JP4671884B2

JP4671884B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4671884B2
Application number: JP2006042951A
Authority: JP
Inventors: 雅統楠; 勉佐々木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: JP2007216645A

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に２つの液体収容手段間で液体を給送する画像形成装置に関する。

一般に、プリンタ／ファックス／コピア或いはこれらの機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを用いて、被記録媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、液体が付着するもの意味であり、記録媒体、転写材なども同義で使用する。）を搬送しながら、記録液の液滴（以下、インク滴ともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なう液体吐出方式の画像形成部を搭載したものが知られている。

このような液体吐出方式の画像形成装置において、記録ヘッドに対して記録液を供給する方式には、記録ヘッドを搭載するキャリッジに記録液を収容した記録液収容手段である記録液カートリッジを着脱自在に装着し、この記録液カートリッジから記録ヘッドに記録液を供給する方式と、キャリッジ上に記録ヘッドに記録液を供給する記録液収容手段である小容量のヘッドタンク（サブタンクともいう。）を搭載し、記録液収容手段である大容量の記録液カートリッジ（メインタンク）を装置本体側に交換可能に装着し、ヘッドタンクに装置本体側の記録液カートリッジから記録液（インク）を補充供給する方式とが知られている。
特開２００５−１４４７０９号公報

上記特許文献１には、装置本体の前側に配設した記録液カートリッジを交換可能に装着する供給ユニットと、キャリッジに搭載された記録ヘッドに記録液を供給するヘッドタンクとを、可撓性を有する供給チューブを介して接続し、供給ユニットに供給ポンプを備えて、記録液カートリッジから供給チューブを介してヘッドタンクに記録液を供給する構成の画像形成装置が記載されている。

そして、この画像形成装置では、図７に模式的に示すように、供給ユニット５０１の背面側に供給チューブ５０２の一端部を接続し、装置本体の後板５０６に沿って供給チューブ５０２を這い回し、キャリッジ５０３の移動方向に沿って略Ｕ字状に供給チューブを配設し、キャリッジ５０３の前面側からヘッドタンク５０４に供給チューブ５０２の他端部を接続するようにし、更に、キャリッジ５０３を案内する主ガイド部材５０５に近い後板５０６に取り付けた保持部材５０７で供給チューブ５０２の途中部分を保持している。

上述した特許文献１に記載の装置のように供給チューブを配設した場合、供給チューブの他端部がキャリッジを案内する主ガイドロッドから離れた位置でヘッドタンクに接続されるため、図１０に示すように、キャリッジを主ガイド部材に対して回転させる方向の力Ｆが掛かるようになる。

