JP4400159B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドを含むインクジェット記録装置に関する。

ペンを搭載したキャリッジをベルトで牽引することでペンを移動させながら、ペンで用紙に記録を行うプロッタが知られている。かかるプロッタにおいてキャリッジを一方向に往復移動させる技術として、特許文献１には、キャリッジを２本のガイドレールで支持するものが開示されている。この技術をシリアルプリンティングタイプのインクジェットプリンタに適用すると、インクジェットヘッドの取り付けられたキャリッジが２本のガイド棒に支持されつつガイドレールに沿って往復動する構成が得られる。この場合、インクジェットヘッドのインク吐出面から記録媒体の搬送面までの距離は、一定となる。

特許第２７９７６３７号公報

ところが、インクジェットプリンタに用いられる記録媒体の厚みは様々である。したがって、インク吐出面からこれに対向する記録媒体の表面までの距離は、記録媒体の厚みに応じて変動する。そのために、記録媒体の厚みが変わると印字品質も変わり、印字品質が不安定となってしまう。

本発明の主な目的は、記録媒体の厚みに拘わらず高い品質での印字が可能なインクジェット記録装置を提供することである。

本発明のインクジェット記録装置は、複数のノズルが配列されたインク吐出面を有するインクジェットヘッドと、記録媒体が搬送される搬送面を形成する媒体搬送機構と、前記インク吐出面が前記搬送面と対向するように前記インクジェットヘッドが取り付けられたキャリッジと、前記キャリッジを支持しており且つ前記媒体搬送機構による記録媒体の搬送方向と交差する方向に延在する一対の平行なガイド棒と、前記一対のガイド棒の両端を偏心位置でそれぞれ支持する互いに同じ大きさを有する４つのギアと、前記ギアを回転可能に軸支する支持部材と、前記一対のガイド棒の一端を支持する一対の前記ギアとそれぞれ噛み合い且つ前記ギアの回転方向にスライド可能なラックとを含むガイド駆動機構であって、前記一対のギアとそれぞれ噛み合うラック同士が、同時に同じだけスライドするように連結され、前記４つのギアの回転中心から前記偏心位置までの距離は全て同じであると共に、前記４つのギアにおける前記偏心位置の回転位相は全て同じであり、前記ラックのスライドによって前記一対のギアを同時に回転させることで、前記インク吐出面と前記搬送面との距離が変化する方向に前記一対のガイド棒を移動させるガイド駆動機構とを備えている。
別の観点において、本発明のインクジェット記録装置は、複数のノズルが配列されたインク吐出面を有するインクジェットヘッドと、記録媒体が搬送される搬送面を形成する媒体搬送機構と、前記インク吐出面が前記搬送面と対向するように前記インクジェットヘッドを保持するキャリッジと、前記キャリッジを支持しており且つ前記媒体搬送機構による記録媒体の搬送方向と交差する方向に延在する一対の平行なガイド棒と、前記一対のガイド棒の一端を偏心位置で支持する互いに同じ大きさを有する２つのギアと、前記一対のガイド棒の他端を偏心位置で支持する２つの偏心カムと、前記ギア及び前記偏心カムを回転可能に軸支する支持部材と、前記２つのギアと噛み合い且つ前記ギアの回転方向にスライド可能なラックとを含むガイド駆動機構であって、前記一対のギアとそれぞれ噛み合うラック同士が、同時に同じだけスライドするように連結され、前記２つのギアと前記２つの偏心カムのそれぞれの回転中心から偏心位置までの距離が全て同じであると共に、前記２つのギアと前記２つの偏心カムにおけるそれぞれの前記偏心位置の回転位相が全て同じであり、前記ラックのスライドによって前記２つのギアを同時に回転させることで、前記インク吐出面と前記搬送面との距離が変化する方向に前記一対のガイド棒を移動させるガイド駆動機構とを備えている。

