JP2009166315A - 液体吐出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、本発明は、液体吐出ヘッドの維持・回復動作を行うときに、複数の液体吐出ヘッドと対応するキャップとの主走査方向の位置合わせを、簡易な構成で同時に行うことができる液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置の提供をすることである。
【解決手段】本発明に係るインク吐出装置（液体吐出装置）１は、ヘッドユニット１１が維持・回復ユニット１３に向けて移動したときに、ピン（被ガイド部）１９а、１９ｂは案内溝（ガイド部）３３а、３３ｂと係合してヘッドユニット１１と維持・回復ユニット１３とにおけるヘッドユニット１１の移動方向に直交する方向の位置合わせをするものであり、駆動制御部２２は、ピン１９а、１９ｂと案内溝３３а、３３ｂとが係合を開始する前にヘッドユニット１１の移動速度を低くしている。
【選択図】図１

Description

本発明は記録媒体に液体を吐出する液体吐出装置、及びこの液体吐出装置を備え記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。

図１２に示す従来技術Ａにおいては、液体吐出ヘッド１０１の維持・回復のためのキャッピング動作を行うときに、液体吐出ヘッド１０１とキャップ１０３との主走査方向におけるずれＷの修正を、主走査方向の位置合わせ用のキャップガイド１０５によってキャップ１０３を液体吐出ヘッド１０１に正対する位置に案内することにより行っていた。

特開２００５−１３７０７５号公報

しかしながら、従来技術Ａにおいては、液体吐出ヘッド１０１が複数ある場合に、ヘッド１０１毎にキャップガイド１０５を設けなければならず構成が複雑であった。

そこで、本発明は、液体吐出ヘッドの維持・回復動作を行うときに、複数の液体吐出ヘッドと対応するキャップとの主走査方向の位置合わせを、簡易な構成で同時に行うことができる液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置の提供を目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、液体吐出ヘッドを有するヘッドユニットと、液体吐出ヘッドの維持・回復ユニットと、ヘッドユニットを記録位置と維持・回復ユニットに対向する位置との間で移動させる駆動部と、ヘッドユニットの駆動を制御する駆動制御部とを備え、液体吐出ヘッドは記録媒体に液体を吐出して画像を記録するものであり、ヘッドユニットと維持・回復ユニットの何れか一方にはヘッドユニットの移動方向に沿ったガイド部が設けられており他方にはガイド部と係合する被ガイド部が設けられており、ヘッドユニットが維持・回復ユニットに向けて移動したときに、被ガイド部はガイド部と係合してヘッドユニットと維持・回復ユニットとにおけるヘッドユニットの移動方向に直交する方向の位置合わせをするものであり、駆動制御部は、ガイド部と被ガイド部とが係合を開始する前にヘッドユニットの移動速度を低くすることを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、ガイド部は維持・回復ユニットに形成された溝であり、ガイド部の記録位置側の端部は記録位置側程広がるテーパー形状となっており、被ガイド部の径はテーパーの最小径以下であることを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、ガイド部はヘッドユニットの移動方向に直交する方向の両側に設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、維持・回復ユニットは、液体吐出ヘッドをキャッピングするキャッピング部と、キャッピング部を支持する支持部とを備え、キャッピング部と支持部の何れか一方にはヘッドユニットの移動方向に直交する方向に長孔が形成されており他方には長孔に係合する突起が形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載された発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の液体吐出装置を備え、記録媒体に液体を吐出して画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、ヘッドユニットと維持・回復ユニットの何れか一方にガイド部を設けて且つ他方にガイド部に係合する被ガイド部を設けただけの簡易な構成で、複数の液体吐出ヘッドと対応するキャップとの主走査方向の位置合わせを同時に行うことができる。

