JP2022163300A - ヘッドユニットおよびそれを備えたインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の記録ヘッドを個別に交換可能であり、記録ヘッドの位置調整も容易に行うことができるヘッドユニットおよびインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】ヘッドユニットは、記録ヘッドと、ヘッド側フレームと、ユニットフレームと、第1ヘッドマウント部材と、第2ヘッドマウント部材と、ヘッド角度調整機構と、付勢部材と、を備える。ユニットフレームは、記録媒体の搬送方向と直交する幅方向に沿って起立する平板状のメインフレームの両側面に記録ヘッドを保持する。付勢部材は、第1ヘッドマウント部材または第2ヘッドマウント部材をメインフレーム側に付勢する。付勢部材からヘッド側フレームに作用する押圧力と、付勢部材から第1ヘッドマウント部材または第2ヘッドマウント部材に加わる押圧力の反作用との関係が、第1ヘッドマウント部材または第2ヘッドマウント部材とヘッド側フレームとの間で完結している。【選択図】図18
Description
本発明は、インクジェット記録装置に搭載されるヘッドユニットおよびそれを備えたインクジェット記録装置に関し、特にヘッドユニットに対する記録ヘッドの取り付け構造に関する。
インクジェット記録装置に搭載されるヘッドユニットは、用紙等の記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドを備え、記録媒体に画像の記録を行う。記録媒体の幅方向全域にインク吐出ノズルが配置されるように記録ヘッドを配置した、いわゆるラインヘッド式のプリンターにおいては、1色につき複数の記録ヘッドをユニット化したヘッドユニットが用いられている。
例えば特許文献1、2には、連結部材を用いてヘッドアッセンブリのベース部材に連結される3つの記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置のヘッドアッセンブリ(ヘッドユニット)が開示されている。
従来、ユーザーがインクジェット記録装置を使用しているときに不具合等が生じ、記録ヘッドの交換が必要となった場合に、ヘッドユニット内で故障する記録ヘッドは1つのみの場合がほとんどであるにも関わらず、不具合の生じた記録ヘッドのみを交換することが困難であった。そのため、ヘッドユニット全体を交換しなければならず、余分なコストがかかってしまうという問題点があった。また、記録ヘッドを保持するユニットフレームに対する各記録ヘッドの位置調整を容易かつ確実に行う必要があった。
本発明は、上記問題点に鑑み、複数の記録ヘッドを個別に交換可能であり、ユニットフレームに対する記録ヘッドの位置調整も容易に行うことができるヘッドユニットおよびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために本発明の第1の構成は、記録ヘッドと、ヘッド側フレームと、ユニットフレームと、第1ヘッドマウント部材と、第2ヘッドマウント部材と、ヘッド角度調整機構と、付勢部材と、を備えたヘッドユニットである。記録ヘッドは、記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルを有する。ヘッド側フレームは、記録ヘッドを構成する。ユニットフレームは、記録媒体の搬送方向と直交する幅方向に沿って起立する平板状のメインフレームの両側面に、それぞれ1つ以上の記録ヘッドを保持する。第1ヘッドマウント部材は、メインフレームに固定され、ヘッド側フレームの幅方向の一端部を揺動可能に支持する支軸を有する。第2ヘッドマウント部材は、メインフレームに固定され、ヘッド側フレームの幅方向の他端部を支持する。ヘッド角度調整機構は、第2ヘッドマウント部材に対するヘッド側フレームの水平方向の位置を変更することによりユニットフレームに対する記録ヘッドの水平方向の角度を調整する。付勢部材は、ヘッド側フレームと第1ヘッドマウント部材および第2ヘッドマウント部材との間に配置され、第1ヘッドマウント部材または第2ヘッドマウント部材をメインフレーム側に付勢する。付勢部材からヘッド側フレームに作用する押圧力と、押圧力の反作用として付勢部材から第1ヘッドマウント部材または第2ヘッドマウント部材に加わる力との関係が、第1ヘッドマウント部材または第2ヘッドマウント部材とヘッド側フレームとの間で完結している。
本発明の第1の構成によれば、記録媒体の搬送方向と直交する幅方向に沿って起立する平板状のメインフレームの両側面に、それぞれ1つ以上の記録ヘッドを保持するユニットフレームを用いることで、交換が必要な記録ヘッドのみを容易に交換できる。また、第1ヘッドマウント部材および第2ヘッドマウント部材に対するヘッド側フレームの位置決めを行う付勢部材を設け、付勢部材からヘッド側フレームに作用する押圧力と、押圧力の反作用として付勢部材から第1ヘッドマウント部材または第2ヘッドマウント部材に加わる力との関係が、第1ヘッドマウント部材または第2ヘッドマウント部材とヘッド側フレームとの間で完結しているため、メインフレームの歪みを抑制することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置としてのプリンター100の概略の構成を示す説明図である。プリンター100は、用紙収容部である給紙カセット2を備えている。給紙カセット2は、プリンター本体1の内部下方に配置されている。給紙カセット2の内部には、記録媒体の一例である用紙Pが収容されている。
