載する)を検出する。検出方法は、記録装置内部の記録媒体用カセット内に存在するスイッチによる検出、あるいは記録ヘッドが搭載されるキャリッジ上に備えられた反射型センサによる検出や記録装置に対して記録データを送信するホストコンピュータによる支持などが挙げられるが、どのような方法でも構わない。ステップ5(S5)では、前記のステップ4(S4)で検出された記録媒体幅と、吸着部分のエリアを比較して、どのエリアの電極に対して吸着電圧を与えるか(どのエリアを有効にするか)を選択的に決定して、ステップ6に進む。
【００４０】
ステップ6(S6)では、記録媒体の種類と、ステップ5(S5)で電圧を与えると選択されたエリアに対するインク打ち込み量を検出する。記録媒体の種類は、前記記録媒体用カセット内部、あるいは前記キャリッジ上に搭載された反射型センサによる記録媒体種類検出装置、あるいはプラテン手前側に記録媒体の非印字側に設けられた反射型センサによる記録媒体種類検出装置によって検出する。本実施例においては、前記反射型センサによる方法について記載したが、その他の前記ホストコンピュータから送信された記録媒体種類、もしくはユーザが直接的に設定した記録媒体種類と実際に記録に使用する記録媒体が異なっていた場合にも吸着装置の電圧設定を確実に保証するためである。但し、前記ホストコンピュータによる方法、あるいはユーザ設定による方法においても記録媒体種類は検出可能である。一般的に、記録モードが決定すると記録媒体種類は一意に決定するため、前記ホストコンピュータ、ユーザ設定による方法では、記録媒体種類の検出を省略し、ステップ1(S1)の記録モード判定時のみで記録媒体種類の決定としても良い。
【００４１】
インク打ち込み量は、記録データ内を複数の領域(好適には、吸着装置のエリアと等しい領域)に分割し、前記領域内のドットカウントから導かれた打ち込み量、あるいはホストコンピュータから送信される吸着装置のエリアごとの打ち込み量によって検出する。ステップ6(S6)で記録媒体の種類と前記記録装置内のエリアごとのインク打ち込み量を決定し、ステップ7(S7)に進む。
【００４２】
ステップ7では、ステップ6で検出された記録条件(記録媒体の種類とエリアごとの打ち込み量)から吸着装置内の各エリアに設定する電圧のパラメータテーブルを参照し、前記記録条件と一致したテーブルのパラメータを読み出す。電圧パラメータテーブル内には、記録媒体の種類、エリア、打ち込み量とそれに対応する電圧値、直流,交流インデックス、PWMパラメータが格納されている。テーブル内に記録されている電圧値は、0.5〜10kV程度であり、その間を16〜64分割したものである。ここで設定される電圧値は、エリアごとに分けられており、前記吸着装置の全エリアのインク打ち込み量が同じであった場合では、記録媒体の内側付近のエリアと外側付近のエリアでは電圧値が異なるように格納してある。本発明による方法では、プラテン上に吸着装置が配置してあり、記録媒体が搬送される際には、記録媒体は吸着装置上を移動する。この場合、吸着装置による記録媒体吸着力＜記録媒体搬送力の関係が成り立つように電圧が設定される。記録媒体全体を同じ力で吸着させようとした場合、記録媒体端部はコックリングと共に用紙のカールが発生し、記録媒体中心部は吸着しているにもかかわらず、記録媒体端部が浮いてしまうという現象が発生する。前記カール現象を抑えるために、本実施例による方法では、端部に掛かるエリアの設定電圧は、端部以外の記録媒体にかかるエリアと比較して電圧が高く設定される。本発明による方法では、テーブル内に格納する電圧、すなわち各エリアに印加される電圧を最適に設定するため、吸着力が過剰に強くなることを防ぐと同時に吸着装置によって消費される電力を最適にすることが可能である。
【００４３】
ステップ8(S8)では、ステップ5(S5)で決定されたどのエリアの電極をONするか、及びステップ7(S7)で決定されたどれだけの電圧をどのようにかけるかを電源コントロールユニットに転送する。電源コントロールユニットは、CPU34から受け取った前記各パラメータを基に電源ユニットをコントロールし、吸着装置が駆動され、ステップ9(S9)において、記録が終了するまで待機する。この間、吸着装置は、記録媒体をプラテンに吸着しているため、記録媒体は記録時に発生するコックリングやカールを効果的に押さえることが可能である。また、吸着に必要な電圧は、あらかじめテーブルに保存された、最適な力で記録媒体を押さえつけるため、不要な電力を消費しない。記録が終了すると、ステップ10(S10)に移り、吸着装置の全エリアの電極への電圧がOFFされる。その後、記録媒体は、排出され、記録終了となる。
【００４４】
以上のように、記録装置によって発生するコックリングのほか、記録媒体端部で発生するカールも効果的に抑えることが可能である。さらに、記録媒体の部分ごとにインク打ち込み量によって最適に設定された電圧を与えることが可能であり、静電吸着で使用される電力も最適化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例にかかるインクジェット記録装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施例にかかる、インクジェット記録装置のキャリッジ動作方向と平行な方向から見た透視図である。
【図３】本発明の実施例にかかる、インクジェット記録装置システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例にかかる、吸着装置におけるプラテン部分の概略を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例にかかる、吸着装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例にかかる、インクジェット記録装置の吸着装置部分の分割状態を示す図である。
【図７】本発明の実施例にかかる、吸着装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
1  インクジェットプリントヘッド
2  キャリッジユニット
3  ガイド軸
4  インクタンク
5  インクガイド
6  CRモータ
9  リニアスケール
10  給紙カセット
12  搬送モータ
16  プーリー
17  スケール
18  排紙カセット
20  吸着機構を備えたプラテン
21  記録媒体
22  吸着装置電極
32  ホストコンピュータ
33  I/F回路
34  CPU
35  ROM
36  RAM
37  EEPROM
38  プリントヘッド制御回路
39  I/F回路
40  入力キー
41  I/F回路
42  表示部(LED)
43  LFモータ制御回路
44  LFモータ
45  CRモータ制御回路
46  CRモータ
47  パラメータテーブル
48  高電圧電源回路
49  静電吸着ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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