(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒータを搭載するプラテンに対するシートの局所的な浮きを的確に検出するプリント装置を提供する。【解決手段】シートＳの表面にインクを与えるプリントヘッド１０４と、プリントヘッド１０４でインクが与えられたシートの表面の温度を検出する温度センサ１０３と、プリントヘッド１０４と対向しシートを裏面側から支持するプラテン１０８と、プラテン１０８を介してシートを加熱するヒータ１２０と、温度センサ１０３の検出に応じて、プラテン１０８からのシートの浮きを判断する手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの表面にインクを与えるプリントヘッドと、
前記プリントヘッドでインクが与えられたシートの表面の温度を検出する温度センサと、
前記プリントヘッドと対向しシートを裏面側から支持するプラテンと、
前記プラテンを介して前記シートを加熱するヒータと、
前記温度センサの検出に応じて、前記プラテンからのシートの浮きを判断する手段と、を備えることを特徴とするプリント装置。
【請求項２】
前記温度センサは前記プリントヘッドとともにキャリッジに搭載されており、前記キャリッジを移動させて前記温度センサで検出した結果に基づいて、シートの局所的な浮き量を求めることを特徴とする、請求項１に記載のプリント装置。
【請求項３】
シートの表面に沿って往復移動するキャリッジと、
前記キャリッジに搭載され、シートの表面にインクを与えるプリントヘッドと、
前記キャリッジに搭載され、シートの表面の温度を検出する温度センサと、
前記プリントヘッドと対向しシートを裏面側から支持するプラテンと、
前記プラテンを介して前記シートを加熱するヒータと、
前記温度センサの検出に応じて、前記ヒータの出力と前記キャリッジに移動の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするプリント装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記温度センサで検出される温度が閾値よりも小さくなったら前記キャリッジの移動を停止させることを特徴とする、請求項３に記載のプリント装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記温度センサで検出される温度が低いほど前記ヒータの出力が小さくなるように制御することを特徴とする、請求項３または４に記載のプリント装置。
【請求項６】
前記温度センサは、前記プリントヘッドのインク吐出面よりも上方であって、且つシートの搬送方向の下流側に設けられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のプリント装置。
【請求項７】
前記温度センサは、前記キャリッジが往復移動する方向において前記プリントヘッドの両側に設けられており、前記キャリッジが進行する際に前方に位置する前記温度センサを用いてシートの浮きを判断することを特徴とする、請求項２から５のいずれか１項に記載のプリント装置。
【請求項８】
前記キャリッジに搭載されシートを加熱するキャリッジヒータを更に有することを特徴とする、請求項２から７のいずれか１項に記載のシート加熱装置。
【請求項９】
加熱された面の上にシートを支持し、
温度センサを用いてシートの表面温度を検出し、
検出した温度に基づいてシートの浮きを判断する
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
シートと前記温度センサとを相対移動させながらシート表面の温度を検出し、
検出した温度に基づいて、シートの局所的な浮きを判断する
ことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
