JP2011194591A - 画像形成装置、及び大気開放方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本来ヘッドユニットが持っている機能を利用して大気開放動作を可能とし、以て部品点数の削減及び装置の簡略化を図る。
【解決手段】ピン８は通常時はキャリッジ５の上方に位置し、キャリッジ５はヘッド３が用紙に対して印字時のギャップだけ離間した位置を支軸６に沿って往復動する。大気開放動作が必要な場合、キャリッジ５を上昇させ、大気開放機構７の作動部７ａをピン８に対向する位置、すなわち用紙に対してヘッド３が所定のギャップ離間した位置まで押し上げる。次いで、キャリッジ走査機構によりキャリッジ５をピン８方向に移動させる。これにより、ピン８によって大気開放機構７の作動部７ａが押され、サブタンク４の大気開放が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴吐出型の画像形成装置、及び液滴吐出型の記録ヘッドのサブタンクの大気開放方法に関する。

液滴吐出型の画像形成装置、例えばインクジェット方式の画像形成装置では、ヘッドユニットにサブタンクを搭載し、サブタンクにメインタンクから記録ヘッドで消費された分のインクを供給することが一般に行われている。その際、例えば特許文献１（特開２００７−１５１５３号公報）に記載されているように、サブタンク内の負圧は供給経路内の空気の混入などにより、ある一定期間で負圧異常を引き起こすことがあるので、大気開放を伴う負圧回復動作を行っている。この大気開放動作を伴う負圧回復動作は、インク消費を伴うことから空気の混入があった際にのみ行うことが好ましいが、空気の混入があったかどうかを判断する必要があるので、インク消費を考慮して負圧回復動作には大気開放動作を伴うものと伴わないものの２種類が用意されている。

図９は、従来のインクジェットヘッドユニットの構成を示す分解斜視図である。同図において、ヘッドユニット１は、サブタンク４を搭載したヘッド３、サブタンク４にインクを供給するインク供給機構２、４色分のヘッド３を搭載し、主走査方向に移動するキャリッジ５、キャリッジ５を主走査方向に移動可能に支持する支軸６を備え、インク供給機構２によってＹＭＣＫ各色のインクカートリッジ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋからインクを吐出ヘッド３の上部にある色毎のサブタンク４に供給する。サブタンク４ではインクの吐出に必要な負圧、及びサブタンク４内のインクが垂れないように保持するため、常時一定負圧を保っている。なお、サブタンク４の側面は可撓性フィルムが貼付され、サブタンク４内の圧力状態に応じて伸縮し、内部のボリュームが変化するようになっている。これにより、サブタンク４のインクが消費され、一定量消費されるまでサブタンク４は負圧となり、また、負圧状態を維持することができる。

負圧の形成はサブタンク４内を一度、大気開放して大気圧状態にし、一定量のインクを排出することにより行う。そのため、サブタンク４には大気開放機構７が設けられ、キャリッジ５に装着された状態でピン８をソレノイド９のレバー１０によって押すことにより大気開放機構７を作動させる。その際、ピン８はキャリッジ５に穿設されたピン孔（挿通孔）１１を介してキャリッジ移動方向に直交する方向から大気開放機構６に当接し、これを作動させる。

サブタンク４の負圧状態は、時間の経過、あるいはインクカートリッジ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの交換などの際に、サブタンク４内に気体が混入すると壊れてしまうため、このような状態になったときは、負圧の再形成を行う必要がある。負圧を形成する場合には、前述のように一定量のインクを排出するので、無駄なインクの消費を伴うことになる。そのため、通常時は大気開放を行わないで、必要なときのみ行うことが好ましい。そのため、大気開放を行うため図９に示すようにソレノイドなどの独立駆動機構を備えることが多い。このような例は、例えば、特許文献２（特許第４１５５８７９号公報）あるいは特許文献３（特開２００７−１２５８２５号公報）に開示されている。

