JP2010208250A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大判広幅の記録装置では複数の記録ヘッドを保持する保持部材をキャリッジに対して安定して保持したままギャップ調整を行うことが困難になっている。
【解決手段】複数の記録ヘッド６を保持するヘッドベース１５を備え、キャリッジ５の主走査方向両端部にはヘッドベース１５を昇降させるスライドカム２６Ａ、２６Ｂが移動可能に配置され、スライドカム２６上にヘッドベース１５が載置され、スライドカム２６が副走査方向に移動されることでヘッドベース１５全体が押し上げられ、ヘッドベース１５の記録ヘッド６のノズル面と用紙１０とのギャップを調整できる。
【選択図】図４

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを搭載するキャリッジを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インクジェット記録装置などが知られている。このインクジェット記録装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙、メディアなどとも称される。）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」とは、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吐出し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。

シリアル型インクジェット記録装置では、記録ヘッドを搭載したキャリッジを主従のガイド部材に摺動自在に保持し、駆動モータ、タイミングベルト及びプーリなどの主走査移動機構によって主走査方向に移動走査される。

このようなインクジェット記録装置においては、用紙と記録ヘッドのノズル面との距離（ギャップ）を一定に保つ必要があり、ギャップが一定でないと、例えば往復印刷で滴着弾位置精度がずれて画像品質が低下することになる。また、用紙の厚みは用紙によって一定でないため、用紙のノズル面との間のギャップを調整することが必要になる。

そこで、従来からギャップ調整機構（手段）を備えることが知られている。ギャップ調整機構としては、キャリッジを移動可能に保持しているガイド部材及びフレームを昇降させることでキャリッジの高さ位置を変化させる構成、キャリッジのガイド部材を昇降させることでキャリッジの高さ位置を変化させる構成、用紙を搬送する搬送ベルトを昇降させる構成、記録ヘッドに対向配置されて用紙を案内するプラテン部材を昇降させる構成などがある。

また、キャリッジ上に、記録ヘッドを保持したヘッドホルダを載置するための一部が偏心した同形状の複数の軸と、複数の軸の間に架け渡され駆動力を伝達するための動力伝達部材と、偏心した軸の少なくとも一つに、該軸を回動させる回動手段と、を有し、複数の軸は互いに平行に配置され、回動手段を回動すると複数の軸が互いに同じ角度回動することによりヘッドホルダを上下に移動させる構成としたものもある。

特開２００７−２２３２３２号公報 特開２００７−１５２７９２号公報 特許第３６１７６２６号公報 特開２００５−２７１５３１号公報

先ず、特許文献１、２に開示されているように、主走査ガイド部材やフレームごとキャリッジを昇降させるなどして、記録ヘッドと用紙搬送面とのギャップを調整する構成にあっては、小型のインクジェット記録装置には向いているという利点がある。

しかしながら、特に所謂大判広幅メディアに画像形成を行う記録装置にあっては、主走査方向の長さが１０００ｍｍを超え１５００ｍｍ以上のものとなるため、主走査ガイド部材やフレーム及びキャリッジを含めると、キャリッジ全体の重量が１０ｋｇｆ以上と重くなり、主走査のガイド部材やフレームごとキャリッジを精度よく昇降させることは困難であるという課題がある。

また、特許文献３に開示されているように、キャリッジに対して記録ヘッドを保持するヘッドホルダを昇降可能に配置し、ヘッドホルダをスライダにばねの付勢力で吊下げ、カム機構を用いてホルダをスライダに対して昇降させる構成にあっては、昇降する部分の重量を軽量化できるが、キャリッジに搭載するヘッドの数が増加するとヘッドホルダの重量が増加し、ヘッドを安定して保持することが難しいという課題がある。

また、特許文献４に開示されているように、キャリッジ内にヘッドを保持するホルダを搭載し、ホルダはキャリッジ内に平行に配置された複数の偏心カム上に設置され、偏心カムを同時に同角度回転させることでホルダごとヘッドを昇降させる構成にあっても、ヘッド数が増加するとホルダが重くなり、偏心カムの軸径を大きくしなければならず、偏心カムの軸径が大きくなるとキャリッジの幅が大きくなり、キャリッジの駆動制御が困難になるほか、キャリッジの幅が大きくなることで装置本体が大型化す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、キャリッジの大型化を招くことなく、複数の記録ヘッドをキャリッジに対して安定して昇降可能に保持できるように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、
被記録媒体に液滴を吐出する複数の記録ヘッドを搭載したベース部材と、
前記ベース部材を昇降可能に支持するキャリッジと、
前記ベース部材を前記キャリッジに対して昇降させる昇降手段と、を備え、
前記昇降手段は水平方向に移動可能に配設された複数のスライドカム部材である
構成とした。

