(57)【要約】【解決課題】  安価な構成で、安定した吸着力を維持し、かつ、装置の小型化を図ることができるようにする。【解決手段】  電源装置は、既知である任意の電圧波形を発生する任意波形発生器及び増幅器で構成されており、電源装置は、第１の周波数で周期的に変化する低周波電圧波形と、第１の周波数より高い第２の周波数で周期的に変化する高周波電圧波形とを重畳させた重畳波形で変化する電圧を生成し、帯電ロールに印加している。【選択図】  図２
2007001720.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、
前記搬送手段の表面を帯電させる帯電手段と、
第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧波形と、前記第１の周波数より高い第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧波形とを重畳させた重畳波形で変化する電圧を前記帯電手段に印加する電圧印加手段と、
を含む記録媒体搬送装置。
【請求項２】
前記第１の電圧波形は、高電位部分と低電位部分とに平坦部を有することを特徴とする請求項１に記載の記録媒体搬送装置。
【請求項３】
前記第１の電圧波形は、電位が連続的に変化するサイン波状であることを特徴とする請求項１に記載の記録媒体搬送装置。
【請求項４】
前記第１の周波数をｆｃ（Ｈｚ）、前記第２の周波数をｆｄ（Ｈｚ）、前記搬送手段の搬送速度をＶｂ（ｍｍ／ｓ）とし、以下の式を満たすように、ｆｃ及びｆｄを決定した請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の記録媒体搬送装置。
ｆｃ＝Ｖｂ／λｃ
ｆｄ＝Ｖｂ／λｄ
２≦λｃ≦５０
０．１≦λｄ≦１．５
λｃ≧２λｄ
なお、λｃ（ｍｍ）は前記第１の周波数に対応する前記搬送手段の表面上の１周期の長さであり、λｄ（ｍｍ）は前記第２の周波数に対応する前記搬送手段の表面上の１周期の長さである。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の記録媒体搬送装置と、
前記記録媒体にインク滴を吐出する記録ヘッドと、
を含む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、記録媒体搬送装置及びインクジェット記録装置に係り、特に、記録媒体を搬送するベルトの帯電及び除電を行う記録媒体搬送装置及びインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置では、インクジェットヘッドを主走査方向へ走査しながらインク液を吐出し、１ライン分のインクジェットヘッドの走査が終了すると、記録媒体を副走査方向へ所定量搬送して、再びインクジェットヘッドを主走査方向へ走査して、記録媒体に画像を形成している。
【０００３】
記録媒体の搬送は、所定量だけ精度よく搬送する必要があるため、搬送ベルトを帯電させて静電気により記録媒体を搬送ベルトの表面に吸着させて搬送している。ここで、搬送ベルトに残留電荷があると、所望の電荷量にならないため、安定した吸着力が得られない。
【０００４】
搬送ベルトの表面で安定した吸着力を得るために、静電吸着ベルトの除電を行う除電ブラシを設けた用紙搬送装置が知られている（特許文献１）。
【０００５】
また、静電記録装置等でコロトロン等の除電装置を用いて除電を行う方法が知られている。
【特許文献１】特開２００４―９９２８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の除電ブラシを用いた用紙搬送装置では、除電ブラシの毛の変形や抜け落ちによって、その位置に対応した搬送ベルトの部分の除電能力が低下し、安定した帯電を行うことができない。さらに抜け落ちた毛が用紙搬送装置内の他機構へ付着して悪影響を及ぼすという懸念があり、例えば帯電器に付着することによる帯電不良の懸念や、記録媒体やインクジェットヘッドに付着して画質を悪化させる懸念により、装置の信頼性を低下させてしまう、という問題がある。
【０００７】
また、上記のコロトロン等の除電装置を用いる方法では、電圧を発生させる機構が新たに必要となり、その結果装置全体のコストが上がり、さらに電源を発生させる機構を設置するスペースも必要となるため、装置の小型化を妨げてしまう、という問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、記録媒体搬送手段に安定した帯電を可能とし、常に用紙搬送に十分な吸着力を維持することができ、装置の信頼性を向上させることができ、また、安価な構成であって、かつ、装置の小型化を図ることができる記録媒体搬送装置及び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】