検出した温度に基づいて、データテーブルもしくは換算式を用いてシートの局所的な浮きを求めることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートに付与されるインクを定着させるためにシートを加熱するヒータを備えたプリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリント装置において、シートに付与されるインクを乾燥させ定着させるために、シートを加熱するヒータを搭載したものが知られている。特許文献１に記載される装置は、プラテンにヒータを設け、プラテンを介してシートを裏面側から加熱することでインクを乾燥させている。そして、プラテンからのシートの浮きを検出する光学式センサを備え、シートの浮きに応じてヒータを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５‐１３１６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、ヒータを搭載したプリント装置では、プリントヘッドとシートとが接触するとプリントヘッドのノズルが熱で目詰まりを起こしやすく、ヒータを搭載しないプリント装置に比べて復帰作業が困難となる。そのため、ヒータを搭載したプリント装置では、プリントヘッドとシートの接触を回避するために、シートの浮き量を精度良く検出することが特に重要と言える。
【０００５】
しかしながら、インクが吐出された際に発生するインクミストが光学式センサに付着すると、光学式センサの精度の低下が懸念される。特に、長期間の使用によりインクミストの付着が増えると光学式センサの精度の低下が顕著となり、シートの浮き量の検出誤差が大きくなる。これによって、プリントヘッドとシートが接触するリスクが高まってしまう。
【０００６】
本発明はこのような課題の認識に基づいてなされたものである。本発明の目的は、シートを加熱するヒータを搭載するプリント装置において、プラテンに対するシートの局所的な浮きを的確に検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の目的を達成するために、シートの表面にインクを与えるプリントヘッドと、前記プリントヘッドでインクが与えられたシートの表面の温度を検出する温度センサと、前記プリントヘッドと対向しシートを裏面側から支持するプラテンと、前記プラテンを介して前記シートを加熱するヒータと、前記温度センサの検出に応じて、前記プラテンからのシートの浮きを判断する手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、温度センサを用いてプラテンに対するシートの浮きを判断する。光学センサに比べて温度センサはインクミストが付着しても検出精度の低下が少ないので、長期間に渡ってシートの浮きを的確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】プリント装置の外観図。
【図２】キャリッジの構成を示した図。
【図３】温度センサの焦点位置を示した図。
【図４】シートの浮き量とシートの温度上昇に関する図。
【図５】ヒータ制御に関する図。
【図６】本実施形態に関するフローチャート。
【図７】第２の実施形態のキャリッジの構成を示した図。
【図８】ヒータの加熱時間とシートの表面温度に関する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、シート加熱装置を備えたプリント装置について説明する。
【００１１】
シートＳには、汎用性のある普通紙から塩化ビニルシートまで幅広く適用できる。本明細書においては塩化ビニルシートを前提として説明する。インクは、本明細書においてエマルションインクとする。エマルションインクとは、加熱することで膜を形成しシートＳの表面に定着するインクである。なお、エマルションインクに限らず水分を含む他種類のインクでもよい。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、プリント装置の外観図である。図１（ａ）はプリント装置の斜視図、図１（ｂ）はプリント装置の断面図を示す。
【００１３】
プリント装置１は、シートＳの表面にインクにより画像を形成するプリント部２と、シートをプリント部まで搬送するシート搬送部３と、プリント部２と対向しシートＳを裏面から支持するシート支持部４から構成される。
【００１４】
プリント部２は、シートＳの表面に向けてインクを吐出してシートにインクを与えるプリントヘッド１０４を備えている。キャリッジ１０１は、プリントヘッド１０４を搭載し、シートＳの表面に沿ってＸ方向へ往復移動する。キャリッジ１０１は、キャリッジモータ（不図示）によって往復移動を可能とする。
