(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートを搬送方向に搬送する搬送手段と、
インクを吐出してシートにプリントを行うプリントヘッドと、
前記プリントヘッドを搭載して前記搬送方向と交差する第１の方向及び該第１の方向と反対の第２の方向に移動するキャリッジと、
前記キャリッジが前記第１の方向に移動するときに前記プリントヘッドの後方側となるように前記キャリッジに配され、発光素子と受光素子とを有するセンサユニットと、を備え、
前記センサユニットは、前記キャリッジが前記第１の方向に移動するときの前方側であってかつ前記搬送方向において前記プリントヘッドの下流側に開口が設けられ、シートと対向する面に、前記発光素子からシートへ発光された光が通過する第１の貫通孔と、前記シートで反射し前記受光素子が受光する光が通過する第２の貫通孔とが設けられるプリント装置であって、
前記キャリッジが前記第１の方向に移動するときに、前記開口から前記センサユニットに空気が流入し前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔から空気が流出することを特徴とするプリント装置。
【請求項２】
前記開口の面積は、前記第１の貫通孔の面積と前記第２の貫通孔の面積の合計よりも大きい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】
前記センサユニットは、前記キャリッジが前記第１の方向に移動するときの後方側には開口が設けられていないことを特徴とする請求項１または２に記載のプリント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャリッジにセンサユニットが搭載されたインクジェット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、センサユニットを有するシリアル型インクジェットプリント装置が開示されている。シリアルプリントでは、キャリッジを移動させながらヘッドからインクを吐出させる動作と、媒体をステップ送りする動作を繰り返して画像を形成していく。センサユニットはキャリッジに取り付けられており、媒体の情報を光学的に検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−６２２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェットヘッドは、インクを吐出する際に意図しないインクミストが発生することがある。浮遊するインクミストがセンサユニットを構成する部品、例えば発光素子や受光素子に付着すると、汚れにより光が減衰して、発光素子から照射される光量が低下し、受光素子にて受光される光量が低下する。これはセンサの検出精度の低下を引き起こす要因となる。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものである。そして、その目的は、キャリッジに搭載されたセンサユニットの構成部品へのインクミストの付着を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、シートを搬送方向に搬送する搬送手段と、インクを吐出してシートにプリントを行うプリントヘッドと、前記プリントヘッドを搭載して前記搬送方向と交差する第１の方向及び該第１の方向と反対の第２の方向に移動するキャリッジと、前記キャリッジが前記第１の方向に移動するときに前記プリントヘッドの後方側となるように前記キャリッジに配され、発光素子と受光素子とを有するセンサユニットと、を備え、前記センサユニットは、前記キャリッジが前記第１の方向に移動するときの前方側であってかつ前記搬送方向において前記プリントヘッドの下流側に開口が設けられ、シートと対向する面に、前記発光素子からシートへ発光された光が通過する第１の貫通孔と、前記シートで反射し前記受光素子が受光する光が通過する第２の貫通孔とが設けられるプリント装置であって、前記キャリッジが前記第１の方向に移動するときに、前記開口から前記センサユニットに空気が流入し前記第１の貫通孔および前記第２の貫通孔から空気が流出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、センサユニットの構成部品にインクミストが付着しにくくなり、長期間にわたってセンサの検出精度が高く維持される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】インクジェット装置の全体構成を示す斜視図