【０００９】
上記の目的を達成するために第１の発明に係る記録媒体搬送装置は、記録媒体を搬送する搬送手段と、前記搬送手段の表面を帯電させる帯電手段と、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧波形と、前記第１の周波数より高い第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧波形とを重畳させた重畳波形で変化する電圧を前記帯電手段に印加する電圧印加手段とを含んで構成されている。
【００１０】
第１の発明によれば、電圧印加手段によって、第１の周波数で周期的に変化する第１の電圧波形と、第１の周波数より高い第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧波形とを重畳させた重畳波形で変化する電圧を帯電手段に印加し、帯電手段によって搬送手段の表面を帯電させる。電圧印加手段により印加された帯電手段における重畳波形の第２の電圧波形で変化する電圧により搬送手段の表面はある一定の電圧に収束され、第２の電圧波形の周波数に対応した帯電パターンは搬送手段の表面には現れず、重畳波形の第１の電圧波形で変化する電圧によって、搬送手段の表面に、第１の電圧波形の周波数に対応した帯電パターンのみが現れる。そして、搬送手段に帯電された帯電パターンによって搬送手段の表面近傍で、搬送手段の表面に向かう吸引力（マックスウェル応力）が発生し、記録媒体を吸着して搬送する。
【００１１】
従って、第１の電圧波形と第１の電圧波形の周波数より高い周波数で周期的に変化する第２の電圧波形とを重畳させた重畳波形で変化する電圧を印加された帯電手段によって、搬送手段の表面を帯電させることにより、搬送手段の表面を安定して帯電することができ、常に用紙搬送に十分な吸着力を維持することができ、装置の信頼性を向上させることができる。また、除電するための装置が不要なため、安価な構成であって、かつ、装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
また、上記の第１の電圧波形は、高電位部分と低電位部分とに平坦部を有する波形とすることができる。具体的には矩形波状あるいは台形波状とすることができる。周波数が第１の周波数である矩形波状の第１の電圧波形と、第１の周波数より高い第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧波形とを重畳させた重畳波形で変化する電圧を前記帯電手段に印加する電圧印加手段により、搬送手段の表面を安定して帯電し、常に用紙搬送に十分な吸着力を発生させ記録媒体を吸着することができる。
【００１３】
第２の発明に係る記録媒体搬送装置は、上記の第１の電圧波形を、電位が連続的に変化するサイン波状として構成し、サイン波状の第１の電圧波形と、前記第１の周波数より高い第２の周波数で周期的に変化する第２の電圧波形とを重畳させた重畳波形で変化する電圧を前記帯電手段に印加する電圧印加手段とを含んで構成することができる。
【００１４】
また、上記の発明に係る第１の周波数をｆｃ（Ｈｚ）、第２の周波数をｆｄ（Ｈｚ）、搬送手段の搬送速度をＶｂ（ｍｍ／ｓ）とし、以下の式を満たすように、ｆｃ及びｆｄを決定することができる。
ｆｃ＝Ｖｂ／λｃ
ｆｄ＝Ｖｂ／λｄ
２≦λｃ≦５０
０．１≦λｄ≦１．５
λｃ≧２λｄ
なお、λｃ（ｍｍ）は第１の周波数に対応する搬送手段の表面上の１周期の長さであり、λｄ（ｍｍ）は第２の周波数に対応する搬送手段の表面上の１周期の長さである。
【００１５】
また、第３の発明に係るインクジェット記録装置は、上記の第１の発明及び第２の発明に係る記録媒体搬送装置と、記録媒体にインク滴を吐出する記録ヘッドとを含んで構成されている。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の記録媒体搬送装置及びインクジェット記録装置によれば、第１の電圧波形と第１の電圧波形の周波数より高い周波数で周期的に変化する第２の電圧波形とを重畳させた重畳波形で変化する電圧を印加された帯電手段によって、搬送手段の表面を帯電させることにより、搬送手段の表面を安定して帯電することができ、常に用紙搬送に十分な吸着力を維持することができ、装置の信頼性を向上させることができる。また、除電するための装置が不要なため、安価な構成であって、かつ、装置の小型化を図ることができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明の実施の形態では、インクジェット記録装置に本発明を適用した場合を例に説明する。
