Printing apparatus |
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申请号 | JP2010007884 | 申请日 | 2010-01-18 | 公开(公告)号 | JP2011143666A | 公开(公告)日 | 2011-07-28 |
申请人 | Seiko Epson Corp; セイコーエプソン株式会社; | 发明人 | KAYAHARA NAOKI; | ||||
摘要 | PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a printing apparatus capable of assisting uniformly drying to a plurality of inks. SOLUTION: The printing apparatus 1 includes: a conveying mechanism 20 for a medium S; a plurality of heads (31a-31d) for delivering corresponding inks (Da-Dd) from a plurality of colors of the inks; a plurality of light irradiating parts (11a-11d) corresponding to respective heads; and a control part 60. The respective heads and the light irradiating parts extend over the width of the medium in a direction orthogonally intersecting with the conveying direction of the medium, and are alternatively arranged from the upstream to the downstream so as to be in parallel to the medium conveying direction. The respective light irradiating parts are arranged in the downstream of the corresponding heads and irradiate light in accordance with the absorbing wavelengths of the inks delivered by the corresponding heads toward the medium face. The control part executes a step for conveying the medium by the conveying mechanism for the medium, a step for delivering the inks successively from the heads at the upstream side to reach the medium during conveying the medium, and a step for drying the liquid droplets by irradiating the light on the inks on the medium by the light irradiating parts. COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT | ||||||
权利要求 | 媒体搬送機構と、複数のヘッドと、複数の光照射部と、制御部とを備えた印刷装置であって、 前記媒体搬送機構は、媒体の排出方向を下流として当該媒体を搬送し、 前記複数のヘッドは、複数の色のインクのそれぞれに対応し、各ヘッドは、対応する色のインクを吐出するノズルを備え、 前記複数の光照射部は、前記複数のヘッドのそれぞれに対応し、各光照射部は、対応するヘッドによって吐出されるインクの吸収波長帯域に応じた波長帯域を有する光を前記媒体面に向けて照射し、 各ヘッドと各光照射部は、前記媒体の搬送方向に対して直交するライン方向に当該媒体の幅に亘って延長し、各光照射部が対応するヘッドの下流側に配置されて、前記ヘッドと前記光照射部が、上流から下流に向けて交互に平行に配置され、 制御部は、媒体搬送ステップと、インク吐出ステップと、乾燥アシストステップとを実行し、 前記媒体搬送ステップでは、媒体搬送機構を制御して媒体を搬送させ、 前記インク吐出ステップでは、前記媒体の搬送中に上流側のヘッドから順にインクを吐出させて媒体に着弾させ、 前記乾燥アシストステップでは、前記光照射部に当該着弾したインクに光を照射させることで、当該液滴を乾燥させる、 ことを特徴とする印刷装置。 