JP2006218753A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 つなぎ構成のフルラインヘッドを用いる画像形成装置で両面印字を行った時のつなぎ部分のムラ、特に透き通しで観察されるムラや、表面印字を行ってから直ちに裏面印字を行う場合の既印字面の影響によるムラの発生も防止する画像形成装置の提供。
【解決手段】 ドットで画像を形成するための記録ヘッド２１が複数個被記録媒体３の搬送方向に対して垂直または一定の角度で配列されたフルラインヘッドを有する画像形成装置１において、前記記録ヘッド２１は複数個ほぼ並列に配列されて、各記録ヘッドのつなぎ部分で２つの記録ヘッドが互いにオーバーラップするように配列されていて、つなぎ部分が表面印字と裏面印字では異なる位置となるように配列されたことを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェットプリンターなどの画像形成装置に関し、特にフルラインヘッドで両面に記録を行うことが可能な画像形成装置に関する。

近年、インクジェット記録方式は、インクの微小液滴を種々の作動原理により飛翔させて、紙などの被記録媒体に付着させ、画像、文字などの記録を行うものであるが、高速低騒音、多色化が容易、記録パターンの融通性が大きい、現像・定着が不要などの特徴があり、各種画像の記録装置として情報機器をはじめ各種の用途において急速に普及している。さらに多色インクジェット方式により形成される画像は、製版方式による多色印刷や、カラー写真方式による印画と比較して遜色のない記録を得ることも可能であり、作成部数が少ない場合には通常の多色印刷や印画によるよりも安価であることからフルカラー画像記録の分野にまで広く応用されつつある。

インクジェット記録方式において、記録の高速化、高精細化、フルカラー化などの要求に伴って記録装置、記録方法の改良が行われてきた。このような記録装置にあっては印字可能な被記録媒体の最大幅以上の長さを有し全幅一括して記録を行うフルラインタイプの記録装置が用いられるようになってきた。さらに画像形成を被記録媒体の両面に印字を行うことも求められてきた。

フルラインヘッドを用いる場合は必要な長さのヘッドを一体型で作成する方法が行われてきた。一体型ヘッドは画像品位上は好ましい形態であるが加工装置が特殊で製造費用が高くなる場合があった。その他の方法として複数個のヘッドをつなぎ合わせたフルラインヘッドを用いる方法も知られている。つなぎヘッドを用いた場合は、各記録ヘッドのバラツキ等によりインク吐出量や画像濃度が各記録ヘッド毎に少しずつ異なったり、またそれぞれの記録ヘッドを高精度に並べることが実際上困難なために、実際の記録画像では記録ヘッドのつなぎ部分にスジ（筋）状のムラ（斑）が現れて画像品位を低下させる可能性もあった。

例えば、下記特許文献１では、複数の記録ヘッドをインラインに配置した構成のフルラインヘッドを持つ画像形成装置が提案されている。各記録ヘッドのつなぎ部分で２つの記録ヘッドをオーバーラップする構成とし、かつ終端部に相当する記録ヘッドのオーバーラップ部分では徐々に記録ドットを減少し、先端部に相当する記録ヘッドのオーバーラップ部分では逆に徐々に記録ドットを増して行くように構成している。つなぎ部分での記録画像が急激に非連続になることの防止することでの筋斑等の発生を抑える思想である。しかしながら両面印刷時を行う装置に関する提示はなかった。

本発明は上記発明の改良であり、つなぎ構成のフルラインヘッドを用いる画像形成装置で両面印字を行った時のつなぎ部分のムラ、特に透き通しで観察されるムラや、表面印字を行ってから直ちに裏面印字を行う場合の既印字面の影響によるムラの発生も防止するものである。
特開平５−５７９６５号公報

本発明は上記の問題点を解決する目的でなされたものであり、ドットで画像を形成するための記録ヘッドが複数個被記録媒体の搬送方向に対して垂直または一定の角度で配列されたフルラインヘッドを有する画像形成装置において、前記記録ヘッドは複数個ほぼ並列に配列されて、各記録ヘッドのつなぎ部分で２つの記録ヘッドが互いにオーバーラップするように配列されていて、つなぎ部分が表面印字と裏面印字では異なる位置となるように配列されたことを特徴とする画像形成装置を提供することにある。

