JP2009269308A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、キャリッジが移動する際のキャリッジレールの撓み量とガイドレールの撓み量を相殺して記録ヘッドと被記録材との距離の変動を低減することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 キャリッジ１０の移動を案内しながらキャリッジを回動可能に支持するキャリッジレール７と、キャリッジの移動を案内しながらキャリッジの回動位置を規制するガイドレール１６と、を備える。キャリッジレールを複数位置で固定支持する複数の第１支持部材８と、ガイドレールを複数位置で固定支持する複数の第２支持部材１６ｂと、を備える。キャリッジの移動方向における第１支持部材および複数の第２支持部材の配置は、交互に互いの間の中央近傍に位置する配置とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像情報に基づいて記録ヘッドによりプラテン上の用紙に画像を形成する画像形成装置に関し、特に記録ヘッドを搭載して移動するキャリッジを備えた画像形成装置に関する。

コンピュータやワークステーションの出力装置の一つとして、画像情報に基づいて記録ヘッドにより被記録材に画像を形成する画像形成装置が知られている。この画像形成装置には、インクジェット式、熱転写式、レーザービーム式、感熱式、ワイヤドット式など、種々の記録方式のものがある。画像形成のための走査方式には、記録ヘッドを移動させる主走査と被記録材を搬送する副走査を交互に繰り返すシリアル式と、長尺の記録ヘッドを用いて副走査のみで連続的に記録していくフルライン式が広く使用されている。また、被記録材としての用紙は、通常、記録ヘッドと対向する位置にあるプラテンに支持される。この用紙の材質としても、通常紙の他、プラスチックシート、ＯＨＰシート、写真調印画紙、布など、種々のものが使用されている。

シリアル式の画像形成装置では、被記録材の搬送方向と交差する方向に往復移動するキャリッジに搭載した記録ヘッドが使用される。そして、キャリッジの移動に同期して画像情報に基づいて記録を行う１ライン分の記録と被記録材の所定ピッチの搬送とを交互に繰り返すことにより、被記録材全体に画像が形成される。このシリアル式では、キャリッジの往復移動を案内支持するためのキャリッジレールやガイドレールなどが使用されている。また、キャリッジは、被記録材に対する記録ヘッドの位置や姿勢を調整したり適正に維持するために、キャリッジレールを軸にして回動可能に支持されている。かかる画像形成装置の構成は、例えば特許文献１に開示されている。
特許第３２７４１９５号公報

しかしながら、従来のシリアル式の画像形成装置では、キャリッジが移動する際に、キャリッジ重量や積載重量等の荷重や衝撃によってキャリッジレールやガイドレールが撓むことがある。この撓みは、大判サイズ用の画像形成装置のようにキャリッジの移動距離が大きいほど大きくなる。キャリッジレールやガイドレールが撓むと、撓み量に応じてキャリッジの位置や姿勢が変動する。この変動に伴って、被記録材に対するキャリッジの位置や姿勢が変動することになる。特に、記録ヘッドの吐出口からインク滴を飛翔させて記録を行うインクジェット式の画像形成装置などにおいては、キャリッジと共に移動する記録ヘッドの吐出面と被記録材の記録面との間隔が変動することになる。一方、吐出面と被記録材との間隔は画質を良好に維持するために一定の短い距離に選定されている。しかるに、上記のようにキャリッジの移動によりこの距離が変動すると、吐出インクの被記録材上における着弾位置にばらつきが生じ、画像濃度が不安定になり、記録画像の品質が低下することになる。

このような不都合を解消するために、キャリッジレール及びガイドレールの断面係数を大きくして曲げ剛性を高める技術が提案されている。また、各レールを枠体に固定するに際し、枠体の曲げ剛性を高めると共に、各レールの撓みが大きくなる中央部の数箇所をバックアップガイドで支持する技術も提案されている。しかしながら、かかる従来技術では、キャリッジの移動に伴う各レールの撓みの変動およびそのピーク値に対応するためには、各レールの断面形状が大きくなり、画像形成装置の小型化が困難になるという課題がある。