【００１５】
キャリッジ１０１の往復移動の際の位置は、リニアスケール１０７とエンコーダ（不図示）によって制御される。リニアスケール１０７に設けられた一定の間隔のスリットをエンコーダで検出することで、キャリッジ１０１の位置情報を電気パルスとして取得する。取得した位置情報は、キャリッジ基板１０２からケーブル１０５を介してメイン基板１１２に送られる。これによって、キャリッジ１０１の位置を電気的に制御する。なお、ケーブル１０５はキャタピラ１１０に固定されており、ケーブル１０５の断線を防止している。
【００１６】
シート搬送部３は、搬送ローラ５０と、搬送ローラ５０に従動する従動ローラ５１を備えている。搬送ローラ５０は、搬送モータ（不図示）と連結し駆動する。シートＳは、搬送ローラ５０と従動ローラ５１に挟持され、矢印Ａ方向へ搬送される。
【００１７】
シート支持部４は、プリントヘッド１０４と対向しシートＳを裏面側から支持するプラテン１０８と、プラテン１０８を介してシートＳを加熱するヒータ１２０とを備えている。プラテン１０８は、アルミニウムなど熱伝導性を持つ金属で構成されているため、ヒータ１２０からの熱をシートＳに伝えることができる。シートＳが加熱されるとプリントヘッド１０４より吐出されたインクが乾燥し、シートに定着する。ヒータ１２０は、必要な熱量をシートＳに加えることができれば種類は問わない。本実施形態では電熱線型のヒータを用いる。
【００１８】
図２は、キャリッジ１０１の構成を詳細に示した図である。図２（ａ）は、キャリッジ１０１を上方から見た上面図であり、図２（ｂ）は、キャリッジ１０１を正面から見た正面図である。
【００１９】
本実施形態では、インクを吐出するインク吐出面１０４ａからシートＳの表面までの距離Ｈを１ｍｍと設定する。
【００２０】
キャリッジ１０１には温度センサ１０３（１０３ａ、１０３ｂ）が搭載され、温度センサ１０３はシートの表面の温度を検出する。温度センサ１０３は、非接触式であってシートＳに触れることなくシートＳの温度を検出できる。検出された温度データは、ケーブル１０５を介してヒータ基板１１１へ送られる。なお温度センサ１０３は、シートＳの温度を測定できれば種類は問わない。本実施形態においては、赤外線輻射を検出する温度センサを用いる。
【００２１】
温度センサ１０３は、キャリッジの往復移動する方向（Ｘ方向）においてプリントヘッド１０４の両側に設けられており、キャリッジ１０１が進行する際に前方に位置する温度センサ１０３の検出を用いる。すなわち、キャリッジ１０１の移動方向がＸ１方向ならば温度センサ１０３ｂの検出結果を用いる。一方で、キャリッジ１０１の移動方向がＸ２方向ならば温度センサ１０３ａの検出結果を用いる。温度センサ１０３で検出する温度データは安定した値が望ましいが、インクが吐出した直後のシートＳの温度を検出すると気化熱の影響でバラツキが生じてしまう。そこで、インクが吐出される直前の比較的安定しているシートＳの温度を用いる。すなわち、キャリッジ１０１が進行する際に前方に位置する温度センサ１０３の検出を用いる。
【００２２】
温度センサ１０３は、プリントヘッド１０４のインク吐出面１０４ａよりも上方であって、且つシートＳの搬送方向（Ｙ方向）の下流側に配置されている。インク吐出面１０４ａよりも上方に配置される理由は、加熱されたシートＳからなるべく離れた位置にするためである。温度センサ１０３は、光学式センサに比べて加熱による影響が少ないとは言え、加熱源から離れた方が好ましい。一方で、シートＳからの距離が離れすぎると、赤外線を検出する焦点面積が大きくなり、シートＳ以外の赤外線も検出してしまう。そこで、本実施形態では、精度よく検知するために焦点面積が直径５ｍｍとなる位置に温度センサ１０３を配置する。
【００２３】
また、シートＳの搬送方向の下流側に配置する理由は、下流側におけるシートＳの浮き量が最も大きいからである。シートＳの下流側の領域は、上流からプラテンと接触し続けているため長い時間加熱されている。したがって、加熱によるシートＳの伸縮も生じやすくシワとなりプラテン１０８から局所的な浮き量が大きくなる。そこで温度センサ１０３は、シートＳの搬送方向の下流側に配置されている。これによって、シートＳとプリントヘッド１０４との接触を精度良く避けることができる。