ここで、前記ベース部材は最も下降した位置で前記キャリッジに設けた位置出し部に直接当接して昇降方向の位置出しがされる構成とできる。

また、
前記複数のスライドカム部材にはラックギヤが一体的に設けられ、
前記キャリッジにはシャフトに複数のギヤを取り付けた駆動力伝達手段が設けられ、
前記駆動力伝達手段のギヤと前記スライドカム部材のラックギヤとが噛み合い、
前記駆動力伝達手段に駆動力を与えることで前記複数のスライドカム部材が同時に移動する
構成とできる。

この場合、前記キャリッジがホーム位置にあるときに前記駆動力伝達手段が装置本体に配設された駆動源と連結される構成とできる。

また、前記スライドカム部材には階段状に位置出し部が設けられ、前記ベース部材の昇降量を複数段階に変化できる構成とできる。

また、前記スライドカム部材は前記キャリッジの走査方向又は被記録媒体の送り方向に沿って移動可能に配設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、複数の記録ヘッドを搭載したベース部材を水平方向に移動可能に配設された複数のスライドカム部材によって昇降させる構成としたので、複数の記録ヘッドをキャリッジに対して安定して昇降可能に保持することができ、キャリッジの大型化を招くことなく記録ヘッドの昇降が可能となる。

本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の全体構成を示す斜視説明図である。 同記録装置の機構部の模式的平面説明図である。 同じく機構部のホームポジションにおける模式的平面説明図である。 ヘッド昇降機構のヘッド下降時の模式的側面説明図である。 同じくヘッド上昇時の模式的側面説明図である。 同じく模式的正面説明図である。 同ヘッド昇降機構を構成する駆動伝達手段の模式的説明図である。 同ヘッド昇降機構のスライドカム部材の模式的斜視説明図である。 同ヘッド昇降機構のジョイント部材の模式的斜視説明図である。 同ヘッド昇降機構のカップリング部材の模式的斜視説明図である。 本発明の他の実施形態の説明に供する要部平面模式的説明図である。 本発明の更に他の実施形態の説明に供する模式的側面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成層装置としてのインクジェット記録装置について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の全体構成を示す斜視説明図、図２は同じく同装置の機構部の模式的平面説明図、図３は同じく機構部のホームポジションにおける模式的平面説明図である。

このインクジェット記録装置は、シリアル型インクジェット記録装置であり、記録装置本体１と、記録装置本体１を支持する支持台２とを備えている。

記録装置本体１の内部には、両側板２０、２１にガイドロッド３及びガイドレール４が掛け渡され、これらのガイドロッド３及びガイドレール４にキャリッジ５が図１で矢示Ａ方向（主走査方向）に摺動可能に保持されている。キャリッジ５の背面側に設けたローラ又はコロ１９（１９ａ、１９ａ）でガイドレール４を挟み持っている。

キャリッジ５には、図２に示すように、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のインク滴を吐出する液体吐出ヘッドからなる１０個の記録ヘッド６ａ〜６ｊが搭載されている。各色の記録ヘッドは、それぞれ主走査方向及び主走査方向と直交する方向（用紙送り方向：副走査方向）に位置をずらして配置されている。また、各記録ヘッド６には図示しないが各記録ヘッド６にインクを供給するサブタンクが一体的に備えられている。

そして、キャリッジ５を移動走査する主走査機構は、主走査方向の一方側に配置される駆動モータ１１と、駆動モータ１１によって回転駆動される駆動プーリ１２と、主走査方向他方側に配置された従動プーリ１３と、駆動プーリ１２と従動プーリ１３との間に掛け回されたベルト部材１４とを備えている。なお、従動プーリ１３は加圧ばね１８によって外方（駆動プーリ１２に対して離れる方向）にテンションが架けられている。

ここで、駆動プーリ１２と従動プーリ１３は、インク滴吐出方向に沿う方向にプーリ軸方向が位置する配置としている。そして、これらの駆動プーリ１２と従動プーリ１３との間に掛け回されたベルト部材１４が設けられている。ベルト部材１４は、キャリッジ５の背面側に設けたベルト固定部１７に一部分が固定保持されていることで、主走査方向と直交する方向におけるキャリッジ５の一方側に配置されている。

また、キャリッジ５の主走査方向に沿ってキャリッジ５の主走査位置を検知するためのリニアスケール７が配置され、キャリッジ５に設けたエンコーダセンサ１６によってリニアスケール７を読取るようにしている。

