JP2006088389A - 画像記録装置及びそれに搭載される記録液カートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 印字中常にキャリッジが記録媒体8の上方0.4mm〜5mmの範囲内でオーバーラップする構成にすることにより、キャリッジ1の側面と記録媒体8の端部との接触が無くなるので、画像記録装置はキャリッジ停止ジャムの発生件数を大幅に減少させることができる。また、キャリッジ停止ジャムを抑えることで、折れた記録媒体8の角が記録ヘッドに接触する不具合が起こる件数が減らせるため、記録ヘッド9の損傷を起こりにくくすることができる。
【選択図】 図1
Description
この種のインクジェット記録装置は、記録媒体ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させ、記録ヘッドの面状に配置されたノズルから各色のインクを微小な液滴状に吐出して画像を記録するものであるため、正確、且つ、良質な画像記録品質を得るために、インクの飛翔距離は短い方がインク着弾点(インク到達点)のズレが生じにくい。このため記録ヘッドと記録媒体との間の距離は短いほどよく、具体的には数mm以下、好ましくは1mmとすることが望ましい。
このような記録媒体の浮きが生じた場合、キャリッジが記録媒体を巻き込んで停止してしまう不具合が発生する場合がある。本発明者はこの不具合をキャリッジ停止ジャムと呼称している。
第2の不具合は、キャリッジが停止したまま長時間放置されると、記録ヘッドにおいてノズル孔内の記録液が乾燥により凝集または増粘して目詰まりを起こすという不具合である。特に記録液に顔料を含有すると凝集や増粘した場合、目詰まりを起こしやすい。
第3の不具合は、記録ヘッドが記録媒体と接触することで記録媒体上のゴミ、紙紛、シリカ紛などの異物が記録ヘッドに付着してノズル孔を目詰まりさせる不具合である。
記録ヘッドと記録媒体の接触を回避する手段として、紙浮きをセンサで検知して、検知結果に応じて保護手段により接触を回避することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また吐出量を規制してコックリングによる記録媒体の浮きの発生を回避することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
記録ヘッドに凹凸を設け、ノズル孔近傍を凹部に配置することにより記録媒体との接触を回避したり(例えば、特許文献3参照)撥水層を扁平硬質体とメッキ加工されたフッ素重合体とで構成し、記録媒体の接触による物理的な損傷を硬度の高い材料を用いたりすることで回避することが提案されている(例えば、特許文献4参照)。
また、特許文献2記載の技術では、誤って吐出量が多い設定である場合が多いコート紙の設定で吐出量をコート紙で印刷するときに比べておさえなければならない普通紙の設定でに印刷してしまう場合など、人的な要因の誤った操作による不具合が発生した場合、キャリッジ停止ジャムを回避できない。
さらに、特許文献3、4記載の技術では、キャリッジ停止後に放置されることで発生する記録液の凝集(凝固)または増粘によるノズル孔の目詰まりの不具合については、いずれも回避するためには人の手を煩わせて搬送異常を起こした記録媒体を取り除く手間を利用者に負わせなければならない。特に、キャリッジ停止後放置されることで生じる目詰まりは、キャリッジの停止後に保湿キャップのある位置にキャリッジが自動的に移動できれば発生をある程度防ぐことができるが、キャリッジの下部に折れて挟まった記録媒体がこれを物理的に阻む場合も多く発生する。したがって、キャリッジ停止ジャムの発生そのものを抑える必要性があった。
そこで、本発明の目的は、記録媒体の浮きによりキャリッジを停止させるジャムを防止することが可能な画像記録装置及びそれに搭載される記録液カートリッジを提供することにある。
まず、本発明を想到するに至った経緯について述べる。
本発明者は、観察によりキャリッジ停止ジャムの発生において一つの法則を発見した。それは、記録媒体が浮いた状態ではキャリッジが記録媒体上方に位置している間は記録媒体が記録ヘッドに接触することがあるものの、キャリッジ停止には至らない。キャリッジ停止ジャムは多くの場合、記録媒体が浮いた状態で、記録媒体の端部からキャリッジが完全に外れた後、戻ってくるところで、まず浮いた記録媒体端部にキャリッジ側面が衝突することで生じていた(図17(a)、(b)、(c)、図18(a)、(b)参照)。
この法則を元に本発明者は印字中常にキャリッジが記録媒体の上方0.4mm〜5mmの範囲内でオーバーラップする構成にすることによりキャリッジ側面と記録媒体端部との接触が無い画像記録装置を発明した。このようなキャリッジを搭載することにより画像記録装置はキャリッジ停止ジャムの発生件数を大幅に減少させることができた(図1(a)、(b)、(c)、図4(a)、(b)参照)。
ここで、本発明における「印字中」とは、「キャリッジが往復運動をしながら記録媒体上方を通過しつつ記録液を吐出して印刷を行う一連の動作をしている時」を指している。さらには印字動作を中断してサブタンクにインク充填を行う時、空吐出を行う等のインク吐出性を維持するための動作を行うときを含んでも良い。また、保存待機動作中も含めて常に記録媒体上方にキャリッジの一部がかかっていてもかまわない。
本発明における「キャリッジ」とは、「記録媒体上を通過して往復運動をする部材および部材群全体」をさし、記録ヘッドを収める箱、記録ヘッド、紙押さえ部、センサ等を含んでいてもよい。