上記の目的は、以下の本発明によって達成される。すなわち本発明は、
ドットで画像を形成するための記録ヘッドが複数個被記録媒体の搬送方向に対して垂直または一定の角度で配列されたフルラインヘッドを有する画像形成装置において、前記記録ヘッドは複数個ほぼ並列に配列されて、各記録ヘッドのつなぎ部分で２つの記録ヘッドが互いにオーバーラップするように配列されていて、つなぎ部分が表面印字と裏面印字では異なる位置となるように配列されたことを特徴とする画像形成装置である。

さらに本発明は、記録信号に応じてインクの小滴を微細孔から吐出させ、被記録媒体に付与して印字を行う画像形成装置において、インクに熱エネルギーを作用させてインク滴を吐出させることを含む。

［作用］
本発明では、各記録ヘッドのつなぎ部分で２つの記録ヘッドをオーバーラップする構成とし、かつ終端部に相当する記録ヘッドのオーバーラップ部分では徐々に記録ドットを減少し、先端部に相当する記録ヘッドのオーバーラップ部分では逆に徐々に記録ドットを増やして行くように構成したので、インライン配列関係の各記録ヘッドのつなぎ部分での記録画像が急激に非連続になることを防止することができる。このため、本発明によれば上記つなぎ部分での筋斑等の発生が抑えられ、画像品位を向上させることができる。また表面印刷時と裏面印刷時のつなぎ部の位置が異なる構成にしたことによって両面印字を行った場合につなぎ部の透き通しを防ぐことができる。また表面印字のつなぎ部の影響が裏面印字部へ影響することによるムラ、スジなどの発生を防止することができる。

本発明の複数の記録ヘッドをインラインに並べたフルライン記録ヘッドで各記録ヘッドのつなぎ部分をオーバーラップさせ、かつオーバーラップ部分では記録ドットを一方は徐々に減少し、他方は徐々に増大するようにしたので、そのつなぎ部の画像濃度ムラ等による画像劣化を防止することができ、画像品位を向上できる効果がある。また、両面印刷を行う場合において、表面印刷時と裏面印刷時に記録ヘッドのつなぎ部が被記録媒体の同一部に印字しないことによって両面印刷を行ってもつなぎ部のスジ、ムラの発生を防止することができる。さらに記録媒体の搬送路の両側に記録手段を配設することにより、被記録媒体の反転・裏返操作を行うことなく、一括して両面記録を行うことができる。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。

図１は、本発明の第１の実施形態である画像形成装置の主断面を示すものである。同図において、１は画像形成装置本体、２は給紙カセット、３は給紙カセット２内に積載されたシート、４は給紙ローラ、５はフルラインの記録ヘッド、６は第１の搬送ローラ対、７は第２の搬送ローラ対、８は第３の搬送ローラ対、９は排紙ローラ対、１０は排紙トレイである。

つぎに、図１にもとづいて画像形成装置の機能の概略を説明する。画像形成装置本体１に装着されている給紙カセット２内に積載された被記録媒体３は、給紙ローラ４により１枚ずつ分離されてシート搬送路１１に給送される。その後、被記録媒体３は、第１の搬送ローラ対６によってフルラインの記録ヘッド５の設置された位置へ搬送される。そして、フルラインの記録ヘッド５からインクが被記録媒体３に吐出されて被記録媒体３上に画像が形成される。その後第２の搬送ローラ対７、第３の搬送ローラ対８、排紙ローラ対９を介して排紙トレイ１０上に排出されて片面の印刷が行われる。

両面印刷の場合、フルラインの記録ヘッド５で画像を形成された被記録媒体３は、シート搬送路１１上に形成された分岐点１２で片面とは搬送方向を変えられて両面印刷ユニット１３へ送られる。分岐点では搬送路の切り替えにフラッパなどを用いることも可能である。ここで１４はスイッチバックローラ対である。被記録媒体３は、スイッチバックローラ対１４によるスイッチバック動作によって裏返されており、先の印刷動作で印刷されていない面が上面になっている。