請求項1において、前記複数の光照射部のうち、照射する光の波長帯域が最も近似する二つの光照射部が、上流と下流とで連続して配置されていないことを特徴とする印刷装置。 請求項1において、前記複数の色のインクには黒色のインクが含まれ、当該黒色のインクを吐出するヘッドが最も下流に配置されていることを特徴とする印刷装置。 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記各光照射部は、所定の波長領域の光を発光する光源であることを特徴とする印刷装置。 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記各光照射部は、対応するヘッドが吐出するインクの吸収波長帯域の光を選択的に透過させるフィルターを備え、光源からの光を当該フィルターを透過させた上で照射することを特徴とする印刷装置。 請求項1〜3のいずれかにおいて、光源と、当該光源からの光を入射するプリズムと、当該プリズムからの出射光の一部を透過させるスリットとを備え、前記各光照射部は、前記プリズムによって分光されて波長に応じた角度で出射する光の光路のうち、対応するヘッドが吐出するインクの吸収波長帯域の光を光路上に配置されたスリットを介して透過させることで、当該吸収波長帯域の光を照射することを特徴とする印刷装置。 請求項5において、上流から二番目以降に配置されている光照射部は、対応するヘッドが吐出するインクの吸収波長帯域の光を透過させる前記フィルターと、上流側の光照射部が透過させる波長帯域を含めた波長帯域の光を透過させる第2のフィルターとを切り替えるフィルター切替機構を付帯し、制御部は、各光照射部における故障の有無を検出するステップと、ある光照射部の故障を検出した際に、その光照射部の下流にある光照射部のフィルター切替機構を制御して前記第2のフィルターに切り替えさせるステップとを実行することを特徴とする印刷装置。 |
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说明书全文 | インクジェットプリンターなど、媒体にインクを断続的に吐出して当該インクを媒体上の目的の位置に着弾させる印刷装置に関し、とくに媒体上に着弾したインクに光を照射して乾燥させる機構を備えた印刷装置に関する。 印刷装置として、紙、布、フィルム等の各種の媒体にインクを断続的に吐出して印刷を行うインクジェットプリンターが知られている。 インクジェットプリンターは、インク滴からなる微細なドットを媒体上に配置することで画像を形成している。 インクジェットプリンターは、例えば、媒体の幅に亘ってインクが吐出されるノズルをライン状、あるいは千鳥状に固定したインク吐出ヘッドを備え、そのノズルが並ぶライン方向と直交する搬送方向に媒体を移動させながらインクを吐出して画像を形成する。 インクは、インクタンクに充填されており、このタンクからポンプによってヘッド内のリザーバと呼ばれる空間に導かれたのち、そのリザーバからノズルと連通する圧力室に案内される。 そして、この圧力室を膨張・収縮させるなどして、インクをノズルから吐出させている。 それによって、ノズルから吐出されたインク滴が、媒体の表面の目的とする位置に着弾する。 ところで、複数の色のインクを用いて多色印刷が可能なインクジェットプリンターでは、媒体に着弾したある色のインクの液滴が流動し、異なる色の境界領域で不均一に色が混ざる「カラーブリード」と呼ばれる画質劣化現象が発生する可能性があった。 そこで、インクに紫外線で硬化するインク(UVインク)を用い、着弾直後のインクに紫外線を照射し、その流動を抑止する印刷装置もある。 そして、以下の特許文献1や2には、その紫外線の照射に際し、各色のインクの紫外線吸収度の大小に応じて、照射順番を変えるなどして、各色のインクで光硬化の度合いが均一になるようにしている。 上述したインクジェットプリンターなど、吐出したインク滴を媒体上に着弾させて画像を形成するタイプのプリンターでは、UVインクを用いない方式が主流であり、この主流となるプリンターにおいてもカラーブリードを抑止する必要がある。 しかし、プリンターにおけるヘッドの構造によっては、各色のインクの液滴に対し、均一にカラーブリードを抑止することが難しいことが判明した。 