図1(a)は本発明の画像形成装置の一実施の形態におけるキャリッジと記録媒体との接触が起きたときの模式的なキャリッジ及びその周辺の側面図であり、図1(b)は図1(a)の上面図であり、図1(c)は図1(a)の正面図である。図2は本発明の画像形成装置の一実施の形態におけるブロック図である。図3(a)は本発明の画像形成装置の変形例におけるキャリッジと記録媒体との接触が起きたときの模式的なキャリッジ及びその周辺の側面図であり、図3(b)は図3(a)の上面図であり、図3(c)は図3(a)の正面図である。図4(a)は本発明の画像形成装置におけるキャリッジと記録媒体との接触が起きたときの状態を示す図であり、図4(b)は本発明の画像形成装置における記録ヘッドと記録媒体との接触が起きたときの状態を示す図である。尚、図2以降の図面において、図1(a)、(b)、(c)に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いた。
移動手段207は移動制御部208と移動部209とで構成され、搬送手段210は搬送制御部211と搬送部212とで構成されている。
CPU202は、各部を統括制御するものであって、CPU203にはバスライン214を介して操作制御部201、ROM203、RAM204、記録ヘッド駆動部205、移動制御部208、搬送制御部211、及びセンサ213に接続されている。記録ヘッド駆動部205には記録ヘッド206が接続されている。
またこのとき、キャリッジに搭載された紙押さえ部の搬送方向の寸法D6は記録ヘッドの記録媒体の搬送方向に沿った寸法D1に対して記録ヘッドの全側面を保護できるようにD6>D1であることがより望ましい。
本画像記録装置は、フリーサイズの紙にも対応できるように反射型光センサで紙端を検知するようになっている。給紙トレイでは紙の縁(端面)をそろえるため両脇/下端に抑え板が設けられているが、装填される紙の幅に合わせて間隔の調節が可能な抑え板から紙サイズを検知するように構成してもよい(コピー機などでトレイごとに装填されている紙を検知する構成と同様であってもよい)。主な紙種ごとの幅に対応させてマイクロスイッチを設けても良い。キャリッジはセンサから得た情報を元に記録媒体上方から外側に外れないようにキャリッジの移動範囲を制御することもできる
このような画像記録装置であっても、図1(a)〜(c)に示した画像記録装置と同様の効果が得られる。
さらに記録媒体の浮きを検知するセンサを搭載することで、検知結果を反映して記録ヘッドと記録媒体との接触をより未然に防ぐことができる。
また、記録媒体はこのとき記録ヘッドと接触するような場合でも、多くの場合キャリッジの移動は可能なため、記録ヘッドを保湿キャップで密封してノズル孔の目ズマリを防ぐことができる(図6参照)。
また、万一キャリッジ停止ジャムが生じた場合でも、多くの場合は記録媒体の縁にを巻き上げて起るケースが多く、この場合、ジャムを起したキャリッジの進行方向と反対方向には移動可能な場合が多い。前記反対方向に維持ユニットが備えていればキャリッジ停止を検知して自動的にキャリッジを移動させ、保湿キャップで記録ヘッドを密封することを行うことが可能である。このとき、人手を煩わせる必要が無いので、人が気付かなくても速やかにヘッド内のインクの乾燥を防ぎ、ヘッドのノズル孔の目詰まりを防ぐことができる。
紙押さえ部の下端と記録媒体との距離は記録ヘッドの下端と記録媒体のそれよりも同等もしくはそれ以下であるのが好ましい。紙押さえ部の下端部で記録媒体の浮きを押さえつけてなめす機能が働き、記録媒体が記録ヘッドに接触する際の押し当て圧力が減少し、記録媒体が記録ヘッドに接触する件数を減少させる効果がある。
また、紙押さえ部はキャリッジの側面に複数あってもよい(図5(a)、(b)、(c)参照)。紙押さえ部は十分な密度配置され、隙間が小さいほど信頼性が増す。櫛歯状、毛状であっても機能を果たすことができる。
また、記録媒体が引っかからないように十分に目が細かければ、紙押さえ部はメッシュ状であっても良い(図7(a)、(b)、(c)参照)。キャリッジが軽量化されるため、慣性力が小さくなり、エネルギー消費を押さえることができる。
また、紙押さえ部の底部は傾斜しているとより望ましい。紙押さえ部の接触した記録媒体を折り曲げることなくスムーズにキャリッジ下部に導くことができる(図8(a)、(b)、(c))。
また、紙押さえ部は記録ヘッドを囲むように覆うとより望ましい。紙押さえ部は記録媒体を紙押さえ部に接触させて押し下げるため、記録ヘッドに接触しにくくなる(図9(a)、(b)、(c)、(d))。
画像記録装置(弊社製画像記録装置、型名(機種名)IPSIO G707、株式会社リコー製、以下「IPSIO」という)のキャリッジに対し、紙押さえ部を両脇に取り付け、キャリッジの主走査方向の寸法を120mmとして改造キャリッジを形成する。
一旦丸めてから広げた折り目のパターンがランダムな皺を有すると共に印字可能領域を全面ベタとした紙(type6200 (株)リコー製からなるチャート(「ベタチャート」ともいう))を100枚を準備し、この改造キャリッジを搭載した画像記録装置A(「IPSIO G707改造機」ともいう)を用いて100回印写した。なお印字中の改造キャリッジは記録媒体の上方に必ず一部があり、記録媒体端面より外側に外れない。寸法D1を41mmとし、寸法D2を85mmとし、寸法D3を50mmとし、寸法D4を1mmとし、寸法D5を0.9mmとし、寸法D6を66mmとした。