その後、被記録媒体３は、両面搬送ローラ対１５、１６、１７、１８に順次搬送されながら、給紙カセット２から被記録媒体３を搬送する搬送路１１に送られる。このとき、そして、先述の通常の片面印刷の動作を繰り返すことによって、被記録媒体３は、両面とも画像形成された状態で、排紙ローラ対９によって排紙トレイ１０に排紙され、両面印刷の１サイクルが終了する。別な方法としては上記片面印刷を行って排紙トレイ１０に排紙された被記録媒体３を、排紙ローラ対９を逆転させて搬送路１１に戻してから前記分岐点で両面印刷ユニット１３に送る方法も可能である。この方法では片面に画像が形成された被記録媒体３は既に裏返されているのでスイッチバック対１４を通ることなく両面ローラ１４、１５、１６、１７によって搬送路１１に送られる。

図３に本発明の画像形成装置のフルラインの記録用ヘッド５部近傍の構成を示す。記録用ヘッド５は印字を行う用紙幅または用紙幅以上の長さを有するフルラインヘッドである。搬送路１１の被記録媒体３の搬送方向１９に垂直又は一定の角度で画像形成装置に設置されている。被記録媒体３が搬送されて、所定のフルラインの記録ヘッド５の位置に到達した時点でフルラインの記録用ヘッド５から記録用インクが吐出されて画像が形成される。

本発明の画像形成装置のフルラインの記録用ヘッド５の構成例を図４に示す。ノズル２０が形成された記録ヘッドチップ２１が複数個ほぼ並列に配置されている。各記録ヘッド２１はつなぎ部２２でノズルがオーバーラップしている。

つなぎ部２２での各記録ヘッドのインク吐出の分担の詳細について図４、５、６を用いて説明する。図４には記録ヘッド２１と別な記録ヘッド２３がつなぎ部２２でオーバーラップするように設置されている。例えば図５では２６ノズルがオーバーラップしている。図５において黒で塗りつぶされたドットはインクを吐出して記録を行うノズル、白丸のドットは記録を行わないノズルをそれぞれ示している。これらの記録に使用する、しないのノズルの選択は、図５に示すように、各ノズルがオーバーラップし始める位置から徐々に記録に使われるノズルを減少していくことにより行われており、また各記録ヘッドのオーバーラップ部分で記録に使用されるノズルが重複せず、かつ段階的に交番して行くような構成となっている。図６は上記のオーバーラップしたつなぎ部２２での各記録ヘッドのマクロ的な濃度変化を示したものであり、一つの記録ヘッドの濃度が下がっていくと、もう一方の記録ヘッドの濃度が上がって行き、これにより徐々に支配的な記録ヘッドが交替して行くようになっている。本発明の画像形成装置においてはフルライン記録ヘッド５を構成する記録ヘッド２１のつなぎ部２２におけるオーバーラップさせるノズル２０の数は特に制限はない。記録ヘッド２１の吐出量などの特性が揃っているとオーバーラップさせるノズル数を少なくすることができるため、記録された画像にスジ、ムラなどが現れない範囲で用いる記録ヘッドの特性に合わせて決めることができる。

本発明の記録画像を図７に示す。図７に示すように被記録媒体上には印字部２６が両面に形成されている。本発明では被記録媒体３の印字部２６において、表面印刷時のつなぎ部の画像２７と裏面印刷時の同つなぎ部の画像２８は異なる位置であり、重なることはない。つなぎ部２２の画像が表面印刷時と裏面印刷時で異なる位置となる方法としては、例えば複数の記録ヘッド２１からフルラインの記録ヘッド５を形成する時に被記録媒体の搬送方向に対して非対称となるように配置する方法、記録ヘッド２１の長さやつなぎ部２２のオーバーラップさせるノズル２０の変えてフルライン記録ヘッド５を形成する方法、あるいはフルライン記録ヘッド５の長さを印刷する被記録媒体３の最大幅よりも大きくして表面印刷時と裏面印刷で搬送路１１上の被記録媒体３のフルライン記録ヘッドに対する位置を変える方法などがあり特に制限はない。