本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その主たる発明は、媒体搬送機構と、複数のヘッドと、複数の光照射部と、制御部とを備えた印刷装置であって、 ===本発明の実施形態=== しかし、多色印刷を行うために複数の色のインクを用いる印刷装置では、各色のインク毎に光の吸収波長領域が異なり、仮硬化を行うタイプの印刷装置や光による乾燥アシストを行う印刷装置では、インクの色毎に仮硬化や乾燥の度合いが不均一となる。 もちろん、加熱による乾燥アシスト機能を備えた印刷装置であっても、インクの吸収波長の差によらず、一律に同じ温度で加熱すれば、乾燥の度合いが不均一となる。 また、各色のインクの液滴毎に温度を変えることは、インク滴が微細であるため、極めて難しい。 したがって、本発明の実施形態は、乾燥アシスト機能を備えた印刷装置であり、その乾燥アシストの機構や方式に特徴を有するものである。 そして、本発明の実施形態は、上記主たる発明に対応する実施形態における特徴の他に、以下の特徴を備えていてもよい。 前記複数の光照射部のうち、照射する光の波長帯域が最も近似する二つの光照射部が、上流と下流とで連続して配置されていないこと。 前記複数の色のインクには黒色のインクが含まれ、当該黒色のインクを吐出するヘッドが最も下流に配置されていること。 前記各光照射部は、所定の波長領域の光を発光する光源であること。 あるいは、前記各光照射部は、対応するヘッドが吐出するインクの吸収波長帯域の光を選択的に透過させるフィルターを備え、光源からの光を当該フィルターを透過させた上で照射すること。 光源と、当該光源からの光を入射するプリズムと、当該プリズムからの出射光の一部を透過させるスリットとを備え、前記各光照射部は、前記プリズムによって分光されて波長に応じた角度で出射する光の光路のうち、対応するヘッドが吐出するインクの吸収波長帯域の光を光路上に配置されたスリットを介して透過させることで、当該吸収波長帯域の光を照射すること。 上記フィルターを備えた印刷装置において、上流から二番目以降に配置されている光照射部は、対応するヘッドが吐出するインクの吸収波長帯域の光を透過させる前記フィルターと、上流側の光照射部が透過させる波長帯域を含めた波長帯域の光を透過させる第2のフィルターとを切り替えるフィルター切替機構を付帯し、制御部は、各光照射部における故障の有無を検出するステップと、ある光照射部の故障を検出した際に、その光照射部の下流にある光照射部のフィルター切替機構を制御して前記第2のフィルターに切り替えさせるステップとを実行すること。 ===基本的な構成と構造=== コントローラー60は、プリンター1の制御を行うための制御ユニットであり、演算処理装置であるCPU62、RAMやEPROMなどの記憶素子を含んで構成されて、CPU62により実行されるプログラムの格納領域やそのプログラムの作業領域、プログラムの処理対象となる各種データが確保されるメモリー63、各ユニット(10,20,30)とCPU62とのデータ通信を仲介するとともに、これらユニット(10,20,30)を駆動するためのユニット制御部64、パーソナルコンピューターなどの外部装置(以下、PC)110とプリンター1との間でデータの送受信を行うためのインターフェイス部(IF)61などを含んで構成されている。 検出器群50はプリンター1内の様々な状態を検出するための各種センサーを含み、検出器群50に含まれる各センサーは、その検出結果(検出データ)をコントローラー60に出力する。 なお、検出器群50には、例えば、搬送ローラー23の回転量を検出するためのロータリー式エンコーダ51などが含まれている。 搬送ユニット20は、紙などの媒体Sを所定の方向(以下、搬送方向)に搬送させるためのものである。 この搬送ユニット20は、給紙ローラー21、搬送モーター22、搬送ローラー23、プラテン24、排紙ローラー25などを主要な構成要素としている。 給紙ローラー21は、媒体Sの挿入口に挿入された媒体Sをプリンター1内に給紙するためのローラーである。 そして、上述した搬送ローラー23は媒体Sを従動ローラー26とともに挟み込み、給紙ローラー21によって給紙された媒体Sを印刷可能な領域まで搬送するローラーであり、搬送モーター22によって駆動され、コントローラー60は、この搬送ローラー23の回転量に基づいて媒体Sの移動量を検出することができる。 プラテン24は、印刷中の媒体Sを支持するためのものである。 排紙ローラー25は、印刷可能な領域に対して搬送方向下流側に設けられ、媒体Sを従動ローラー27とともに挟み込んで媒体Sをプリンター1の外部に排出するローラーである。 この排紙ローラー25は、搬送ローラー23と同期して回転する。 