【００２４】
図３は、キャリッジ１０１の移動方向における温度センサ１０３の焦点位置を示した図である。温度センサ１０３の焦点位置は、温度データを検出した後にキャリッジ１０１が停止できるように、キャリッジから所定距離だけ離れた位置にあるとよい。本実施形態では、図３に示すように、キャリッジ１０１の移動する方向において、キャリッジ１０１の端部から６０ｍｍ離れた位置を検出する。
【００２５】
図４は、シートの浮き量とシートの温度上昇に関するグラフ図である。横軸は、プラテン１０８からのシートＳの局所的な浮き量を示す。シートＳは、プラテン１０８を介して加熱されている。縦軸は、温度センサ１０３で取得したシートＳの表面温度を示す。このグラフ図から読み取れることは、シートの局所的な浮きに応じてシート局所的な表面温度が変化することである。浮き量が大きくなるほど表面温度は低下する。
【００２６】
本実施形態では、外気温度が２５℃であるときに、プラテン１０８のシート支持面の温度を５０℃に設定する。図４に示すように、シートＳがプラテン１０８から浮かない場合は、シートＳの表面の温度も約５０℃となる。しかしながら、浮き量が１ｍｍになるとシートＳの表面の温度は約３０℃となり、浮いてない場合と比べて約２０℃ほど低下する。
【００２７】
シートとプリントヘッドとの接触を事前に防ぐためには、距離Ｈ（１ｍｍ）を超える前にキャリッジ１０１の移動を停止する必要がある。本実施形態では、温度センサ１０３の検出誤差（±５℃）なども考慮して閾値を３５℃とし、閾値を超える際にキャリッジ１０１を停止させる。さらに、キャリッジ１０１の移動の停止に伴ってヒータ１２０の駆動も停止させる。
【００２８】
図５は、本実施形態のシステムブロック図を示す。まず、ヒータ１２０に関する制御について説明する。ヒータ１２０は、ヒータ配線１２１を介して、ヒータ基板１１１の内部のヒータ制御部２０２とソリッドステートリレー２０１によりオン／オフ制御される。
【００２９】
ソリッドステートリレー２０１とは半導体で構成されたスイッチであり、機械的な接点がないため、接点寿命がないという特徴がある。本構成では、繰り返してヒータ１２０のオン／オフを行うため、ソリッドステートリレー２０１を使用する。なお、ソリッドステートリレー２０１ではなく機械的なリレーを用いてもよい。
【００３０】
温度センサ１０３ａ、１０３ｂで検出された２つの温度データは、センサ選択部２０７において、いずれかの温度データが選択される。温度データの選択の際は、キャリッジ１０１の位置情報をメイン基板１１２から取得し、位置情報から判断する。
【００３１】
温度センサ１０３で検出された温度データ（温度を示す情報）はアナログ信号であり、ヒータ基板１１１の内部のＡＤ変換回路２０３にてデジタル信号に変換される。その後、ヒータ制御部２０２へと入力される。入力された温度データは、温度比較回路２０４により目標温度と比較される。目標温度に到達するようにソリッドステートリレー２０１をオン／オフし、ヒータ１２０を制御する。
【００３２】
また、ヒータ基板１１１にはコンパレータ回路２０５が搭載されている。コンパレータ回路２０５は、温度センサ１０３からの温度データが閾値（３５℃）よりも大きい際には異常状態と判断する。異常状態と判断されると、スイッチ２０６を介して物理的にヒータ１２０への制御を停止させる。
【００３３】
次に、温度センサで検出した温度データからシートの局所的な浮きを判断する手順について説明する。温度センサ１０３ａ、１０３ｂで検出された温度データ（アナログ信号）は、センサ選択部２０７において、いずれかの温度データが選択される。温度データの選択の際は、メイン基板１１２から取得したキャリッジ１０１の位置情報を利用する。選択された温度データは、サンプリング回路７０４に送られる。温度データは、サンプリング回路７０４にて所定のタイミングごとにサンプリングされ、コンパレータ７０１に送られる。コンパレータ７０１では、閾値設定部７０２に設定した閾値を温度データが超えていないか判断する。メモリ７０６には、温度と浮き量との関係（図４）を数値で関連付けたデータテーブルが記憶されている。この温度データをもとに、データテーブルを参照することでシートの局所的な浮き量を判断することができる。本実施形態では閾値を３５℃と設定しているが、シート種類、距離Ｈ、周辺の温度などに応じて閾値を変更することができる。