【図２】図１に示すキャリッジの周辺の構成を示す拡大斜視図
【図３】センサユニットの構成を示す図
【図４】センサユニットをキャリッジに取り付けた状態を示す図
【図５】実施形態のセンサユニットと参考例のセンサユニットにおける気流を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態として、二次元もしくは三次元のインクジェットプリント装置について説明する。なお、本発明はプリント装置に限らず、キャリッジに搭載されたヘッドから吐出した液体により対象物の製造、加工、処理などを行う、種々のインクジェット装置に適用可能である。
【００１０】
図１はプリント装置１００の全体構成を示す斜視図である。シリアル型のプリント装置１００は、インクジェット方式のプリントヘッド２、キャリッジ３、ガイド軸４、タイミングベルト７、フレキシブルケーブル９、およびセンサユニット１３を備えている。
【００１１】
プリントヘッド２には複数のノズルが設けられており、矢印Ｚ方向（吐出方向）にノズルから吐出されたインクはシート１の表面に付与される。インクを吐出させるエネルギ発生素子としては、発熱素子、ピエゾ素子、静電素子、ＭＥＭＳ素子など如何なる素子を用いたものであってもよい。
【００１２】
キャリッジ３は、ガイド軸４によって摺動可能に支持されており、シート１の面に沿ってＸ方向（主走査方向）の往復移動が案内される。キャリッジモータからの駆動力をタイミングベルト７などの駆動力伝達機構がキャリッジ３に伝達することによって、キャリッジ３は移動可能となる。キャリッジ３の移動範囲の一方の端部にはキャリッジモータに接続されたプーリ６が配置され、他方の端部にはアイドルプーリが配置されている。プーリ６およびアイドルプーリの間にはタイミングベルト７が張架されており、タイミングベルト７にキャリッジ３が連結されている。ガイド軸４を中心としてキャリッジ３が回転することを防止するために、プリント装置１００にはガイド軸４に対して平行に延在するサポート部材が設置されている。キャリッジ３はこのサポート部材によっても摺動可能に支持されている。
【００１３】
キャリッジ３にはプリントヘッド２が搭載されている。プリント装置内に設けられたインクタンクから、チューブを介してプリントヘッド２にインクが供給される。なお、ここではプリントヘッド２とインクタンクとが別個に設けられている例を説明するが、プリントヘッド２とインクタンクとが一体となって、キャリッジに対して交換可能に装着されるインクカートリッジであってもよい。
【００１４】
キャリッジ３には、光学式のセンサユニット１３が搭載されている。センサユニット１３は複数の計測機能を有するマルチセンサであり、シート１から光学的に情報を取得する。また、センサユニット１３は、後述する発光素子２２および受光素子２３などの光学部品（センサ構成部品）を含んで構成されている。
【００１５】
キャリッジ３は、フレキシブルケーブル９を介して、プリント装置１００の制御部を構成する電気基板と接続されており、これによって、プリントヘッド２の各ノズルからのインクの吐出やセンサユニット１３による測定などを制御する。
【００１６】
インク付与の対象物であるシート１（プリント媒体）は、搬送モータによって、主走査方向（矢印Ｘ方向）と交差する副走査方向（矢印Ｙ方向）へ搬送される。プリントにおいては、キャリッジ３のＸ方向への移動とともに、キャリッジ３に搭載されたプリントヘッド２がプリントデータに従ってシート１に向けてインクを吐出する。このプリント走査が終了すると、シート１をＹ方向へ所定量搬送し、次のプリント走査を行う。プリント走査の動作とシートのステップ送りの動作とを交互に繰り返すシリアルプリント方式により、シート１の上に二次元画像もしくは三次元の立体物が形成される。
【００１７】
図２は図１に示すキャリッジ３の周辺の構成を示す拡大斜視図である。キャリッジ３にはプリントヘッド２およびセンサユニット１３が搭載されている。センサユニット１３は、キャリッジ３の移動方向（Ｘ方向）における前方または後方となるキャリッジ３の横側面に取り付けられている。センサユニット１３は、キャリッジ３とともに移動し、シート１に形成されたカラーパッチの濃度測定、シート１のエッジ検出、シート１にプリントされた不吐検出パターンの測定などに用いられる。センサユニット１３には、キャリッジが移動する際に空気を取り込む開口である吸気口６１が設けられている。この吸気口６１が本実施形態の特徴をなすものであり、詳細については後述する。
【００１８】