通常の画像記録装置IPSIO G707を用いて印字可能領域を全面ベタとしたチャートを形成し、そのチャートに一度全面に皺を形成したのち、広げた普通紙(type6200 (株)リコー製)に対し100回印写した。なお印字中、機体正面から見て右側には紙送り方向に対しセンサを搭載した記録ヘッドより短いキャリッジの一部が掛かり、記録媒体上方に記録媒体右側に外れることがなく常にオーバーラップしている。逆に機体正面から見て左側にはキャリッジの往復運動において常に記録媒体上方からキャリッジが完全にはみ出す。
実験結果を表1に示す。
一方、画像記録装置B(従来機:IPSIO G707)では多くのキャリッジ停止ジャムが発生した。また、比較例1ではキャリッジが完全に記録媒体の左端部から外れた位置から画像記録装置Bの機体を正面から見て左から右方向へ印字しようとする復路で特に多く、記録ヘッドは記録媒体の端部から外側に外れてキャリッジの一部が記録媒体の右端部の上方に引っかかった位置から機体正面右側から左側に印字する往路では復路に比べて発生しにくかった。このとき、記録媒体の浮きは記録媒体の右端部と左端部とでほぼ同程度であった。
印字中、記録ヘッドが記録媒体の上方から外れたときも記録媒体の端部を抑える紙押さえ部をキャリッジに搭載し、キャリッジが記録媒体上方から常に外れないようにすることでキャリッジ停止ジャムを防ぐことができる。また、寸法D6を寸法D1よりも大きくして、紙押さえ部の側面がヘッドを覆い隠すように配置して紙が触れないようにすることでキャリッジ停止ジャムがより発生しにくくなった。
実施例1に対し、記録媒体を接触により上方から支持する区間(紙送りローラーと紙受けローラーとの間の寸法)D3を57mmに広げた以外は画像記録装置Aと同様な構造の画像記録装置Cを用いて実施例1と同様の実験を行った。
比較例2に対し、記録媒体の浮きを抑えるが通常印字時は接触しない、記録媒体より0.8mm浮いた位置にある非接触形の紙押さえ部を搭載して、記録媒体を上方から支持する区間D3を50mmとした以外は画像記録装置Cと同様な画像記録装置Dを用いて実施例1と同様の実験を行った。
実験結果を表2に示す。
実施例1、2と比較例2とを比較すると、実施例1に対し、実施例2では直接接触による記録媒体を支持する区間が減り、比較例2では記録媒体が支持されない区間D3が広がったことで記録媒体としての紙の浮きがより大きくなったため、ヘッド擦れがより多く発生した。
〔比較例3〕
搭載される紙押さえ部の記録媒体からの距離を3mmとした以外は画像記録装置Aと同様の画像記録装置Eを用いて実施例1と同様の実験を行った。
実験結果を表3に示す。
記録媒体の浮きを検知するセンサを搭載し、一定以上の浮きが観測されたとき記録媒体の搬送を停止し、キャリッジを退避させる機能を搭載した以外は画像記録装置Aと同様の画像記録装置Fを用いて実施例1と同様の実験を行った。
実験結果を表4に示す。
ベタチャート500枚を準備し、IPSIO G707改造機を用いて500回印写した。ベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後で比較した(凹凸はD4より大きい1mm以上の幅があり、ヘッド擦れは紙の皺の角が擦れて画像が乱れている様子が観察されたものを受けてカウントする)。なお、記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
<評価基準>
○……500回のベタチャートの印字の前後でノズル曲がりが発生ぜず、不吐出のノズルも発生しない。
×……500回のベタチャートの印字の前後でノズル曲がり、または不吐出のノズルが発生しており、記録ヘッドが損傷した。
<ノズルプレートIを用いた場合>
ノズルプレートIにNi−PTFE共析メッキを施した。
PETフィルムにNi無電解メッキした薄膜に対してNi−PTFE電鋳メッキを施すことにより、撥水性を示す皮膜を得た。
記録ヘッドのノズルプレートのノズル面を覆う撥水剤がシリコーン樹脂(後述するSR2316、加熱処理)である以外は実施例4と同様の実験を行い、ベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録媒体と記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
<ノズルプレートIIを用いた場合>
シリコーンレジン(ポリシラン)
ポリマー(シリコーン):SR2316(ダウコーニング:東レ株式会社製)
硬化条件:25℃/24時間
記録ヘッドのノズルプレートのノズル面を覆う撥水剤がフッ素樹脂(デムナムDSX)である以外は実施例4と同様にしてベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録媒体と記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
<ノズルプレートIIIを用いた場合>
フッ素樹脂
ポリマー(フッ素樹脂):デムナムDSX(ダイキン工業株式会社製)
硬化条件:25℃/30秒
記録ヘッドのノズルプレートのノズル面を覆う撥水剤がシリコーン樹脂とフッ素樹脂との混合ポリマー(SR2316/PFE/KF−413)である以外は実施例4と同様にしてベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録媒体と記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
<ノズルプレートIV>
混合物重量分立(シリコーン/フッ素ポリマー/相溶化剤):(8/1/1)
ポリマー(シリコーン):SR2316(ダウコーニング:東レ株式会社製)
ポリマー(フッ素ポリマー):PFE(ダイキン工業株式会社製)
ポリマー(相溶化剤):X−22−822(信越化学工業株式会社製)
