JP2007313853A - 液吐出装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットのキャリッジを高速駆動させた場合でも、簡単な機構でキャリッジ先端の上下の振動を抑え、機種、機体によらず安定して高精度の画像を印刷できるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】被記録媒体に記録を行う記録ヘッドと液を貯溜する第１の液タンクと、前記記録ヘッドと前記液タンクを主走査方向に往復駆動するためのキャリッジと、前記キャリッジを支えるガイドロッドと、前記キャリッジを駆動させるための駆動手段と、前記駆動手段からの駆動を前記キャリッジに伝達するタイミングベルトクランプ部とを備える液吐出装置であって、前記第１の液タンクを配置して前記キャリッジの動作の支点となるガイドロッドから前記キャリッジの中央部よりも離れた位置にし、前記液タンク内の液体の量を変えて前記キャリッジの重心位置を調整可能とした液吐出装置を主たる構成にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液吐出装置および画像形成装置、特にはそのインクタンク搬送用キャリッジに関し、詳しくは、印刷動作を行うためのキャリッジの往復動作に際して発生するキャリッジ振動を防止する液吐出装置および画像形成装置に関する。

近年インクジェット記録装置に対して、画像の高速化・高画質化が課題となっている。画像形成速度を速めるために、キャリッジの駆動速度が高速化している。しかしながら、キャリッジを高速で駆動させると振動が生じやすい。このキャリッジ振動により、ヘッドから吐出されるインク滴が理想とする位置に着弾せず、画像品質が低下してしまう。
特に画像に影響する振動が、搬送方向へのヘッドの振動である場合に影響が大きい。画像の色合いや濃度は複数のインク滴の着弾位置に依存しているため、ヘッドのノズル位置が搬送方向に振動するに伴いインク滴の着弾位置が搬送方向にばらついてしまい、他のインク滴との距離が一定にならないため、色や濃度のムラが発生し、その結果画質が低下する。

一般的なインクジェット記録装置は、キャリッジ後部下方のガイドロッド付近に設置されるタイミングベルトクランプ部によって、キャリッジを支えるガイドロッドとスライダにより一定の搬送位置に沿って、主走査駆動を行うために、モータとタイミングベルトが連結されている。
キャリッジが駆動する際に、タイミングベルトがタイミングベルトクランプ部よりキャリッジを引っ張ることになる。しかしながら、キャリッジを支えるスライダを受けるスライドレールは、本体フレームと一体化しているため強度が高い。それに比べてガイドロッドは通常機体を構成するフレームにより両サイドが固定されているだけのため前後・上下方向の力に比較的弱い。そのため、キャリッジが高速移動するとガイドロッドが振動してしまい、このガイドロッドの振動が搬送方向の振動であると、キャリッジはガイドロッドの動きにより、スライダを支点として回転運動をする。この回転運動によって、ヘッド部はガイドロッドの動きと同様に搬送方向に振動し、キャリッジ自体は回転運動によって、先端が大きく上下方向に振動する。よってキャリッジ先端の上下の振動を抑制することによってガイドロッドからの振動を抑えることが可能となり、画質を向上することができる。

また、インクジェット記録装置には機体による個体差が存在し、振動のし易さが異なる。その個体差の一つとして、部品の精度によるばらつきがある。キャリッジの場合には、インクジェット記録装置はキャリッジに搭載されたヘッドの印字対向面と、記録媒体である紙との平行性（平行度）が非常に重要になってくる。プリンタを構成するパーツの公差上この平行度は普通に組みつけただけでは満足できない。このため、一般的なインクジェット記録装置ではガイドロッドとスライドレール、もしくはどちらか一方の取り付け部に遊びを設けて平行度を満足できるように調整して組み付ける。この組み付けの際に平行度を第１に調整するために、機体によってガイドロッドとスライダとの取り付け位置のバランスに個体差が生じ、振動のし易さが異なってくる。さらに個体差に関し、キャリッジの軸受けの精度によりキャリッジとガイドロッドにおける摺動抵抗の違いがあり、キャリッジのガイドロッドを通すための同軸度がわずかにばらつくと、キャリッジの駆動時の摺動性が異なり、機体によって振動し易すさも異なってくる。
従来では、キャリッジの重心の位置を適切な位置になるように、キャリッジの重心を案内部材及びベルト機構による駆動部分に近づけるバランサ部材を設け、キャリッジの往復移動の際に発生するトルクを小さくし、キャリッジの移動精度を向上させる装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、重心の位置を適切な位置になるようにする別の方法として、キャリッジを往復移動可能に案内支持するための少なくとも２本の案内部材（ガイドシャフト及びスライドレール）を垂直方向位置が異なるように離間して配列し、各案内部材とキャリッジの重心との間の水平方向距離を、キャリッジと各案内部材との接触部間の垂直方向間隔より大きくするプリンタが提案されている（例えば特許文献２参照）。