図３は、図２に示したセンサユニット１３の構成を示す図である。図３（ａ）はセンサ組み立て前のベース部材２０およびカバー部材２１をそれぞれ示す斜視図、同図（ｂ）は組立て後のベース部材２０およびカバー部材２１によって構成されたセンサユニット１３を示す斜視図である。図３（ｃ）は同図（ｂ）の矢印Ａ方向から見たセンサユニット１３を示す斜視図である。なお、図３（ａ）、（ｂ）においては、カバー部材２１の内部を透視した状態を示している。
【００１９】
図３（ａ）はセンサ組立て前の状態を示す。ベース部材２０（第１のハウジング部材）は内部に空間を有しており、ベース部材２０には、センサ構成部品である発光素子２２と受光素子２３が収容されている。ベース部材２０には、貫通孔１０ａおよび貫通孔１０ｂが設けられている。貫通孔１０ａは、発光素子２２から照射される光を遮らないように、発光素子２２の配置に対応する位置に設けられている。貫通孔１０ｂは、反射された光の受光素子２３による受光を遮らないように、受光素子２３の配置に対応する位置に設けられている。
【００２０】
カバー部材２１（第２のハウジン部部材）は、その内部にベース部材２０を配置するための空間を有している。また、カバー部材２１には、貫通孔１４ａおよび貫通孔１４ｂが設けられている。カバー部材２１とベース部材２０とが組み合わせられたときに、ベース部材２０の貫通孔１０ａと対応する位置に貫通孔１４ａが設けられており、ベース部材２０の貫通孔１０ａと対応する位置に貫通孔１４ｂが設けられている。
【００２１】
ベース部材２０は略直方体の形状を有している。ここでは図中に示すＺ方向上流側を上と定義する。ベース部材２０のＹ方向下流側の側面２０ｂには連通孔６２が設けられている。カバー部材２１も略直方体の形状を有している。カバー部材２１のベース部材２０の入口となる面２１ｆは開放されている。ベース部材２０の外形サイズよりもカバー部材２１の内形サイズの方が大きく、カバー部材２１の内部にベース部材２０が部分的に収容される。ベース部材２０とカバー部材２１とを係合させる際には、ベース部材２０の開放されている面である面２０ｅとカバー部材２１の開放されている面である面２１ｆとを対向させ、カバー部材２１にベース部材２０を挿入して組み立てる。
【００２２】
図３（ｂ）、図３（ｃ）は組み立てられたセンサの構成を示す。センサユニット１３は、２つのハウジング部材であるベース部材２０とカバー部材２１の組み合わせにより、全体のセンサハウジングが構成されている。ベース部材２０の一部がカバー部材２１で覆われるように両者が結合される。貫通孔１０ａ、１４ａの２つが重なることで、センサと外部との間に、光照射側の光路となる貫通孔２４ａが形成される。また、貫通孔１０ｂ、１４ｂの２つの重なることで受光側の光路となる貫通孔２４ｂが形成される。貫通孔２４ａ、２３はセンシングのためのスルーホールであり、光学センサの場合は光が遮られること無く通過する孔の役割を持つ。発光素子２２から発せられた光３０は、貫通孔２４ａを通ってシート１に照射され、シート１から散乱反射した光３１が貫通孔２４ｂを通って受光素子２３にて受光される。
【００２３】
ここで、カバー部材２１のＹ方向下流側の側面２１ｂと、ベース部材２０のＹ方向下流側の側面２０ｂの間には小空間が形成されている。この小空間はカバー部材２１により４面が囲まれ、１面は吸気口６１としてハウジングの開口を形成している。この吸気口６１の内側の空間は、連通孔６２を介してベース部材２０の内部空間と連通した一体の空間となり、全体として、センサハウジングの内部空間が形成される。ここで、吸気口６１の開口の面積は、２つの貫通孔２４ａ、２４ｂのいずれの孔面積よりも大きく、さらに２つの貫通孔２４ａ、２４ｂを合計した孔面積よりも大きい。
【００２４】
なお、センサユニット１３は、ベース部材２０とカバー部材２１の２部品を組み立ててハウジングを構成する形態に限らず、同等の吸気口とセンシングのための貫通孔が設けられた１つの箱状のセンサハウジングであってもよい。
【００２５】
キャリッジが所定の向きに移動する際に、吸気口６１から取り込まれた空気がセンサハウジングの内部を流れることで、発光素子２２および受光素子２３に付着するインクミストを抑えることができる。具体的には、キャリッジが往方向に移動する際に、移動の前方側に開口した吸気口６１（第１の開口）から積極的に空気が取り入れられる。この流入した空気は、センサハウジング内の小空間から連通孔６２を経て、センサハウジングの内部空間を流れ、貫通孔２４ａ、２４ｂ（第２の開口）から流出する。このキャリッジ３の移動を利用した積極的な気流生成が、本実施形態の特徴でもあり、さらなる詳細については後述する。
【００２６】