上記シリコーン、フッ素ポリマー、及び相溶化剤を重量比8:1:1でフッ素系溶剤FE−7100(住友スリーエム株式会社製)に溶解して溶解液を作製した。
記録ヘッドのノズルプレートのノズル面を覆う撥水剤がシリコーン樹脂とアクリル樹脂との混合ポリマー(SR2316/PMMA/KF−413)である以外は実施例4と同様にしてベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
<ノズルプレートVを用いた場合>
ポリマー(シリコーン):SR2316(ダウシリコーン:東レ株式会社製)
ポリマー(フッ素樹脂):スミペックス(PMMA)(住友化学工業株式会社製)
ポリマー(相溶化剤):KF−413(信越化学工業株式会社製)
硬化条件:25℃/30秒
上記シリコーン、アクリルポリマー、及び相溶化剤を重量比8:1:1でフッ素系溶剤FE−7100(住友スリーエム株式会社製)に溶解して溶解液を作製した。
記録ヘッドのノズルプレートのノズル面を覆う撥水剤がフッ素樹脂とアクリル樹脂との混合ポリマー(F−3535/PMMA)である以外は実施例4と同様にしてベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
<ノズルプレートVI>
混合物重量分立(フッ素ポリマー/アクリル樹脂、重量比3:97)
ポリマー(フッ素樹脂):F−3035(日本油脂株式会社製)
ポリマー(アクリル樹脂):スミペックス(PMMA:住友化学工業株式会社製)
上記フッ素ポリマー、及びアクリルポリマーを重量比3:97でフッ素系溶剤FE−7100(住友スリーエム株式会社製)に溶解して溶解液を作製した。
記録ヘッドのノズルプレートのノズル面を覆う撥水剤がフッ素樹脂・シリコーン樹脂ハイブリッドポリマー(ZX−007c)である以外は実施例4と同様にベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録媒体と記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
<ノズルプレートVIIを用いた場合>
ポリマー(シリコーン・フッ素ポリマー重合樹脂):ZX−007c(富士化成工業株式会社製)
架橋剤(イソシアネ−ト):MF−B60X(旭化成ケミカルズ株式会社製)
硬化条件:140℃/30分
上記シリコーン・フッ素ポリマー重合樹脂と架橋剤が含まれた溶液とを混合し、キシレンで希釈して固形分濃度35%に調整した溶解液を作製した。このときのイソシアネートのイソシアネート基とシリコーンのOH基との割合がNCO/OH=1.2/1.0となる混合比で混合を行った。また、ノズルプレート塗布後に25℃で30分間放置し、溶剤を十分に蒸発させた後、硬化条件140℃/30分で硬化を行い、撥インク性を示す皮膜を得た。
記録ヘッドのノズルプレートのノズル面を覆う撥水剤がシリコーン樹脂・アクリル樹脂ハイブリッドポリマー(ACS−1054)である点以外は実施例4と同様にしてベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
<ノズルプレートVIIIを用いた場合>
ポリマー(シリコーン・アクリルポリマー重合樹脂):ACS−1064(日本ペイント株式会社製)
硬化条件:UV硬化 600mJ/cm2
上記ACS−1064(日本ペイント株式会社製)の原液を塗布後、25℃で60分間放置し、溶剤を十分に蒸発させた後、UV照射装置(120W/分、500rpm)を用いて600mJ/cm2の照射エネルギーを加えて十分に硬化させた。
記録ヘッドのノズルプレートのノズル面を覆う撥水剤がシリコーン樹脂・アクリル樹脂ハイブリッドポリマー(ルミフロン)である以外は実施例4と同様にしてベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録媒体と記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
<ノズルプレートIXを用いた場合>
ポリマー(フッ素樹脂・アクリル樹脂重合樹脂):ルミフロン(旭硝子株式会社製)
硬化条件: 常温硬化/48時間
上記フッ素ポリマー・アルキルポリマー重合樹脂を含む溶剤を塗布後、25℃で48時間放置し、十分な乾燥を行った。
記録ヘッドのノズルプレートのノズル面を覆う撥水剤がフッ素樹脂・シリコーン樹脂ハイブリッドポリマー(ZX−022)である以外は実施例4と同様にしてベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
<ノズルプレートVIIを用いた場合>
ポリマー(シリコーン・フッ素ポリマー重合樹脂):ZX−022c(富士化成工業株式会社製)
架橋剤(イソシアネ−ト):MF−B60X(旭化成ケミカルズ株式会社製)
硬化条件:140℃/30分
上記シリコーン・フッ素ポリマー重合樹脂と架橋剤が含まれた溶液とを混合し、キシレンで希釈して固形分濃度35%に調整した溶解液を作製した。このときのイソシアネートのイソシアネート基とシリコーンのOH基との割合がNCO/OH=1.0/1.0となる混合比で混合を行った。また、ノズルプレート塗布後に25℃で30分間放置し、溶剤を十分に蒸発させた後、UV照射装置(120W/分、500rpm)を用いて600mJ/cm2の照射エネルギーを加えて十分に硬化させた。
画像記録装置Bを用いた他は実施例4と同様にしてベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