本発明はこのような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明お目的は、簡単な構成で、キャリッジが移動する際のキャリッジレールおよびガイドレールの撓み量を平準化することで、記録ヘッドと被記録材との距離の変動を低減することができる画像形成装置を提供することである。

本発明は、画像情報に基づいて記録ヘッドにより用紙に画像を形成する画像形成装置において、記録ヘッドを搭載して移動するキャリッジと、前記キャリッジの移動を案内するとともに該キャリッジを回動可能に支持するキャリッジレールと、前記キャリッジの移動を案内するとともに該キャリッジの回動方向の位置を規制するガイドレールと、前記キャリッジレールを所定間隔ごとの複数位置で固定支持する複数の第１支持部材と、前記ガイドレールを所定間隔ごとの複数位置で固定支持する複数の第２支持部材と、を備え、前記キャリッジの移動方向における前記複数の第１支持部材および前記複数の第２支持部材の配置は、交互に互いの間の中央近傍に位置する配置であることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で、キャリッジが移動する際のキャリッジレールおよびガイドレールの撓み量を平準化することができ、記録ヘッドと被記録材との距離の変動を低減することができる画像形成装置が提供される。これにより、キャリッジの移動範囲のどの位置においても記録ヘッドと被記録材との距離の変動を抑えることができ、良好な画質を維持できる画像形成装置が提供される。

以下に本発明の実施形態を説明する。なお、各図面を通して同一符号は同一又は対応部分を示すものである。図１は一実施形態に係る画像形成装置の斜視図である。図２は一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す斜視図である。図３は一実施形態に係る画像形成装置の縦断面図である。図４はキャリッジレールおよびガイドレールの支持構造の斜視図である。図５はキャリッジレールおよびガイドレールの支持構造を搬送下流側から見た正面図である。画像形成装置１は、キャスタ２ａ付きのスタンド２の上部に固定され、プロッタ（カラープロッタ）もしくはプリンタ等の記録装置で構成されている。装置本体の手前側に設けられた操作部３に設置された各種のスイッチ等により、使用する用紙４のサイズ、オンラインかオフラインか、カラーかモノクロか等のコマンドなどが指示される。本実施形態では、用紙４として、ロール状に巻回されたロール紙が使用され、操作部３からの指示に基づいて解き出されたロール紙は記録ヘッド１１と対向する画像形成部へ搬送され、画像形成されたロール紙４は排出口５から矢印Ａ方向に排出される。排出されるロール紙４は、排出口５の搬送上流側に配された不図示のカッターにより、画像領域を含む所定長さに切断される。

スタンド２の上部には、装置本体の各部材を支持するためのフレームの相対向する左右部分（フレーム部材）６Ｂ、６Ａが固定されている。フレーム部材６Ａ、６Ｂの間には円形断面のシャフトからなるキャリッジレール７が設置されている。記録ヘッド１１を搭載して移動するキャリッジ１０はキャリッジレール７に沿って両矢印Ｂ方向に往復移動する。キャリッジ１０は、キャリッジレール７により移動を案内されるとともに、キャリッジレール７の軸を中心に回動可能に支持されている。キャリッジレール７の搬送上流側（奥側）には、キャリッジレール７と平行にガイドレール１６が配置されている。このガイドレール１６は、キャリッジ１０の移動を案内するとともに、キャリッジ１０のキャリッジレール７を中心とする回動位置を規制するものである。

記録ヘッド１１の搬送上流側には、キャリッジ１０の支持機構の基台をなす枠体９が設けられている。枠体９は、その両端部で、両側のフレーム部材６Ａ、６Ｂに固定されている。枠体９の長手方向一端部には、キャリッジ１０を矢印Ｂ方向に駆動するための駆動モータ１３が取り付けられている。駆動モータ１３のモータプーリ１４Ａと枠体９の他端部に設けられたアイドラプーリ１４Ｂに無端ベルト１５が掛けわたされており、無端ベルト１５の一部にキャリッジ１０が連結されている。キャリッジ制御部（図示せず）から送られてくる信号により駆動モータ１３が駆動され、モータプーリ１４Ａが回転すると、無端ベルト１５と共にキャリッジ１０が矢印Ｂ方向に往復動する。この往復動の際、キャリッジ１０はキャリッジレール７とガイドレール１６によって案内される。