また、加速度によって重心位置を変えるものとして、インク残量を少なくし、キャリッジの重量が軽くなった状態で、キャリッジの走査時に発生する振動を抑えるために、キャリッジが移動する加速度に応じ、キャリッジの重心を変化させる装置が開示されている（例えば特許文献３参照）。

さらに、キャリッジ搬送機構として、キャリッジを駆動させるためのタイミングベルトに、振動防止部材を設置して、キャリッジの駆動時の振動を抑える装置が開示されている（例えば特許文献４参照）。
特開２００３−３０５９１２号公報 特開２００２−３３７４１５号公報 特開２００１−１２１６８５号公報 特開２００５−８１６７３号公報

しかしながら、特許文献１ではキャリッジに加わるトルクを抑えてキャリッジが主走査方向に振動することを防ぐが、上下方向の振動に対してはこの発明では効果が得られない。特許文献２、４では、キャリッジ全体の構成に制限が生じる。また、特許文献３では、キャリッジの機構が複雑になるという問題がある。

本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、キャリッジを高速駆動させた場合でも、簡単な機構でキャリッジ先端の上下の振動を抑えることができ、機種、機体によらずに安定して高精度の画像を印刷できる液吐出装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被記録媒体に記録を行う記録ヘッドと液を貯溜する第１の液タンクと、前記記録ヘッドと前記液タンクを主走査方向に往復駆動するためのキャリッジと、前記キャリッジを支えるガイドロッドと、前記キャリッジを駆動させるための駆動手段と、前記駆動手段からの駆動を前記キャリッジに伝達するタイミングベルトクランプ部とを備える液吐出装置であって、前記第１の液タンクを配置して前記キャリッジの動作の支点となるガイドロッドから前記キャリッジの中央部よりも離れた位置にし、前記液タンク内の液体の量を変えて前記キャリッジの重心位置を調整可能とした液吐出装置を特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記第１の液タンクは前記キャリッジ外に前記キャリッジと当接させて設ける請求項１に記載の液吐出装置を特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記液はインクであり、前記液を貯蔵する液タンクに連携されたインク補充用の第２の液タンクのキャリッジをさらに有し、当該第２の液タンク内の液量を液面センサにより検知し、自動的に量を調節する請求項１記載の液吐出装置を特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記液タンクは複数の並列タンクであり、当該液タンクの中央部のタンクが前記第２の液タンクである請求項３に記載の液吐出装置を特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記第２の液タンクは黒インク用のタンクである請求項３又は４に記載の液吐出装置を特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の液吐出装置を有する画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、キャリッジを高速駆動させた場合でも、簡単な機構でキャリッジ先端の上下の振動を抑えることができ、機種、機体によらずに安定して高精度の画像を印刷できる液吐出装置および画像形成装置を提供することができる。

上記目的を達成するために本実施形態では、キャリッジ先端部に錘として液体タンクをのせることで、重心の位置をキャリッジの先端部に近い位置に設けてキャリッジ先端の上下の振動を抑制し、その結果インク滴の着弾のばらつきを極力抑えることが可能となり、印字精度を高めている。
さらに、機体の差、たとえば個々の異なる部品の重さあるいは同一部品の重量のばらつき等を解消するために、液体タンクの重さを調整する機構（調整部）を設ける。バランスの個体差や摺動性の個体差は、あらかじめ測定し解析しておくことで振動し易いかどうか予測できるので、振動し易い場合には振動を抑えるために、液体の量を増やしてやればよい。このように個体差は液体タンクの重さを調整することで解消できる。

以下、図面を参照して、本実施形態の液吐出装置および画像形成装置を、実施形態により、詳細に説明する。

図１はインクジェット記録装置のキャリッジ１の周りの構成を示す斜視図であり、図２はキャリッジ１の周りの側面図である。インクジェット記録装置は矢印Ａ方向に記録紙１０を搬送する搬送ユニット９と矢印Ｂ方向（矢印Ａと直交する方向）に往復運動するキャリッジ１を備え、搬送ユニット９の上方にはキャリッジ１を支持するガイドロッド２とスライドレール３を備える。ガイドロッド２とスライドレール３によって支持されたキャリッジ１はモータ６とタイミングベルト５、タイミングベルトクランプ部１１によって、図１内の矢印Ｂ方向に往復運動する。キャリッジ１にはインクを記録紙１０に吐出するためのヘッドと、インクを溜めておくインクタンク８を有し、インクチューブ７によってインクタンク８へインクが供給される。図１及び図２に示すキャリッジ１では、キャリッジ１が直方体形状である例では、その重心は、体積中心と一致する。すなわち、重心は、キャリッジの中央部に存在しているのが一般的である。本実施形態では、この重心の位置が、ガイドロッドから見て、この中央部よりも遠い位置、すなわち、キャリッジの先の部分に設ける構成としており、しかもその重心の位置を液の貯蔵量をコントロール等して、変化可能な構成としている。