記録ヘッドのノズル面の撥水剤がノズルプレートIIである記録ヘッドを搭載した他は比較例4と同様にしてベタチャートの印字前後での印字品質を開始前と印字後とで比較した。なお、記録媒体と記録ヘッドとの接触による不具合には速やかに対処し、ノズル乾燥による目詰まりの不具合は起こらなかった。
実験結果を表5に示す。
実施例4と比較例4との比較のようにNi−PTFEのように硬度の高い材料においてはキャリッジ停止ジャムが比較例4では数倍多く発生するものの、ノズル孔の損傷には至らなかった。
一方で実施例5と比較例5との比較のように硬度の低いシリコーン樹脂では紙押さえ部を搭載した画像記録装置Gでは20万枚の印刷物が作成できたものの、紙押さえ部の無い画像記録装置Pでは記録ヘッドのノズル面が損傷してしまい、20万枚の印刷物を問題が生じることなく作成することができなかった。シリコーンは滑り性が高く、摩擦には強いが、引っかき硬度が低い。このため、キャリッジ停止ジャムの発生時に記録媒体の端部に生じる、折れた角で引っかかれると損傷しやすい。画像記録装置Gにおいては記録媒体としての紙が折れる搬送異常が画像記録装置Pより発生件数が少ないため20万枚の印刷物も作成が可能とすることができた。
IPSIO G707のキャリッジに対し、紙端検知センサ部と同等の大きさの紙押さえ機能を持った両脇に紙押さえ部を備えた改造キャリッジを搭載した改造機である画像記録装置Gを用いて実施例1と同様な実験を行った。
画像記録装置Aと紙押さえ部の形状が櫛歯状である他は画像記録装置Aと同様なIPSIO G707改造機である画像記録装置Hを用いて実施例1と同様な実験を行った(図5(a)〜(c)参照)。
画像記録装置Aと比べて紙押さえ部の底面の形状が曲面になっている他は画像記録装置Aと同様なIPSIO G707改造機である画像記録装置Iを用いて実施例1と同様な実験を行った(図8(a)〜(c)参照)。
画像記録装置Aと比べて紙押さえ部の形状において、基部が記録ヘッドを囲むように配置され、記録ヘッドより記録媒体に近い位置なっている点の他は画像記録装置Aと同様なIPSIO G707改造機である画像記録装置Jを用いて実施例1と同様な実験を行った。
実験結果を表6に示す。
また、実施例5より、紙押さえ部が複数有り、紙押さえ部が櫛歯状で隙間が開いていてもキャリッジ停止ジャムを大幅に低減することができる。
実施例6より、紙押さえ部の底面を図8(a)〜(c)のように曲面とすることでヘッドこすれも低減できる。その理由は、記録媒体の浮き上がりが生じたときに引っかかりを生じずにスムーズに押し下げることができるためと考えられる。
さらには実施例7のように記録ヘッドを紙押さえ部から連続する面(枠型部材)で囲って、枠型部材の底面から引き込んだ位置(図では枠型部材の上側)に配置することで、記録媒体が持つ弾性で跳ね上がったとしても、記録媒体を枠型部材の底面に接触させることで、記録媒体のヘッドこすれを防止することができる。
次に本発明の画像記録装置に搭載される記録液カートリッジについて述べる。
本発明の画像記録装置に搭載できる記録液カートリッジのインク収容部は大きく分けて5つのタイプが挙げられるがいずれも用いることができる。
表7のように、負圧発生箇所と負圧発生手段の組み合わせによって、5つのタイプに分かれる。
図10(a)は本発明の画像記録装置に搭載される記録液カートリッジの一例としてのAタイプの毛管力発生部材収納容器と液体供給容器とを接続する前の状態を示す断面図、図10(b)は毛管力発生部材収納容器と液体供給容器とが接続された状態を示す断面図である。
インクタンク1は、毛管力発生部材収納室としての毛管力発生部材収納容器10と、インク収納室としての液体供給容器30とにより構成されており、液体供給容器30は気液交換通路14a,14bを介して毛管力発生部材収納容器10に対し分離可能な構成となっている。
毛管力発生部材収納容器10は、液体を吐出口から吐出して記録を行う記録ヘッド部等の外部へインク(処理液などの液体を含む)を供給するインク供給口12を有する筺体11と、筺体11の内部に収納されるポリプロピレンとポリエチレン等との混紡繊維により構成される毛管力発生部材13と、毛管力発生部材13と接するとともに液体供給容器30から液体を導入するための連通部用開口18とを備えている。
筺体11はさらに、内部に収納した毛管力発生部材13と外気とを連通させるための大気連通口15を備えており、この大気連通口15の近傍には筺体11内面から突出したリブにより形成されたバッファ空間16が設けられている。
本実施形態においては、インク導出口32a,32bが筐体31から突出しており、毛管力発生部材収納容器10に設けられた連通部用開口18a,18bにインク導入口32a,32bが接続されることで、液体供給容器30と毛管力発生部材収納容器10との連通部が形成され、液体供給容器30の液体収納部はこの連通部を除いて外気に対して実質的な密閉空間を形成する。
ここで、インク導出部32a,32bと連通部用開口18との接続部分には、例えばOリングなどのシール部材37が設けられており、接続部からのインク漏れ及び大気の導入を防止している。また、インク導出口32a,32bには、液体供給容器30を毛管力発生部材収納容器10に接続する前にインク導出口32a,32bから内部に収容したインクの漏出を防ぐための密閉手段となるフィルム38が貼り付けられており、図10(a)中F方向に引っ張ることによりインク導出口32a,32bから剥離させることができる。
同図に示すAタイプの記録液カートリッジの利点は、吸収体部とインクタンク部とを分離したことで負圧を発生する機能を持ちつつも記録液カートリッジ全体の大きさの割にインク容量が大きい点である。後述するBタイプの記録液カートリッジのような構成で同サイズの記録液カートリッジを搭載した場合よりもインク容量を大きくすることができる。