一方、昨今のユーザのプリンタ用途の多様化により、紙の種類にも多様化が見られている。大きなものとしては紙厚の多様化(普通紙、はがき、厚紙、封筒など)がある。そこで、このような紙厚の多様化に対応するために、特許文献４（特開２００８−１７９１０３号公報）には、紙面〜画像形成機構間のギャップを調整する機構が設けられている。

前述のように大気開放動作の選択に、電磁弁あるいはソレノイドを別途用いると、当然部品点数が増加し、制御の複雑化及び装置の大型化を招く。一方、特許文献４記載のように紙面と画像形成機構間のギャップを調整する機構が知られている。このような機構は、ギャップ調整しか用いられない。

そこで、本発明では、ギャップ調整機構のような本来ヘッドユニットが持っている機能を利用して大気開放動作を可能とし、以て部品点数の削減及び装置の簡略化を図ることにある。

前記課題を解決するため、第１の手段は、液体の供給と排出により膨張及び収縮することによって内部に負圧を発生させる負圧発生部、及び前記内部を大気に開放する大気開放機構を含み、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに液体を供給するサブタンクと、前記サブタンクにメインタンクから液体を供給する供給機構と、を有する画像形成装置において、前記吐出ヘッドが配置され、通紙面上を主走査方向に移動するキャリッジと、前記通紙面と前記吐出ヘッド間の距離を変更する可変機構と、前記可変機構による前記通紙面と前記吐出ヘッド間の距離の変更動作に連動させて大気開放動作を行わせる大気開放手段と、を備えていることを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段において、前記キャリッジを所定高さに上昇させたとき前記主走査方向で前記サブタンクの前記大気開放機構に対向する位置に設けられた突出部材を備え、前記大気開放手段は前記可変機構によりキャリッジを上昇させ、その後、主走査方向に移動させて前記突出部材に前記大気開放機構を当接させて前記サブタンクを大気開放状態にすることを特徴とする。

第３の手段は、第１の手段において、前記キャリッジを主走査方向の所定位置に移動させたとき、前記サブタンクの前記大気開放機構に上方から対向する位置に設けられた突出部材を備え、前記大気開放手段は主走査方向に前記突出部材と対向する位置まで移動させ、当該位置で前記可変機構によりキャリッジを上昇させて前記突出部材に前記大気開放機構を当接させて前記サブタンクを大気開放状態にすることを特徴とする。

第４の手段は、第１の手段において、前記キャリッジを主走査方向の所定位置に移動させたとき、前記サブタンクの前記大気開放機構に下方から対向する位置に設けられた突出部材を備え、前記大気開放手段は主走査方向に前記突出部材と対向する位置まで移動させ、当該位置で前記可変機構によりキャリッジを下降させて前記突出部材に前記大気開放機構を当接させて前記サブタンクを大気開放状態にすることを特徴とする。

第５の手段は、第１の手段において、前記キャリッジを主走査方向の維持回復機構位置に移動させ、所定高さに位置したとき、前記サブタンクの前記大気開放機構に側面から対向する位置に設けられた突出部材を備え、前記大気開放手段は前記キャリッジを前記維持回復機構位置に移動させ、前記キャリッジを前記所定位置まで上昇させて維持回復処理を実行するときに前記突出部材を前記大気開放機構に当接させて前記サブタンクを大気開放状態にすることを特徴とする。

第６の手段は、第５の手段において、前記キャリッジを前記所定位置まで上昇させないで維持回復処理を実行するときには、前記突出部材は前記大気開放機構に当接しない位置に前記キャリッジが位置していることを特徴とする。