画像形成装置１がインクジェット式の場合は、画像情報に基づいて記録ヘッド１１の吐出口から用紙４へインクを吐出することにより、記録（画像形成）が行われる。カラー記録の場合は、例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックなどのインク色ごとの複数の吐出口列が使用され、キャリッジ１０上に各色インクを供給するためのインクタンクが交換可能に装着される。記録ヘッド１１は、記録ヘッド制御部からフレキシブルケーブル３１を介して送られてくる信号により駆動される。

また、キャリッジ１０の移動範囲であって通紙領域（記録領域）を外れた位置には、キャリッジ１０の待機領域（ホームポジション）２０が設けられている。この待機領域２０には、記録ヘッド１１のインク吐出性能を維持回復するための回復処理部２１が配設されている。回復処理部２１には、例えば、記録ヘッド１１の吐出面を覆うことで吐出口の保護およびインクの蒸発防止を図るためのキャップ、吐出面をクリーニングするためのワイパー、並びにキャップに接続された吸引ポンプなどが設けられている。この吸引ポンプは、吐出口からインクを強制的に排出させる吸引回復処理、あるいはキャップ内に記録を目的としないインクを吐出する予備吐出などに使用される。

キャリッジレール７の搬送下流側寄りの下方には搬送ローラ２２が配されている。搬送ローラ２２には、搬送力を付与するための従動ローラ（ピンチローラ）２３が圧接されている。搬送ローラ２２の両端部および従動ローラ２３の両端部は、それぞれ、両側のフレーム部材６Ａ、６Ｂに設けられた軸受に回転自在に軸支されている。搬送ローラ２２の一端部にはプーリ２５が固定され、フレーム部材６Ｂには搬送モータ２６が取り付けられている。搬送モータ２６のプーリ２７と搬送ローラ２２のプーリ２５には無端ベルト３２が掛けわたされている。

用紙（ロール紙）４は、搬送ローラ２２を回転駆動することで、従動ローラ２３とのニップに挟持されながら矢印Ａ方向に搬送される。記録ヘッド１１と対向する位置には、用紙４を支持するためのプラテン２４が配置されている。プラテン２４は、記録ヘッド１１のインク吐出口と用紙４の記録面との間に所定の間隔を形成すべく、記録ヘッド１１から一定距離だけ離れている。プラテン２４の搬送下流側には、ロール紙４の画像形成部分を切断するためのカッタ（不図示）が配されている。また、プラテン２４の用紙支持面には、用紙を吸引するための多数の吸引孔２４ａが形成されている。不図示の吸引ファンにより吸引孔２４ａに負圧を作用させることにより、用紙４をプラテン２４に密着させ、用紙４の浮き上がりを防止することで、記録ヘッド１１と用紙４との距離を一定に保持している。

キャリッジレール７の両端部はフレーム部材６Ａ、６Ｂで支持されており、キャリッジレール７の中間領域は複数の第１支持部材８を介して枠体９に固定支持されている。また、枠体９の両端部もフレーム支持部材６Ａ、６Ｂに固定されている。本実施形態では、キャリッジレール７の所定間隔ごとの複数位置に第１支持部材８が固定されており、各第１支持部材８はボルト等の締結具８ａにより枠体９に対して位置（上下位置）調節可能に固定されている。図示の例では、複数の第１支持部材８は枠体９の補強板９ａに締結されている。つまり、キャリッジレール７は、枠体９の長さ方向の所定間隔ごとの複数位置で第１支持部材８によって固定支持されている。また、本実施形態では、第１支持部材８はキャリッジレール７のほぼ全長にわたって所定間隔ごとに配置されている。