【００１８】
図１に示すように、第１の実施の形態に係るインクジェット記録装置１０は、記録用紙Ｐにインク滴を吐出するインクジェットヘッドユニット１２を備えており、インクジェットヘッドユニット１２は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の４色のインク滴各々をノズルから吐出するインクジェットヘッド（図示省略）を備えている。インクジェットヘッドは記録用紙Ｐの幅以上の有効印字領域を有する長尺のヘッドで、記録用紙Ｐの幅方向の印字領域に一斉にインク滴を吐出する。また、インクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出させる方式は、圧電素子でインク室を加圧する方式やサーマル方式等の公知の方式を適用可能である。
【００１９】
また、インクは、インクジェットヘッドユニット１２の上方に配置されたインクタンク（図示省略）から配管を通じてインクジェットヘッドへ供給され、インクの種類は、水性インク、油性インク、溶剤系インク等の公知のインクが適用可能である。
【００２０】
インクジェット記録装置１０の最下部には、給紙トレイ１６が挿抜可能に設けられており、給紙トレイ１６には、記録用紙Ｐが積載されており、最上位の記録用紙Ｐにはピックアップロール１８が当接している。記録用紙Ｐは、ピックアップロール１８によって１枚ずつ給紙トレイ１６から搬送方向下流側へ給紙され、搬送経路に沿って順に配設された搬送ロール２０、２２によってインクジェットヘッドユニット１２の下方へ給紙される。
【００２１】
また、インクジェットヘッドユニット１２の下方には、無端状の搬送ベルト２４が配設されており、搬送ベルト２４は、駆動ロール２６及び従動ロール２８、３０に張架されている。また、従動ロール３０は接地されている。
【００２２】
なお、搬送ベルト２４は、一例として、ウレタンなどのゴムやＰＥＴ、ＥＴＦＥ、ＰＩなどの樹脂により成形されており、体積抵抗値は１０10Ω・ｃｍ以上となっている。
【００２３】
また、記録用紙Ｐが搬送ベルト２４に接触する位置の上流側に、電源装置３４が接続された帯電ロール３２が配置されている。帯電ロール３２は、従動ロール３０との間で搬送ベルト２４を挟みつつ従動し、搬送ベルト２４に押圧する押圧位置と、搬送ベルト２４から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール３０との間に所定の電位差が生じるため、搬送ベルト２４に対して放電し、電荷を与えることができる。また、帯電ロール３２を配置する位置は、記録用紙Ｐが搬送ベルト２４に接触する位置の上流側である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、紙粉やインクミスト等の装置内の汚れによる影響が少なくなる位置に設置することができる。
【００２４】
電源装置３４は、既知である任意の電圧波形を発生する任意波形発生器及び増幅器で構成されており、電源装置３４は、図２（Ａ）に示すように、第１の周波数（例えば、５０Ｈｚ）で、平坦部を有するハイレベルの電圧と、平坦部を有し、かつ、ハイレベルの電圧より例えば２ｋＶ低いローレベルの電圧とに周期的に変化する矩形波状の低周波電圧波形と、第１の周波数より高い第２の周波数（例えば、５００Ｈｚ）で周期的に変化する矩形波状の高周波電圧波形とを重畳させた重畳波形で変化する電圧を生成し、帯電ロール３２に印加している。低周波電圧波形及び高周波電圧波形は、図２（Ｂ）に示すように、電位が連続的に変化するサイン波状の波形でもよい。また、低周波電圧波形が矩形波状の波形で、高周波電圧波形がサイン波状の波形であってもよく、低周波電圧波形がサイン波状の波形で、高周波電圧波形が矩形波状の波形であってもよい。なお、本実施の形態では、重畳波形の電圧は７ｋＶｐｐ（ｋＶ  ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ：電圧波形における極小から極大までの電圧）である。また、重畳波形の電圧の中心電圧は０Ｖとなっているが、搬送ベルト２４の帯電状態に応じて中心電圧の値を変更してもよい。
【００２５】
また、インクジェットヘッドユニット１２の下流側には、記録用紙Ｐの排出経路を構成する複数の排出ロール対４０が設けられ、排出ロール対４０で構成された排出経路の先には、排紙トレイ４２が設けられている。