【００３４】
コンパレータ７０１の出力は、メイン基板１１２の内部に設けられたキャリッジ１０１の駆動回路７０３及びヒータ１２０のスイッチ２０６に入力される。コンパレータ７０１にて温度データが閾値を超えたら、駆動回路７０３とスイッチ２０６は、直ちに停止する。この制御によりプリントヘッドとシートの浮き上がった部位との接触を未然に防ぐことができる。
【００３５】
本実施形態ではさらに、上述のようにデータテーブルを用いて求められた浮き量に応じてヒータ１２０の出力を制御する。シートＳとプリントヘッド１０４が接触してもプリントヘッド１０４の熱ダメージが軽減されるように、浮き量の値が大きいほどヒータ１２０の出力を小さくする。すなわち、温度センサ１０３で検出される温度が低いほどヒータ１２０の出力を小さくする。また、浮き量が閾値を超えたら、プリント装置の操作部（不図示）に警告を表示し、ユーザに知らせてもよい。
【００３６】
なお、温度と浮き量のデータテーブルは単一では無く、シート種類、周辺の温度に応じて複数のテータテーブルをメモリ７０６に記録して使い分けることが好ましい。
【００３７】
また、本実施形態ではメイン基板１１２とヒータ基板１１１を別々の基板としているが、ヒータ基板１１１の回路をメイン基板１１２に含めてもよい。さらに、キャリッジ１０１の移動する際に、ケーブル１０５が安定して動くならばキャタピラ１１０は無くてよい。
【００３８】
また、温度センサ１０３からの信号はアナログ信号であるとしたが、デジタル信号であってもよい。デジタル信号の場合、温度センサ１０３からの信号は、ＡＤ変換回路２０３やコンパレータ回路２０５を用いずに、ヒータ制御部２０２へ入力する。
【００３９】
図６は、本実施形態に関するフローチャートを示す。ステップＳ９０１では、シートＳがプリント装置にセットされる。ステップＳ９０２では、ＡＳＩＣ７０５により閾値が設定される。その後、ステップＳ９０３でヒータ１２０が駆動する。温度センサ１０３によりシートＳの温度データを検出し、ステップＳ９０４でシートＳが目標温度に達しているか否かを判断する。目標温度よりも低い場合、ヒータ１２０の駆動を継続する。目標温度に達した場合はステップＳ９０５でプリントが開始される。ステップＳ９０６では、キャリッジ１０１が往復移動を開始する。ステップＳ９０７では、キャリッジ１０１の移動方向から浮き量の検出を行う温度センサ１０３を選択する。上述したとおり、インクを吐出した直後のシートＳの温度は、気化熱などの影響を受けバラツキが大きい。したがって、キャリッジ１０１の移動方向がＸ１方向ならば温度センサ１０３ｂの検出を用い、キャリッジ１０１の移動方向がＸ２方向ならば温度センサ１０３ａの検出を用いる（Ｓ９０８、Ｓ９０９）。
【００４０】
本実施形態では、温度センサ１０３の検出をキャリッジ１０１の移動方向において１０ｍｍ幅ごとに４回の検出を行う。すなわち、２．５ｍｍごとに１回の検出を行う。
【００４１】
ステップＳ９１０にて、温度データが閾値を超えているかを判断する。プリント終了まで閾値を超えなかった場合、ステップＳ９０７からステップＳ９１１を繰り返した後、Ｓ９１２にてプリントが終了する。同時に、温度センサ１０３の検出およびヒータ１２０の駆動を停止させる。
【００４２】
ステップＳ９１０にて、局所的な浮き量が閾値を超えた場合、キャリッジ１０１を停止させヒータ１２０の駆動も停止させる（Ｓ９１３）。ステップ９１４にて、ユーザに異常を知らせるために操作部にエラーの表示を行う。
【００４３】
上述のような制御を行うことで、加熱されたシートＳとプリントヘッド１０４との接触を事前に防ぐことができる。
【００４４】
なお、検出の精度を向上させるためには、検出の回数は多い方がよい。その場合、サンプリング回路７０４におけるサンプリング回数を増やす。
【００４５】
以上の本実施形態では、温度センサを用いてプラテンに対するシートの浮きを判断する。光学センサに比べて温度センサはインクミストが付着しても検出精度の低下が少ないので、長期間に渡ってシートの浮きを的確に検出することができる。また、温度センサは移動するキャリッジに搭載されているので、プラテンに対するシートの局所的な浮き量を精度良く検出することができる。また、温度センサの検出に応じて、ヒータの出力とキャリッジに移動の少なくとも一方を制御するので、より適切なヒータ制御、あるいはシートとプリントヘッドとの接触を防ぐことができる。