（第１実施形態）
次に、図３を用いて、第１実施形態について説明する。本実施形態では、キャリッジ１上に液体タンク１２を載置して固定してある。すなわち本実施形態では、液体タンク１２に液体を満たすことによってキャリッジ１の重心はキャリッジ１を支持するガイドロッド２から離れた先端部（または先端部近傍）にあり、キャリッジ１が主走査方向に移動する際にキャリッジ１の先端が浮き上がって振動するのを防ぐ効果がある。錘としての液体タンク１２の内部での液体の移動は可能であるが、キャリッジ１が動作する際に液体が左右に大きく振動するのを抑制したり、偏る等の液体の急な移動を抑制したりするため、図３に示すように、容器の内部は複数個の仕切りが設けられるように構成しても良い。さらに、液体タンク１２には、液体の量を変えるための調整口１３を有する。この調整口１３から液体を直接注入して液体の量を増減させて変え、機体によって適当な量に調整する。この場合の液体の量は、機体の固体差で決まり、あらかじめ機体の設置面とキャリッジとの平行度による重量バランスからキャリッジの重心位置を計測して必要な液体の量を予め決定しておき、組み立ての最終調整を行うかまたはその他の方法で調整を行って、機体差を緩和することができる。
なお本実施形態では、キャリッジ１内にインクタンクを有することができる。図３ではそれを明示しなかったが、たとえば図１に示すように、キャリッジ１内のキャリッジ中央部よりもガイドロックから遠方に位置するようにすることができる。

このようにして、被記録媒体に記録を行う記録ヘッドと液を貯溜する液タンクと、ヘッドと液タンクを主走査方向に往復駆動するためのキャリッジと、キャリッジを支えるガイドロッドと、キャリッジを駆動させるための駆動手段と、駆動手段をキャリッジに伝達するタイミングベルトクランプ部を備える液吐出記録装置において、キャリッジの動作の支点となるガイドロッドからみて、キャリッジの重心位置を挟んだ反対側の任意の場所であるキャリッジの動作の支点となるガイドロッドから、前記キャリッジの中央部よりも離れた位置に前記第１の液タンクを配置し、前記液タンク内の液体の量を変えて前記キャリッジの重心位置を調整可能とした液吐出記録装置により、重量を容易に変化させることができる液体を振動防止の錘に使うので、機体によって個別に容易に適当な量の調整が可能になる。

（第２実施形態）
次に、図４〜６を用いて、第２実施形態について説明する。図４は本実施形態のキャリッジ部分の斜視図であり、図５〜６は、インクタンクと液体タンクの形状の例を示す。液体タンクを第２のインクタンク１４として用いている。この第２のインクタンク１４とインクタンク８とは連通口１７により繋がっており、キャリッジの重心を先端近傍（キャリッジ先端）に位置するように構成して浮き上がり振動を防止すると共に、インクタンクとして用いることで、キャリッジに溜めることのできるインクの量の調整を行うようにしている。またこの場合、インクタンク８内のインクが使用されれば、繋がっている第２のインクタンク１４のインクも減るが、図５に示すように、第２のインクタンク１４内に液面を検知する液面センサ１６を設けておき、あらかじめ機体に必要な量を設定あるいは確保しておくことで、インク残量がある所定値内にあるように自動的に調整し補充することができる。液体タンク１４の形状としては、たとえば図５に示すように、断面形状が長方形の形でも良く、また、図６に示すように、キャリッジの先端により多くの液体が貯留可能なような形状を選択すれば、重心位置が、キャリッジの先端部により位置するようになり、インクタンク８及び液体タンク１４内のインクが減った場合でも、重心位置がキャリッジの先端部に位置するように保持することができるようになるので、より好ましい。また本実施形態では、第２のタンクは、その底部が第１のタンクに対して上に位置する形状となるようにしている。このように構成すれば、液が貯留すると、重心がキャリッジ先端部に移行するようになり、キャリッジ１内のキャリッジ中央部よりもガイドロックから遠方に位置するようにすることができ、よって振動を抑制することができる。また図６に示すように、第１のタンクと第２のタンクとを同一キャリッジ１内にその際に第１のタンクと第２のタンクとの第１のタンクの当接面が、この当接面と対向する面の面積よりも小さくすることにより、さらに第１のタンクの重心がキャリッジ１内のキャリッジ中央部よりもガイドロックから遠方に位置するようにすることができる。