これによると、インク吐出面からこれに対向する記録媒体の表面までの距離を一定に保つことが可能となる。したがって、様々な厚みの記録媒体に対して高い品質の印字を施すことができる。また、厚みが相当に大きい記録媒体を用いたとしても、記録媒体がインクジェットヘッドのインク吐出面に擦れたり引っ掛かったりしにくくなるために、記録媒体の汚れやジャムが発生するのを抑制できる。
また、ギアの偏心位置でガイド棒を支持するという簡単な構成で、インク吐出面と搬送面とのギャップ調整が可能となっており、実用性に優れている。しかも、ラックをスライドさせるだけであって、操作性の面でも優れている。さらに、ラックは４つのギア又は２つのギアと２つの偏心カムを同時に回転させることができるため、操作がさらに容易となっている。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンタ１は、キャリッジ２０が図１中左右に往復移動するシリアルプリンティングタイプである。キャリッジ２０は、多数のノズルがマトリクス状に配列されたインク吐出面２１ａが水平となるように、２つのインクジェットヘッド２１を支持している。インクジェットヘッド２１は平面形状が矩形であって、その長手方向はキャリッジ２０の移動方向と直交している。インクジェットヘッド２１は、例えば１０ｃｍ程度又はそれ以上の長さを有しており、ノズルが１列又は２列にインライン状に配列されたものと比べて長尺である。なお、図１において、後述する搬送ベルト２５などの媒体搬送機構の図示を省略している。

図３に示すように、インクジェットヘッド２１の長手方向に沿ったキャリッジ２０の両端付近には、断面円形の孔２０ａ、２０ｂがそれぞれ設けられている。孔２０ａ、２０ｂには、キャリッジ２０をスライド可能に支持するように円柱状のガイド棒１８、１９が嵌挿されている。ガイド棒１８、１９は、それぞれ、両端において、搬送ベルト２５の外側に互いに平行となるように鉛直方向に立設されたプレートである側部フレーム２、３に支持されている。後述するように、ガイド棒１８、１９は、その高さが変更可能なように側部フレーム２、３に支持されている。側部フレーム２、３同士は、正面フレーム４によって連結されている。

側部フレーム２の外側においてガイド棒１８、１９と同じ高さ位置には、ガイド棒１８、１９と直交するようにキャリッジ駆動軸５が軸支されている。側部フレーム３の外側においてガイド棒１８、１９と同じ高さ位置には、ガイド棒１８、１９と直交するように連結軸６が軸支されている。つまり、２本の軸５、６は、記録媒体である用紙を搬送する方向（以下、「用紙搬送方向」）と平行な方向に配置されている。

正面フレーム４には、ガイド棒１８、１９よりも下方においてキャリッジ駆動モータ７が取り付けられている。キャリッジ駆動モータ７の出力軸８には、プーリ９が嵌め込まれることによって固定されている。このプーリ９と、キャリッジ駆動軸５の一端に嵌め込まれることによって固定されたプーリ１０との間にエンドレスベルト１１が架け渡されることで、出力軸８の回転に伴ってキャリッジ駆動軸５が回転する。

キャリッジ駆動軸５には、歯付きの２つの駆動プーリ１２、１３が固定されている。連結軸６にも、駆動プーリ１２、１３と対応する位置に歯付きの２つの従動プーリ１４、１５が固定されている。駆動プーリ１２と従動プーリ１４との間、及び、駆動プーリ１３と従動プーリ１５との間には、それぞれ、エンドレスベルトであるキャリッジ駆動ベルト１６、１７が架け渡されている。キャリッジ駆動ベルト１６、１７は、ガイド棒１８、１９と同じ高さをこれらと平行に延在している。４つのプーリ１２、１３、１４、１５は、全て同じ外径を有している。したがって、キャリッジ駆動モータ７を正逆駆動することで、キャリッジ駆動ベルト１６、１７を、図１中時計回り及び反時計回りのいずれの方向にも同じ速さで回転駆動することができる。