図４はセンサユニット１３がキャリッジ３に取り付けられた状態を示す。同図（ａ）は、Ｙ方向下流側からキャリッジ３を見たもの、同図（ｂ）はＸ方向のプリントヘッド２からセンサユニット１３に向かってキャリッジ３を見たものである。いずれも、キャリッジ３、センサユニット１３、カバー部材２１、およびベース部材２０の内部を透視した状態を示している。
【００２７】
キャリッジ３のＸ方向上流側の側面である取付面３ｅに、センサハウジングであるベース部材２０の面２０ｆを密着させ、キャリッジ３にセンサユニット１３が取り付けられている。つまり、キャリッジ３におけるプリントヘッド２の搭載位置よりもＸ方向上流側すなわち図中矢印Ｘ方向の後方側にセンサユニット１３が取り付けられている。センサユニット１３の下面（カバー部材２１の下面）、すなわち貫通孔２４ａ、２４ｂが形成された外面は、プリントヘッド２のノズル面２ａとほぼ同じ高さ（シートまでの距離）に設けられている。
【００２８】
ここで、センサユニット１３の吸気口６１が開口する向きは、Ｘ方向においてプリントヘッド２に向かう向き（図４（ａ）では紙面の右向き、図４（ｂ）では紙面手前の向き）である。また、図４（ｂ）に示すように、吸気口６１はキャリッジ３のＹＺ平面での断面領域（センサユニット１３が取り付けられた取付部近傍でのＹＺ平面のキャリッジ断面）よりも外側にはみ出るように設けられている。すなわち、キャリッジの往復移動方向（Ｘ方向）においてキャリッジ３を一方の向きから見たとき、センサユニット１３はプリントヘッド２よりも後方（図４（ｂ）の紙面奥側）にあり、且つ、キャリッジ３およびプリントヘッド２の外側に吸気口６１の少なくとも一部が露出して見える。そのように、プリントヘッド２、キャリッジ３、センサユニット１３および吸入口６１が位置づけられている。逆に、キャリッジ３を上記一方の向きとは逆の向きから見たときは、センサユニット１３はプリントヘッド２およびキャリッジ３の手前側にあり、且つ、吸気口６１の対向側は塞がれていて吸気口６１は見えない。
【００２９】
吸気口６１は、キャリッジ３のセンサ取付部およびプリントヘッドのノズル面２ａ近傍よりも、シート搬送方向（Ｙ方向）の下流側にはみ出るように飛び出している。シート搬送方向の下流側は、上流側よりも浮遊するインクミストが少ないので、よりインクミストの少ない下流側に空気導入のための吸気口６１を設けている。
【００３０】
この構成において、キャリッジ３が往方向（図４（ａ）紙面右側、図４（ｂ）紙面垂直方向の紙面手前に向かう方向）に移動するときに、キャリッジ移動により相対的に生じる風が、キャリッジ３自体で阻害されず、露出した吸気口６１にダイレクトに吹き込む。すなわち、一方の向きから見てキャリッジ３が手前に向かって（往方向）移動するときに、吸気口１６からセンサユニット１３に空気が取り込まれて、貫通孔から排出される気流が生じる。上述したように、２つの貫通孔２４ａ、２４ｂの孔面積の合計よりも、吸気口６１の開口面積が大きいので、気流を形成する十分な量の空気が取り込まれる。
【００３１】
これとは反対向き（復方向）にキャリッジ３が移動するときには、吸気口１６から空気は取り込まれず、センサユニット１３の内部で気流は生じない。復方向の移動においては、センサユニット１３が移動方向の前方側に位置するので、プリントヘッドで発生したインクミストがセンサユニットを直撃することがない。そのため、センサユニット１３の内部で気流は生じさせる必要性は低い。なお、吸気口６１の対向側にも別の吸気口を設けるようにしてもよい。この場合は、一方の吸気口から取り込んだ空気が他方の吸気口から抜けないように、両者の間に気流の仕切りとなる仕切り壁を設けることが好ましい。
【００３２】
吸気口６１は、ノズル面２ａよりも高い位置（シートからより離れた距離）、且つノズル面２ａよりもシート搬送方向下流に飛び出して設けている。ノズル直下に比べてインクミストは広く拡散しているので、吸気口６１から取り込まれる空気に浮遊するインクミストは少ない。つまり、インクミストの多くはキャリッジ３の下面とシート１の間の狭い空間でプリントヘッドの下流に留まり、そこから離れた吸気口６１から取り込まれる空気のインクミストは少ないのである。インクミストの少ない空気が吸気口６１から取り込まれてセンサユニットの内部空間を流れるので、センサ構成部品へのインクミストの付着量が大きく抑制される。
【００３３】
センサユニット１３の下面はセンシング感度を上げるために、シート１の表面になるべく近い方がよく、図４の例では、センサユニット１３の下面はノズル面２ａと同じ高さにしている。なお、センサユニット１３の下面がノズル面２ａよりもシートに近づくと、シートとの意図しない接触の可能性が高まるので、センサユニット１３の下面はノズル面２ａと同じかそれよりも高くするのが好ましい。