このキャリッジ５に主走査領域のうち、記録領域では、用紙１０が図示しない紙送り機構によってキャリッジ５の主走査方向と直交する方向（副走査方向：矢示Ｂ方向）に間欠的に搬送される。また、主走査領域のうち、一方の端部側領域には記録ヘッド６の維持回復を行う維持回復機構８が配置されている。さらに、主走査方向のキャリッジ移動領域外又はキャリッジ移動領域の他方の端部側の下方には記録ヘッド６のサブタンクに供給する各色のインクを収容したインクカートリッジ９が記録装置本体１に対して着脱自在に装着される。

このインクジェット記録装置では、キャリッジ５を主走査方向に移動し、用紙１０を間欠的に送りながら、記録ヘッド６を画像情報に応じて駆動して液滴を吐出させることによって、用紙１０上に所要の画像が形成される。

ここで、キャリッジ５には、１０個の記録ヘッド６を保持するベース部材であるヘッドベース１５を上下方向に移動可能（昇降可能）に搭載しており、記録ヘッド６のインク滴吐出部（ノズル面）と被記録媒体である用紙１０の表面とのギャップを適切な距離に調整することができる。

そこで、ヘッド昇降機構（ギャップ調整機構）について図４ないし図１０を参照して説明する。なお、図４はヘッド昇降機構のヘッド下降時の模式的側面説明図、図５は同じく機構部のヘッド上昇時の模式的側面説明図、図６は同じく機構部の模式的正面説明図、図７はヘッド昇降機構を構成する駆動伝達手段の模式的説明図、図８は同ヘッド昇降機構のスライドカム部材の模式的斜視説明図、図９は同ヘッド昇降機構のジョイント部材の模式的斜視説明図、図１０は同ヘッド昇降機構のカップリング部材の模式的斜視説明図である。

キャリッジ５にはヘッドベース１５が昇降可能に配設されている。ヘッドベース１５には、黒色の液滴を吐出させる記録ヘッド６ａ、６ｂと６ｃ、６ｄとが副走査方向に１ヘッドの記録領域分位置をずらして配置したヘッドユニット２９と、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色の液滴を吐出するノズル列を対称配置した記録ヘッド６ｅ、６ｆ、６ｇを配置したヘッドユニット３０ａと、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色の液滴を吐出するノズル列を対称配置した記録ヘッド６ｈ、６ｉ、６ｊを配置したヘッドユニット３０ｂとを搭載し、ヘッドユニット３０ａと３０ｂは副走査方向に１ヘッドの記録領域分位置をずらして配置している。

キャリッジ５の主走査方向両端部には、ヘッドベース１５を昇降させる昇降手段であるスライドカム２６Ａ、２６Ｂ（区別しないときはスライドカム２６という。）が用紙送り方向（副走査方向）に移動可能に配置されている。そして、このスライドカム２６上にヘッドベース１５が載置され、ヘッドベース１５とキャリッジ５に設けた固定部２７ａ、２７ｂとの間に介装された加圧ばね３１によってヘッドベース１５はスライドカム２６に押し付けられ、キャリッジ５が移動するときなどにヘッドベース１５がキャリッジ５の内部で移動・振動することを抑制している。

ここで、図１に示すような広幅の記録装置においては、記録用紙サイズが大きいためにキャリッジの主走査方向（装置横幅）が極めて大きくなり、主走査方向幅をできる限り削減することが求められる。装置横幅は記録領域幅（用紙サイズで規定）とキャリッジ主走査方向幅の和（記録領域の両端にメンテナンス領域を持つ場合は、記録領域幅とキャリッジ主走査方向幅２つ分の和）で決まるため、キャリッジの主走査幅は少しでも小さくすることが好ましい。そこで、スライドカム２６の移動方向を副走査方向とすることで、キャリッジ５に昇降機構を備えることによるキャリッジ５の主走査方向幅の増加を、スライドカム２６の板厚分とすることができ、ひいては装置全体の主走査方向幅の増加を抑えることができる。

このスライドカム２６には、傾斜面であるカム面４１、４１と位置出し部２６ａが形成されている。一方、ヘッドベース１５の下面にはスライドカム２６のカム面４１が係合する傾斜面５１、５１を有する突部５０、５０が形成され、スライドカム２６が図４で矢示方向Ｃに移動されることで、図５に示すように、カム面４１が傾斜面５１に当接してヘッドベース１５全体が矢示Ｄ方向に位置出し部２６ａに突部５０が載置されるまで押し上げられる。これにより、ヘッドベース１５の記録ヘッド６のノズル面と用紙１０とのギャップを調整することができる。