以下、添付図面の図１〜図８を参照して、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係るインク吐出装置（液体吐出装置）１は、図８に示すように、画像形成装置３に搭載されている。画像形成装置３は、インク吐出方式により画像を形成するプリンターであり、記録媒体（用紙）にインクを吐出して画像を記録するインク吐出装置１と、記録媒体をセットする給紙トレイ７と、給紙トレイ７から記録媒体を送り出す給紙ローラ１２аと、記録媒体を記録領域１４に搬送する搬送ローラ１２ｂと、記録領域１４において記録媒体を搬送する搬送ベルト１２ｃと、記録領域１４で画像を記録された記録媒体を排出する排紙トレイ９とを備えている。

液体吐出装置１は、図８に示すように、複数のインク吐出ヘッド５（図１（ａ）参照）を有するヘッドユニット１１と、インク吐出ヘッド５の維持・回復動作を行う維持・回復ユニット１３と、ヘッドユニット１１を主走査方向に直交する方向に移動させる駆動部２１（図６参照）と、駆動部２１を制御する駆動制御部２２（図６参照）と、インク吐出ヘッド５に供給するインクを貯留するインクタンク３１と、インクタンク３１からインク吐出ヘッド５にインクを供給するインクチューブ１５とを備えている。

ヘッドユニット１１は、図１（ａ）に示すように、記録媒体の幅分のインク吐出ヘッド５を用いたライン型のヘッドユニットである。ライン型のヘッドユニットは、記録媒体を間欠駆動無しに搬送、印字可能であり、印字の高速化が図れる。

ヘッドユニット１１には、図１（ａ）に示すように、液滴を吐出するノズルを主走査方向に配列したインク吐出ヘッド５が千鳥状に配置されており、ヘッドユニット１１の長手方向の両端側（ヘッドユニットの移動方向に直交する方向の両側）には、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、下側に突出した円柱状のピン（被ガイド部）１９а、１９ｂが設けられている。

インク吐出ヘッド５は、図８に示すように、インクタンク３１に、インクチューブ１５により接続されており、インクタンク３１からインクの供給を受けている。また、インク吐出ヘッド１１は電源ボックス１７にフレキシブルケーブル（インクヘッド制御ケーブル）１６により接続されており、電源ボックス１７からインク吐出ヘッド１１や搬送ベルト１２ｃ等の駆動モータに駆動電源及び駆動制御信号を送信してこれらの駆動を制御している。

維持・回復ユニット１３は、複数のインク吐出ヘッド５を同時にキャッピングするキャッピング部１４と、キャッピング部１４を支持する支持部１６とを備えている。キャッピング部１４の下面には主走査方向に沿った長孔２５が４つ形成されており、支持部１６の上面には各長孔２５に入り込んだ突起２７が形成されている。即ち、キャッピング部１４は、支持部１６上を主走査方向に沿ってスライドして、長孔２５の長さの分だけ移動するようになっている。尚、各突起２７の径は、各長孔２５の幅と同程度である。

キャッピング部１４には、図１（ａ）に示すように、各インク吐出ヘッド５をキャッピングするキャップ３５が千鳥状に配列されており、キャッピング部１４の長手方向の両端側（ヘッドユニットの移動方向に直交する方向の両側）には、ヘッドユニット１１の移動方向に沿った案内溝（ガイド部）３３а、３３ｂが形成されている。

案内溝３３а、３３ｂの開口部は上側に向いており、案内溝３３а、３３ｂの一端部は図３に示すように、キャッピング部１４の一側面３７а側が広がったハ字状（テーパ形状）となっている。

案内溝３３а、３３ｂの一端は、図３に示すように、ハ字の最大幅部３９であり、開放されている。各案内溝３３а、３３ｂの最大幅部３９の幅Ｔ（図３参照）は、各長孔２５の長さと同程度である。

案内溝３３а、３３ｂは、図１（ａ）に示すように、ハ字の最小幅部４１から同じ幅（テーパーの最小径）Ｇ（図３参照）でキャッピング部１４の他側面３７ｂまでヘッドユニット１１の移動方向（主走査方向に直交する方向）に沿って連続している。ピン１９а、１９ｂの径Ｐは、図３に示すように、最小幅部４１の幅Ｇよりも僅かに小さい（テーパーの最小径以下）である。即ち、ヘッドユニット１１が維持・回復ユニット１３側に移動して、ピン１９а、１９ｂが最小幅部４１よりも内側に入り込むと、インク吐出ヘッド５とキャップ３５との主走査方向の位置合わせがなされるようになっている。