図２及び図３に示すように、キャリッジ２０の孔２０ａ、２０ｂよりも外側には、固定部２３、２４が設けられている。キャリッジ２０は、固定部２３、２４においてキャリッジ駆動ベルト１６、１７に固定されている。したがって、キャリッジ駆動モータ７を正逆駆動することで、キャリッジ２０をガイド棒１８、１９に沿った方向（図２の太線矢印方向）に往復移動させることができる。このように、２本のガイド棒１８、１９を用いることによって、長尺のインクジェットヘッド２１を支持するキャリッジ２０が安定して走行できるようになっている。

図２及び図３に二点鎖線で示すように、インクジェットヘッド２１のインク吐出面に対向する位置には、記録媒体をガイド棒１８、１９と直交する方向に搬送するためのエンドレスベルトである搬送ベルト２５の搬送面２５ａが設けられている。搬送ベルト２５は、２つのローラ２６、２７に巻き掛けられている。一方のローラ２６にモータ（図示せず）からの駆動力が伝達されることによって、搬送ベルト２５の搬送面２５ａに記録媒体を保持しながら、記録媒体を搬送面２５ａに沿って図２及び図３に描かれた白抜き矢印方向に搬送できるようになっている。

次に、ガイド棒１８、１９の支持構成について、図４及び図５をさらに参照して説明する。図２に示すように、ガイド棒１８、１９の両端部には、その内側部分よりも外径が小さくなった円柱状の差し込み部１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂが設けられている。差し込み部１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂは、その内側部分と同心となっている。

図５に示すように、差し込み部１９ａは、側部フレーム３に形成された軸支孔３３（差し込み部１９ａの外径よりも大きくガイド棒１９の外径よりも小さい径を有する）に挿入されて、全体が側部フレーム３から外部に突出している。軸支孔３３から突出した差し込み部１９ａは、回転部材であるギア３０に形成された支持孔３４に圧入されている。支持孔３４は、ギア３０の回転中心に対して偏心した位置を中心位置としている。

ギア３０は、外周に歯が設けられた歯部３１と、歯部３１から軸方向に突出したボス部３２とから構成されている。ボス部３２は、側部フレーム３に形成された軸支孔３３の内周面と差し込み部１９ａの外周面との間に位置している。差し込み部１８ａ、１８ｂ、１９ｂについても、差し込み部１９ａが側部フレーム３に支持されているのと同様の構成でギア３０を用いて側部フレーム２、３に支持されている。

図４及び図５に示すように、側部フレーム３には、その外側であってギア３０より上方において、用紙搬送方向に沿う向きに細長いＬ字型バー３５が支持されている。Ｌ字型バー３５は断面「Ｌ」字状であって、その両端部には、用紙搬送方向に沿う向きに長い２つの長孔３６が穿設されている。各長孔３６には、長孔３６の幅よりもやや小さい外径を有するボス部材３７が嵌め込まれている。そして、ボス部材３７に嵌挿されたネジ３８が側部フレーム３に固定されることによって、Ｌ字型バー３５は、長孔３６の長さ分だけ、側部フレーム３に対して用紙搬送方向に沿う向きに変位できるようになっている。Ｌ字型バー３５の移動方向両側には、Ｌ字型バー３５の移動を規制することによってＬ字型バー３５の移動範囲を画定するためのストッパ３９、４０が配置されている。

Ｌ字型バー３５の両端近傍の下側面には、長孔３６よりも長い範囲に亘ってラック４１が形成されている。ラック４１は、ギア３０の外周に形成された歯部３１と噛み合っている。この結果、差し込み部１８ａに取り付けられたギア３０と差し込み部１９ａに取り付けられたギア３０とが、Ｌ字型バー３５を介して連結される形となる。つまり、Ｌ字型バー３５が左右に移動するに連れて、２つのギア３０は共に回転する。なお、これら２つのギア３０を連結する際には、支持孔３４の回転位相が一致するように調整が行われている。