インクタンクがキャリッジに搭載されていなくても搭載されていてもいずれでもよい。インクタンクをキャリッジに搭載しない場合には紙ジャム時の衝撃が小さく、ヘッド故障が発生しにくくなる。この場合、基本構成は供給チューブで直接インクをヘッドに供給するものであり、キャリッジにはヘッドだけが搭載されたオフキャリッジ構成となる。負圧は吸収体で持たせるので、サブタンクは不要となる。但し、キャリッジ主走査に伴って揺れる供給チューブの影響で負圧が変動する不具合があるので、この変動を緩和するためにインク供給路にポンプや弁、バッファ等を設ける必要がある。
インクタンクをキャリッジに搭載した場合には機械の構成をコンパクトにすることができる。
図11は本発明の画像記録装置に搭載される記録液カートリッジのBタイプの一例の断面図を示す。
図11に示すように、箱状の記録ヘッドH1001の下面の一側部側に記録素子基板H1100が設けられている。また、記録ヘッドH1001には、ジョイントが設けられており、このジョイントには、記録素子基板1100に向かって延在するインク流路H1501が形成されている。
このような記録ヘッドカートリッジにおけるインクの流れとして、ブラックのインク用のインクタンクH1900を例にとって説明する。
インクタンクH1900内のインクはそのインク供給口及びジョイントを介して記録ヘッドH1001内に供給される。この記録ヘッドH1001内に供給されたインクはインク流路H1501を介して第1のプレートH1200に供給され、さらに、第1のプレートH1200から記録素子基板H1100のインク供給口H1102に供給される。
図12(a)は本発明の画像記録装置に搭載される記録液カートリッジのCタイプの一例を示す断面図であり、図12(b)は図12(a)のXIIb−XIIb線断面図である。図13(a)〜図13(b)は図12(a)、(b)に示した記録液カートリッジのインク量の減少に伴う状態変化を示す断面図である。
図12(a)、(b)、図13(a)〜(d)に示すように、圧力板109はその全体がシート106の凸形状の頂部の面に接続しており、これにより、この頂部の形状を常に平面に保ち、また、この部分を他のシート106の部分よりも剛性の高い部分としている。
バネユニット112を有する本実施形態のインクタンクは、図13(a)に示すようにインクタンクのインク量が減少すると、図13(b)に示すように、バネユニット112の圧力板109を介してバネユニット112全体によって変形が制御されていないシート106の可動部172が最初にくぼみ始め、それに伴ってバネユニット112のバネ107が徐々に縮みはじめる。
このシート106の変形では、バネユニット112の圧力板109はシート106に接着されているため、図13(b)〜(c)に示すように、平行に変化して最終的に、図13(d)に示すように、完全につぶれた状態となる。
これに対し図14(a)〜(d)のようなバネを有さないタイプは比較的好ましくない。凸形状は有するものの、バネユニットを用いないシート単体によるインクタンクがインク量の減少に伴って変形する過程を示す図である。
図14(a)〜(d)に示す比較例では、同図(a)に示すように、シート106単体とフレーム115とで構成されるインクタンクは、インクタンクのインクが消費されると、始めにシート106の最も面積の広い部分である平面部170および180が変形し始める。その際、同図(b)に示すように平面部170、180はそれぞれ異なる形状に変化したり、変形に時間差を生じたりすることがある。
さらにインクタンクのインク量が減少すると、同図(c)に示すように、シート106の凸形状における稜線171がシート106の平面部分よりも剛性を有するため変形せずに残り、最後に、同図(d)に示すように、その稜線部171が倒れて、平面部170と180が接触し完全に潰れた状態になる。
また、シート106単体とフレーム115から構成される比較例のインクタンクの場合には、インクの消費やその逆の補充によるタンク内圧力の変化が繰り返される場合の形状安定性が比較的低い。つまり、タンクの潰れ方の繰り返し性が悪いため、インクを消費した際に同じ消費量であっても負圧が毎回変化してしまう。また、環境温度やシートの材料や成型による影響を受け易いといえる。
図15に本発明の画像記録装置に搭載される記録液カートリッジのDタイプの一例の断面図を示す。尚、図15は実際の寸法比率、ヘッドと負圧発生装置とインクタンクの位置関係を無視してある。同図は負圧発生装置がインクカートリッジそのものではにケースであることのみを示す。
インク吐出口1402からインクを吐出し記録を行うインクジェットヘッド1401と、このインクジェットヘッド1401にインクを供給するためのインクタンク1430とが、負圧発生容器1410を介して接続されて、インク流通可能な経路を構成している。
負圧発生容器1410は、筐体1411と、筐体1411の内側に位置し筐体1411から剥離可能な内袋1412とで構成されている。負圧発生容器1410にはインクジェットヘッド1401へインクを供給するためのインク供給口1415と、インクタンク1430内のインク1419を負圧発生容器1410内へ吸引するためのインク吸引口1414とが設けられている。すなわち、負圧発生容器1410は、インク供給口1415を介してインクジェットヘッド1401と接続されており、インク吸引口1414および後述するインク供給管1434を介してインクタンク1430と接続されている。内袋1412の内部にはインク1419が収納される。筐体1411の一部には、筐体1411と内袋1412の間の空間を大気と連通させるための大気連通口1409が設けられている。
