JP5316112B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを搭載するキャリッジを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置などが知られている。このインクジェット記録装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙、メディアなどとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、「画像形成装置」とは、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体にインクを吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。

シリアル型インクジェット記録装置において、特に記録する用紙の幅が広い場合、高速記録を行うためには記録ヘッドのノズル数を増加させる必要があるが、１記録ヘッド当たりのノズル数を増加することは生産性、制御性などの問題があり、また、１つのノズルの不具合でヘッド全体を交換しなければならず、交換費用も高くなる。

そこで、複数の記録ヘッドを千鳥状に配置することで、１走査当たりで記録できる用紙送り方向のノズル数を実質的に増加して記録速度の向上を図っている。しかし、ヘッドの数が増加すると、キャリッジ上に搭載された後の記録ヘッドの位置調整等を始めとする調整工程が増加したり、あるいは、複雑な制御による画像処理によって記録ヘッドの印字位置補正を行わなければならなくなる。

例えば、副走査方向（用紙送り方向）に記録ヘッドを複数並べてノズル列全長を比較的長くした場合、各ヘッドごとにノズル列の傾き具合の差が印刷結果に悪影響を及ぼすことになる。具体的には、１列目ノズル列の後端部分による印刷行と２列目ノズル列の先端部分による印刷行とが重ね合わされる場合、ノズル列が傾いていると、これらの印刷行に位置ずれが生じ、正常な印刷結果を得ることができなくなり、特に、黒色による線画像において罫線ズレなどの不具合が生じることになる。

そのため、従来、複数の記録ヘッドを並べた交換可能なモジュールをキャリッジに搭載することで位置調整作業の作業効率を向上するようにしたものが知られている（特許文献１、２）。

特開２００５−２９７５５４号公報 特開２００６−１８８０１３号公報

しかしながら、上述した従来の複数のヘッドを並べた交換可能なヘッドモジュールをキャリッジに搭載する構成におけるヘッド配列にあっては、カラーヘッドによる混色印刷モードで双方向印刷を行う場合、例えばキャリッジが一方向に移動するときにシアン、イエロー、マゼンタの順に重ね打ちして黒いドットが形成されるが、逆方向に移動するときにはマゼンタ、イエロー、シアンの順に重ね打ちされることになり、双方向色差が生じることから、混色印刷モードにおいては、生産性を落とし、片方向印刷を行わなければならないという課題がある。また、このような混色印刷モードで片方向印刷を行う場合には、カラーインクを重ね打ちする必要があるため、通常の印刷に比べよりヘッドの位置精度やインク着弾精度が要求されることになるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッド交換コストを低減し、単色印刷時の罫線直線性を保ちつつ、かつ混色印刷時の色ずれ、色差ばらつきも抑え、高画質な画像記録を可能とすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
往復走査されるキャリッジに複数のヘッドモジュールが着脱可能に搭載され、
各ヘッドモジュールは液滴を吐出する複数のノズル列を有する複数のヘッドを備え、
前記複数のヘッドモジュールには、
同じ色の液滴を吐出する複数のヘッドが、副走査方向に位置をずらして主走査方向に並べて配置された第１ヘッドモジュールと、
複数のヘッドが、副走査方向の位置を同じにして主走査方向に並べて配置されている第２ヘッドモジュールと、を含む
構成とした。

ここで、前記第２ヘッドモジュールは副走査方向に位置をずらして主走査方向に複数配置されている構成とできる。

また、前記第２ヘッドモジュールの複数のヘッドはカラーの液滴を吐出する構成とできる。

また、前記第２ヘッドモジュールの複数のヘッドは異なる色の液滴を吐出し、各色の液滴を吐出するノズル列が主走査方向に対称配置されている構成とできる。

また、前記第１ヘッドモジュールの複数のヘッドは、２つのヘッドを副走査方向に１つのヘッドで１回の主走査で印字できるドットの間隔の半分ずらして主走査方向配置されたヘッド対を、副走査方向にずらして主走査方向に複数配置されている構成とできる。

本発明に係る画像形成装置によれば、往復走査されるキャリッジに複数のヘッドモジュールが着脱可能に搭載され、各ヘッドモジュールは液滴を吐出する複数のノズル列を有する複数のヘッドを備え、複数のヘッドモジュールには、同じ色の液滴を吐出する複数のヘッドが、副走査方向に位置をずらして主走査方向に並べて配置された第１ヘッドモジュールと、複数のヘッドが、副走査方向の位置を同じにして主走査方向に並べて配置されている第２ヘッドモジュールとを含む構成としたので、単色印刷時の罫線直線性を保ちつつ、かつ混色印刷時の色ずれ、色差ばらつきも抑え、高画質な画像記録を行うことができる。また、モジュール単位での交換が可能となり、ヘッド交換時のコストも低減できる。