Ｌ字型バー３５の長手方向中央側には上方向に突出するほぼ円柱状のツマミ４２が設けられている。したがって、ツマミ４２を手で掴んで左右に移動させることで、Ｌ字型バー３５をその長手方向に沿って簡易にスライドさせることができるようになっている。

本実施の形態では、側部フレーム２には、Ｌ字型バー３５と同様の部材が取り付けられていない。したがって、差し込み部１８ｂに取り付けられたギア３０と差し込み部１９ｂに取り付けられたギア３０とは連結されていない。したがって、これら２つのギア３０は、外周面に歯部を有していない単なる偏心カムであってもよい。しかしながら、側部フレーム２にＬ字型バー３５と同様の部材が取り付けられる場合には、当該部材が、差し込み部１８ｂに取り付けられたギア３０と差し込み部１９ｂに取り付けられたギア３０とを連結してもよい。

上述したようなガイド棒１８、１９の支持構成が採用されているために、Ｌ字型バー３５のスライドに伴って、インクジェットヘッド２１のインク吐出面２１ａと搬送面２５ａとの間の距離を変化させることができる。以下、Ｌ字型バー３５に取り付けられたツマミ４２を操作したときの動作について、図６、図７を参照しながら説明する。

図４における差し込み部１９ａ付近の拡大側面図である図６に示すように、差し込み部１９ａ及びガイド棒１９の中心Ａ１はギア３０の中心Ｏからずれている。したがって、Ｌ字型バー３５のスライドによってギア３０が回転したとき、差し込み部１９ａ及びガイド棒１９の中心はＡ１からＡ２へと移動する。これに伴って、ガイド棒１９は、破線で描かれた位置から二点鎖線で描かれた位置へと移動する。この移動に伴い、ガイド棒１９の高さが変位量Ｈだけ変化する。ガイド棒１９と２つのギア３０及びＬ字型バー３５を介して連結されたガイド棒１８も、ガイド棒１９と同じ方向に同じだけ移動する。そのため、２本のガイド棒１８、１９によって支持されたキャリッジ２０は、ガイド棒１８、１９の高さ変位量Ｈ分だけ、その高さを変えることになる。このようにして、インクジェットヘッド２１のインク吐出面２１ａと搬送面２５ａとの間の距離（図７に示すギャップＧ）を変化させることができる。

図７には、Ｌ字型バー３５のツマミ４２を右から左に動かしたときの様子が示されている。図７の状態では、ツマミ４２が右側位置にある。このとき、インク吐出面２１ａと搬送面２５ａとの間のギャップ（図７において符号”Ｇ”で示す）は、比較的狭い。この状態からツマミ４２を左側に動かすと、Ｌ字型バー３５も一体的に移動し、Ｌ字型バー３５に形成されたラック４１が２つのギア３０を同時に回転させる。すると、上述したように、ギア３０の回転に伴って２本のガイド棒１８、１９の高さが同時に変位量Ｈ分だけ変化する。キャリッジ２０は、ガイド棒によって支持されているため、ガイド棒１８、１９の高さ変位量Ｈと同じだけギャップＧが拡大する。

上述のように構成されたインクジェットプリンタ１における記録媒体への印字動作について、簡単に説明する。初期状態では、予めツマミ４２を操作してインク吐出面２１ａと搬送面２５ａとの間の距離を調整し、印字が施される記録媒体の厚みに拘わらず、インク吐出面２１ａから記録媒体の表面までの距離を所定距離としておく。印字動作が開始されると、図２及び図３の図中左方にある給紙カセット（図示せず）から搬送ベルト２５に送られた記録媒体は、搬送ベルト２５の回転に伴って、インクジェットヘッド２１の下面つまりインク吐出面２１ａと搬送ベルト２５の上面つまり搬送面２５ａとの間に形成されたギャップＧを通過する。これと並行して、キャリッジ２０が記録媒体の幅方向（図２の太線矢印方向）に往復走行しながら、インク吐出面２１ａに形成されたノズルからインクが吐出される。この結果、記録媒体の上面に所望の画像が形成される。