一方、ガイドレール１６は、枠体９と一体に設けられたガイドレールステイ１６ａに対し、長さ方向の所定間隔ごとの複数位置で、ボルト等の締結具１６ｂからなる第２支持部材により、位置（上下位置）調節可能に固定されている。つまり、ガイドレール１６は、枠体９の長さ方向の所定間隔ごとの複数位置で第２支持部材１６ｂによって固定支持されている。また、本実施形態では、第２支持部材１６ｂも、ガイドレール１６のほぼ全長にわたって所定間隔ごとに配置されている。

キャリッジレール７の搬送方向位置はキャリッジ１０の搬送方向中央部分に選定されており、キャリッジ１０の底部にはキャリッジレール７が摺動可能に嵌合する摺動溝１２が形成されている。摺動溝１２はキャリッジ移動方向に延びており、その断面形状は下側が開口した円弧形状をしている。キャリッジレール７は、摺動溝１２に嵌合されるとともに、その下側表面が開口部から露出しており、この露出部分で各第１支持部材８に固定されている。そして、各第１支持部材８は締結具８ａにより枠体９（その補強板９ａ）に位置調節可能に固定されている。

ガイドレール１６の搬送方向位置はキャリッジ１０の搬送方向上流側近傍に選定されている。キャリッジ１０の搬送上流側部分には、ガイドレール１６に沿って長手方向に転動可能な下ローラ１７および上ローラ１８が軸支されている。上下のローラ１７、１８は、通常、キャリッジ移動方向に所定間隔をおいて２個ずつ配される。キャリッジ１０を含む移動体の重心位置はキャリッジレール７よりも搬送下流側にあり、キャリッジ１０にはキャリッジレール７の軸を中心に図３中の反対時計方向の重力モーメントが作用している。そこで、下ローラ１７がガイドレール１６の下面に当接することにより、キャリッジ１０のキャリッジレール７を中心とする回動方向の位置が規制されている。上ローラ１８は、支点１８Ａを中心に揺動可能に支持されるとともに、ばね１９により図３中の反時計方向にばね付勢されることでガイドレール１６の上面に当接している。こうして下ローラ１７と上ローラ１８でガイドレール１６を上下から挟むことにより、キャリッジ１０の回動方向の位置を安定した状態で適正位置に規制することができる。

画像形成装置においては、用紙４に対する記録動作が行なわれると、キャリッジ１０の重量によりキャリッジレール７およびガイドレール１６には曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントによって、キャリッジレール７およびガイドレール１６に撓みが生じる。この撓み量は、キャリッジ１０の移動に伴う位置関係によって変動する。この撓み量が一定量を越えると、記録ヘッド１１と用紙４と間隔を一定範囲内に保つことができなくなる。このような事態になると、記録ヘッド１１から用紙４へ吐出されたインクの着弾位置にばらつきが生じ、画像品質の低下を招くことになる。

そこで、本実施形態では、前述のごとく、キャリッジレール７を所定間隔ごとの複数位置で固定支持する複数の第１支持部材８と、ガイドレール１６を所定間隔ごとの複数位置で固定支持する複数の第２支持部材（締結具）１６ｂとが設けられている。そして、キャリッジ１０の移動方向における複数の第１支持部材８および複数の第２支持部材１６ｂの配置は、図４および図５に示すように、交互に互いの間の中央近傍に位置する配置になっている。つまり、第１支持部材８および第２支持部材１６ｂは、キャリッジ移動方向において、一方の支持部材の各支持位置の間の略中央近傍に他方の支持部材の支持位置が存在するように、順次配列されている。

なお、図示の例では、第１支持部材８および第２支持部材１６ｂを、キャリッジレール７およびガイドレール１６に対し、ほぼ全長にわたってそれぞれ等間隔の位置に配置した。ただし、これは、キャリッジレール７およびガイドレール１６の撓み量の分布を考慮して、各レールの中間を含む一部の長さ範囲に配置しても良い。また、第１支持部材および第２支持部材の配置は互いの間の略中央の位置であれば良く、それぞれの支持部材の配列は等間隔でなくても良い。