案内溝３３а、３３ｂにピン１９а、１９ｂが入り込んだときのピン１９а、１９ｂの先端から案内溝３３а、３３ｂの底壁までの距離は、正対するインク吐出ヘッド５の先端とキャップ３５の先端との距離よりも長い。即ち、ピン１９а、１９ｂの長さ及び案内溝３３а、３３ｂの深さは、維持・回復ユニット１３が上昇してインク吐出ヘッド５をキャッピングすることを妨げない長さ及び深さとなっている。

キャップ３５は、インク吐出ヘッド５の維持・回復動作のときに、インク吐出ヘッド５をキャッピングするものである。インク吐出ヘッド５は、キャッピング中に、不使用ノズルの乾燥防止手段としての予備吐出を行い、また、所定の印字数量を実施後にポンプにより吸引が行われる。各キャップ３５は、ヘッドユニット１１と維持・回復ユニット１３の位置合わせが成されると、各インク吐出ヘッド５に正対するように、維持・回復ユニット１３に配置されている。

駆動部２１は、モータの駆動力で、ヘッドユニット１１を印字位置（記録位置）Ｒとインク吐出ヘッド５の維持・回復動作を行うメンテナンス位置Ｍ（図４参照）との間を移動させるものである。尚、画像形成装置３には、図６に示すように、ヘッドユニット１１の移動速度Ｖを計測する速度検知器４３と、ヘッドユニット１１を検知する第１センサ４５及び第２センサ４７が設けられている。第１センサ４５はヘッドユニット１１の移動距離がＬ１（図５参照）になったとき（ヘッドユニット１１が印字位置Ｒから速度制限位置Ｋに移動したとき（図２参照））に検知し、第２センサ４７はヘッドユニット１１の移動距離がＬ２（図５参照）になったときに検知するように配置されている。

駆動制御部２２は、図６に示すように、駆動部２１のモータの回転速度を制御することによりヘッドユニット１１の移動速度Ｖを制御するものであり、速度検知器４３が計測した速度と通常速度Ｖ１及び衝撃緩和速度Ｖ２とを比較する比較部４９と、第１センサ４５及び第２センサ４７からの検知信号を受信する受信部５１とを備えている。尚、図５に示すように、本実施の形態では、衝撃緩和速度Ｖ２は通常速度Ｖ１の６０％程度である。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置３の動作を説明する。パソコン等からの印刷開始信号を受信すると、給紙トレイ７にセットされた記録媒体が給紙ローラ１２аにより送り出され、搬送ローラ１２ｂにより記録領域６１に搬送される。記録領域６１に搬送された記録媒体は搬送ベルト１２ｃにより搬送されつつインク吐出装置１からインクの吐出を受ける。インクの吐出を受けた記録媒体は、開口部２３を通過して、排紙トレイ９に排出される。

インク吐出装置１は、印字の合間に、インク吐出ヘッド５の維持・回復動作を行う。記録動作を行ってから維持・回復動作に移行するまでの一連の流れについて、図５のグラフ及び図７のフローチャートを用いて説明する。

先ず、駆動部２１のモータを駆動して、ヘッドユニット１１の維持・回復ユニット１３側への移動を開始する（Ｓ１）。ヘッドユニット１１の速度が通常速度Ｖ１になったら、速度を一定にする（Ｓ２）。ヘッドユニット１１の移動距離がＬ１になったら（Ｓ４）、ヘッドユニット１１の速度を下げる（Ｓ５）。速度が衝撃緩和速度Ｖ２になったら（Ｓ６）、速度を一定にする（Ｓ７）。