（関連技術）
特開平１０−１６６５６６号、同１１−３１５４８４号公報には布帛に画像形成を行う捺染装置の表面と裏面の位置合わせ方法について記載されている。捺染装置で布帛に付与されるインク液滴は繊維中にまで含浸させて画像を裏抜けさせる必要があるが、実際にはインクは布帛の表面に付着しているだけで裏抜け性は不足であることより裏面からも同一画像の鏡面画像を印字して裏抜け分を補っている。表裏の画像の位置合わせの方法として特開平１０−１６６５６６号では表面に印字するときに同時に基準マークを形成して裏面印字を行う時に基準マークを読み取って裏面の画像形成位置合わせを行っている。特開平１１−３１５４８４号では表面に印字する画像に重ねて同画像を四角形のタイルに分割する分割線を形成して裏面に印字を行う時に分割線を読み取って表面と裏面の位置合わせを行っている。両公報とも用いる記録ヘッドはシリアルヘッドであり、本発明の画像形成装置で規定している長尺ヘッドでの印字やつなぎヘッドにとは異なっている。印字ではマルチパスに関しては記載されているが、表面と裏面の印字でつなぎ位置に関しては記載や示唆はなされていない。また両公報とも表面の画像は裏面まで裏抜けするような画像を形成しているのに対して、本発明では表面と裏面では異なる画像を印字して裏抜けなどによるスジ、ムラも排除する点で異なっている。

本発明の画像形成装置では記録手段として、記録ヘッドからインクを吐出して記録するインクジェット記録方式を用いている。この方式では、記録ヘッドは微細な液体吐出口（オリフィス）、液路及びこの液路の一部に設けられるエネルギー作用部、該作用部にある液体に作用させる液滴形成エネルギーを発生するエネルギー発生手段等を備えている。

このようなエネルギーを発生するエネルギー発生手段としてはピエゾ素子等の電気機械変換体を用いた記録方法、レーザー等の電磁波を照射して発熱させ、該発熱による作用で液滴を吐出させるエネルギー発生手段を用いた記録方法、或いは発熱抵抗体を有する発熱素子等の電気熱変換体によって液体を加熱して液体を吐出させるエネルギー発生手段を用いた記録方法等がある。

その中でも熱エネルギーによって液体を吐出させるインクジェット記録方法に用いられる記録ヘッドは、記録用の液滴を吐出して吐出用液滴を形成するための液体吐出口（オリフィス）を高密度に配列することができるために高解像度の記録をすることが可能である。その中でも電気熱変換体をエネルギー発生手段として用いた記録ヘッドは、コンパクト化も容易であり、かつ最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を活用でき、高密度実装化が容易で、製造コストも安価なことから有利である。

また、本発明の画像形成装置としては、記録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出手段を挙げることができる。

また、本発明の画像形成装置においてはフルラインの記録ヘッド５は、例えば単色のインクに対応したフルラインの記録ヘッドが１本または複数本設けられたものを用いることができる。その他に、記録色や濃度を異にする複数のインクに対応して複数個数設けてもよい。例えば記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。

画像形成方法に使用されるインクは、主として色剤（染料もしくは顔料）と溶媒成分を含むものである。溶媒成分は水系材料、油系材料のどちらでも用いることができる。染料としては、例えば直接染料、酸性染料、塩基性染料、反応性染料、食用色素などに代表される水溶性染料が好ましく、上記の被記録媒体との組み合わせで定着性、発色性、鮮明性、安定性、耐光性その他の要求される性能を満たす画像を与えるものであればいずれでも良い。顔料としてはカーボンブラックなどが好ましい。顔料と分散剤を併用する方法も自己分散型顔料を用いる方法、マイクロカプセル化する方法も可能である。

インクには必要に応じて溶剤成分や可溶化剤、粘度調整剤、界面活性剤、表面張力調整剤、ｐＨ調整剤、比抵抗調整剤などの各種添加剤を加えて用いることもできる。

本発明の画像形成装置で印字に用いる被記録媒体には両面に画像を形成できるものであれば制限はない。例えばＰＰＣ用紙、コート紙、アート紙、光沢紙などが好適に用いられる。コート紙類では両面にインク受容層を設けた構成が好ましい。

さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

図２は、本発明の第２の実施形態である画像形成装置の主断面を示すものである。同図において、１は画像形成装置本体、２は給紙カセット、３は給紙カセット２内に積載されたシート、４は給紙ローラ、５はフルラインの記録ヘッド、６は第１の搬送ローラ対、７は第２の搬送ローラ対、８は第３の搬送ローラ対、９は排紙ローラ対、１０は排紙トレイである。