かかる配置構成の支持部材８、１６ｂを設けることにより、上記キャリッジ１０を含む移動体の重量によって生じる曲げモーメントによる、キャリッジレールおよびガイドレールの撓み量を平準化することができる。これにより、記録ヘッド１１と被記録材４との距離の変動を大幅に減少させることができる。従って、本実施形態によれば、簡単な構成で、キャリッジが移動する際の記録ヘッド１１と被記録材４との距離の変動をどの位置においても低減することができ、良好な画質を維持することができる。

図６は、キャリッジが移動するときのキャリッジレールおよびガイドレールの撓み量の変動を示す図表である。（ａ）は複数の第１支持部材および複数の第２支持部材をキャリッジの移動方向の同じ位置に配置する場合を示し、（ｂ）は複数の第１支持部材および複数の第２支持部材をキャリッジの移動方向の互いの中間位置に配置する場合を示す。本実施形態によれば、キャリッジ１０の移動方向における複数の第１支持部材８および複数の第２支持部材１６ｂの配置を、交互に互いの間の中央近傍に位置する配置とした。このため、図６の（ａ）と（ｂ）の比較から明らかなように、キャリッジ１０が移動する際のキャリッジレール７およびガイドレール１６の撓み量を平準化することができ、記録ヘッド１１と被記録材４との距離の変動を大幅に低減することができる。これにより、キャリッジ移動範囲のどの位置においても記録ヘッド１１と被記録材４との距離の変動を抑えることができ、良好な画質を維持することができる。

なお、以上の実施形態では、被記録材としてロール状に巻回された用紙（ロール紙）を使用する画像形成装置を例に挙げて説明した。本発明は、被記録材として定寸にカットされたカットシートなど、他の形態の被記録材を使用する画像形成装置においても同様に適用可能である。また、インクジェット記録装置を例に挙げて説明したが、本発明は他の記録方式の画像形成装置にも同様に適用可能である。本発明は、画像形成装置であれば、記録ヘッドの数や、使用するインクの種類数や性状等に関わらず、さらに、紙、プラスチックシート、写真調記録紙など、被記録材の材質にも関係なく同様に適用可能である。

一実施形態に係る画像形成装置の斜視図である。 一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す斜視図である。 一実施形態に係る画像形成装置の縦断面図である。 キャリッジレールおよびガイドレールの支持構造の斜視図である。 図５はキャリッジレールおよびガイドレールの支持構造を搬送下流側から見た正面図である。 キャリッジが移動するときのキャリッジレールおよびガイドレールの撓み量の変動を示す図表である。（ａ）は第１支持部材および第２支持部材をキャリッジの移動方向の同じ位置に配置する場合を示し、（ｂ）は第１支持部材および第２支持部材をキャリッジの移動方向の互いの中間位置に配置する場合を示す。

符号の説明

４ 用紙（被記録材）
７ キャリッジレール
８ 第１支持部材
９ 枠体
１０ キャリッジ
１１ 記録ヘッド
１６ ガイドレール
１６ｂ 第２支持部材（締結具）

Claims (3)

1. 画像情報に基づいて記録ヘッドにより用紙に画像を形成する画像形成装置において、
   記録ヘッドを搭載して移動するキャリッジと、
   前記キャリッジの移動を案内するとともに該キャリッジを回動可能に支持するキャリッジレールと、
   前記キャリッジの移動を案内するとともに該キャリッジの回動方向の位置を規制するガイドレールと、
   前記キャリッジレールを所定間隔ごとの複数位置で固定支持する複数の第１支持部材と、
   前記ガイドレールを所定間隔ごとの複数位置で固定支持する複数の第２支持部材と、
   を備え、
   前記キャリッジの移動方向における前記複数の第１支持部材および前記複数の第２支持部材の配置は、交互に互いの間の中央近傍に位置する配置であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１支持部材および前記第２支持部材は枠体に対し位置調節可能に固定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１支持部材および前記第２支持部材は、前記キャリッジレール及び前記ガイドレールのほぼ全長にわたって配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images