なお、搬送ローラー23と排紙ローラー25は、ともに1回転あたりの搬送量が1インチとなるように、周長が1インチとなるように設計されている。 ヘッドユニット30は、インクを媒体に向けて吐出するための構成であり、ノズルを備えたヘッド(31a〜31d)を複数備えている。 この例では、4色のインクのそれぞれに対応して四つのヘッド(31a〜31d)を備えている。 そして、四つのヘッド(31a〜31d)は、媒体Sの搬送方向に平行に配置されている。 また、ヘッドユニット30には、これらのヘッド(31a〜31d)の他に、インクタンク、インクタンクからヘッドにインクを供給するためのポンプなども含まれている。 そして、本実施例では、多色印刷をするための複数の色のインクが個別のインクタンクに充填されている。 光照射ユニット10は、媒体S上に着弾したインクの液滴に対し、上述した乾燥アシストを行うための構成であり、光源11とその光源を駆動するための回路12などを含んでいる。 光源からの光は、四つのヘッド(31a〜31d)のそれぞれに対応する四つの光照射部(11a〜11d)から媒体Sに向けて照射される。 そして、媒体Sの排出方向を下流とすると、各光照射部(11a〜11d)は、対応するヘッド(31a〜31d)の下流側に配置されているとともに、平行配置されている各ヘッド(31a〜31d)の間に配置されている。 それによって、ヘッド(31a〜31d)と光照射部(11a〜11d)とが、上流から下流に向けて、ヘッド31a、光照射部11a、ヘッド31b・・・の順に交互に並んでいる。 コントローラー60におけるCPU62は、メモリー63に記憶されているプログラムを実行することで、コンピューター110からIF61を介して受信した印刷データや検出器群50からの検出データなどを処理し、その処理結果に基づいてユニット制御回路64により各ユニット(10,20,30)を制御させる。 それによって、印刷画像が媒体Sに形成される。 プリンター1は、印刷画像を色インクの液滴によって形成し、ヘッドユニット30は、そのインク滴を媒体Sに向けて吐出するための構成であり、各ヘッド(31a〜31d)の下面32には、複数のノズルが開口している。 プリンター1は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色のインクを用い、各色ごとにヘッド(31a〜31d)が個別に設けられている。 図3に、各ヘッド(31a〜31d)の構造を例示した。 この図では、ある色のヘッド31をその下面32から見たときの平面図を拡大図(円内)とともに示している。 ヘッド31は媒体Sの幅に亘ってライン状に配置されているが、その形状は、単純な直線状ではなく、所定数のノズルN毎にブロック33を構成して、そのブロック33が媒体Sの幅方向に向かって千鳥状に配置されている。 各ブロック33には、複数のノズルNがライン方向に一定間隔で並んで開口している。 この例では、前後に2列のノズル列34が形成されている。 なお、各ノズルNには、それぞれインクチャンバー(図示せず)と、ピエゾ素子が設けられており、ピエゾ素子の駆動によってインクチャンバーが伸縮・膨張すると、ノズルNからインク滴が吐出されるようになっている。 そして、このような構成を備えたヘッド31は、媒体Sの搬送中にインク滴を断続的に吐出することで、媒体Sにインク滴からなるドットが媒体S上に2次元的に配置されて画像が形成される。 ===光照射ユニット=== 図4(A)〜(H)に、プリンター1における画像の形成手順を示した。 この図では、例えば、PC110のディスプレイに表示している文書や静止画像など、任意の画像を印刷するための動作の一例を示した。 なお、ここでは、媒体Sは、上流から下流に向けて搬送されているものとする。 また、インクジェットプリンターでは、周知のごとく、媒体S上の微少領域に4色のインクのそれぞれの液滴を配置して減法混色することで中間色を表現しており、図4では、媒体S上のある微少領域に4色のインクの液滴(Da〜Dd)を着弾させる動作を示した。 まず、媒体Sを搬送していき、その媒体Sにおける特定の微少領域が最上流のヘッド31aの下面32と対面したとき、そのヘッド31aにより、ある色のインクの液滴Daを吐出し、その液滴Daを媒体Sに着弾させる(A)。 媒体Sの搬送に伴って、上記微少領域が光照射部11aの直下まで来たとき、その光照射部11aが媒体S面に向けて光Laを照射する。 それによって、液滴Daが乾燥し流動が抑止される(B)。 媒体Sがさらに搬送されて、先の微少領域が上流から2番目のヘッド31bの下面32と対面したとき、そのヘッド31bにより次の色のインクの滴的Dbを媒体面に吐出する(C)。 