つぎに、図２にもとづいて画像形成装置の機能の概略を説明する。画像形成装置本体１に装着されている給紙カセット２内に積載された被記録媒体３は、給紙ローラ４により１枚ずつ分離されてシート搬送路１１に給送される。その後、被記録媒体３は、第１の搬送ローラ対６によってフルラインの記録ヘッド５の設置された位置へ搬送される。そして、フルラインの記録ヘッド５からインクが被記録媒体３に吐出されて被記録媒体３上に画像が形成される。第２の発明においてはフルラインの記録ヘッドは搬送路１１の両側にあって被記録媒体の反転操作を行うことなく一回で両面の印刷を行う。その後第２の搬送ローラ対７、第３の搬送ローラ対８、排紙ローラ対９を介して排紙トレイ１０上に排出されて両面の印刷が一度に行われる。本発明の第２の実施形態においては用いるフルライン記録ヘッドを両側とも用いることで両面印刷を片側だけ用いることで片面印刷を行う。

第２の実施形態においても記録ヘッドのつなぎ部２２のオーバーラップ処理は第１の実施形態と同様に行うことができる。用いる記録方式やインクに関しても第１の実施形態と同様にして行うことができる。

図７に示すように、つなぎ部２２の画像が表面印刷時と裏面印刷時で異なる位置となる方法としては、表面印刷用フルラインヘッドと裏面印刷用フルラインヘッドのつなぎ部の位置を変えられる方法であれば自由に選択して用いることができる。例えば、フルライン記録ヘッド５の長さを印刷する被記録媒体３の最大幅よりも大きくして表面印刷ヘッドと裏面印刷ヘッドで搬送路１１上の被記録媒体３のフルライン記録ヘッドに対する位置を変える方法、複数の記録ヘッド２１からフルラインの記録ヘッド５を形成する時に被記録媒体の搬送方向に対して非対称となるように配置してつなぎ位置が同じにならないようにフルライン記録ヘッドを設置する方法、などがある。

本発明の画像形成装置の第１の構成を示す断面図 本発明の画像形成装置の第２の構成を示す断面図 本発明の画像形成装置の記録ヘッド近傍を示す模式図 本発明の記録ヘッドのつなぎの形態を示す図 本発明の記録ヘッドのつなぎ部分のオーバーラップの形態を示す図 本発明の記録ヘッドごとのドットの分配を示す図 本発明の画像形成装置の印字物における表面印刷と裏面印刷の記録ヘッドのつなぎ位置を示す模式図

符号の説明

１ 画像形成装置本体
２ 給紙カセット
３ シート
４ 給紙ローラ
５ フルラインの記録ヘッド
６ 搬送ローラ対
７ 搬送ローラ対
８ 搬送ローラ対
９ 排紙ローラ
１０ 排紙トレイ
１１ 搬送路
１２ 分岐点
１３ 両面印刷ユニット
１４ スイッチバックローラ
１５ 両面搬送ローラ対
１６ 両面搬送ローラ対
１７ 両面搬送ローラ対
１８ 両面搬送ローラ対
１９ 被記録媒体の搬送方向
２０ ノズル
２１ 記録ヘッド
２２ 記録ヘッド２１のつなぎ部
２３ ２１とは別な記録ヘッド
２４ インクを吐出するヘッド
２５ 記録を行わないヘッド
２６ 印字部
２７ 表面印刷のつなぎ部
２８ 裏面印刷のつなぎ部

Claims (5)

1. ドットで画像を形成するための記録ヘッドが複数個被記録媒体の搬送方向に対して垂直または一定の角度で配列されたフルラインヘッドを有する画像形成装置において、前記記録ヘッドは複数個ほぼ並列に配列されて、各記録ヘッドのつなぎ部分で２つの記録ヘッドが互いにオーバーラップするように配列されていて、つなぎ部分が表面印字と裏面印字では異なる位置となるように配列されたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記２つの記録ヘッドの一方の記録ヘッドの終端部に相当するオーバーラップ部分では記録ドットの密度を徐々に減少し、他方の記録ヘッドの先端部に相当するオーバーラップ部分では前記減少を補完するように記録ドットの密度を徐々に増大して行くように、該記録ヘッドに供給される画像信号の処理を行うオーバーラップ処理手段とを具備したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数個の記録ヘッドを有するフルラインヘッドを被記録媒体の搬送路を介して片面に配置し、さらに被記録媒体の反転機構を設置したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記複数個の記録ヘッドを有するフルラインヘッドを被記録媒体の搬送路を介して表面側と裏面側に配置したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記記録ヘッドはインクジェット記録ヘッドであり、記録信号に応じてインクを吐出して記録を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。