ヘッドユニット１１は、衝撃緩和速度Ｖ２のまま、維持・回復ユニット１３に対向する位置に移動する。このとき、図３に示すように、各ピン１９а、１９ｂが各案内溝３３а、３３ｂの一方の側壁５３аに衝突した場合には、各ピン１９а、１９ｂは側壁５３аと当接しつつ図３のＸ方向（主走査方向に直交する方向）に進んで、最小幅部４１に到達する。一方、キャッピング部１４は、各ピン１９а、１９ｂに押圧されて、図３のＹ方向（主走査方向に沿った方向）に移動する。このようにして、ヘッドユニット１１とキャッピング部１４との主走査方向の位置合わせがなされる。

ピン１９а、１９ｂが他方の側壁５３ｂに衝突した場合には、各ピン１９а、１９ｂは側壁５３ｂと当接しつつ図３のＸ方向（主走査方向に直交する方向）に進んで、最小幅部４１に到達する。一方、キャッピング部１４は、各ピン１９а、１９ｂに押圧されて、図３のＹ方向と反対方向に移動する。尚、一方及び他方の側壁５３а、５３ｂは、図３に示すように、ハ字を成している。

ヘッドユニット１１の移動距離がＬ２になったら（Ｓ８）、速度を下げて（Ｓ９）、速度が０になったら（Ｓ１０）、ヘッドユニット１１はメンテナンス位置Ｍ（図４参照）に停止する（フロー終了）。

このとき、各インク吐出ヘッド５と各キャップ３５が正対しているので、維持・回復ユニット１３を上昇させて、各インク吐出ヘッド５を確実にキャッピングすることができる。

尚、ヘッドユニット１１は、メンテナンス位置Ｍで維持・回復動作を行った後、通常速度Ｖ１で印字位置Ｒに移動して、印字を再開する。

次に、本実施の形態に係るインク吐出装置１の作用効果を説明する。

本実施の形態に係るインク吐出装置１によれば、ヘッドユニット１１と維持・回復ユニット１３の何れか一方に案内溝（ガイド部）３３а、３３ｂを形成し且つ他方に案内溝３３а、３３ｂに入り込む（係合する）ピン（被ガイド部）１９а、１９ｂを設けただけの簡易な構成で、複数の液体吐出ヘッド１１と対応するキャップ３５との主走査方向の位置合わせを同時に行うことができる。

案内溝３３а、３３ｂとピン１９а、１９ｂとが係合を開始する前に、ヘッドユニット１１の移動速度Ｖを通常速度Ｖ１よりも低い衝撃緩和速度Ｖ２に設定するので、ピン１９а、１９ｂと案内溝３３а、３３ｂの側壁５３а、５３ｂとが衝突（係合を開始）するときの衝撃を緩和することができる。

維持・回復ユニット１３のキャッピング部１４が長孔（ガイド）２５の長さ方向に（主走査方向に沿って）移動自在なので、キャッピング部１４をヘッドユニット１１に追従させることができる。従って、複数の液体吐出ヘッド１１と対応するキャップ３５との主走査方向の位置合わせを、簡易な構成で、スムーズ且つ確実に行うことができる。

ピン１９а、１９ｂの横断面が円弧状なので、案内溝３３а、３３ｂの側壁５３а、５３ｂとの係合をスムーズに開始することができる。

上述の効果を奏する液体吐出装置１を備え、記録媒体に画像を記録する画像形成装置３を提供できる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されること無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

上述の実施の形態では、インク吐出装置１を画像形成装置３に搭載しているが、これに代えて、液晶吐出装置を画像形成装置に搭載しても良く、上述した効果と同様な効果が得られる。

上述の実施の形態では、インク吐出装置１をプリンターに搭載しているが、これに限らず、インク吐出装置１を複写機等に設けても良い。

上述の実施の形態では、ヘッドユニット１１にピン１９а、１９ｂを設けて且つ維持・回復ユニット１３に案内溝３３а、３３ｂを形成しているが、これに代えて、ヘッドユニットに案内溝３３а、３３ｂを形成して且つ維持・回復ユニットにピン１９а、１９ｂを設けても良い。

上述の実施の形態では、キャッピング部１４に長孔２５を形成して且つ支持部１６に突起２７を形成して突起２７が長孔２５に入り込むようにしているが、これに代えて、キャッピング部１４に突起２７を形成して且つ支持部１６に長孔２５を形成して突起２７が長孔２５に入り込むようにしても良い。