給紙カセット2の用紙搬送方向下流側、すなわち図1における給紙カセット2の右側の上方には給紙装置3が配置されている。この給紙装置3により、用紙Pは図1において給紙カセット2の右上方に向け、1枚ずつ分離されて送り出される。
プリンター100は、その内部に第1用紙搬送路4aを備えている。第1用紙搬送路4aは、給紙カセット2に対してその給紙方向である右上方に位置する。給紙カセット2から送り出された用紙Pは、第1用紙搬送路4aにより、プリンター本体1の側面に沿って垂直上方に搬送される。
用紙搬送方向において第1用紙搬送路4aの下流端には、レジストローラー対13が設けられている。さらに、レジストローラー対13の用紙搬送方向下流側直近には、第1搬送ユニット5および記録部9が配置されている。給紙カセット2から送り出された用紙Pは、第1用紙搬送路4aを通ってレジストローラー対13に到達する。レジストローラー対13は、用紙Pの斜め送りを矯正しつつ、記録部9が実行するインク吐出動作とのタイミングを計り、第1搬送ユニット5(特に後述する第1搬送ベルト8)に向かって用紙Pを送り出す。
レジストローラー対13によって第1搬送ユニット5に送り出された用紙Pは、第1搬送ベルト8によって記録部9(特に後述する記録ヘッド17a~17c)との対向位置に搬送される。記録部9から用紙Pにインクが吐出されることにより、用紙P上に画像が記録される。このとき、記録部9におけるインクの吐出は、プリンター100の内部の制御装置120によって制御される。
用紙搬送方向において、第1搬送ユニット5の下流側(図1の左側)には、第2搬送ユニット12が配置されている。記録部9によって画像が記録された用紙Pは、第2搬送ユニット12へ送られる。用紙Pの表面に吐出されたインクは、第2搬送ユニット12を通過する間に乾燥される。
用紙搬送方向において、第2搬送ユニット12の下流側であってプリンター本体1の左側面近傍には、デカーラー部14が設けられている。第2搬送ユニット12によってインクが乾燥された用紙Pは、デカーラー部14へ送られて、用紙Pに生じたカールが矯正される。
用紙搬送方向において、デカーラー部14の下流側(図1の上方)には、第2用紙搬送路4bが設けられている。デカーラー部14を通過した用紙Pは、両面記録を行わない場合、第2用紙搬送路4bを通り、プリンター100の左側面外部に設けられた用紙排出トレイ15aに排出される。用紙排出トレイ15aの下方には、印字不良等の発生した不要な用紙P(損紙)を排出するサブ排出トレイ15bが設けられている。
プリンター本体1の上部であって記録部9および第2搬送ユニット12の上方には、両面記録を行うための反転搬送路16が設けられている。両面記録を行う場合、用紙Pの一方の面(第1面)への記録が終了して第2搬送ユニット12およびデカーラー部14を通過した用紙Pは、第2用紙搬送路4bを通って反転搬送路16へ送られる。
反転搬送路16へ送られた用紙Pは、続いて用紙Pの他方の面(第2面)への記録のために搬送方向が切り替えられる。そして、用紙Pは、プリンター本体1の上部を通過して右側に向かって送られ、レジストローラー対13を経て第2面を上向きにした状態で再び第1搬送ユニット5へ送られる。第1搬送ユニット5では、記録部9との対向位置に用紙Pが搬送され、記録部9からのインク吐出によって第2面に画像が記録される。両面記録後の用紙Pは、第2搬送ユニット12、デカーラー部14、第2用紙搬送路4bを順に通過して用紙排出トレイ15aに排出される。
また、第2搬送ユニット12の下方には、メンテナンスユニット19およびキャップユニット20が配置されている。メンテナンスユニット19は、パージを実行する際に記録部9の下方に水平移動し、記録ヘッドのインク吐出口から押出されたインクを拭き取り、拭き取られたインクを回収する。なお、パージとは、インク吐出口内の増粘インク、異物、気泡を排出するために、記録ヘッドのインク吐出口からインクを強制的に押し出す動作を言う。キャップユニット20は、記録ヘッドのインク吐出面をキャッピングする際に記録部9の下方に水平移動し、さらに上方に移動して記録ヘッドの下面に装着される。
図2は、記録部9の平面図である。記録部9は、ヘッドハウジング10と、ラインヘッド11Y、11M、11C、11Kとを備えている。ラインヘッド11Y~11Kは、駆動ローラー6a、従動ローラー6b、およびテンションローラー(図示せず)を含む複数のローラーに張架された無端状の第1搬送ベルト8の搬送面に対して、所定の間隔(例えば1mm)が形成される高さでヘッドハウジング10に保持される。駆動ローラー6aは、第1搬送ベルト8を用紙Pの搬送方向(矢印A方向)に走行させる。
ラインヘッド11Y~11Kは、複数(ここでは3個)の記録ヘッド17a~17cをそれぞれ有している。記録ヘッド17a~17cは、用紙搬送方向(矢印A方向)と直交する用紙幅方向(矢印BB′方向)に沿って千鳥状に配列されている。記録ヘッド17a~17cは、複数のインク吐出口18(ノズル)を有している。各インク吐出口18は、記録ヘッドの幅方向、つまり、用紙幅方向(矢印BB′方向)に等間隔で並んで配置されている。ラインヘッド11Y~11Kからは、記録ヘッド17a~17cのインク吐出口18を介して、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のインクが、第1搬送ベルト8で搬送される用紙Pに向かってそれぞれ吐出される。