第７の手段は、液体の供給と排出により膨張及び収縮することによって内部に負圧を発生させる負圧発生部、及び前記内部を大気に開放する大気開放機構を含み、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに液体を供給するサブタンクと、前記サブタンクにメインタンクから液体を供給する供給機構と、を有し、前記サブタンクを大気に開放する大気開放方法において、前記吐出ヘッドが配置されたキャリッジを主走査方向に移動させる第１の工程と、前記通紙面と前記吐出ヘッド間の距離を変更する第２の工程と、前記第１及び前記第２の工程をこの順で実行し、あるいは前記第２及び前記第１の工程をこの順で実行し、所定位置で前記サブタンクの大気開放機構に別途設けた突出部材を当接させて前記サブタンクを大気開放状態にする第３の工程と、を備えていることを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、大気開放機構は符号７に、液滴吐出ヘッドはヘッド３に、サブタンクは符号４に、キャリッジは符号５に、供給機構はインク供給機構２に、可変機構はキャリッジ昇降機構若しくはギャップ調整機構１２に、突出部材はピン８に、通紙面と前記吐出ヘッド間の距離はギャップＧ１に、それぞれ対応する。

本発明によれば、可変機構による通紙面と吐出ヘッド間の距離の変更動作に連動させて大気開放動作を行わせるので、本来ヘッドユニットが持っている機能を利用して大気開放動作を可能とし、部品点数の削減及び装置の簡略化を図ることができる。

本発明の実施形態における実施例１に係る大気開放装置を示す分解斜視図である。 図１の動作説明図である。 実施例２に係る大気開放装置を示す分解斜視図である。 図３の動作説明図である。 実施例３に係る大気開放装置を示す分解斜視図である。 図５の動作説明図である。 実施例４に係る大気開放装置を示す分解斜視図である。 図７の動作説明図である。 従来例に係る大気開放装置を示す分解斜視図である。

本発明は、ヘッドユニットが本来備えている機能、例えばキャリッジの移動、ギャップ調整などの動作を利用して大気開放動作を行わせることを特徴とする。

以下、本発明の実施形態について実施例を挙げ、図面を参照しながら説明する。なお、図９に示した前記従来例と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

図１は実施例１に係る大気開放装置を示す分解斜視図、図２は動作説明図である。
図１において、本実施例における大気開放装置は、図９に示した従来例に係る大気開放装置に対してソレノイドを省略し、ピン孔１１をキャリッジ５の側面、すなわちキャリッジ５の支軸６に垂直な面に形成する。このピン孔１１はサブタンク４の大気開放機構７にピン８が当接可能な位置に穿設され、大気開放機構７も作動部７ａが前記ピン孔１１に対向する方向、ここでは、支軸６に平行な方向に向けられている。その他の各部は図９で説明した従来例と同等に構成されている。作動部７ａは大気開放機構７の弁を開放してサブタンク４の内部を大気と連通されるもので、これら大気開放機構７は公知の機構であり、本発明の機構とは直接関係がないので、詳細な説明については省略する。

ピン８は図２に示すように通常時はキャリッジ５の上方に位置し、キャリッジ５はヘッド３が用紙Ｐに対して印字時のギャップＧ１だけ離間した位置を支軸６に沿って往復動する。大気開放動作が必要な場合、キャリッジ５を上昇させ（図２（ｂ）：矢印Ａ１方向）、大気開放機構７の作動部７ａをピン８に対向する位置、すなわち用紙Ｐに対してヘッド３がギャップＧ２離間した位置まで押し上げる。次いで、キャリッジ走査機構によりキャリッジ５をピン８方向に移動させる（図２（ｂ）：矢印Ａ２方向）。これにより、ピン８によって大気開放機構７の作動部７ａが押され、サブタンク４の大気開放が行われる。

本実施例によれば、大気開放動作にキャリッジの昇降機構とキャリッジの走査機構を用いるので、装置の簡略化と小型化を図ることができる。その際、通常時は大気開放を行うことなく、通常の印字動作が可能となる。

図３は実施例２に係る大気開放装置を示す分解斜視図、図４は動作説明図である。
図３において、本実施例における大気開放装置は、図９に示した従来例に係る大気開放装置に対してソレノイドを省略し、ピンをキャリッジ５よりも上方に配置し、ピン孔１１を省略したものである。その他の各部は図９で説明した従来例と同等に構成されている。