【００２６】
インクジェット記録装置１０の各部は、図３に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭから構成される制御部５６によって制御され、インクジェットヘッドユニット１２、帯電ロール３２、各種ロールを駆動する複数のモータ４６を含むインクジェット記録装置１０の全体を制御している。
【００２７】
次に、インクジェット記録装置１０のプリント動作について説明する。まず、制御部５６は、プリントジョブの指令を受け取ると、ピックアップロール１８、全ての搬送ロール、搬送ベルト２４を駆動させて給紙トレイ１６から記録用紙Ｐを送り出す。さらにダミージェットを行い、インクジェットヘッドユニット１２のノズルの性能を初期化し、インクジェットヘッドユニット１２によるインク滴の吐出を制御するヘッド制御部（図示省略）は、画像信号に対応するノズルの圧電素子に、画像信号に応じたタイミングで駆動電圧を印加する。
【００２８】
これによって、搬送ベルト２４で搬送されている記録用紙Ｐが印字されるが、この印字工程については詳細に後述する。そして、印字された記録用紙Ｐは、搬送ベルト２４、排出ロール対４０によって排紙トレイ４２まで搬送される。
【００２９】
ここで、印字工程について説明する。まず、制御部５６は、プリントジョブを受信すると、帯電ロール３２をオンにし、電源装置３４から上述した重畳波形で変化する電圧を帯電ロール３２に印加させる。そして、帯電ロール３２が搬送ベルト２４に放電すると、搬送ベルト２４の表面上の帯電領域において、重畳波形の高周波電圧波形で変化する電圧によって、残留電荷を平均化しつつ低周波電圧波形の周波数に対応する帯電パターンのみがベルト表面に現れ、搬送ベルト２４の表面には、図４のように、正の電荷と負の電荷とが交互に帯電される。この正の電荷と負の電荷とによる不均一電界による応力（マックスウェル応力）によって、記録用紙Ｐが搬送ベルト２４の表面に安定的に静電吸着される。正の電荷と負の電荷とが交互に帯電されているため、搬送ベルト２４の表面からインクジェットヘッドユニット１２のインク滴の吐出へ与える電界の影響が少なく、また、記録用紙Ｐを直接帯電しないため、記録用紙Ｐの特性（電気抵抗値、厚さなど）に起因する吸着力の影響が少ない。
【００３０】
これによって、搬送ベルト２４へ給紙された記録用紙Ｐが、搬送ベルト２４に静電吸着されてインクジェットヘッドユニット１２の印字領域を通過する。その際、制御部５６は、インクジェットヘッドユニット１２を作動して記録用紙Ｐに印字を行う。そして、記録用紙Ｐは排出ロール対４０によって、排紙トレイ４２に排紙される。また、搬送ベルト２４の記録用紙Ｐが吸着されていた部分は、駆動ロール２６及び従動ロール２８、３０によって、帯電ロール３２の押圧部分へ再び回転移動し、帯電ロール３２に印加された重畳波形で変化する電圧によって搬送ベルト２４上に残留した電荷が平均化されると共に、再び低周波電圧波形の周波数に対応し、搬送ベルト２４上に正の電荷と負の電荷とが交互に帯電され、安定した吸着力を維持する。
【００３１】
次に、帯電ロール３２に印加される電圧波形の周波数について詳細に説明する。帯電の印加周波数ｆ、及び搬送ベルト２４上の１周期の長さλを用いると、低周波電圧波形の周波数ｆｃ（Ｈｚ）、高周波電圧波形の周波数ｆｄ（Ｈｚ）は、それぞれの周波数に対応した搬送ベルト２４上の１周期の長さをλｃ（ｍｍ）、λｄ（ｍｍ）とし、搬送ベルト２４の搬送速度をＶｂ（ｍｍ／ｓ）とすると、それぞれ以下の式で表される。
ｆｃ＝Ｖｂ／λｃ
ｆｄ＝Ｖｂ／λｄ
ここで実施例としてベルト搬送速度Ｖｂ＝２００（ｍｍ／ｓ）で吸着力実験を行ったところ、表１に示す結果が得られた。表１の×は用紙Ｐが吸着しない、あるいは一定の吸着力が得られなかったもの、○は記録用紙Ｐを搬送できる必要最低限以上の吸着力が得られたもの、◎は安定かつ用紙搬送に十分な吸着力が得られたものを示す。
【００３２】
【表１】
2007001720.tif 000003
【００３３】
表１の結果からλｃとλｄとの関係を図５に示す。ここで、まずλｃは、２ｍｍ≦λｃ≦５０ｍｍの範囲で用紙吸着力が得られ、さらには、４ｍｍ≦λｃ≦２０ｍｍで用紙搬送に十分な吸着力が得られた。ここでλｃが２ｍｍ未満の場合、搬送ベルト２４に周期λｃの間隔において高電圧で帯電してそれを安定させることは難しく、帯電パターン間での放電が発生するために、帯電パターンの電圧が小さくなってしまい結果として、吸着力は小さくなる。またλｃが５０ｍｍより大きい場合、各帯電パターンの境界周辺の吸着力とそこから離れた位置での吸着力が大きく異なってくるため、安定した吸着力が得られず好ましくない。