図3は、記録部9のラインヘッド11Y~11Kを構成する記録ヘッド17a~17cの側面図、図4は、記録ヘッド17a~17cをインク吐出面F1側から見た平面図である。なお、記録ヘッド17a~17cは同一の形状および構成であるため、図3および図4では記録ヘッド17a~17cを一つの図で示している。図3および図4に示すように、記録ヘッド17a~17cのインク吐出面(ノズル面)F1には、インク吐出口18(図2参照)が多数配列された複数(ここでは4ブロック)のノズル領域Ra~Rdが設けられている。インク吐出面F1は、例えばSUS(ステンレス)によって形成されている。
各ラインヘッド11C~11Kを構成する記録ヘッド17a~17cには、それぞれ液供給機構(図示せず)から4色(シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック)のインクがラインヘッド11C~11Kの色毎に供給される。
各記録ヘッド17a~17cは、制御装置120(図1参照)からの制御信号により、外部コンピューターから受信した画像データに応じて、第1搬送ベルト8の搬送面に吸着保持されて搬送される用紙Pに向かってインク吐出口18からインクを吐出する。これにより、第1搬送ベルト8上の用紙Pにはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色のインクが重ね合わされたカラー画像が形成される。また、用紙搬送方向(矢印A方向)と直交する記録ヘッド17a~17cの長手方向(矢印BB′方向)の一端部には、クリーニング液を供給するクリーニング液供給部30が設けられている。クリーニング液供給部30には多数のクリーニング液供給口30aが形成されている。
プリンター100では、記録ヘッド17a~17cのインク吐出面F1を清浄にするために、長期間停止後の印字開始時および印字動作の合間には、全ての記録ヘッド17a~17cのインク吐出口18からインクを押出(パージ)するとともに、クリーニング液供給口30aからクリーニング液をクリーニング液供給面F2に供給し、ワイパー(図示せず)によりインク吐出面F1に吐出されたインクをクリーニング液と共に拭き取る記録ヘッド17a~17cの回復動作を実行し、次の印字動作に備える。インク吐出面F1から拭き取られたインクおよびクリーニング液はインク受け部(図示せず)によって回収される。
次に、プリンター100のヘッドユニット51の構成について説明する。図5は、ヘッドユニット51を上方から見た平面断面図である。図6は、ヘッドユニット51を構成するユニットフレーム52の斜視図である。図7は、ユニットフレーム52を構成するメインフレーム53の斜視図である。ヘッドユニット51は、記録ヘッド17a~17cと、記録ヘッド17a~17cを個別に着脱可能に保持するユニットフレーム52と、を備える。
記録ヘッド17a~17cは、用紙幅方向(矢印BB′方向)に沿ってユニットフレーム52の両側面に千鳥状に配列される。より詳細には、用紙搬送方向(矢印A方向)に対しユニットフレーム52の上流側に記録ヘッド17a、17cが保持され、下流側に記録ヘッド17bが保持される。
ユニットフレーム52は、メインフレーム53と第1補強部材55、第2補強部材57を有する。図7に示すように、メインフレーム53は、上下方向および用紙幅方向に延びて記録ヘッド17a~17cの側面に対向する平板状の本体部53aと、本体部53aの用紙幅方向の両端部を直角に折り曲げて形成された屈曲部53bを有する。本体部53aには、記録ヘッド17a~17cを支持する第1ヘッドマウント部材80a、第2ヘッドマウント部材80bが所定箇所に固定されている。第1ヘッドマウント部材80a、第2ヘッドマウント部材80bは、アルミダイキャストにより形成されたアルミブロック材である。
第1ヘッドマウント部材80aは、各記録ヘッド17a~17cの長手方向の一端部(矢印B′方向の端部)を水平方向に回転可能に支持する支軸ボス81(図16参照)を有する。第1ヘッドマウント部材80aによる記録ヘッド17a~17cの支持構造については後述する。
第2ヘッドマウント部材80bは、各記録ヘッド17a~17cの長手方向の他端部(矢印B方向の端部)を支持する。ヘッド角度調整機構60は、ユニットフレーム52に対して記録ヘッド17a~17cの端部(矢印B方向の端部)をRa方向またはRb方向に移動させることで、ユニットフレーム52に対する各記録ヘッド17a~17cの水平方向の角度調整(アライメント調整)を行う。ヘッド角度調整機構60の詳細な構成については後述する。
また、ヘッドユニット51は、長手方向の一端部(矢印B′方向の端部)がプリンター100の本体フレーム101(図12参照)に対して水平方向に回動可能に支持されている。ヘッドユニット51の長手方向の他端部(矢印B方向の端部)には、本体フレーム101に対するヘッドユニット51の角度調整を行うユニット角度調整機構110(図13参照)が配置されている。
図8および図9は、それぞれユニットフレーム52を構成する第1補強部材55、第2補強部材57の斜視図である。第1補強部材55は、金属板を所定の形状に折り曲げて形成されており、側壁部55aと、底面部55bと、第1連結片55cおよび第2連結片55dと、を有する。
側壁部55aは、メインフレーム53の本体部53aに固定される。底面部55bは、側壁部55aの下端部から一方側(図8の正面側)に水平方向に延設され、第1係合突起56a、56bと、第2係合突起56cと、ユニット位置決め孔59と、を有する。第1係合突起56a、56bは、それぞれ底面部55bの一方側(図8の左側)および他方側(図8の右側)の側端縁から突出しており、第2係合突起56cは側壁部55aの下端部から開口部55eを介して底面部55bと反対側(図8の背面側)に突出している。ユニット位置決め孔59は、第1補強部材55がユニットフレーム52の支点側(図6の左側)に装着されたとき本体フレーム101の支軸101a(図12参照)に係合する。