そのため、主ガイド部材とキャリッジとの間のガタが大きいと、記録ヘッドに傾きが生じることになる。この場合、記録ヘッドの液滴を吐出するノズルの列（ノズル列）は通常用紙送り方向（キャリッジの走査方向と直交する方向）にそって配置されるので、記録ヘッドに傾きが生じると各ノズルの位置が主走査方向でずれることになる。また、異なる色の液滴を吐出する複数のノズル列を有する場合には、用紙送り方向で各色のノズル位置にずれが生じることになる。その結果、吐出位置精度や用紙上での着弾位置精度が低下して画像品質が低下すること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、供給チューブの弾性力による影響を低減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、
複数の色の液滴を吐出する記録ヘッドが搭載されたキャリッジと、
前記キャリッジを主走査方向に案内する主ガイド部材と、
前記キャリッジに搭載され、前記記録ヘッドに液体を供給する複数の第２液体収容手段と、
装置本体に着脱可能に装着され、前記液体を収容する第１液体収容手段と、
前記第１液体収容手段側に配置され、前記第１液体収容手段から前記第２液体収容手段に前記液体を送液する送液手段と、を備え、
前記送液手段と前記複数の第２液体収容手段とは可撓性を有する複数本の供給チューブでつながれ、
前記複数本の供給チューブは、鉛直方向に配列された状態で、前記送液手段から主走査方向に沿って這い回された後、平面形状で略Ｕ字状に曲げられ、前記主ガイド部材の上方を主走査方向に沿って這い回されて前記キャリッジに至り、更に前記キャリッジの端部まで主走査方向に沿って這い回された後、前記第２液体収容手段に接続され、
前記複数本の供給チューブの前記送液手段から前記Ｕ字状に折り返しに至るまでの主走査方向に沿って這い回された部分が、鉛直方向に配列された状態のまま、装置本体に固定されている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、送液手段と複数の第２液体収容手段とは可撓性を有する複数本の供給チューブでつながれ、複数本の供給チューブは、鉛直方向に配列された状態で、送液手段から主走査方向に沿って這い回された後、平面形状で略Ｕ字状に曲げられ、主ガイド部材の上方を主走査方向に沿って這い回されてキャリッジに至り、更にキャリッジの端部まで主走査方向に沿って這い回された後、第２液体収容手段に接続され、複数本の供給チューブの送液手段からＵ字状に曲げられる部分に至るまでの主走査方向に沿って這い回された部分が、鉛直方向に配列された状態のまま、装置本体に固定されている構成としたので、供給チューブがキャリッジ側に与える回転力を低減でき、供給チューブの弾性力による影響を低減することができて、画像品質を向上することができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体供給装置を備えているので、供給チューブを第２液体収容手段側に与える回転力を低減した状態で配設することができ、画像品質を向上することができる。

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。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を前方側から見た斜視説明図である。
このインクジェット記録装置は、装置本体１と、装置本体１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備えている。さらに、装置本体１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、第１液体収容手段であるインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部４を有し、このカートリッジ装填部４の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部５としている。

このカートリッジ装填部４には、色の異なる色材である記録液（インク）、例えば黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数の第１の液体収容手段としての記録液カートリッジであるインクカートリッジ（メインタンク）１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１０」という。）を、装置本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）６を開閉可能に設けている。また、インクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙは縦置き状態で横方向に並べて装填する構成としている。

また、操作／表示部５には、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの残量がニアーエンド及びエンドになったことを表示するための各色の残量表示部１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙを配置している。さらに、この操作／表示部５には、電源ボタン１２、用紙送り／印刷再開ボタン１３、キャンセルボタン１４も配置している。

次に、このインクジェット記録装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同機構部の概要を示す側面模式的説明図、図３は同じく要部平面説明図である。
フレーム２１を構成する左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架した主ガイド部材である主ガイドロッド３１と従ガイドロッド３２とでキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図３で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３には、前述したようにイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向（用紙送り方向）に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド３４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

また、キャリッジ３３には、各記録ヘッド３４に各色のインクを供給するための第２液体収容手段である各色のヘッドタンク３５を搭載している。この各色のヘッドタンク３５には各色の可撓性を有する供給チューブ３６を介して、前述したように、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。このカートリッジ装填４にはインクカートリッジ１０内のインクを送液するための送液手段である供給ポンプユニット２４が設けられている。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。

この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。さらに、搬送ベルト５１の裏側には、記録ヘッド３４による印写領域に対応してガイド部材５７を配置している。

この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図３のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロ６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。

さらに、図３に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構８１を配置している。

この維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）８２ａ〜８２ｄ（区別しないときは「キャップ８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４などを備えている。ここでは、キャップ８２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ８２ｂ〜８２ｄは保湿用キャップとしている。

そして、この維持回復機構８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ８２に排出されたインク、あるいはワイパーブレード８３に付着してワイパークリーナ８５で除去されたインク、空吐出受け９４に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。

また、図３に示すように、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。

このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ３３は維持回復機構８１側に移動されて、キャップ８２で記録ヘッド３４がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ８２で記録ヘッド３４をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド３４の安定した吐出性能を維持する。

次に、この画像形成装置における記録ヘッド３４に記録液であるインクを供給する本発明に係る液体供給装置について図４ないし図６を参照して説明する。なお、図４は同液体供給装置の模式的説明図、図５は同供給装置の供給ポンプユニット部分の説明図、図６は同液体供給装置の供給経路の説明に供する平面模式的説明図である。