本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の全体構成を示す斜視説明図である。 同記録装置の機構部の模式的平面説明図である。 同記録装置のキャリッジの一例を示す概略斜視説明図である。 第１ヘッドモジュールの斜視説明図である。 第２ヘッドモジュールの斜視説明図である。 ヘッドの斜視説明図である。 キャリッジ上のヘッドモジュール及びヘッドの配置を説明する平面説明図である。 １つのヘッドのノズル列配置を説明する説明図である。 第１ヘッドモジュールのヘッド配置を説明する平面説明図である。 第２ヘッドモジュールのヘッド配置を説明する平面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一例について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同記録装置の全体構成を示す斜視説明図、図２は同記録装置の機構部の模式的平面説明図、図３は同記録装置のキャリッジの一例を示す概略斜視説明図である。

このインクジェット記録装置は、シリアル型インクジェット記録装置であり、記録装置本体１と、記録装置本体１を支持する支持台２とを備えている。

記録装置本体１の内部には、図示しない両側板にガイドロッド３及びガイドレール４が掛け渡され、これらのガイドロッド３及びガイドレール４にキャリッジ５が図１で矢示Ａ方向（図２の主走査方向）に摺動可能に保持されている。なお、ガイドレール４とはキャリッジ５に回転可能に支持された副ガイドローラ６が当接する構成としている。

そして、キャリッジ３を移動走査する主走査機構は、主走査方向の一方側に配置される駆動モータ１１と、駆動モータ１１によって回転駆動される駆動プーリ１２と、主走査方向他方側に配置された従動プーリ１３と、駆動プーリ１２と従動プーリ１３との間に掛け回されたタイミングベルト（ベルト部材）１４とを備えている。なお、従動プーリ１３はテンションスプリングによって外方（駆動プーリ１２に対して離れる方向）にテンションが架けられている。

また、キャリッジ５には、第１ヘッドモジュール２１と、２つの第２ヘッドモジュール２２Ａ、２２Ｂとが着脱可能に搭載されている。

第１ヘッドモジュール２１には、ブラック（Ｋ）のインク滴を吐出する４個のヘッド３１ｋ１、３１ｋ２、３２ｋ３、３２ｋ４（区別しないときは「ヘッド３１ｋ」という。）が配置されている。第２ヘッドモジュール２２Ａには、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）のインク滴を吐出する各ノズル列を有する２つのヘッド３１ｙｍ１、シアン（Ｃ）のインク滴を吐出する各ノズル列を有するヘッド３１ｃ１が配置され、第２ヘッドモジュール２２Ｂには、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）のインク滴を吐出する各ノズル列を有する２つのヘッド３１ｙｍ２、シアン（Ｃ）のインク滴を吐出する各ノズル列を有するヘッド３１ｃ２が配置されている（ヘッド３１ｙｍ１、３１ｙｍ２を区別しないときは「ヘッド３１ｙｍ」といい、ヘッド３１ｃ１、３１ｃ２を区別しないときは「ヘッド３１ｃ」という。）。なお、ヘッド３１ｋ、３１ｙｍ、３１ｃを区別しないときは「ヘッド３１」という。

第１ヘッドモジュール２１は、図４に示すように４個のヘッド３１ｋを２個ずつ対にしてモジュールホルダ２４に位置決めして接着などで固定配置したものである。ここで、第１ヘッドモジュールに搭載されるヘッドはブラック（Ｋ）のインク滴を吐出するものに限られるものではないが、単色での印字頻度が高く、特に線画の形成に多く利用される色のインク滴を吐出するヘッドを搭載することが好ましい。図２に示すように副走査方向に２つのヘッドを繋いで２ヘッド分の広幅を一括記録する構成では、特に線画の場合にヘッド間のずれが画像に顕著に表れる。したがって、第１ヘッドモジュール２１のように副走査方向にずれて配置されたヘッドを１つのヘッドモジュール上に位置精度よく設けることが高画質記録には有効であり、これによりヘッドモジュール交換時においても画質が低下することがない。

第２ヘッドモジュール２２は、図５に示すように２つのヘッド３１ｙｍとヘッド３１ｃをモジュールホルダ２５に位置決めして接着などで固定配置したものである。カラーインクは主に画像印刷に用いられるため、同色ヘッド間のずれよりも色間のずれが画質の低下に顕著に現れる。このため、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のインク滴を吐出するヘッドを位置ずれすることなく、第２ヘッドモジュール２２に固定することによりヘッドモジュール交換時においても色間ずれが生じることなく、常に高画質なカラー画像を得ることができる。