内袋1412は、その内側から順に、耐インク性を有する接液層、弾性率支配層、及びガスバリア性に優れたガスバリア層が積層された3層からなり、それぞれの層が接合状態で機能分離されている。弾性率支配層は、負圧発生容器1410の使用温度範囲内で弾性率支配層の弾性率がほぼ一定に保たれるものであり、すなわち、負圧発生容器1410の使用温度範囲内で内袋1412の弾性率がその弾性率支配層によってほぼ一定に保たれる。内袋1412では、中間の層と外側の層とが入れ代わり、弾性率支配層が最も外側の層で、ガスバリア層が中間の層であってもよい。
筐体1411の材質としては、内袋1412の最内層と同じポリプロピレンが用いられている。
インク吸引口1414にはインク供給管1434を介してインクタンク1430が着脱可能に接続されている。インクタンク1430は内部にインク1419を収容し、インクタンク1430の筐体31の上部にはインクタンク1430内を大気と連通するための大気連通口1433が設けられている。インクタンク1430は、負圧発生容器1410に対して、使用状態でインク1419の液面が低くなる位置に配されている。インク供給管1434の先端はインクタンク1430の底面に配置されている。
図16に本発明の画像記録装置に搭載される記録液カートリッジのEタイプの一例の断面図を示す。
インク供給装置は、鉛直下向きに配置され、インクを収容するインクタンク1522と、インクタンク1522から記録ヘッド1511にインクを供給するパイプ状の第1の連結部であるインク供給管1517と、インクタンク1522に大気を導入するパイプ状の第2の連結部である大気開放管1526とを有している。
インクタンク1522は、例えば、厚さ0.5mm以上のポリエチレン、ポリプロピレン、ノリル等により形成された、容易には変形しない高剛性の筐体からなるものである。
インク供給管1517は、ステンレス等からなるパイプ状の針部1524を含んでおり、この針部1524は、インクタンク1522の底面に設けられた孔部を塞ぐゴム栓1525を貫通してインクタンク1522の内部に挿入可能である。同様に、大気開放管1526は、ステンレス等からなるパイプ状の針部1530を含んでおり、この針部1530は、インクタンク1522の底面に設けられた孔部を塞ぐゴム栓1531を貫通してインクタンク1522の内部に挿入可能である。
インクタンク22の底面に設けられている孔部は、未使用のインクタンク22にインクを注入する際には注入口として開放されており、インク注入後にゴム栓1525,1531により塞がれる。図10(a)、(b)に示すように記録装置本体に装着される際に、針部1524,1530が、それぞれゴム栓1525,1531を貫通してインクタンク1522内部に差し込まれる。それによって、針部1524を含むインク供給管1517(第1の連結部)を介して、インクタンク1522と記録ヘッド1511とが連通するとともに、針部1530を含む大気開放管1526(第2の連結部)を介して、インクタンク1522内部が大気に開放されている。インクタンク1522が記録装置本体に装着される前、または記録装置本体から取り外された後は、ゴム栓25,31が孔部を塞ぐので、インクタンク22からインクが流出することはない。このとき、針部1524,1530によって穴が開けられていても、ゴム栓1525,1531の弾性によって、針部1524が引き抜かれると同時にその穴は塞がれる。
2 軸
3、4 紙送りローラー
5、6 紙送りローラー
7 印字面
8 浮き上がった記録媒体
9 記録ヘッド
10 紙押さえ部
10a 非接触紙押さえ部
Claims (19)
- 記録媒体を搬送する搬送手段と、
記録ヘッドを搭載したキャリッジと、
該キャリッジを前記記録媒体上で前記記録媒体の搬送方向と直交する方向に往復移動させる移動手段と、
記録液を前記記録ヘッドにより前記記録媒体に印字させて画像を形成するように前記搬送手段、前記記録ヘッド、及び前記移動手段を制御する制御手段とを備えた画像記録装置において、
前記キャリッジの端面を検出するセンサを有し、
前記制御手段は、前記キャリッジが、画像形成のための往復移動中、常に前記記録媒体の上方に0.4mm〜5mmの範囲内の距離を隔てると共に、前記センサからの信号に基づいて前記記録媒体の縁から前記キャリッジの縁が外れずオーバーラップするように制御することを特徴とする画像記録装置。 - 前記キャリッジは、前記記録媒体側に前記記録ヘッドのノズル孔が露出すると共に往復移動方向に対して前側及び/または後側に紙押さえ部を有し、
前記制御手段は、画像形成のためのキャリッジの往復移動中、常に前側または後側の紙押さえ部のいづれかの縁が前記記録媒体の縁から外れず、
前記記録媒体をキャリッジが常にオーバーラップするように制御することを特徴とする請求項1に記載の画像記録装置。 - 前記記録ヘッドの前記記録媒体の搬送方向に沿った寸法D1は、40mm〜340mmの範囲内にあることを特徴とする請求項1または2に記載の画像記録装置。
- 前記キャリッジの前記記録媒体の搬送方向に沿った寸法D2は、前記記録媒体の上方に1mm〜10mmの範囲内の距離を隔てた位置において85mm〜400mmの範囲内にあることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記搬送手段は、
前記キャリッジの移動範囲外で前記記録媒体の搬送路内に配置され、前記キャリッジの移動方向と平行な回転軸を有し、前記記録媒体を表裏両側から押さえると共に前記記録媒体が前記キャリッジの下側を通過するように回転する複数対の紙送りローラーと、