【００３４】
λｄは長さが０．１ｍｍ≦λｄ≦１．５ｍｍで好ましく、０．２ｍｍ≦λｄ≦１ｍｍのときにさらに好ましい結果が得られた。λｄが１．５ｍｍより大きい場合は、λｄの帯電パターンがベルト２４上に現れてくるため、残留電荷を平均化させる機能を持たなくなるので好ましくない。λｄは小さいほど搬送ベルト２４上の電圧を一定の値へ収束させる効果があるため好ましいが、λｄが０．０５ｍｍ以下では周波数ｆdが大きくなるために（本実施例では４０００Ｈｚ以上）搬送ベルト２４の帯電に用いる電源装置２４の性能（電圧スルーレート）を超えてしまうために十分な電圧を発生させることができなくなってしまう。これを解決するためにはより高性能な電源装置２４が必要となるがコストの面で好ましくない。
【００３５】
ここで、λｃとλｄの関係について説明する。帯電された搬送ベルト２４の残留電荷を一定の電圧にするためには、搬送ベルト２４上の残留電荷の帯電パターンの１周期の長さで少なくとも逆極性の電圧を印加しなければならないのでλｄはλｃの１／２以下である必要がある。上記の実験の結果でもλｄ≦２λｃの領域で、安定した帯電及び用紙搬送可能な吸着力が得られた。さらにλｄ≦１０λｃの範囲であれば十分に安定した帯電を可能とできるのでより好ましい。
【００３６】
以上の結果から、λｃ、ｆｃの好ましい範囲を、以下の式で表すことができる。
２≦λｃ≦５０（λｃ≧２λｄ）
４≦ｆｃ≦１００（ｆｃ≦２ｆｄ、Ｖｂ＝２００ｍｍ／ｓ）
ｆｃの好ましい範囲をより一般的に表すと、以下の式となる。
Ｖｂ／５０≦ｆｃ≦Ｖｂ／２（ｆｃ≦２ｆｄ）
また、より好ましくは以下の式となる。
４≦λｃ≦２０    （λｃ≧１０λｄ）
１０≦ｆｃ≦５０（ｆｃ≦１０ｆｄ、Ｖｂ＝２００ｍｍ／ｓ）
そして、ｆｃをより好ましい範囲を一般的にあらわすと、以下の式で表される。
Ｖｂ／２０≦ｆｃ≦Ｖｂ／４    （ｆｃ≦１０ｆｄ）
次に、λｄ、ｆｄの好ましい範囲を、以下の式で表すことができる。
０．１≦λｄ≦１．５（λｄ≦２λｃ）
１３３．３≦ｆｄ≦２０００（ｆｄ≧２ｆｃ、Ｖｂ＝２００ｍｍ／ｓ）
ｆｄの好ましい範囲をより一般的に表すと以下の式となる。
Ｖｂ/１．５≦ｆｄ≦Ｖｂ／０．１  （ｆｄ≧２ｆｃ）
また、より好ましくは以下の式となる。
０．２≦λｄ≦１（λｄ≦１０λｃ）
２００≦ｆｄ≦１０００（ｆｄ≧１０ｆｃ、Ｖｂ＝２００ｍｍ／ｓ）
そして、ｆｄのより好ましい範囲をより一般的にあらわすと、以下の式で表される。
Ｖｂ／１≦ｆｄ≦Ｖｂ／０．２  （ｆｄ≧１０ｆｃ）
以上説明したように、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置によれば、低周波電圧波形と低周波電圧波形の周波数より高い周波数で周期的に変化する高周波電圧波形とを重畳させた重畳波形で変化する電圧を印加された帯電ロールによって、搬送ベルトの表面を帯電させることにより、搬送ベルトの表面を安定して帯電することができ、常に用紙搬送に十分な吸着力を維持することができ、装置の信頼性を向上させることができる。また、除電するための装置が不要なため、安価な構成であって、かつ、インクジェット記録装置の小型化を図ることができる。
【００３７】
なお、上記の実施の形態では、低周波電圧波形及び高周波電圧波形が、矩形波状やサイン波状の波形である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、三角波状の波形や台形波状など、その他の任意の周期波形であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る帯電ロールに印加する電圧の波形を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る搬送ベルト上に帯電された電荷を示すイメージ図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置に対する吸着力実験により得られたλｃとλｄとの関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１０  インクジェット記録装置
１２  インクジェットヘッドユニット
２４  搬送ベルト
３２  帯電ロール
３４  電源装置
５６  制御部
Ｐ  記録用紙
【図１】
2007001720.tif 000004
【図２】
2007001720.tif 000005
【図３】
2007001720.tif 000006
【図４】
2007001720.tif 000007
【図５】
2007001720.tif 000008