以上のように、本実施の形態によると、インク吐出面２１ａと搬送面２５ａとのギャップを、両者の平行度を保ちながら調整することが可能となる。したがって、厚みが大きい記録媒体に対してはインク吐出面２１ａと搬送面２５ａとのギャップを大きくし、厚みの小さい記録媒体に対してはインク吐出面２１ａと搬送面２５ａとのギャップを小さくすることによって、インク吐出面２１ａと記録媒体表面との距離を一定に調整することが可能となる。そのため、単なる一枚物の記録媒体及び２枚重ねの封筒のような、厚みの異なる記録媒体のいずれに対しても、高い印字品質で印字を施すことが可能となる。また、厚みが相当に大きい記録媒体を用いる場合であっても、記録媒体がインクジェットヘッド２１のインク吐出面２１ａに擦れたり引っ掛かったりするのを防止することができる。したがって、記録媒体の汚れやジャムの発生を大幅に少なくすることが可能となる。

また、ギア３０の偏心位置でガイド棒１８、１９を支持するという簡単な構成で、インク吐出面２１ａと搬送面２５ａとのギャップ調整が可能となっており、実用性に優れている。しかも、Ｌ字型バー３５をスライドさせるだけであって、操作性の面でも優れている。また、Ｌ字型バー３５にラック４１が形成されているために、ラック４１とギア３０の歯部３１との噛み合いでギア３０が回転することになり、信頼性が高い。

さらに、Ｌ字型バー３５は２つのギア３０を同時に回転させることができるため、操作がさらに容易となっている。加えて、Ｌ字型バー３５にはツマミ４２が設けられているので、ユーザが操作しやすくなっている。また、ガイド棒１８、１９が両端においてそれぞれギア３０に支持されているので、ガイド棒１８、１９の高さが変動することがほとんどなく、その高さ安定性に優れている。

しかも、ガイド棒１８、１９と平行なキャリッジ駆動ベルト１６、１７でキャリッジ２０を移動させることができるので、インク吐出面２１ａと搬送面２５ａとのギャップがキャリッジ２０の場所によって変動することがほとんど生じない。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述した実施の形態では、記録媒体を搬送する搬送機構としてベルト２５を有するものを採用したが、搬送手段としてはこれに限るものではなく、円柱面を搬送面として有するローラや、ローラ対によって記録媒体を挟みつつ搬送する機構としてもよい。また、Ｌ字型バー３５が各ギア３０ごとに設けられていて、２つのギア３０を連結していなくてもよい。

さらに、ガイド棒を移動させる機構としては、上述したような機構に限らず、様々な機構を採用することができる。また、記録媒体としては、紙、プラスチックフィルムなどが使用可能である。要は可撓性を有するシート状のものであって、その一側の面にインクジェットヘッドによる画像記録が可能なものであれば良い。また、Ｌ字型バー３５に代えて、例えば、２つのギア３０に無端ベルトを巻き掛けることによって、２つのギア３０を連結してもよい。また、上述した実施の形態では、インクジェットプリンタを例に本発明を説明したが、本発明は、インクジェットヘッドを搭載したＦＡＸやコピー機などの印刷機器にも適用可能である。

本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略正面図である。 図１に示すインクジェットプリンタの底面図である。 図１に示すインクジェットプリンタに含まれるキャリッジ付近の側面図である。 図１に示すインクジェットプリンタの部分側面図である。 ガイド棒の一端付近における図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図４に描かれたギア付近の拡大側面図である。 図１に示すインクジェットプリンタの側面図である。

