JP2010058367A

JP2010058367A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2010058367A
Application number: JP2008225960A
Authority: JP
Inventors: Akira Saito; 亮斎藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】ヘッド長手方向両端部を固定すると熱膨張による破損のおそれがあり、一端部を自由端にすると付勢手段などが必要になって構成が複雑になる。
【解決手段】複数のヘッド１０１は、液滴を吐出する複数のノズル１０２を有し、各ヘッド１０１には、長手方向（ノズル１０２の配列方向）の中央部に短手方向（ノズル１０２の配列方向と直交する方向）に固定部１０５が一体に設けられ、この固定部１０５がベース部材５２にＵＶ樹脂接着剤などで接合固定されることで、ヘッド１０１は長手方向中央部のみでベース部材５２に固定されている。
【選択図】図１４

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する複数のヘッドからなるヘッドモジュールを記録ヘッドに備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体にインクを着弾させて画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。

ライン型画像形成装置で使用する用紙幅相当分のノズル列長さを有するフルライン型ヘッドや用紙幅の半分相当分のノズル列長さを有する長尺ヘッド（両者を併せて単に「長尺ヘッド」という。）としては、複数の短尺ヘッドを用紙幅方向に複数個並べて配列したヘッドユニット（ヘッドモジュール、ヘッドアレイ、マルチアレイヘッドなどとも称する）ものが知られている。

このようなヘッドユニットにおいてヘッドをベース部材に固定する構造としては、特許文献１に記載されているようにヘッド長手方向両端をネジ固定するものが知られている。

また、特許文献２に記載されているように、ヘッド長手方向の一端が固定され他端が自由支持されるものが知られている。

特開２００７−２２３１９６号公報特許第３９３７４４３号公報

上述したように、ヘッドの長手方向（ノズル配列方向）端部の２箇所をネジ固定すると、固定スペースは少なく、固定のための部品点数も少なくて済むが、ヘッドとベース部材が異種材料の場合、温度変化による熱膨張収縮を吸収できずに画像品質が低下したりヘッドを破損するという課題がある。

また、ヘッドの長手方向（ノズル配列方向）の一端部をネジ又は接着により固定し、対向する他端部はバネ等の付勢としスライド可能に取り付ける構造もあるが、ヘッドの傾きを規制する基準部材と基準部材にヘッド付勢部材及び上下方向でベース部材にヘッドを付勢する部材が必要となり、固定スペースが大きくなりまた、固定のための部品点数が多くなり、更に付勢力だけではヘッドの保持がワイピング等の外力に対して不確実となるという課題がある。

また、ヘッドの長手方向の一端部を固定し、対向する他端部を自由端部とする構造にあっては、短手方向とベース部材に対する上下方向とから自由端部を付勢する必要があり、構造が複雑になるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、熱膨張による影響を抑えつつ、省スペースでヘッドを固定することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のヘッドをベース部材上に千鳥状に配列したヘッドユニットを備え、
前記ヘッドユニットの前記複数のヘッドは、長手方向中央部のみで前記ベース部材に固定されている
構成とした。

ここで、前記ヘッドには、長手方向中央部に短手方向に突出した固定部が設けられている構成とできる。

また、一方の列のヘッドの固定部は他方の列の２つのヘッド間に配置されている構成とできる。

また、前記ヘッドの長手方向端部に位置決め基準部が設けられている構成とできる。

また、前記ヘッドは、前記位置決め基準部が前記ベース部材又はベース部材に設けられた部材に突き当てられることなく固定されている構成とできる。

本発明に係る画像形成装置によれば、液滴を吐出する複数のヘッドをベース部材上に千鳥状に配列したヘッドユニットを備え、ヘッドユニットの複数のヘッドは、長手方向中央部のみでベース部材に固定されている構成としたので、ヘッドとベース部材との熱膨張差による影響を抑え、簡単な構成で、省スペースでヘッドを固定することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を説明する概略構成図、図２は同装置の平面説明図である。
この画像形成装置はライン型画像形成装置であり、装置本体１と、用紙Ｐを積載し給紙する給紙トレイ２と、印刷された用紙Ｐを排紙積載する排紙トレイ３と、用紙Ｐを給紙トレイ２から排紙トレイ３まで搬送する搬送ユニット４と、搬送ユニット４によって搬送される用紙Ｐに液滴を吐出し印字する画像形成ユニット５と、印刷終了後又は所要のタイミングで画像形成ユニット５の各ヘッドの維持回復を行う維持回復機構であるクリーニング装置６とを備えている。