なお、図中では、液滴Da'のように、符号に「'」を付記して着弾直後の液滴Daと乾燥後の液滴Da'とを区別している。 そして、媒体Sが搬送されて、上記微少領域が上流からの2番目の光照射部41bの直下まで来たとき、その光照射部41bにより媒体S面に向けて光Lbを照射する(D)。 それによって、液滴Dbが乾燥し流動が抑止される。 また、乾燥アシストされた状態の1番目のヘッドからのインク滴Da'に対しても再度光が照射される。 以下、同様にして3色目のインクの液滴Dcを着弾させて(E)、先に乾燥アシストされた状態のインクの液滴(Da',Db')とともに、この3色目のインク滴Dcに対しても光Lcを照射する(F)。 4色目のインクについても液滴Ddを媒体Sに着弾させて(G)、先に光アシストされている液滴(Da'〜Dc')とともに、この液滴Ddに光Ld照射し(H)、画像を形成する。 ===乾燥アシストに関する課題=== そこで、以下では、上記基本的な実施形態におけるプリンター1における乾燥アシストに関わる問題点を解決するための構成を備えたプリンターを本発明の実施形態として挙げ、その実施形態に係るプリンターにおける乾燥アシストに関わる動作を本発明の実施例として説明する。 ===実施例における乾燥アシストの原理=== このように、インクには、各色に特有の光吸収特性に波長依存性がある、ということは、ある色のインクは、自身に特有の吸収波長領域以外の光は、吸収しにくい、ということを意味している。 そこで、図5(A2)〜(D2)のそれぞれに示したように、K、C、M、Yの各色のインクの液滴に対し、光強度の波長特性が異なる光を個別に照射すれば、光照射の回数の多少に依らず、各色のインクが吸収する光の総エネルギー量がほぼ一定となり、乾燥度合いに過不足が生じることがない。 そして、以下では、図1〜図3に示した上記の基本的な実施形態に係るプリンター1の構成や、図4に示した動作を前提としつつ、いくつかの乾燥アシストに関わる構造や動作(乾燥アシスト方式)を挙げ、それらの乾燥アシストの方式を本発明の実施例として説明する。 ===第1の実施例=== Kインクのみを乾燥させる光源11Kとしては、どの波長に対しても光吸収率高いことを考慮して、白色LEDなどの光源を用いることが考えられる。 また、Kインクが最初に吐出されて、合計4回の光照射機会があることから、照射する光の強度を低く設定することがより望ましい。 それによって、照射される光の総エネルギー量が過多となることを防止できる。 あるいは、最も下流にKインク用のヘッドを配置すれば、照射する光の強度を敢えて低く設定する必要がない。 Cインクのみを乾燥させる光源11Cには、Cインクが波長700nmに光吸収率のピークがあるので、例えば、赤色、あるいは赤外線LEDなどを用いればよい。 また、LEDに限らず、近赤外線ヒーターなども光源として考えられる。 Mインクのみを乾燥させる光源11Mとしては、Mインクが波長500nm近傍に光吸収率ピークがあるので、緑色LEDやキセノンランプなどが考えられる。 Yインクのみを乾燥させる光源11Yとしては、波長400に光吸収率ピークがあるので、青色LEDやエキシマランプなどを採用することができる。 ===光源について=== なお、光源自体は一つでもよい。 例えば、一つの白色光源からの光を、光ファイバなどを用いて所定の照射位置まで案内し、その光ファイバの開口端を光照射部(11a〜11d)としてもよい。 そして、その開口端に各色のインクに対応する波長選択フィルター(13b〜13d)を配置してもよい。 いずれにしても、対応するヘッドの直後に配置されてライン状に光を照射できるとともに、対応するヘッドが吐出するインクの吸収波長に一致す波長特性を有する光を照射できるようになっていればよい。 白色光源を波長帯域毎に分別するために、フィルターに変えてプリズムを用いることもできる。 すなわち、図8に示したように、白色光源11wからの光をプリズム14に入射すると波長に応じた角度で屈折して出射するので、特定の波長帯域の光の出射方向にスリット15を設け、他の波長帯域の光の出射方向を遮蔽すれば、各色のインク毎に吸収させたい波長の光のみを照射することができる。 もちろん、プリズム14に変えて回折格子を用いることもできる。 なお、フィルターやスリットによって、所定の波長帯域の光を選択的に透過させることができれば光源の色は必ずしも白色である必要はない。 また、媒体S上のインク滴(Da〜Dd)に対する光の照射方法としては、光源を常時点灯させておいてもよいし、応答速度が速い光源(LED、キセノンランプ、ハロゲンランプなど)であれば、フラッシュ照射させてもよい。 