本実施例では、図４に示すようにピン８はサブタンク４の大気開放機構７の作動部７ａ移動軌跡の上方の予め設定した位置に待機している。大気開放を行う場合には、図３（ａ）に示すようにキャリッジ５に保持されたサブタンク４の大気開放対象となるタンクがピン８の真下に来るようにキャリッジ５を移動させ、この状態から図３（ｂ）に示すように用紙ＰからのヘッドギャップをＧ１からＧ２になるようにキャリッジ５を上昇させる（図３（ｂ）：矢印Ａ１方向）。これにより、ピン８の先端に大気開放機構７の作動部７ａが当接し、大気開放が行われる。

本実施例によれば、大気開放動作にキャリッジの昇降機構とキャリッジの走査機構を用いるので、装置の簡略化と小型化を図ることができる。その際、通常時は大気開放を行うことなく、通常の印字動作が可能となる。

なお、本実施例２では、実施例１に対して、１つのキャリッジ５に搭載された複数のヘッド３のうちか１つを選択して大気開放することができる点、大気開放を行うと負圧が０となりインク垂れが発生する可能性があるのでヘッドをキャップして大気開放を行うことが好ましいが、それも単一ヘッドのみ可能である点で実施例１よりも優位である。

図５は実施例３に係る大気開放装置を示す分解斜視図、図６は動作説明図である。
図５において、本実施例における大気開放装置は、図３に示した実施例２に係る大気開放装置に対してキャリッジ５の下降動作により大気開放を行うように構成したもので、キャリッジ５の下降動作にはヘッドギャップの調整機構（以下、ギャップ調整機構と称す）１２を使用する。すなわち、ピン８をキャリッジ５よりも下方に配置し（図６（ａ）、ギャップ調整機構１２によってキャリッジ５を下降させたときに下側に配置されたピン８の先端部でサブタンク４の大気解放機構７の作動部７ａを押し（図６（ｂ））、大気開放を行うようにしている。そのため、大気解放機構７は図６にも示すようにサブタンク４の下方に配置されている。

これに対し、図５では、大気開放機構７がサブタンク４の側面に突出し、作動部７ａがヘッド３よりも上であって、サブタンク４の上端よりも下に設定されている。これに対応してピン８もキャリッジ５を所定量下降させたときに作動部７ａに当接して開弁可能な位置に設けられている。

ギャップ調整機構１２は、そもそもヘッド３と用紙Ｐ間の間隔、いわゆる通紙ギャップを調整し、適正な間隔で印字させるためのもので、ヘッド３の上下方向の移動機能を備えている。

その他、特に説明しない各部は実施例２と同等に構成されている。

本実施例では、図６（ａ）に示すように通常動作時には、ヘッド３と用紙Ｐ間のギャップはＧ１で、ピン８の先端（上端）はヘッド３よりも下に位置している。そして、大気開放動作を行う場合には、キャリッジ５の対称となるサブタンク４の作動部７ａをピン８の位置まで支軸６に沿って移動させ、その位置から図６（ｂ）に示すように下降させる（矢印Ａ３方向）。この下降動作によりピン８先端で作動部７ａを押して弁を開放させると、大気開放が行われる。

本実施例によれば、大気開放動作にギャップ調整機構とキャリッジの走査機構を用いるので、装置の簡略化と小型化を図ることができる。その際、通常時は大気開放を行うことなく、通常の印字動作が可能となる。

なお、実施例３では、実施例１に対して１つのキャリッジに複数のヘッドを選択して単一ヘッドのみ大気開放することが可能である点、大気開放を行うと負圧が０となりインク垂れが発生する可能性があるのでヘッドをキャップして大気開放を行うことが好ましいが、それも単一ヘッドのみ大気開放することが可能である点で優位である。また、実施例２に対しては、キャップのホルダなどに大気開放部品を一体化することにより更なる簡略化が可能である点で優位である。