第1連結片55cおよび第2連結片55dは、それぞれ側壁部55aの上端部から一方側(図8の正面側)および他方側(図8の背面側)に水平方向に延設されている。第1連結片55cおよび第2連結片55dには、記録ヘッド17a~17cにインクやクリーニング液等の液体を供給するための流路構造体(図示せず)をユニットフレーム52にビス固定するためのビス穴58aが形成されている。側壁部55aと第2連結片55dとの稜線部分には、メインフレーム53の上端部に形成された位置決め突起53c(図7参照)に係合する第1係合穴55fが形成されている。
第2補強部材57は、金属板を所定の形状に折り曲げて形成されており、支持部57aと、上面部57bと、を有する。支持部57aは、メインフレーム53の本体部53aに固定される。支持部57aには、本体部53aに固定するためのビス穴58bが形成されている。上面部57bは、支持部57aの上端部から水平方向に延設され、ユニットフレーム52に流路構造体(図示せず)をビス固定するためのビス穴58aが形成されている。支持部57aと上面部57bとの稜線部分には、メインフレーム53の上端部に形成された位置決め突起53d(図7参照)に係合する第2係合穴57cが形成されている。
図10および図11は、それぞれメインフレーム53の回動支点側(図6の左側)および回動端側(図6の右側)の屈曲部53bに第1補強部材55を取り付けた状態を示す斜視図である。図10に示すように、メインフレーム53の回動支点側においては、位置決め突起53cに第1補強部材55の第1係合穴55fを係合させることでメインフレーム53に対し第1補強部材55を位置決めする。
これにより、第1補強部材55の側壁部55aの一方側(図8の左側)の側端縁が、本体部53aと屈曲部53bとの折り曲げ部分である稜線L1に沿って配置される。また、底面部55bの一方側(図8の左側)側端縁が屈曲部53bの内側面に沿って配置される。そして、第1補強部材55の第1係合突起56aを屈曲部53bに形成された係合穴53eに、第2係合突起56cを本体部53aに形成された係合穴53e(図7参照)に、それぞれ係合させる。この状態で、側壁部55aを本体部53aにビス固定して第1補強部材55の取り付けを完了する。
図11に示すように、メインフレーム53の回動端側においては、位置決め突起53cに第1補強部材55の第1係合穴55fを係合させることでメインフレーム53に対し第1補強部材55を位置決めする。これにより、第1補強部材55の側壁部55aの他方側(図8の右側)の側端縁が、本体部53aと屈曲部53bとの折り曲げ部分である稜線L1に沿って配置される。また、底面部55bの他方側(図8の右側)側端縁が屈曲部53bの内側面に沿って配置される。そして、第1補強部材55の第1係合突起56bを屈曲部53bに形成された係合穴53eに、第2係合突起56cを本体部53aに形成された係合穴53e(図7参照)に、それぞれ係合させる。この状態で、側壁部55aを本体部53aにビス固定して第1補強部材55の取り付けを完了する。
本実施形態では、メインフレーム53の本体部53aと屈曲部53bとの折り曲げ部分である稜線L1と、第1補強部材55の側壁部55aと底面部55bとの折り曲げ部分である稜線L2とが、互いに直交するように組み付けられている。また、第1補強部材55の底面部55bに形成された第1係合突起56a、56b、第2係合突起56cが、メインフレーム53の係合穴53eに挿入される。これにより、組み立てられたユニットフレーム52の両端部の上下方向および幅方向の剛性を高めることができる。
また、メインフレーム53の回動支点側と回動端側に同一形状の第1補強部材55を取り付けることで、異なる部材を取り付ける場合に比べて誤装着を抑制することができ、取り付け作業性が向上する。また、部材点数を削減することができ、部材の管理も容易となる。
図12は、ユニットフレーム52の回動支点側(図6の左側)とプリンター100の本体フレーム101との係合部分の構成を上方から見た平面図である。図12に示すように、ユニットフレーム52の回動支点側においては第1補強部材55のユニット位置決め孔59が本体フレーム101の支軸102に係合している。また、本体フレーム101にはユニットフレーム52に隣接して押圧部材103が配置されている。押圧部材103は2本のコイルバネ104によってユニットフレーム52に近づく方向に付勢されている。
この構成により、ユニットフレーム52が押圧部材103により回動端側(矢印B方向)に押圧され、5角形(ホームベース形)のユニット位置決め孔59の、頂点を挟んで隣接する二辺が支軸102に圧接される。従って、ユニットフレーム52の長手方向(矢印BB′方向)の位置決めを容易に、且つ確実に行うことができる。
図13は、ユニットフレーム52の回動端側に設けられるユニット角度調整機構110の構成を示す斜視図である。ユニット角度調整機構110は、ユニットフレーム52の回動端側の側面に近接して配置され、角度調整部材111と、圧縮バネ112と、操作部材113と、を備える。また、ユニットフレーム52は付勢機構(図示せず)によって支軸102(図12参照)を中心としてRa方向に付勢されている。