前記キャリッジの移動範囲外で前記記録媒体の搬送路内に配置され、前記キャリッジの移動方向と平行な回転軸を有し、前記紙送りローラーからの記録媒体を表裏両面から押さえると共に前記キャリッジの下側から排出するように回転する紙受けローラーとを備え、
前記紙送りローラーと前記紙受けローラーとの間の寸法D3がD1+2mm〜D1+15mmの範囲内にあることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の画像記録装置。 - 前記搬送手段は、
前記キャリッジの移動範囲外で前記記録媒体の搬送路内に配置され、前記キャリッジの移動方向と平行な回転軸を有し、前記記録媒体を表裏両側から押さえると共に前記記録媒体が前記キャリッジの下側を通過するように回転する複数対の紙送りローラーと、
前記キャリッジの移動範囲外で前記記録媒体の搬送路内に配置され、前記キャリッジの移動方向と平行な回転軸を有し、前記紙送りローラーからの記録媒体を表裏両面から押さえると共に前記キャリッジの下側から排出するように回転する紙受けローラーとを備え、
前記紙送りローラーのうちの前記キャリッジ側の紙送りローラーと前記紙受けローラーのうちの前記キャリッジ側の紙受けローラーとの間の両ローラーの近傍に前記キャリッジとは独立して配置された非接触紙押さえ部をそれぞれ有し、
前記非接触紙押さえ部間の寸法D3がD1+2mm〜D1+15mmの範囲内にあることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の画像記録装置。 - 前記キャリッジが待機するホームポジションには保湿キャップが配置され、
前記制御手段は、ジャムが発生すると前記キャリッジを一旦停止させた後前記ホームポジションに戻し、前記記録ヘッドを前記保湿キャップで密閉するように制御することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の画像記録装置。 - 前記記録媒体の上方に0.4mm〜5mmの範囲内の距離を隔てた位置において前記記録媒体とオーバーラップするキャリッジの底面と前記記録媒体との間の距離D4は、前記記録ヘッドのノズル孔と前記記録媒体との間の距離D5に対し、D4≦D5を満足することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記記録媒体の上方0.4mm〜5mmの範囲内の距離を隔てた位置においてオーバーラップする前記紙押さえ部の前記搬送方向の長さD6は0<D6<D3を満足することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記記録媒体の上方0.4mm〜5mmの範囲内の距離を隔てた位置においてオーバーラップする前記紙押さえ部が前記キャリッジの往復方向に対して前側面及び後側面に複数設けられていることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記記録媒体の上方0.4mm〜5mmの範囲内の距離を隔てた位置においてオーバーラップする紙押さえ部の前記記録媒体側の面が傾斜していることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記記録媒体の上方0.4mm〜5mmの範囲内の距離を隔てた位置においてオーバーラップする紙押さえ部は、待機時に前記キャリッジからの張り出し部の長さD7が変化するように構成されていることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記記録媒体の搬送路面からの浮きを検知する検知手段と、該検知手段により浮きが検知されると前記記録媒体が前記記録媒体に接触するのを回避する回避手段とを備えたことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記記録ヘッドのノズルが形成されたノズルプレートを被覆する撥水層がフッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂であることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記記録ヘッドのノズルが形成されたノズルプレートを被覆する撥水層がフッ素系樹脂またはシリコーン系樹脂を含有する混合物であることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記記録ヘッドのノズルが形成されたノズルプレートを被覆する撥水層が三フッ化メチル基を持つフッ素系高分子、シラン系高分子を側鎖に持つ高分子、またはシラン系高分子を主鎖に持つ高分子であることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記記録ヘッドのノズルが形成されたノズルプレートを被覆する撥水層がNi−PTFE共析メッキであることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 前記記録ヘッドのノズルが形成されたノズルプレートを被覆する撥水層がUV硬化型であることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項記載の画像記録装置。
- 請求項1から18のいずれか1項記載の画像記録装置に搭載されることを特徴とする記録液カートリッジ。
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