図７は実施例４に係る大気開放装置を示す分解斜視図、図８は動作説明図である。

図７において、本実施例における大気開放装置は、図９に示した従来例に係る大気開放装置に対してソレノイド９に代えて図示しないメンテナンスユニットによって駆動されるリンクカム１４によって大気開放を行うように構成したものである。すなわち、メンテナンスユニットは図示しないユニットハウジングとヘッド３を封止するキャップ１６を備え、印字する際にはキャップ１６を開放し（図８（ａ））、メンテナンスする際にはキャップ１６を装着してヘッド３を封止する（図８（ｂ））ようになっている。その他、特に説明しない各部は前記従来例と同等に構成されている。メンテナンスユニットはヘッド３のインク吐出状態を維持し、あるいは回復させる維持回復機構である。この機構自体はこの種の装置には必須のものであり、公知でもあるので、ここでの詳細な説明は省略する。

本実施例では、リンクカム１４は支持軸１４ａに対して揺動可能に支持され、レバー１４ｂの作動端の先端部にはピン８が取り付けられ、駆動端側でカム機構１５によって駆動源１３により駆動される。リンクカム１４の図においてＬ字型のレバー１４ｂ自体はメンテナンスユニットを駆動するカム機構１５のカム面１５ａの回転動作に合わせて揺動するが、図８（ａ）に示すように印字動作時にはヘッド３と用紙Ｐ間のギャップＧ１が印字用のギャップを保持するようにキャリッジ５が下がった状態となっている。これにより、レバー１４ｂが駆動されても、ピン８が大気開放機構７の作動部７ａの上に位置し、ピン８が作動端７ａと当接することがないので、大気開放動作は行われない。

一方、メンテナンス位置に移動し、メンテナンス状態になると、キャリッジ５が上昇してレバー１４ｂの先端部に取り付けられたピン８が大気開放機構７の作動部７ａに対向する位置に達し、これと並行してキャップ１６がヘッド３に装着され、ヘッド３のインク吐出口を封止する。その際、キャップ１６への圧力はスプリングで補正する。この状態でカム機構１５が駆動され、リンクカム１４によって大気開放機構７の作動部７ａに当接して開弁し、サブタンク４内を大気に開放する。なお、本実施例では、キャリッジ５が上昇したときにピン８が作動部７ａと同一高さになり、開弁するようになっているが、逆に下降時に同様の動作を行うように構成することもできる。

本実施例によれば、大気開放動作にキャリッジの上昇下降機構とメンテナンス機構を用いるので、装置の簡略化と小型化を図ることができる。その際、通常時は大気開放を行うことなく、通常の印字動作が可能となる。

なお、実施例４では、実施例１に対して１つのキャリッジに複数のヘッドを選択して単一ヘッドのみ大気開放することが可能である点、大気開放を行うと負圧が０となりインク垂れが発生する可能性があるためヘッドをキャップして大気開放を行うことが好ましいが、それも単一ヘッドのみ可能である点、幅方向に対する寸法規制が厳しい構成の場合、あるいはヘッドと通紙面ギャップＧ１が通常時よりも低くできない場合に有効である点で優位である。

以上のように、本実施形態によれば、
１）キャリッジの用紙とのギャップにより大気開放動作の有無を選択しているので、レバーの駆動機構及び当該駆動機構の駆動制御が不必要となり、装置の簡略化を図ることができる。
２）キャリッジの用紙とのギャップが印刷状態のギャップである場合には、大気開放動作は行われないので、通常動作には影響を与えず大気開放が可能となる。
３）印刷初期に大気開放を行うわけでないので、ファーストプリント時間の増加を防ぐことができ、また、印刷後の大気開放状態への移行に時間をかける必要がない。
４）関連するキャリッジの駆動やメンテナンスユニットの駆動を利用して大気開放動作を行わせるので、更に大気開放機構を駆動する構成や動作の簡略化を図ることができる。
等の効果を奏する。