装置本体１は、図示しない前後側板及びステーなどで構成されており、給紙トレイ２上に積載されている用紙Ｐは、分離ローラ２１及び給紙ローラ２２によって１枚ずつ搬送ユニット４に給紙される。

搬送ユニット４は、搬送駆動ローラ４１Ａと搬送従動ローラ４１Ｂと、これらのローラ４１Ａ、４１Ｂ間に掛け回された無端状の搬送ベルト４３とを備えている。この搬送ベルト４３の表面には複数の図示しない穴が形成されており、搬送ベルト４３の下部には用紙Ｐを吸引する吸引ファン４４が配置されている。また、搬送駆動ローラ４１Ａ、搬送従動ローラ４１Ｂ上部には、それぞれ搬送ガイドローラ４２Ａ、４２Ｂが図示しないガイドに保持されて、自重にてベルト４３に当接している。

搬送駆動ローラ４１Ａは図示しないモータにより回転されることで搬送ベルト４３が周回移動し、用紙Ｐは搬送ベルト４３上に吸引ファン４４により吸い付けられ、搬送ベルト４３の周回移動によって搬送される。なお、搬送従動ローラ４１Ｂ、搬送ガイドローラ４２Ａ、４２Ｂは搬送ベルト４３に従動して回転する。

搬送ユニット４の上部には用紙Ｐに印字する液滴を吐出する複数のヘッドユニットで構成される記録ヘッドとしてのヘッドアレイユニット５が矢示Ａ方向に移動可能に配置されている。また、このヘッドアレイユニット５は、維持回復動作時（クリーニング時）にはクリーニング装置６の上方まで移動する。

画像形成ユニット５は、１列当たり液滴を吐出する５個のヘッド１０１からなるヘッド列５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ（以下、区別しないときは「ヘッド列５１」という。他も同様とする。）をベース部材５２上に、用紙搬送方向（ヘッド長手方向と直交する方向）に千鳥状に配置したヘッドユニット５０と、ヘッドユニット５０の各ヘッド列５１Ａ〜５１Ｄの各ヘッド１０１にインクを分岐して供給する分岐部材５４Ａ〜５４Ｄとを備え、各分岐部材５４から各ノズル列５１の各ヘッド１０１にチューブ５５を介してインクを供給するようにしている。

ここでは、ヘッド１０１は液滴を吐出する複数のノズルを配列したノズル列を２列有し、ヘッド列５１Ａ及びヘッド列５１Ｂの一方のノズル列でイエロー（Ｙ）、他方のノズル列でマゼンタ（Ｍ）の各色の液滴を吐出させ、ヘッド列５１Ｃ及びヘッド列５１Ｄの一方のノズル列でシアン（Ｃ）、他方のノズル列でブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出させるようにして、千鳥配置とすることで１ライン分の画像を形成できるようにしている。

なお、ヘッド部の構成は、これらの例に限るものではなく、例えば上記の隣り合う２つのノズル列５１を１つのベース部材に千鳥状に配置固定したものを１つのヘッドユニットとして構成し、これを用紙搬送方向に沿って複数個並べて共通のベース部材に配置した構成とすることもできる。

また、各分岐部材５４にはサブタンク５６からチューブ５７を介して各色のインクが供給され、サブタンク５６には図示しないメインタンクから同様にチューブを介してインクが補給される。

搬送ユニット４の下流側には用紙Ｐを排紙トレイ３に排紙する搬送ガイド部７が設けられている。搬送ガイド部７にて案内されて搬送される用紙Ｐは排紙トレイ３に排紙される。排紙トレイ３は、用紙Ｐの幅方向を規制する対のサイドフェンス３１と用紙Ｐの先端を規制するエンドフェンス３２を備えている。