ここで、ヘッドモジュール２２Ａと２２Ｂを一体に構成してもよいが、１つのモジュールのヘッド数が多くなるため、ヘッドモジュール交換時に無駄になるヘッドが多くなってしまうため、図２に示すように２つに分割することが好ましい。

また、ヘッド３１は、後述するように２つのノズル列を有し、図６に示すようにヘッド部５１とヘッド部５１にインクを供給するバッファタンク部（サブタンク部）５２を一体化したものであり、供給口５３ａ、５３ｂから各ノズル列に対応するインクがインクカートリッジ９から供給される。

一方、このキャリッジ５に主走査領域のうち、記録領域では、用紙１０が図示しない紙送り機構によってキャリッジ５の主走査方向と直交する方向（図１の矢示Ｂ方向、図２の用紙搬送方向）にプラテン部材１９で案内されて間欠的に搬送される。プラテン部材１９は、キャリッジ５に主走査領域に沿って少なくとも記録領域で記録ヘッド３１、３２対向して配設されている。

また、主走査領域のうちの一方の端部側領域には、ヘッド３１、３２の維持回復を行う維持回復機構８が配置されている。維持回復機構８は、ベース部材４０上に、第１ヘッドモジュール２１の各ヘッド３１に対応する第１ユニット４１と、第２ヘッドモジュール２２Ａ、２２Ｂの各ヘッド３２に対応する第２ユニット４２とを有し、第１、第２ユニット４１、４２には各ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップ部材４３やノズル面を払拭するワイパ部材などが配置されている。

さらに、主走査方向のキャリッジ移動領域外又はキャリッジ移動領域の他方の端部側の下方には各ヘッド３１、３２に供給する各色のインクを収容したメインカートリッジ９が記録装置本体１に対して着脱自在に装着される。

このインクジェット記録装置では、キャリッジ５を主走査方向に移動し、用紙１０を間欠的に副走査方向に送りながら、ヘッド３１、３２を画像情報に応じて駆動して液滴を吐出させることによって、用紙１０上に所要の画像が形成される。

次に、第１、第２ヘッドモジュールにおけるヘッド配置について図７ないし図１０を参照して説明する。
キャリッジ５上には、前述したように、第１ヘッドモジュール２１と２つの第２ヘッドモジュール２２Ａ、２２Ｂが着脱可能に配置され、第１ヘッドモジュール２１には４つのヘッド３１が、第２ヘッドモジュール２２Ａ、２２Ｂにはそれぞれ３個のヘッド３１が位置決め配置されている。

これによって、ヘッド交換を行うときにはヘッドモジュール単位に行うことができて、ヘッド交換のコストが低減する。

ここで、ヘッド３１は、図８に示すように、液滴を吐出する複数のノズル３０ｎを千鳥状に配置した２つのノズル列３０ａ、３０ｂを有し、各ノズル列３０ａ、３０ｂに対して前述したように供給口５３ａ、５３ｂから異なる色のインクを供給することができる。そこで、ブラック用のヘッド３１ｋ及びシアン用のヘッド３１ｃには２つのノズル列３０ａ、３０ｂに同色のインクを供給し、イエロー及びマゼンタ用のヘッド３１ｙｍには２つのノズル列３０ａ、３０ｂに別々のイエロー、マゼンタのインクを供給するようにしている。

なお、図８の例では、ヘッド３１は、ノズル３０ｎの間隔（ノズルピッチ）Ｎｐを１５０ｄｐｉ相当で形成し、ノズル列３０ａ、３０ｂとは副走査方向にノズルピッチの半分（この例では３００ｄｐｉ相当）ずらして形成されている。これにより、１つのヘッド３１では３００ｄｐｉ相当でドットを形成することができる。

第１ヘッドモジュール２１には、図９に示すように、ヘッド３１ｋ１、３１ｋ２とを、副走査方向に１つのヘッド３１で１回の主走査で印字できるドットの間隔の半分ずらして、つまり、この例では、ノズルピッチの１／４ずらして主走査方向に配置している。同様に、ヘッド３１ｋ３、３１ｋ４とを、副走査方向に１つのヘッド３１で１回の主走査で印字できるドットの間隔の半分ずらして、つまり、この例では、ノズルピッチの１／４ずらして主走査方向に配置している。これにより、ヘッド３１ｋ１と３１ｋ２、また、ヘッド３１ｋ３と３１ｋ４で、それぞれ６００ｄｐｉ相当の記録密度で記録できることになる。