なお、本実施形態では実施例１ないし４と具体的な例を挙げて本発明を説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、上記実施例以外にも種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。

２ インク供給機構
３ ヘッド
４ サブタンク
５ キャリッジ
７ 大気開放機構
７ａ 作動部
８ ピン
１２ ギャップ調整機構
１３ 駆動源
１４ リンクカム
１４ｂ レバー

特開２００７−１５１５３号公報 特許第４１５５８７９号公報 特開２００７−１２５８２５号公報 特開２００８−１７９１０３号公報

Claims (7)

1. 液体の供給と排出により膨張及び収縮することによって内部に負圧を発生させる負圧発生部、及び前記内部を大気に開放する大気開放機構を含み、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに液体を供給するサブタンクと、
   前記サブタンクにメインタンクから液体を供給する供給機構と、
   を有する画像形成装置において、
   前記吐出ヘッドが配置され、通紙面上を主走査方向に移動するキャリッジと、
   前記通紙面と前記吐出ヘッド間の距離を変更する可変機構と、
   前記可変機構による前記通紙面と前記吐出ヘッド間の距離の変更動作に連動させて大気開放動作を行わせる大気開放手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記キャリッジを所定高さに上昇させたとき前記主走査方向で前記サブタンクの前記大気開放機構に対向する位置に設けられた突出部材を備え、
   前記大気開放手段は前記可変機構によりキャリッジを上昇させ、その後、主走査方向に移動させて前記突出部材に前記大気開放機構を当接させて前記サブタンクを大気開放状態にすること
   を特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記キャリッジを主走査方向の所定位置に移動させたとき、前記サブタンクの前記大気開放機構に上方から対向する位置に設けられた突出部材を備え、
   前記大気開放手段は主走査方向に前記突出部材と対向する位置まで移動させ、当該位置で前記可変機構によりキャリッジを上昇させて前記突出部材に前記大気開放機構を当接させて前記サブタンクを大気開放状態にすること
   を特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記キャリッジを主走査方向の所定位置に移動させたとき、前記サブタンクの前記大気開放機構に下方から対向する位置に設けられた突出部材を備え、
   前記大気開放手段は主走査方向に前記突出部材と対向する位置まで移動させ、当該位置で前記可変機構によりキャリッジを下降させて前記突出部材に前記大気開放機構を当接させて前記サブタンクを大気開放状態にすること
   を特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記キャリッジを主走査方向の維持回復機構位置に移動させ、所定高さに位置したとき、前記サブタンクの前記大気開放機構に側面から対向する位置に設けられた突出部材を備え、
   前記大気開放手段は前記キャリッジを前記維持回復機構位置に移動させ、前記キャリッジを前記所定位置まで上昇させて維持回復処理を実行するときに前記突出部材を前記大気開放機構に当接させて前記サブタンクを大気開放状態にすること
   を特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５記載の画像形成装置において、
   前記キャリッジを前記所定位置まで上昇させないで維持回復処理を実行するときには、前記突出部材は前記大気開放機構に当接しない位置に前記キャリッジが位置していること
   を特徴とする画像形成装置。
7. 液体の供給と排出により膨張及び収縮することによって内部に負圧を発生させる負圧発生部、及び前記内部を大気に開放する大気開放機構を含み、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに液体を供給するサブタンクと、
   前記サブタンクにメインタンクから液体を供給する供給機構と、
   を有し、前記サブタンクを大気に開放する大気開放方法において、
   前記吐出ヘッドが配置されたキャリッジを主走査方向に移動させる第１の工程と、
   前記通紙面と前記吐出ヘッド間の距離を変更する第２の工程と、
   前記第１及び前記第２の工程をこの順で実行し、あるいは前記第２及び前記第１の工程をこの順で実行し、所定位置で前記サブタンクの大気開放機構に別途設けた突出部材を当接させて前記サブタンクを大気開放状態にする第３の工程と、
   を備えていることを特徴とする大気開放方法。