維持回復機構（クリーニング装置）６は、ヘッドユニット５０の各ノズル列５１Ａ〜５１Ｄに対応し、各ヘッド１０１のノズル面を封止するキャップ部材６２及び図示しないノズル面を払拭するワイパ部材などを含むクリーニング手段列６１Ａ〜６１Ｄと、各クリーニング手段列６１Ａ〜６１Ｄに対応してヘッド１０１からインクを吸引するための吸引ポンプで構成される吸引ポンプ列６３Ａ〜６３Ｄを有している。

また、この画像形成装置においては、印刷終了後、液滴を吐出するヘッドユニット５０のヘッド１０１をクリーニング装置６でキャッピングした状態でノズルからインクを吸引する場合、あるいは、ノズル面を払拭清掃する場合など、ヘッドの維持回復動作を行うときには、印刷停止後、搬送ユニット４全体が搬送従動ローラ４１Ｂを支点に図１で矢印Ｂ方向に回動し、画像形成ユニット５との間の空間を画像形成時よりも大きくすることで、画像形成ユニット５の移動スペースを確保するようにしている。このとき、クリーニング装置６上部に配置されている搬送ガイド部７のガイド板７１も支点７２にて矢印Ｃ方向上方に回動され、クリーニング装置６の上方が開放される。

そして、搬送ユニット４と搬送ガイド部７がそれぞれ解放（解除）された後に、画像形成ユニット５が用紙通紙方向（矢示Ａ方向）に移動し、クリーニング装置６上方で停止され、クリーニング手段列６１が上昇してヘッドユニット５０のヘッド１０１のクリーニング動作（維持回復動作）に移行する。

次に、ヘッドユニット５０について図３及び図５を参照して説明する。なお、図３はヘッドユニットの要部平面説明図、図４はヘッドユニットの側断面説明図、図５はヘッドユニットの正断面説明図である。ここでは、図示を簡略化するためベース部材５２上の３個のヘッド１０１が千鳥状に配置されているヘッド列の例で説明する。

複数のヘッド１０１は、液滴を吐出する複数のノズル１０２を有し、前述したように、複数のノズル１０２を配列したノズル列を２列有している。そして、各ヘッド１０１には、長手方向（ノズル１０２の配列方向）の中央部に短手方向（ノズル１０２の配列方向と直交する方向）に固定部１０５が一体に設けられ、この固定部１０５がベース部材５２にＵＶ樹脂接着剤などで接合固定されて、ヘッド１０１は長手方向中央部のみでベース部材５２に固定されている。なお、ヘッド１０１の固定部１０５のベース部材５２に固定方法としては接着剤に限らず、例えば仮想線で示すネジ穴１０８を設けてネジなどの締結具で固定することもできる。

また、各ヘッド１０１には、長手方向の一端部に位置決め基準部としての位置決め基準穴１０６が形成され、他端部には長穴１０７が形成されている。そして、各ヘッド１０１は、位置決め基準部がベース部材５２（又はベース部材に設けられた部材）に突き当てられることなく、つまり、位置決め穴１０６に挿入される位置決めピンなどの部材が設けられることなく固定されている（この点の詳細は後述する。）。

さらに、一方のヘッド列５１ａ（例えば前述したヘッド列５１Ａ）のヘッド１０１と他方のヘッド列５１ｂ（例えば前述したヘッド列５１Ｂ）とは千鳥状に配置され、一方のヘッド列５１ａのヘッド１０１の固定部１０５は他方のヘッド列５１ｂの２つのヘッド１０１、１０１間に配置されている。なお、ここでは、一方のヘッド列５１ａは１つのヘッド１０１のみで構成されるが、このような場合も他のヘッド列との関係において「ヘッド列」と称している、つまり、ヘッドが複数個の場合に限らず、１つであってもヘッド列と称する。