それによって、省電力化が図れるとともに、継続的な光漏れによって、他の色のインクにおける照射量の過多を防止することもできる。 ===第2の実施例=== 図10(A)〜(C)に第2の実施例における乾燥アシスト方式の概略を示した。 (A)〜(C)には、それぞれ、上から下に向かって三つのグラフが示されている。 各グラフは、各色の光吸収率の波長依存特性の重複度合いを示しており、三つのグラフは、上段から順に、CMYの各色のインクの吐出順番を示している。 なお、実際の吐出順番は、(CMY)(CYM)(MCY)(MYC)(YCM)(YMC)の6通りであるが、(CMY)と(YMC)など、順序が逆の場合については同じ順序であると見なすと、実質的には、(A)〜(C)のそれぞれに示した(CMY)(CYM)(MCY)の3通りとなる。 ここで、これら3通りの順列について考察すると、CとMの吸収波長帯域が近接しているため、MインクのヘッドとYインクのヘッドは、隣接して配置しない方が望ましい。 すなわち、MインクとYインクは、連続して吐出しない方がよい。 具体的には、(A)と(B)に示した(CMY)(CYM)の順列は好ましくない。 したがって、(C)に示した(MCY)の順番でインクを吐出するのが最も好ましい。 なお、Kインクについては、どの順番で吐出してもよいが、最後でない場合は、MとYの間に吐出すれば、MとYの各インクの吐出順番が連続することを回避できる。 もちろん、インクの色が3色、あるいは4色であるとは限らないが、いずれにしても、複数の色インクを順番に吐出するとともに、各色インクを吐出した直後に、各色インクに特有の吸収波長帯域の光を照射する際、吸収波長帯域が最も近接する2色については、それら2色のインクを連続して吐出しないことが望ましい。 言い換えれば、それら2色のインクを吐出するヘッドを前後に連続して配置しないようにする。 それによって、各色のインクをより均一に乾燥させることができる。 ===第3の実施例=== 図11に当該第3の実施例における乾燥アシスト方式の概略を示した。 ここに示した乾燥アシスト方式では、図7に示したように、白色光源11wとフィルター(13a〜13d)を用いて所望の波長帯域の光を得るとともに、上流から、K、M、C、Yの順で、インクの吐出と乾燥アシストのための光照射を行う構成であるものとしている。 また、各色のインクに対応する光照射部11wに付帯する波長選択フィルター(13b〜13d)は、それぞれ、コントローラー60により制御される切替機構により、異なる透過波長領域を有する他のフィルター(16b〜16d)と切り替えることが可能となっている。 そして、このような構成を備えた乾燥アシスト方式では、例えば、Kインクに対応する光照射部11aが故障すると、Kインクが十分に乾燥せずその液滴が流動してしまう。 そこで、次の色のMインクを吐出したのち、Mインクに対応する光照射部11bにて乾燥アシストを行う際、切替機構を制御し、波長選択フィルター13bを他のフィルター16b側に切り替える。 ここでは、Kインクが可視光のほぼ全波長帯域の光を吸収するため、Mインクに対応する光照射部11bにおける他のフィルター16bは、実質的には、光を直接透過させる開口でよい。 すなわち、光源11wからの白色光が直接照射され、Mインクの液滴とともに、乾燥アシストされていないKインクの液滴に対してもその吸収波長領域を含む光が照射される。 それによって、MインクとKインクの液滴がともに乾燥し、流動が抑止される。 同様に、Mインクに対応する光照射部11bが故障した場合には、その下流にあるCインクに対応する光照射部11cにて、CインクとMインクの吸収波長帯域をともに含む光を透過するフィルター16cに切り替えればよい。 すなわち、ある色のインクに対応する光照射部(11a〜11c)が故障した際、その光照射部(11a〜11c)の下流側にあって、次に吐出されるインクに対応する光照射部(11b〜11d)にて上流側のインクの吸収帯域を含む光を照射する。 なお、フィルターの切替機構については、ライン方向に延長する帯状のフィルターをアクチュエーターを用いて前後に移動させる機構など、適宜な機構とすればよい。 ===印刷装置のその他の実施形態について=== また、媒体は、紙に限らず、布、光学デイスク(CD−Rなど)のレーベル面、基板など、インクによって印刷されるものであれば如何なる形態であってもよい。 もちろん、媒体は、ロール紙のような連続的に搬送される形態であってもよいし、単票紙のように個別に搬送される形態であってもよい。 この発明は、例えば、インクジェットプリンターなど、吐出したインクの液滴を媒体上に着弾させて画像を形成する印刷装置に適用可能である。 1 プリンター、10 光照射ユニット、 |