そして、ヘッド３１ｋ１、３１ｋ２の対とヘッド３１ｋ３、３１ｋ４の対とは副走査方向にずらして主走査方向に配置している。ここで、図９では、ヘッド３１ｋ１、３１ｋ２の中の最上部のノズルと、ヘッド３１ｋ３、３１ｋ４の中の最下方のノズルが重なるように配置しているが、このような構成に限られるものではなく、両者を記録密度と同じ６００ｄｐｉ相当の距離だけ離して形成してもよいし、逆に複数ノズル分重ねて配置してもよい。

つまり、第１ヘッドモジュール２１には、同じ色の液滴を吐出する複数のヘッド３１ｋ１〜３１ｋ４が、副走査方向に位置をずらして主走査方向に並べて配置され、更に、２つのヘッド３１を副走査方向に１つのヘッド３１で１回の主走査で印字できるドットの間隔の半分ずらして主走査方向配置されたヘッド対（３１ｋ１、３１ｋ２と３１ｋ３、３１ｋ４）を、副走査方向にずらして主走査方向に複数配置されている構成としている。

これによって、１度の主走査で２つのノズル列幅でモノクロ印刷を行うことができて、モノクロ印刷の記録速度を高速化することができる。それとともに、黒色印刷を行うときの全体的なノズルピッチは１つのヘッドのノズルピッチの１／４になって高密度記録を行うことができる（記録精度を向上できる）。

一方、第２ヘッドモジュール２２Ａと２２Ｂとは副走査方向に位置をずらして配置されている。そして、第２ヘッドモジュール２２（２２Ａ、２２Ｂ）は、図１０に示すように２つのヘッド３１ｙｍとヘッド３１ｃとを副走査方向の位置を揃えて配置している。これにより、１度の主走査で２つのノズル列幅でカラー印刷を行うことができて、カラー印刷の記録速度の向上を図れる。

ここで、第２ヘッドモジュール２２の２つのヘッド３１ｙｍ及びヘッド３１ｃは、ヘッド３１ｙｍについてはイエローのノズル列３０ｙ１、３０ｙ２とマゼンタのノズル列３０ｍ１、３０ｍ２に割り当て、シアンのヘッド３１ｃを中心として、主走査方向で色の配置が対象になるようにしている。これにより、双方向印刷を行うとき、例えば往路ではノズル列３０ｙ１、３０ｃ１（又は３０ｃ２）、ノズル列３０ｍ１の順で使用し、往路ではノズル列３０ｙ２、３０ｃ２（又は３０ｃ１）、ノズル列３０ｍ２の順で使用することによって、色重ね順序が同じになり、双方向色差を低減することができる。

このように、往復走査されるキャリッジに複数のヘッドモジュールが着脱可能に搭載され、各ヘッドモジュールは液滴を吐出する複数のノズル列を有する複数のヘッドを備え、複数のヘッドモジュールには、同じ色の液滴を吐出する複数のヘッドが、副走査方向に位置をずらして主走査方向に並べて配置された第１ヘッドモジュールと、複数のヘッドが、副走査方向の位置を同じにして主走査方向に並べて配置されている第２ヘッドモジュールとを含む構成としたので、単色印刷の精度（記録密度）及び生産性（記録速度）の向上を図れるとともにヘッド交換時のコストも低減できる。

１ 記録装置本体
２ 支持台
３ ガイドロッド（ガイド部材）
５ キャリッジ
２１ 第１ヘッドモジュール
２２、２２Ａ、２２Ｂ 第２ヘッドモジュール
３０ｎ ノズル
３０ａ、３０ｂ ノズル列
３１、３１ｋ１〜３１ｋ４、３１ｙｍ１、３１ｃ１、３１ｙｍ２、３１ｃ２、３１ｙｍ、３１ｃ ヘッド

Claims (5)

1. 往復走査されるキャリッジに複数のヘッドモジュールが着脱可能に搭載され、
   各ヘッドモジュールは液滴を吐出する複数のノズル列を有する複数のヘッドを備え、
   前記複数のヘッドモジュールには、
   同じ色の液滴を吐出する複数のヘッドが、副走査方向に位置をずらして主走査方向に並べて配置された第１ヘッドモジュールと、
   複数のヘッドが、副走査方向の位置を同じにして主走査方向に並べて配置されている第２ヘッドモジュールと、を含む
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２ヘッドモジュールは副走査方向に位置をずらして主走査方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２ヘッドモジュールの複数のヘッドはカラーの液滴を吐出することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２ヘッドモジュールの複数のヘッドは異なる色の液滴を吐出し、各色の液滴を吐出するノズル列が主走査方向に対称配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記第１ヘッドモジュールの複数のヘッドは、２つのヘッドを副走査方向に１つのヘッドで１回の主走査で印字できるドットの間隔の半分ずらして主走査方向配置されたヘッド対を、副走査方向にずらして主走査方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。

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