このように構成したので、ヘッド１０１は長手方向中央部のみでベース部材５２に固定されているので、ヘッド１０１が長手方向に熱膨張する場合でも長手方向両端部が移動することができて、熱膨張によるヘッド１０１の破損などは生じない。しかも、ここでは、ヘッド１０１の両端部はベース部材５２やその他の部材に突き当てられていないので、ヘッド１０１は長手方向両端部が規制されることもなく、より熱膨張に対応して伸縮し易くなっている。また、ヘッド１０１は長手方向中央部のみでベース部材５２に固定することで、ヘッドの固定を簡単な構造で行うことができる。

また、一方のヘッド列５１ａのヘッド１０１の固定部１０５は他方のヘッド列５１ｂの２つのヘッド１０１、１０１間に配置することで、ヘッド列相互間を近づけることができ、短手方向の固定部１０５を設けることによる固定スペースの増大を招くことなく、省スペース化を図れる。

このように、液滴を吐出する複数のヘッドをベース部材上に千鳥状に配列したヘッドユニットを備え、ヘッドユニットの複数のヘッドは、長手方向中央部のみでベース部材に固定されている構成とすることで、ヘッドとベース部材との熱膨張差による影響を抑え、簡単な構成で、省スペースでヘッドを固定することができる。

次に、ヘッド１０１をベース部材５２への固定方法について図６ないし図１４を参照して説明する。なお、ここでの説明では、一方のヘッド列のヘッド１０１の固定部１０５が他方のヘッド列のヘッド１０１間に配置していない例で説明する。

まず、ベース部材５２について図６ないし図８を参照して説明する。なお、図６は同ベース部材の平面説明図、図７は同じく図６のＸ１−Ｘ線に沿う断面説明図、図８は同じく要部拡大平面説明図である。
このベース部材５２は、ヘッド１０１が嵌め込まれる貫通した嵌め込み穴１１１が配置個数分形成されている。そして、各嵌め込み穴１１１のヘッド配列方向の一方側にはヘッド１０１の位置決め基準穴１０５に対応して基準穴１０５よりも大きな開口部１１２が形成され、また他方側にはヘッド１０１の長穴（従基準穴）１０６に対応して開口部１１３が形成されている。

また、各嵌め込み穴１１１のヘッド配列方向と直交する方向（用紙搬送方向になる。）の両側には、締結具１１０を螺着するネジ穴１１４、１１４が形成されている。さらに、ベース部材５２のヘッド配列方向両端側には後述する治具を位置決めするための配列主基準穴１２１及び従基準穴１２２が形成され、配列主基準穴１２１を基準として各開口部１１２は配置されている。

このように、液滴を吐出する複数のヘッドが、複数個並べてベース部材に配列されて固定され、ヘッドには位置決め基準穴が設けられ、ベース部材にはヘッドの位置決め基準穴に対応して基準穴よりも大きな開口部が形成されているので、ベース部材の開口部を介して治具に設けられた基準ピンとヘッドの位置決め基準穴とを嵌合させてヘッドをベース部材に位置決め固定することができるようになり、ベース部材に基準ピンを設ける必要がなくなり、簡単な構成で複数のヘッドをベース部材に対して精度良く位置決め固定できるようになる。

そして、このようなヘッドユニットを備えることで、各ヘッドが高精度に位置決めされているので、高画質画像を高速で形成することができる。

次に、ヘッドユニットの製造に用いる治具について図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は同治具の平面説明図、図１０は図９のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。
治具２００は、ヘッド１０１に形成された基準穴１０５及び長穴１０６を嵌合させる基準ピン２０１、２０１の対が配置するヘッド数分設けられている。この基準ピン２０１はベース部材５２の開口部１１２、１１３を貫通してヘッド１０１の基準穴１０５及び長穴１０６に嵌り込む長さ（治具２００の表面からの突出量）としている。なお、基準ピン２０１、２０１間に、ヘッド１０１を逃げるための凹部２０２が形成されている。

また、治具２００にはベース部材５２の主基準穴１２１に嵌合する配列主基準ピン２１１、従基準穴１２２に対応する配列従基準ピン２１２が設けられて、ベース部材５２と治具２００との位置決めをも行えるようにしている。なお、治具２００には脚部２３０が備えられている。