上述の実施の形態では、ヘッドユニット１１にピンを２つ設けて且つ維持・回復ユニット１３に案内溝を２つ形成しているが、これに限らず、例えば、ヘッドユニット１１に１つのピン１９аを設けて且つ維持・回復ユニット１３に１つの案内溝３３аを設けても良い。この場合、図９に示すようにピン１９аをヘッドユニット１１の移動方向に沿って長い形状とするか、又は、ピン１９аをヘッドユニット１１の移動方向に沿って複数並べて設けると良い。

上述の実施の形態では、維持・回復ユニット１３に案内溝３３а、３３ｂを形成しているが、これに代えて、維持・回復ユニット１３に２つの直線状のレールを案内溝３３а、３３ｂの幅Ｇだけ離間した位置に設けて、ピンがレール同士の間を移動するようにしても良い。

上述の実施の形態では、案内溝３３а、３３ｂの一端部をハ字状とし、ピン１９а、１９ｂの横断面を円弧状としているが、これに代えて、図１０に示すように、案内溝３３а、３３ｂの幅を均一にして且つピン１９а、１９ｂの側部５５の横断面を維持・回復ユニット１３側に突出した三角形状としても良い。

上述の実施の形態では、維持・回復ユニット１３に案内溝（ガイド部）３３а、３３ｂを形成しているが、これに代えて、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、維持・回復ユニット１３に上側に突出するレール（ガイド部）５７а、５７ｂを主走査方向に沿った両端側に１つずつ設けても良い。尚、図１１（ａ）及び（ｂ）では、各レール５７а、５７ｂの一端部は印字位置Ｒ側程狭くなるテーパー形状となっている。

上述の実施の形態では、維持・回復ユニット１３に長孔２５を設けているが、これに代えて、維持・回復ユニット１３に２つの直線状のレールを長孔２５の幅だけ離間した位置に設けて、支持部１６の突起２７がレール同士の間に入り込むようにしても良い。

上述の実施の形態では、衝撃緩和速度Ｖ２を通常速度Ｖ１の６０％程度としているが、これに限らず、例えば、衝撃緩和速度Ｖ２を通常速度Ｖ１の４０％程度としてもよい。

上述の実施の形態では、案内溝３３а、３３ｂとピン１９а、１９ｂとが係合を開始する前に、ヘッドユニット１１の移動速度Ｖを通常速度Ｖ１よりも低い衝撃緩和速度Ｖ２に設定しているが、これに加えて、ヘッドユニット１１がメンテナンス位置Ｍから印字位置Ｒに向けて移動して案内溝３３а、３３ｂとピン１９а、１９ｂとの係合が解除される前に、ヘッドユニット１１の移動速度Ｖを通常速度Ｖ１よりも低い衝撃緩和速度Ｖ２に設定しても良い。例えば、ピン１９а、１９ｂと案内溝３３а、３３ｂとの間に、ヘッドユニット１１の移動方向に直交する方向の偏在した力が作用して、ピン１９а、１９ｂが案内溝３３а、３３ｂのハ字状の側壁５３а、５３ｂに衝突しても、この衝撃を緩和することができる。