角度調整部材111は、水平方向に延びる棒状の部材であり、調整回転軸111aと、ヘッド接触部111bと、を有する。圧縮バネ112は、調整回転軸111aを中心として角度調整部材11を時計回り方向に付勢する。操作部材113は、本体フレーム101に回転可能に支持され、正方向または逆方向に回転させることで角度調整部材111の一端部に対し接触または離間する方向に移動する。
操作部材113を正回転させて角度調整部材111に接近する方向に移動させると、角度調整部材111の一端部が押圧され、角度調整部材111は圧縮バネ112の付勢力に抗して反時計回り方向に回転する。その結果、ユニットフレーム52はヘッド接触部111bに押圧されて付勢機構の付勢力に抗してRb方向に回転する。一方、操作部材113を逆回転させて角度調整部材11に対して離間する方向に移動させると、角度調整部材111は圧縮バネ112の付勢力によって時計回り方向に回転する。その結果、ヘッド接触部111bはユニットフレーム52から離間する方向に移動し、ユニットフレーム52は付勢機構の付勢力によってRa方向に回転する。
図14は、記録ヘッド17a~17cを構成するヘッド側フレーム70の斜視図である。ヘッド側フレーム70は、金属板を断面視コ字状に折り曲げて形成され、用紙幅方向(矢印BB′方向)に延びる平坦部70aと、平坦部70aの長手方向の側端縁から立ち上がる側面部70b、70cとを有する。ヘッド側フレーム70は、ユニットフレーム52に対し長手方向の一方側(図14の左奥側)を回動支点、他方側(図14の右手前側)を回動端として水平方向に回動可能に支持される。側面部70cの回動端側には、ユニットフレーム52に対するヘッド側フレーム70の水平方向(Ra、Rb方向)の角度を調整するための第1調整ネジ61が螺入されている。
図15は、ヘッド側フレーム70の回動支点側を下方から見た部分拡大図である。図15に示すように、平坦部70aの回動支点側の端部には、六角形のヘッド位置決め孔71と、後述する高さ調整ネジ75a、75bが螺入される調整ネジ取付孔72が形成されている。
図16は、ヘッド側フレーム70の回動支点側に配置される第1ヘッドマウント部材80aの斜視図である。第1ヘッドマウント部材80aは、支軸ボス81と、ビス孔83a~83cとを有する。支軸ボス81は、ヘッド側フレーム70のヘッド位置決め孔71に挿入されてヘッド側フレーム70の回動支点となる。ビス孔83aには第1ヘッドマウント部材80aに板バネ76を固定するためのビス77a(いずれも図18参照)が締結される。ビス孔83b(図18参照)には第1ヘッドマウント部材80aをメインフレーム53に固定するためのビス(図示せず)が締結される。ビス孔83cは支軸ボス81の軸中心に沿って形成され、記録ヘッド17a~17cを固定するためのヘッド固定ピン73(図18参照)が締結される。
図17は、ヘッド側フレーム70の回動支点側とユニットフレーム52との連結部分の構成を示す斜視図である。図18は、ヘッド側フレーム70の回動支点側とユニットフレーム52との連結部分を長手方向と直交する方向に切断した側面断面図である。図17および図18に示すように、ヘッド側フレーム70のヘッド位置決め孔71の上方から第1ヘッドマウント部材80aの支軸ボス81が挿入されている。また、ヘッド側フレーム70の下方からヘッド位置決め孔71を通過してヘッド固定ピン73が締結されている。ヘッド固定ピン73とヘッド側フレーム70との間にはヘッド固定バネ74が挟持されている。これにより、ヘッド側フレーム70はヘッド固定バネ74の付勢力によって第1ヘッドマウント部材80aに圧接されている。
また、ヘッド側フレーム70の調整ネジ取付孔72には、下方から高さ調整ネジ75a、75bが螺入されている。高さ調整ネジ75a、75bを正方向(時計回り方向)に回転させると、高さ調整ネジ75a、75bが上方に突出し、第1ヘッドマウント部材80aの下面を押し上げる。その結果、ヘッド側フレーム70はヘッド固定バネ74の付勢力に抗して下方へ移動する。高さ調整ネジ75a、75bを逆方向(反時計回り方向)に回転させると、高さ調整ネジ75a、75bが下方に退避し、ヘッド側フレーム70はヘッド固定バネ74の付勢力によって上方へ移動する。
また、第1ヘッドマウント部材80aのメインフレーム53と反対側の側面には板バネ76が装着されている。板バネ76の上端部はビス77aによって第1ヘッドマウント部材80aに固定され、板バネ76の下端部はヘッド側フレーム70の側面部70bの内側面に当接している。これにより、ヘッド側フレーム70が板バネ76の付勢力によってメインフレーム53から離間する方向に付勢されており、ユニットフレーム52とヘッド側フレーム70の搬送方向(矢印A方向)の位置関係を一定に維持することができる。
このとき、板バネ76からヘッド側フレーム70に押圧力F1が作用し、押圧力F1の反作用として板バネ76から第1ヘッドマウント部材80aに力F1′が加わる。即ち、第1ヘッドマウント部材80aとヘッド側フレーム70との間で作用、反作用の力関係が完結しており、メインフレーム53には板バネ76による力が直接作用しない。従って、メインフレーム53の変形を抑制することができる。
図19は、ヘッド側フレーム70の回動端側に配置される第2ヘッドマウント部材80bの斜視図である。図20は、第2ヘッドマウント部材80bに板バネ76を装着した状態を示す斜視図である。第2ヘッドマウント部材80bは、摺動部82と、ビス孔83a~83cとを有する。摺動部82は、第2ヘッドマウント部材80bの下方に一体形成される側面視L字状の部分であり、L字状の垂直部分に第2調整ネジ62が螺入されている。摺動部82は、第1調整ネジ61(図14参照)および第2調整ネジ62によるヘッド側フレーム70の角度調整を行う際に、平坦部70aに沿って摺動する。摺動部82の長手方向の両端部には、摺動板90(図25参照)を取り付けるための係合爪82aが形成されている。