第１液体収容手段であるインクカートリッジ１０は、カートリッジケース１０１内に液体であるインクを収容した可撓性を有するインク袋１０２を収納してなり、このインク袋１０２には内部のインクを供給するためのインク供給口部１０３を備えている。このインク供給口部１０３は内部にゴムなどの弾性部材を有している。

第２液体収容手段であるヘッドタンク３５は、インク２００を収容するタンクケース２０１と、図示しない負圧発生手段、例えばフィルムと弾性部材からなる負圧発生機構とを備え、タンクケース２０１の下部には記録ヘッド３４が取り付けられ、またタンクケース２０１の上部には収容されたインク２００の液面が所定の位置になったことを検知する2本の検知電極などで構成した満タン検知手段２０３を備えている。

供給ポンプユニット２４は、インクカートリッジ１０のインクをヘッドタンク３５に給送するための供給ポンプ３０１と、供給ポンプ３０１のピストン３０２を図４で上下方向（矢示方向）に往復移動させるためのカム３０３、カム３０３を回転させるギヤ３０４及びこのギヤ３０４を回転駆動させるギヤ３０７をモータ軸３０５ａに取り付けたポンプ駆動手段である駆動モータ３０５（実際の配置は図５に示すように図４とは上下逆向きとしている。）などを備え、供給ポンプ３０１に設けた中空針３０６をインクカートリッジ１０のインク袋１０２のインク供給口部１０３内の弾性部材（例えばゴム栓）に差し込むことによって、供給ポンプ３０１内とインク袋１０２内とをジョイントする。

この供給ポンプ３０１の作動／停止を制御するための制御手段である主制御部４０１は、ヘッドタンク３５に対してインクカートリッジ１０からインクを供給するとき、検知手段２０３からの検知信号に基づいて供給ポンプ用駆動回路４０２を介して駆動モータ３０５の回転駆動及び停止を制御する。

そして、この液体供給装置においては、供給チューブ３６の一端部は、送液手段である供給ポンプ３０１に対し、供給ポンプ３０１の液体供給方向（図５でピストンロッド３０２の往復移動方向：矢示Ｐ方向と同じ）に沿う方向でジョイント部３１０によって接続している。これによって、供給チューブ３６は供給ポンプユニット２４の上方向に引き出される。

この供給ポンプユニット２４の上面から引き出した供給チューブ３６は、図３及び図６にも示すように、そのまま主走査方向に沿って這い回され（部分３６ａ）、平面形状で略Ｕ字状になるようにＵターンして主ガイドロッド３１の上方で主ガイドロッド３１に沿って這い回され（部分３６ｂ）、更にキャリッジ３３上の後方側でチューブガイド３１１の案内溝に嵌め込まれ、キャリッジ３３上で略９０°曲げられた後、キャリッジ３３の前方側からヘッドタンク３５に他端部を接続して配設されている。

そして、供給チューブ３６は、キャリッジ３３の移動に伴って移動する必要のない主ガイドロッド３１と反対側の部分（装置前方側の部分）３６ａを、装置本体の前板２１Ｄ上に設けた電源ユニット３１２上に、保持部材３１３によって保持している。この保持部材３１３は、図５に示すように、主保持部材３１３ａと従保持部材３１３ｂとによって供給チューブ３６（４ヘッドであるので、供給チューブ３６は４本ある。）を挟んで保持している。

このとき、図５に示すように、供給チューブ３６は、主走査方向（ヘッドタンク３５の移動方向）に沿う方向で、供給ポンプ３０１との接続部（ジョイント部３１０）と同じ面Ｋで、固定部となる前板２１Ｄの電源ユニット３１２に取付けられた保持部材３１３により保持される。また、供給チューブ３６のキャリッジ３３が主走査方向に移動するときに移動する部分３６ｂは、平面的にみてキャリッジ３３を案内している主ガイドロッド３１と略同じ位置に配設されている。