このようにして、振動防止用液タンク内の液体にインクジェット用インクを用い、第２のインクタンクとして使用することで、使用するスペースを無駄にせず、あらかじめキャリッジと設置面の平行度などから最低限に必要な重量を指定しておくと、錘として使用するのに必要以上のインクの量が消費された場合は、それを検知してインクをインク供給口から自動的に補充することができ、液体タンク内の液量を設定する操作を簡単にすることが可能となる。

（第３実施形態）
次に、図７を用いて、第３実施形態について説明する。液体タンクを第２のインクタンク１４として用いている。すなわち、本実施形態では、図１に示すＢ方向に対して往復両方向に対称的に第２のインクタンクを配置する構成としており、換言すれば特に中央付近のインクタンクに第２のインクタンク１４としての液体タンクを設置する。これによって、搬送方向に対し左右のバランスが容易にとれる様に構成され、キャリッジが主走査方向に傾くのを未然に防止することができる。

（第４実施形態）
次に、図８を用いて、第４実施形態について説明する。液体タンクを第２のインクタンク１４として用いており、中央付近のインクタンクで、特にブラックのインクタンク１７が第２のインクタンク１４として設置されている。ブラックのインクは比較的に使用量が多く、キャリッジには他のインクに比べて多くのインクを溜めておいたほうが一回の充填で多くのインクを使用できる。そこでブラックのインクタンク１８が第２のインクタンク１４として設置されることで、キャリッジの振動を防ぐと共に、ブラックインクを補充する回数を減らすことができる。

第３実施形態、第４実施形態で述べたように、すべてのインクタンクに対して、第２のインクタンクである液体タンクを設けると、インクを使用した際に、各インクの使用量に差があるために、片側のインクばかりを使用すると、キャリッジが傾いてしまう。そこで、キャリッジのセンター付近に配置されたインクタンクだけを第２のインクタンクとして設けることによって、インクを使用時に、容易に左右のバランスがとれ、キャリッジが主走査方向に傾くのを防ぐことが可能となる。

上記した各実施形態において、キャリッジ１外に設けるたとえば図３に示す液タンクに使用する液はインクであってもよいが、インクを使用しなくともよい。要するに、重心の位置を変更するようにする手段であればよく、本実施形態では、このような重心位置変更手段も含んでいてもよい。

本実施形態の画像形成装置は、上記したような液吐出装置であるインクジェット記録装置を有するインクジェットプリンタを含む。

本実施形態のインクジェット記録装置のキャリッジ周辺の構成を示す斜視図である。 本実施形態のキャリッジ周辺の構成を示す側面図である。 本実施形態のキャリッジの構成を示す斜視図である。 本実施形態のキャリッジ部分の斜視図である。 本実施形態のインクタンクと液タンクの形状を示す断面図である。 本実施形態の他のインクタンクと液タンクの形状の断面図である。 本実施形態の中央付近に第２のインクタンクが設置された例の斜視図である。 本実施形態のブラックのインクタンクを第２のインクタンクとして設置した例の斜視図である。

符号の説明

１ キャリッジ
２ ガイドロッド
３ スライドレール
４ スライダ
５ タイミングベルト
６ モータ
７ インクチューブ
８ インクタンク
９ 搬送ユニット
１０ 記録紙
１１ タイミングベルトクランプ
１２ 液体タンク
１３ 調整口
１４ 第２インクタンク（液体タンク）
１５ インク供給口
１６ 液面センサ
１７ 連通口
１８ ブラックのインクタンク

Claims (6)

1. 被記録媒体に記録を行う記録ヘッドと液を貯溜する第１の液タンクと、前記記録ヘッドと前記液タンクを主走査方向に往復駆動するためのキャリッジと、前記キャリッジを支えるガイドロッドと、前記キャリッジを駆動させるための駆動手段と、前記駆動手段からの駆動を前記キャリッジに伝達するタイミングベルトクランプ部とを備える液吐出装置であって、
   前記第１の液タンクを配置して前記キャリッジの動作の支点となるガイドロッドから前記キャリッジの中央部よりも離れた位置にし、前記液タンク内の液体の量を変えて前記キャリッジの重心位置を調整可能としたことを特徴とする液吐出装置。
2. 前記第１の液タンクは、前記キャリッジ外に前記キャリッジと当接させて設けることを特徴とする請求項１に記載の液吐出装置。
3. 前記液はインクであり、前記液を貯蔵する液タンクに連結されたインク補充用の第２の液タンクを前記キャリッジにさらに有し、当該第２の液タンク内の液量を液面センサにより検知し、自動的に量を調節することを特徴とする請求項１記載の液吐出装置。
4. 前記液タンクは複数の並列タンクであり、当該液タンクの中央部のタンクが前記第２の液タンクであることを特徴とする請求項３に記載の液吐出装置。
5. 前記第２の液タンクは黒インク用のタンクであることを特徴とする請求項３又は４に記載の液吐出装置。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の液吐出装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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