ビス孔83a(図23参照)には第2ヘッドマウント部材80bに板バネ76を固定するためのビス77aが締結される。ビス孔83bには第2ヘッドマウント部材80bをメインフレーム53に固定するためのビス77b(図23参照)が締結される。ビス孔83cは摺動部82の下面中央に形成され、記録ヘッド17a~17cを固定するためのヘッド固定ピン73(図23参照)が締結される。
図21は、ヘッド側フレーム70の回動端側とユニットフレーム52との連結部分の構成を示す斜視図である。図22および図23は、ヘッド側フレーム70の回動端側とユニットフレーム52との連結部分を長手方向と直交する方向に切断した側面断面図である。図22および図23は、それぞれヘッド角度調整機構60および板バネ76を含む断面図である。図24は、ヘッド側フレーム70の回動端側とユニットフレーム52との連結部分を長手方向に沿って切断した側面断面図である。
図21~図24に示すように、第2ヘッドマウント部材80bのビス孔83cにはヘッド側フレーム70に形成された長穴状のヘッド位置決め孔78を通過してヘッド固定ピン73が締結されている。ヘッド固定ピン73とヘッド側フレーム70との間にはヘッド固定バネ74が挟持されている。これにより、ヘッド側フレーム70はヘッド固定バネ74の付勢力によって第2ヘッドマウント部材80bに圧接されている。
また、ヘッド側フレーム70には、下方から高さ調整ネジ75cが螺入されている。高さ調整ネジ75cを正方向(時計回り方向)に回転させると、高さ調整ネジ75cが上方に突出し、第2ヘッドマウント部材80bの下面を押し上げる。その結果、ヘッド側フレーム70はヘッド固定バネ74の付勢力に抗して下方へ移動する。高さ調整ネジ75cを逆方向(反時計回り方向)に回転させると、高さ調整ネジ75cが下方に退避し、ヘッド側フレーム70はヘッド固定バネ74の付勢力によって上方へ移動する。
ヘッド側フレーム70の回動支点側の高さ調整ネジ75a、75b(図18参照)と、高さ調整ネジ75cを個別に調整することで、記録ヘッド17a~17cの高さ、および垂直方向の角度調整が可能となる。なお、ヘッド側フレーム70の回動支点側には2本の高さ調整ネジ75a、75bが設けられているのに対し、ヘッド側フレーム70の回動端側には高さ調整ネジ75cのみが設けられている。これは、ヘッド側フレーム70の平坦部70aが高さ調整ネジ75a~75cの先端に当接することで、高さ調整ネジ75a~75cの先端(3点)を含む平面上に位置決めされるためである。
また、ヘッド側フレーム70と第2ヘッドマウント部材80bとの間にはヘッド角度調整機構60が設けられている。ヘッド角度調整機構60は、第1角度調整ネジ61と、第2角度調整ネジ62とで構成される。第1角度調整ネジ61は、ヘッド側フレーム70の側面部70cの、第2ヘッドマウント部材80bの摺動部82との対向面に設けられる。第1角度調整ネジ61は、側面部70cを垂直方向に貫通し、支軸ボス81と直交する搬送方向(矢印A方向)に沿って往復移動可能である。第1角度調整ネジ61は、例えば端部に六角穴やすり割りが設けられた止めネジで構成される。
第2角度調整ネジ62は、第2ヘッドマウント部材80bの摺動部82の、ヘッド側フレーム70の側面部70cとの対向面に設けられる。第2角度調整ネジ62は、摺動部82を垂直方向に貫通し、支軸ボス81と直交する搬送方向(矢印A方向)に沿って往復移動可能である。第2角度調整ネジ62は、例えば端部に六角穴やすり割りが設けられた止めネジで構成される。
第1角度調整ネジ61と第2角度調整ネジ62は、支軸ボス81と直交する搬送方向(矢印A方向)において互いに対向する位置に配置される。より詳細には、第1角度調整ネジ61と第2角度調整ネジ62は、ヘッドユニット51の長手方向(用紙幅方向、矢印BB′方向)および上下方向において互いに対向する位置に配置され、第1角度調整ネジ61と第2角度調整ネジ62とは、互いに同一軸上を往復移動する。
上記の構成によれば、ヘッドユニット51の組み立て時に、予め第2ヘッドマウント部材80bの第2角度調整ネジ62を所定位置に調整しておく。そして、各記録ヘッド17a~17cの第1角度調整ネジ61を所定位置に調整した後、記録ヘッド17a~17cをユニットフレーム52に装着する。これにより、記録ヘッド17a~17cのいずれかを交換する場合、交換の必要な記録ヘッド17a~17cを取り外した後、第2角度調整ネジ62を調整済のユニットフレーム52に対して、第1角度調整ネジ61が調整された新たな記録ヘッド17a~17cを装着するだけで交換作業が終了する。従って、記録ヘッド17a~17cの交換時におけるユニットフレーム52に対するアライメント調整を容易に行うことができる。
また、第2ヘッドマウント部材80bのメインフレーム53と反対側の側面には板バネ76が装着されている。板バネ76の上端部はビス77aによって第2ヘッドマウント部材80bに固定され、板バネ76の下端部はヘッド側フレーム70の側面部70bの内側面に当接している。これにより、ヘッド側フレーム70が板バネ76の付勢力によってメインフレーム53から離間する方向(摺動部82に近づく方向)に付勢されており、第1角度調整ネジ61と第2角度調整ネジ62の接触状態を維持することができる。