【００３４】
吸気口６１はその開口の下端がノズル面２ａより僅かに高い位置になるように設けている。なお、吸気口６１は、図４の例よりもさらにシートから離れた高さに設けるようにしてもよい。ただし、あまりシートから離れると、吸気口６１から取り込んだ空気がセンサユニット下面の貫通孔２４ａ、２４ｂから抜けるまでの流通経路が長くなって気流生成の効率が落ちるので、その兼ね合いでの吸気口６１の位置を決定する。
【００３５】
図５は、本実施形態の作用効果を説明するための図であり、キャリッジ３の往復移動に伴う空気の流れを示す。図５（ａ）は比較のための参考例での気流の状態を示す。この参考例では、センサユニットには吸気口６１が形成されていない。符号Ｆはキャリッジ３の移動方向であり、プリントヘッド２で生じたインクミストを含む空気の上をキャリッジ３が通過する。これは、移動するキャリッジの側から見ると、相対的な気流Ｍとなって移動するプリントヘッド２の下流側に残る。そして、キャリッジ３の下面とシート１の間の狭い空間で乱流となって、その一部は、センシングの貫通孔２４ａ、２４ｂを通ってセンサユニット１３の内部に入り込む。こうして下方から入り込んだ空気により、発光素子２２およぶ受光素子２３にインクミストが多く付着する。なお、気流Ｍよりも上方且つ側方の空間での気流Ｌ（キャリッジから見た気流）は、センサユニット１３に吸気口がないために、ユニット内に入り込むことは無い。
【００３６】
これに対して、図５（ｂ）は本実施形態での気流の状態を示す。移動するキャリッジ３から見たときの相対的な気流Ｌは、その一部が吸気口６１から強制的に取り込まれる。取り込まれた空気は、センサユニット内部を流れて貫通孔２４ａ、２４ｂから外に排出される。この気流の排出により、貫通孔２４ａ、２４ｂから気流Ｍがセンサユニット１３内部に入り込むのを阻止する。気流Ｍに比べてプリントヘッドから離れた場所での気流Ｌに含まれるインクミストは僅かなので、発光素子２２および受光素子２３にはインクミストがほとんど付着しない。このように、本実施形態（図５（ｂ））は、吸気口６１を有しない参考例（図５（ａ））に比べて、発光素子２２および受光素子２３へのインクミストの付着が格段に抑制される。
【００３７】
キャリッジ３が往方向（図５（ｂ）の符号Ｆの向き）に移動する際に、発生したインクミストに向かって、キャリッジ後方側に取り付けられているセンサユニット１３は移動する。そこで、吸気口６１が開口する向きは、キャリッジ移動方向においてキャリッジ本体に向く方向としている。上述した理由により、その反対側の面には開口は設けていない。したがって、キャリッジが往方向に移動する際には吸気口６１から積極的に空気が取り込まれ、キャリッジが復方向に移動する際には積極的には取り込まれない。
【００３８】
なお、キャリッジ３にセンサユニット１３を取り付ける箇所は、キャリッジ移動方向における逆側であってもよいし、両側にそれぞれセンサユニット１３を取り付けたものであってもよい。この場合も、それぞれのセンサユニット吸気口６１が開口する向きは、キャリッジ移動方向においてプリントヘッドに向かう側とする。
【００３９】
また、センサユニット１３は、発光素子および受光素子の両方を収容するものには限らず、いずれか一方だけを有するもの、例えば光源は持たずにイメージセンサで対象物の表面を撮像するセンサであってもよい。さらに、センサユニット１３は、インクミストの付着により性能が劣化する非光学式のセンサ構成部品（例えば、超音波センサや赤外線センサ）を用いたセンサであってもよい。この場合もセンシングのための貫通孔がセンサハウジングの下面に必要なので、吸気口を設けてセンサハウジング内に取り込んだ気体を貫通孔から排出させる作用は、構成部品の汚れ防止に効果的である。
【００４０】
以上説明してきた実施形態によれば、キャリッジの移動を利用して、センサハウジング内に積極的にインクミストが少ない空気を取り入れて、センシングのための貫通孔から排出させる。そのため、インクミストが貫通孔からセンサハウジング内に入り込むことが防止され、センサユニットの構成部品にインクミストが付着しにくくなる。結果として、長期間に渡ってセンサの検出精度が高く維持される。
【符号の説明】
【００４１】
２  インクジェットヘッド
３  キャリッジ
１３  センサユニット
２２  発光素子
２３  受光素子
２４ａ、２４ｂ  貫通孔
６１  吸気口
【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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