１ インクジェットプリンタ
２、３ 側部フレーム
４ 正面フレーム
５ キャリッジ駆動軸
６ 連結軸
７ キャリッジ駆動モータ
８ 出力軸
９、１０ プーリ
１１ エンドレスベルト
１２、１３ 駆動プーリ
１４、１５ 従動プーリ
１６、１７ キャリッジ駆動ベルト
１８、１９ ガイド棒
１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ 差し込み部
２０ キャリッジ
２０ａ、２０ｂ 孔
２１ インクジェットヘッド
２１ａ インク吐出面
２３、２４ 固定部
２５ 搬送ベルト
２５ａ 搬送面
２６、２７ ローラ
３０ ギア
３１ 歯部
３２ ボス
３３ 軸支孔
３４ 支持孔
３５ Ｌ字型バー
３６ 長孔
３７ ボス部材
３８ ネジ
３９、４０ ストッパ
４１ ラック
４２ ツマミ

Claims (5)

1. 複数のノズルが配列されたインク吐出面を有するインクジェットヘッドと、
   記録媒体が搬送される搬送面を形成する媒体搬送機構と、
   前記インク吐出面が前記搬送面と対向するように前記インクジェットヘッドが取り付けられたキャリッジと、
   前記キャリッジを支持しており且つ前記媒体搬送機構による記録媒体の搬送方向と交差する方向に延在する一対の平行なガイド棒と、
   前記一対のガイド棒の両端を偏心位置でそれぞれ支持する互いに同じ大きさを有する４つのギアと、前記ギアを回転可能に軸支する支持部材と、前記一対のガイド棒の一端を支持する一対の前記ギアとそれぞれ噛み合い且つ前記ギアの回転方向にスライド可能なラックとを含むガイド駆動機構であって、前記一対のギアとそれぞれ噛み合うラック同士が、同時に同じだけスライドするように連結され、前記４つのギアの回転中心から前記偏心位置までの距離は全て同じであると共に、前記４つのギアにおける前記偏心位置の回転位相は全て同じであり、前記ラックのスライドによって前記一対のギアを同時に回転させることで、前記インク吐出面と前記搬送面との距離が変化する方向に前記一対のガイド棒を移動させるガイド駆動機構とを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記ガイド駆動機構は、前記一対のガイド棒の他端を支持する一対の前記ギアとそれぞれ噛み合い且つ前記ギアの回転方向にスライド可能な別のラックを含んでいる請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記ラックを両端に有し且つつまみが取り付けられている棒状部材を有する請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記一対のガイド棒に沿って前記キャリッジを往復移動させるキャリッジ駆動機構をさらに備え、
   前記キャリッジ駆動機構が、前記ガイド棒と直交する方向の回転軸を有する複数対のプーリであって、各対をなす２つのプーリが前記ガイド棒に沿って離隔している複数対のプーリと、前記複数対のプーリに架け渡された複数のキャリッジ駆動ベルトとを含んでいる請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 複数のノズルが配列されたインク吐出面を有するインクジェットヘッドと、
   記録媒体が搬送される搬送面を形成する媒体搬送機構と、
   前記インク吐出面が前記搬送面と対向するように前記インクジェットヘッドを保持するキャリッジと、
   前記キャリッジを支持しており且つ前記媒体搬送機構による記録媒体の搬送方向と交差する方向に延在する一対の平行なガイド棒と、
   前記一対のガイド棒の一端を偏心位置で支持する互いに同じ大きさを有する２つのギアと、前記一対のガイド棒の他端を偏心位置で支持する２つの偏心カムと、前記ギア及び前記偏心カムを回転可能に軸支する支持部材と、前記２つのギアと噛み合い且つ前記ギアの回転方向にスライド可能なラックとを含むガイド駆動機構であって、前記一対のギアとそれぞれ噛み合うラック同士が、同時に同じだけスライドするように連結され、前記２つのギアと前記２つの偏心カムのそれぞれの回転中心から偏心位置までの距離が全て同じであると共に、前記２つのギアと前記２つの偏心カムにおけるそれぞれの前記偏心位置の回転位相が全て同じであり、前記ラックのスライドによって前記２つのギアを同時に回転させることで、前記インク吐出面と前記搬送面との距離が変化する方向に前記一対のガイド棒を移動させるガイド駆動機構とを備えているインクジェット記録装置。

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