このとき、図23に示すように、板バネ76からヘッド側フレーム70に押圧力F1が作用し、押圧力F1の反作用として板バネ76から第2ヘッドマウント部材80bに力F1′が加わる。また、第2角度調整ネジ62から第1角度調整ネジ61(側面部70c)に押圧力F2が作用し、押圧力F2の反作用として第1角度調整ネジ61から第2角度調整ネジ62(第2ヘッドマウント部材80b)に力F2′が加わる。即ち、第2ヘッドマウント部材80bとヘッド側フレーム70との間で作用、反作用の力関係が完結しており、メインフレーム53には板バネ76による力が直接作用しない。従って、メインフレーム53の変形を抑制することができる。
図25は、ヘッド側フレーム70の回動端側と第2ヘッドマウント部材80bとの連結状態を示す斜視図である。図26は、第2ヘッドマウント部材80bの摺動部82に摺動板90を装着した状態を示す斜視図である。図25に示すように、ヘッド側フレーム70はヘッド固定バネ74により上方向に付勢されており、高さ調整ネジ75cの先端が摺動部82の下面に圧接されている。
高さ調整ネジ75cと摺動部82との摺動負荷が大きいと、ヘッド角度調整機構60による記録ヘッド17a~17cのアライメント調整時に第2ヘッドマウント部材80bが円滑に移動せず、アライメント調整を阻害する。そこで、図25および図26に示すように、第2ヘッドマウント部材80bの摺動部82の下面に摺動板90を装着している。
摺動板90は、例えばSUS(ステンレス)製の板金部材であり、長手方向の両端部が上方に折り曲げられている。折り曲げ部分には矩形状の開口からなる一対の被係合部90aが形成されている。摺動部82の係合爪82aを被係合部90aに係合させることで摺動板90が摺動部82の下面に装着される。摺動板90は、第2ヘッドマウント部材80bに対し上下方向にガタ(遊び)をもって装着されており、ヘッド固定ピン73およびヘッド固定バネ74を取り付けることで摺動板90が摺動部82の下面に密着する構造としている。なお、摺動板90の材質はSUS(ステンレス)に限らず、第2ヘッドマウント部材80bよりも摺動性および剛性の大きい材質であればよい。
摺動部82に摺動板90を設けることで、高さ調整ネジ75cとの接触による第2ヘッドマウント部材80bの傷付きや凹みを防止することができる。また、ヘッド角度調整機構60による記録ヘッド17a~17cのアライメント調整時に高さ調整ネジ75cと摺動板90とが摺動することで、高さ調整ネジ75cと摺動部82との摺動負荷が低減され、第2ヘッドマウント部材80bの追従性が向上する。従って、アライメント調整を円滑に、且つ精度よく行うことができる。
また、摺動板90は、第2ヘッドマウント部材80bにガタ(遊び)をもって装着されるため、第2ヘッドマウント部材80bおよび摺動板90の部品公差に係わらず摺動板90を第2ヘッドマウント部材80bに容易に装着することができ、組み立て作業性が向上する。さらに、第2ヘッドマウント部材80b側に係合爪82aを設け、摺動板90側に被係合部90aを設けることで、ヘッド固定ピン73およびヘッド固定バネ74を取り外して記録ヘッド17a~17cを単体で交換する際に、摺動板90が第2ヘッドマウント部材80bから落下せずに保持される。
本実施形態の構成によれば、ヘッドユニット51は、ユニットフレーム52の両側に並置された複数(本実施形態では3つ)の記録ヘッド17a~17cを備える。この構成によれば、例えば1つの記録ヘッド17aを交換する必要が生じた場合に、他の2つの記録ヘッド17b、17cは交換することなく、継続して使用し続けることができる。したがって、ヘッドユニット51の低コスト化を実現することが可能である。
また、第1ヘッドマウント部材80aおよび第2ヘッドマウント部材80bのメインフレーム53と反対側の側面には、ユニットフレーム52とヘッド側フレーム70の搬送方向(矢印A方向)の位置関係を一定に維持する板バネ76が装着されている。このとき、板バネ76からヘッド側フレーム70に押圧力F1が作用し、押圧力F1の反作用として板バネ76から第1ヘッドマウント部材80aまたは第2ヘッドマウント部材80bに力F1′が加わるため、第1ヘッドマウント部材80aまたは第2ヘッドマウント部材80bとヘッド側フレーム70との間で作用、反作用の力関係が完結している。その結果、メインフレーム53には板バネ76による力が直接作用しないため、メインフレーム53の変形を抑制することができる。
また、第2ヘッドマウント部材80bの摺動部82に摺動板90を装着することで、高さ調整ネジ75cによる第2ヘッドマウント部材80bの傷付きや凹みを防止することができる。また、記録ヘッド17a~17cのアライメント調整時に高さ調整ネジ75cと摺動板90とが摺動することで、高さ調整ネジ75cと摺動部82との摺動負荷が低減されるため、アライメント調整を円滑に、且つ精度よく行うことができる。
また、プリンター100は、用紙Sに画像の記録を行う上記構成のヘッドユニット51を備える。この構成によれば、プリンター100は、不具合が生じた記録ヘッド17a~17cのみを個別に交換することが可能であり、低コスト化が図られた構成となる。
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、1つのヘッドユニット51に3つの記録ヘッド17a~17cが装着された構成について説明したが、例えばヘッドユニット51に2つまたは4つ以上の記録ヘッドが装着される構成であってもよい。
本発明は、着脱可能な記録ヘッドを備えたヘッドユニットおよびヘッドユニットを備えたインクジェットプリンターなどのインクジェット記録装置に利用可能である。
5 第1ベルト搬送部
8 第1搬送ベルト
9 記録部
17a~17c 記録ヘッド
51 ヘッドユニット