したがって、主ガイドロッド３１とキャリッジ３３との間のガタがあっても、供給チューブ３６の弾性力によってキャリッジ３３に対して回転力が作用することはほとんどなくなり、キャリッジ３３に搭載している記録ヘッド３４が傾くことも防止されることになる。これにより、１つの記録ヘッド３４の各ノズルの位置が主走査方向でずれたり、各記録ヘッド３４の各ノズル位置が用紙送り方向でずれたりすることが防止されて、吐出位置精度や着弾位置精度が向上して、高画質画像を形成することができる。

このように、液体を収容する第１液体収容手段側の送液手段と移動する第２液体収容手段とつなぐ可撓性を有する供給チューブは、送液手段に対し、この送液手段の液体供給方向に沿う方向で接続されている構成とすることによって、供給チューブが移動する第２液体収容手段側に対する与える回転力を低減することができる状態で供給チューブを這い回すことができ、供給チューブの弾性力による影響を低減できる。

特に、上記の画像形成装置のように記録液カートリッジ（インクカートリッジ１０）を装置本体の前方側から装着する（抜き差しを前後方向に行う場合、上下方向に行なう場合など抜き差しの方向性を限定するものではない。）構成にし、キャリッジを案内する主ガイド部材を後方側に配置した構成にした場合に、本発明は有効である。

また、供給チューブは、第２液体収容手段の移動方向に沿う方向で、送液手段との接続部と同じ面で、固定部に取付けられた保持部材により保持されていることによって、供給チューブが第２液体収容手段側に影響を与えない状態で、かつ、第２液体収容手段の移動を阻害しない状態で、配設することができる。

なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンタ単機能構成のものに限らず、プリンタ／ファクシミリ／複写などの複合機能を有する画像形成装置であっても良い。また、液体はインクに限るものではない。

本発明に係る液体供給装置を備えた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前方側から見た斜視説明図である。同装置の機構部の全体構成を説明する側面概略構成図である。同機構部の要部平面説明図である。本発明に係る液体供給装置の一例を示す模式的説明図である。同液体供給装置の供給ポンプユニット部分の拡大説明図である。同液体供給装置の供給チューブの這い回しの説明に供する平面模式的説明図である。従来の液体供給装置の供給チューブの這い回しの説明に供する平面模式的説明図である。

符号の説明

１…装置本体
２…給紙トレイ
３…排紙トレイ
４…カートリッジ装填部
１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ…インクカートリッジ
３３…キャリッジ
３４…記録ヘッド
３５…ヘッドタンク
３６…供給チューブ
５１…搬送ベルト
１０１…カートリッジケース
１０２…インク袋
３０１…供給ポンプ
３０５…駆動モータ
３１０…ジョイント部
３１３…保持部材

Claims

複数の色の液滴を吐出する記録ヘッドが搭載されたキャリッジと、
前記キャリッジを主走査方向に案内する主ガイド部材と、
前記キャリッジに搭載され、前記記録ヘッドに液体を供給する複数の第２液体収容手段と、
装置本体に着脱可能に装着され、前記液体を収容する第１液体収容手段と、
前記第１液体収容手段側に配置され、前記第１液体収容手段から前記第２液体収容手段に前記液体を送液する送液手段と、を備え、
前記送液手段と前記複数の第２液体収容手段とは可撓性を有する複数本の供給チューブでつながれ、
前記複数本の供給チューブは、鉛直方向に配列された状態で、前記送液手段から主走査方向に沿って這い回された後、平面形状で略Ｕ字状に曲げられ、前記主ガイド部材の上方を主走査方向に沿って這い回されて前記キャリッジに至り、更に前記キャリッジの端部まで主走査方向に沿って這い回された後、前記第２液体収容手段に接続され、
前記複数本の供給チューブの前記送液手段から前記Ｕ字状に折り返しに至るまでの主走査方向に沿って這い回された部分が、鉛直方向に配列された状態のまま、装置本体に固定されている
ことを特徴とする画像形成装置。