【００４６】
なお、シートと温度センサとを相対移動させながらシート表面の温度を検出すればよく、温度センサを搭載したキャリッジが往復移動せず、所定の位置で固定されていてもよい。
【００４７】
（第２の実施形態）
本実施形態では、ヒータ１２０に加えて、キャリッジヒータが設けられている点で異なる。他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４８】
図７は、本実施形態におけるキャリッジ２００１の構成を詳細に示した図である。キャリッジ２００１には、小型のキャリッジヒータ１００１（１００１ａ、１００１ｂ）を搭載している。キャリッジヒータ１００１は、キャリッジ２００１が往復する方向においてプリントヘッド１０４の両側に設けられている。キャリッジヒータ１００１とシートＳの表面との距離はＬと定義する。キャリッジヒータ１００１の制御は、キャリッジヒータ制御部（不図示）とソリッドステートリレー（不図示）をヒータ基板１１１に新たに追加することで行われる。
【００４９】
本実施形態では、第１の実施形態と比べ、キャリッジヒータ１００１によってシートＳの温度がさらに上昇する。そのため、メモリ７０６に記録された温度と浮き量のデータテーブルは第１の実施形態とは異なる。
【００５０】
図８は、ヒータ１２０およびキャリッジヒータ１００１の両方でシートＳを加熱した際の図である。加熱時間を横軸、シートＳの表面温度を縦軸とする。実線は距離Ｌが９ｍｍの場合を示し、破線は距離Ｌが１０ｍｍの場合を示す。距離Ｌが１０ｍｍの場合、シートＳはプラテン１０８に密着した状態である。一方で、距離Ｌが９ｍｍの場合、シートＳはプラテン１０８から浮いた状態である。キャリッジヒータ１００１は、キャリッジ２００１に搭載されているため、シートＳの全域を同時に加熱することはできず、局所的に加熱する。したがって、キャリッジヒータ１００１によって加熱される領域は、キャリッジ１０１の移動する位置に応じて変化する。一方でヒータ１２０は、第１の実施形態と同様にシートＳの全域を加熱している。
【００５１】
本実施形態では、キャリッジヒータ１００１がシートＳの所定の領域内を０．１５秒間加熱するようにキャリッジ１０１の移動速度を設定している。このような条件で加熱を行った結果、図８に示すように距離Ｌが９ｍｍの場合は距離Ｌが１０ｍｍの場合に比べてシートＳの表面温度が２℃上昇する。したがって、メモリ７０６に記録される温度と浮き量のデータテーブルは、第１の実施形態のデータテーブル（図５）に２℃加算することになる。すなわち、３７℃を閾値と設定する。
【００５２】
なお、キャリッジヒータ１００１は、ハロゲンヒータとしたが局所的な加熱が可能であれば熱風方式や他の輻射式ヒータでもよい。
【００５３】
以上のように本実施形態では、プラテンを加熱するヒータに加えてキャリッジにヒータが搭載した構成において、インクミストに影響されずプラテンに対するシートの局所的な浮きを的確に検出することができる。
【００５４】
なお、以上説明してきた実施形態は、予め用意したデータテーブルを参照して局所的なシートの浮き量を判断するものであるが、データテーブルの代わりに図４の関係を示す換算式を用いて浮き量を計算によって求めるようにしてもよい。また、局所的なシートの浮き量を求める形態に限らず、閾値を超える局所的な浮きがあるか否かを判断するようにしても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１０１  キャリッジ
１０３  温度センサ
１０４  プリントヘッド
１０８  プラテン
１２０  ヒータ
７０１  コンパレータ
７０２  閾値設定部
７０５  ＡＳＩＣ
７０６  メモリ
【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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【図８】
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