52 ユニットフレーム
53 メインフレーム
55 第1補強部材
57 第2補強部材
60 ヘッド角度調整機構
61 第1角度調整ネジ
62 第2角度調整ネジ
70 ヘッド側フレーム
70a 平坦部
70b、70c 側面部
73 ヘッド固定ピン
74 ヘッド固定バネ
75a~75c 高さ調整ネジ
76 板バネ(付勢部材)
80a 第1ヘッドマウント部材
80b 第2ヘッドマウント部材
81 支軸ボス
82 摺動部
82a 係合爪
90 摺動板
90a 被係合部
100 プリンター(インクジェット記録装置)
P 用紙(記録媒体)
8 第1搬送ベルト
9 記録部
17a~17c 記録ヘッド
51 ヘッドユニット
52 ユニットフレーム
53 メインフレーム
55 第1補強部材
57 第2補強部材
60 ヘッド角度調整機構
61 第1角度調整ネジ
62 第2角度調整ネジ
70 ヘッド側フレーム
70a 平坦部
70b、70c 側面部
73 ヘッド固定ピン
74 ヘッド固定バネ
75a~75c 高さ調整ネジ
76 板バネ(付勢部材)
80a 第1ヘッドマウント部材
80b 第2ヘッドマウント部材
81 支軸ボス
82 摺動部
82a 係合爪
90 摺動板
90a 被係合部
100 プリンター(インクジェット記録装置)
P 用紙(記録媒体)
Claims (7)
- 記録媒体上にインクを吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを構成するヘッド側フレームと、
前記記録媒体の搬送方向と直交する幅方向に沿って起立する平板状のメインフレームの両側面に、それぞれ1つ以上の前記記録ヘッドを保持するユニットフレームと、
前記メインフレームに固定され、前記ヘッド側フレームの前記幅方向の一端部を揺動可能に支持する支軸を有する第1ヘッドマウント部材と、
前記メインフレームに固定され、前記ヘッド側フレームの前記幅方向の他端部を支持する第2ヘッドマウント部材と、
前記第2ヘッドマウント部材に対する前記ヘッド側フレームの水平方向の位置を変更することにより前記ユニットフレームに対する前記記録ヘッドの水平方向の角度を調整するヘッド角度調整機構と、
を備えたヘッドユニットにおいて、
前記ヘッド側フレームと前記第1ヘッドマウント部材および前記第2ヘッドマウント部材との間には、前記第1ヘッドマウント部材または前記第2ヘッドマウント部材を前記メインフレーム側に付勢する付勢部材が配置されており、
前記付勢部材から前記ヘッド側フレームに作用する押圧力と、前記押圧力の反作用として前記付勢部材から前記第1ヘッドマウント部材または前記第2ヘッドマウント部材に加わる力との関係が、前記第1ヘッドマウント部材または前記第2ヘッドマウント部材と前記ヘッド側フレームとの間で完結していることを特徴とするヘッドユニット。 - 前記ヘッド側フレームは、前記幅方向に延びる平坦部と、前記平坦部の長手方向の側端縁から立ち上がる一対の側面部とを有する断面視コ字状であり、
前記付勢部材は、一端部が前記第1ヘッドマウント部材または前記第2ヘッドマウント部材に固定され、他端部が前記ヘッド側フレームの前記メインフレームと反対側の前記側面部の内側面に押圧される板バネであることを特徴とする請求項1に記載のヘッドユニット。 - 前記ヘッド側フレームを前記第1ヘッドマウント部材または前記第2ヘッドマウント部材に近づく方向に付勢するヘッド固定バネを備え、
前記ヘッド側フレームは、前記ヘッド固定バネの付勢力によって前記平坦部が前記第1ヘッドマウント部材および前記第2ヘッドマウント部材に圧接されており、前記ヘッド角度調整機構による前記記録ヘッドの角度調整時に前記平坦部が前記第2ヘッドマウント部材の摺動部に沿って摺動し、
前記平坦部が摺動する前記摺動部の下面には、前記第2ヘッドマウント部材よりも摺動性および剛性の大きい摺動板が配置されることを特徴とする請求項2に記載のヘッドユニット。 - 前記ヘッド側フレームには、前記第1ヘッドマウント部材または前記第2ヘッドマウント部材に対して接離方向に往復移動することで前記第2ヘッドマウント部材に対する前記ヘッド側フレームの垂直方向の位置を変更する高さ調整ネジが設けられており、
前記高さ調整ネジは、前記ヘッド固定バネにより前記摺動板を介して前記第2ヘッドマウント部材に圧接されることを特徴とする請求項3に記載のヘッドユニット。 - 前記摺動部には、前記摺動板に形成された被係合部に係合する係合爪が設けられており、前記ヘッド側フレームを取り外した状態で、前記係合爪と前記被係合部との係合により前記摺動板が前記摺動部に保持されることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のヘッドユニット。
- 前記ヘッド角度調整機構は、
前記第2ヘッドマウント部材の前記側面部との対向面に設けられ、前記側面部に対して接離方向に往復移動可能な第1角度調整ネジと、
前記側面部の前記第2ヘッドマウント部材との対向面に設けられ、前記第2ヘッドマウント部材に対して接離方向に往復移動可能な第2角度調整ネジと、
を備え、
前記第1角度調整ネジと前記第2調整ネジとは同一軸上を往復移動することを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれかに記載のヘッドユニット。 - 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のヘッドユニットを備えるインクジェット記録装置。
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