このスライドカム２６を移動させるため、スライドカム２６にはラック４２が形成されている。一方、キャリッジ５側には主走査方向に配設されたシャフト４３の両端部にラック４２に噛み合うピニオン４５、４５が取付けられた駆動力伝達手段２５が配設され、ヘッドベース１５の両端部に配置されたスライドカム２６Ａ、２６Ｂは同時に同距離移動させることができ、ヘッドベース１５を水平に保ったまま昇降させることができる。

また、スライドカム２６を移動させるための駆動手段２２はキャリッジ５の外部に配設され、キャリッジ５がホームポジション又は所定の位置に移動することで、キャリッジ５に配置された駆動伝達手段２５に設けられたジョイント部材２４が、右側板２１に取り付けられた駆動手段２２に設けられたカップリング部材２３と連結され、スライドカム２６に駆動力伝達手段２５を介して駆動力を伝達できるようになり、ヘッドベース１５を昇降させることができる。このように、キャリッジ５の外部に駆動手段２２を配置し、スタンド方式でヘッドベース１５を昇降させる構成とすることで、キャリッジ５の重量と体積の増加を抑えることができる。

また、図６に示すように、キャリッジ５には、昇降機構を用いない、即ちヘッドベース１５が最下降した位置でヘッドベース１５の底面が直接当接する位置出し部３２が設けられており、記録ヘッド６と用紙１０の表面との印字ギャップの部品積上げによる誤差がヘッドベース１５の上昇時より小さくなる構成としている。

このように、複数の記録ヘッドを搭載したベース部材を水平方向に移動可能に配設された複数のスライドカム部材によって昇降させる構成とすることで、複数の記録ヘッドをキャリッジに対して安定して昇降可能に保持することができ、キャリッジの大型化を招くことなく記録ヘッドの昇降が可能となる。

次に、本発明の他の実施形態について図１１を参照して説明する。なお、図１１は同実施形態の説明に供する要部平面模式的説明図である。
ここでは、スライドカム２６の移動方向を主走査方向としている。この場合には、キャリッジ５に昇降機構を備えることによるキャリッジ５の副走査方向幅の増加を、スライドカム２６の板厚分とすることができ、ひいては装置全体の副走査方向幅の増加を抑えることができる。

そして、スライドカム２６を主走査方向に移動させるための駆動力伝達手段として、たとえば、ウォームギヤ３４とウォームホイール３３を用いている。そして、前記実施形態と同様に、キャリッジ５がホームポジション又は所定の位置に移動された状態で、キャリッジ５の外部に配置した駆動手段によってスライドカム２６を移動させることができる。

次に、本発明の更に他の実施形態について図１２を参照して説明する。なお、図１２は同実施形態の説明に供する模式的側面説明図である。
ここでは、スライドカムとして、ヘッドベース１５の突部５０が載り上げる複数段の位置出し部３５ａ、３５ｂとカム面４１ａ、４１ｂとを階段状に有する多段スライドカム３５を用いている。これにより、ヘッドベース１５の昇降量を複数段階に調整することができ、様々な用紙１０の厚みにおいて、記録ヘッド６と用紙１０の表面のギャップを適切な距離に調整することができる。

１ 記録装置本体
２ 支持台
３ ガイドロッド（ガイド部材）
５ キャリッジ
６ａ〜６ｊ 記録ヘッド
１５ ヘッドベース（ベース部材）
２６ スライドカム

Claims (6)

1. 被記録媒体に液滴を吐出する複数の記録ヘッドを搭載したベース部材と、
   前記ベース部材を昇降可能に支持するキャリッジと、
   前記ベース部材を前記キャリッジに対して昇降させる昇降手段と、を備え、
   前記昇降手段は水平方向に移動可能に配設された複数のスライドカム部材である
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ベース部材は最も下降した位置で前記キャリッジに設けた位置出し部に直接当接して昇降方向の位置出しが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. 前記複数のスライドカム部材にはラックギヤが一体的に設けられ、
   前記キャリッジにはシャフトに複数のギヤを取り付けた駆動力伝達手段が設けられ、
   前記駆動力伝達手段のギヤと前記スライドカム部材のラックギヤとが噛み合い、
   前記駆動力伝達手段に駆動力を与えることで前記複数のスライドカム部材が同時に移動する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記キャリッジがホーム位置にあるときに前記駆動力伝達手段が装置本体に配設された駆動源と連結されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記スライドカム部材には階段状に位置出し部が設けられ、前記ベース部材の昇降量を複数段階に変化できることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記スライドカム部材は前記キャリッジの走査方向又は被記録媒体の送り方向に沿って移動可能に配設されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。

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