次に、この治具２００を用いたヘッドユニット５０の製造工程について図１１ないし図１４をも参照して説明する。なお、図１１は治具上の配列部材を装着して１つのヘッドを実装するときの平面説明図、図１２は図１１のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図、図１３は治具と配列部材との嵌合部分の要部拡大断面説明図、図１４はヘッド装着部分の要部拡大断面説明図である。

まず、図１１及び図１２に示すように、治具２００上にベース部材５２を配置する。このとき、治具２００の主基準ピン２１１にベース部材５２の主基準穴１２１を嵌合し（図１３）、治具２００の従基準ピン２１２にベース部材５２の従基準穴１２２を嵌め込むことによって、治具２００に対してベース部材５２が位置決めされる。これにより、治具２００の基準ピン２０１がベース部材５２の開口部１１２及び開口部１１３との位置合わせが行われ、確実に、基準ピン２０１が開口部１１２、１１３内に挿通されてベース部材５２の表面上に突出する（図１４）。

次に、ヘッド１０１の基準穴１０５及び長穴１０６をベース部材５２表面に突出している治具２００の基準ピン２０１、２０１に嵌め込んだ後、この状態で、ヘッド１０１とベース部材５２とを、締結具１１０をヘッド１０１の貫通穴１０８からベース部材５２のネジ穴１１４に螺着して締結固定する（なお、前述したようにＵＶ樹脂接着剤などで接着接合固定してもよい。）。この工程を配列するヘッド数分繰り返して、ベース部材５２上に所要数のヘッド１０１を配置して固定する。

その後、ベース部材５２を治具２００から取り外すことによって、所要数のヘッド１０１がベース部材５２上に配置されたヘッドユニット５０が得られる。

このようにして、ヘッド１０１の位置決め基準部となる長手方向端部はベース部材５２やベース部材５２に設けられる部材（例えば位置決め基準ピン部材など）に突き当てられることなく、ベース部材５２に高精度に位置決めされて固定される。

なお、ここではヘッド１０１をベース部５２に直接固定しているが、ヘッド１０１を中間部材に位置決め固定した後、中間部材を配列部材としてのベース部材に上述したと同様に治具を用いて固定することもできる。

本発明に係る画像形成装置の一例の全体構成を説明する概略構成図である。同装置の平面説明図である。ヘッドユニットの説明に供する要部平面説明図である。同じく側断面説明図である。同じく正断面説明図である。ベース部材の平面説明図である。図６のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図である。同ベース部材の要部拡大平面説明図である。ヘッドユニットの製造に用いる治具の平面説明図である。図９のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。同治具を用いたヘッドユニットの製造工程の説明に供する治具上にベース部材を装着して１つのヘッドを実装するときの平面説明図である。図１１のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図である。治具とベース部材との嵌合部分の要部拡大断面説明図である。ヘッド装着部分の要部拡大断面説明図である。

符号の説明

１…装置本体
４…搬送ユニット（搬送部）
５…画像形成ユニット
６…クリーニング装置（維持回復機構）
５０…ヘッドユニット
５１Ａ〜５１Ｄ…ヘッド列
５２…ベース部材
６１Ａ〜６１Ｄ…クリーニング手段列
１０１…ヘッド
１０５…固定部
１０６…基準穴（基準部）

Claims

液滴を吐出する複数のヘッドをベース部材上に千鳥状に配列したヘッドユニットを備え、
前記ヘッドユニットの前記複数のヘッドは、長手方向中央部のみで前記ベース部材に固定されている
ことを特徴する画像形成装置。
前記ヘッドには、長手方向中央部に短手方向に突出した固定部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
一方の列のヘッドの固定部は他方の列の２つのヘッド間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記ヘッドの長手方向端部に位置決め基準部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
前記ヘッドは、前記位置決め基準部が前記ベース部材又はベース部材に設けられた部材に突き当てられることなく固定されていることを特徴とする請求項１ないし４記載の画像形成装置。