（а）は本実施の形態に係るインク吐出装置のヘッドユニットと維持・回復ユニットの平面図である。（ｂ）は本実施の形態に係るインク吐出装置のヘッドユニットと維持・回復ユニットの側面図であり、ヘッドユニットが印字位置にある状態を示している。 （ａ）は本実施の形態に係るインク吐出装置のヘッドユニットと維持・回復ユニットの平面図であり、ヘッドユニットが速度制限位置に移動した状態を示している。図２（ｂ）は本実施の形態に係るインク吐出装置のヘッドユニットと維持・回復ユニットの側面図であり、ヘッドユニットが速度制限位置に移動した状態を示している。 本実施の形態に係るヘッドユニットのピンと維持・回復ユニットの案内溝の一部とを抜き出した横断面図であり、ピンが案内溝の側壁と当接した状態を示している。 （ａ）は本実施の形態に係るインク吐出装置のヘッドユニットと維持・回復ユニットの平面図であり、ヘッドユニットが維持・回復ユニットに正対するメンテナンス位置に移動した状態を示している。（ｂ）は本実施の形態に係るインク吐出装置のヘッドユニットと維持・回復ユニットの側面図であり、ヘッドユニットが維持・回復ユニットに正対するメンテナンス位置に移動した状態を示している。 本実施の形態に係るヘッドユニットの移動距離とヘッドユニットの速度との関係を示したグラフである。 本実施の形態に係るヘッドユニットの駆動制御の構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るヘッドユニットの駆動制御の流れ示すフローチャートである 本実施の形態に係る画像形成装置の概略的構成を示す縦断面図である。 本実施の形態の変形例に係るヘッドユニットの突起と維持・回復ユニットの案内溝の一部とを抜き出した横断面図であり、ピンが案内溝の側壁と当接した状態を示している。 本実施の形態の変形例に係るヘッドユニットのピンと維持・回復ユニットの案内溝の一部とを抜き出した横断面図であり、ピンと案内溝が係合する状態を示している。 （а）及び（ｂ）は本実施の形態の変形例に係るヘッドユニットと維持・回復ユニットの平面図であり、ピンとレールが係合する状態を示している。 従来例に係る液体吐出装置の液体吐出ヘッドとキャップとキャップガイドとを抜き出して示す縦断面図である。

符号の説明

１ インク吐出装置（液体吐出装置）
３ 画像形成装置
５ インク吐出ヘッド（液体吐出ヘッド）
１３ 維持・回復ユニット
１４ キャッピング部
１６ 支持部
１９а、１９ｂ ピン（被ガイド部）
２１ 駆動部
２２ 駆動制御部
２５ 長孔
２７ 突起
３３а、３３ｂ 案内溝（ガイド部）
３９ 案内溝の最大幅部（ガイド部の一端）
５７а、５７ｂ レール（ガイド部）
Ｖ１ 通常速度
Ｖ２ 衝撃緩和速度
Ｒ 印字位置（記録位置）
Ｍ メンテナンス位置（維持・回復ユニットに対向する位置）
Ｐ ピンの径（被ガイド部の径）
Ｇ 最小幅部の幅（テーパーの最小径）

Claims (5)

1. 液体吐出ヘッドを有するヘッドユニットと、液体吐出ヘッドの維持・回復ユニットと、ヘッドユニットを記録位置と維持・回復ユニットに対向する位置との間で移動させる駆動部と、ヘッドユニットの駆動を制御する駆動制御部とを備え、液体吐出ヘッドは記録媒体に液体を吐出して画像を記録するものであり、ヘッドユニットと維持・回復ユニットの何れか一方にはヘッドユニットの移動方向に沿ったガイド部が設けられており他方にはガイド部と係合する被ガイド部が設けられており、ヘッドユニットが維持・回復ユニットに向けて移動したときに、被ガイド部はガイド部と係合してヘッドユニットと維持・回復ユニットとにおけるヘッドユニットの移動方向に直交する方向の位置合わせをするものであり、駆動制御部は、ガイド部と被ガイド部とが係合を開始する前にヘッドユニットの移動速度を低くすることを特徴とする液体吐出装置。
2. ガイド部は維持・回復ユニットに形成された溝であり、ガイド部の記録位置側の端部は記録位置側程広がるテーパー形状となっており、被ガイド部の径はテーパーの最小径以下であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. ガイド部はヘッドユニットの移動方向に直交する方向の両側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
4. 維持・回復ユニットは、液体吐出ヘッドをキャッピングするキャッピング部と、キャッピング部を支持する支持部とを備え、キャッピング部と支持部の何れか一方にはヘッドユニットの移動方向に直交する方向に長孔が形成されており他方には長孔に係合する突起が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体吐出装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の液体吐出装置を備え、記録媒体に液体を吐出して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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