JP5021852B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はインクヘッドからインクを吐出して画像を形成する画像形成装置に関する。

特許文献１には、インクジェットエンジンを装備した画像形成ユニットを複数積層配置し、１つの画像形成ユニットのインクジェットエンジンに、機械的な故障等によるメンテナンスの必要性が生じても、継続して使用できるようにしたことが開示されている。

特許文献２には、記録媒体を挟む両側にインクジェットエンジンを配置して、記録媒体の両面に記録を行う画像形成装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、積層されている各画像形成ユニットの全てが、インクジェットエンジンと搬送機構を備えているため、画像形成装置が大型化するという問題があった。

特許文献２に記載の画像形成装置では、インクジェットエンジンを２つ備えているが、各インクジェットエンジンは、それぞれ紙面表裏の印字に分担され用いられるものである。従って、例えば、用紙の表面を印字するインクジェットエンジンに、機械的な故障等によるメンテナンスの必要性が生じた場合には、表面の印字の中断を余儀なくされた。

そこで、本発明は、一方のインクジェットエンジンのインクヘッドの維持・回復動作中や故障中に、他方のインクジェットエンジンで印字を続行することができ、且つ、小型・軽量な画像形成装置の提供を目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、記録媒体の幅方向の略全域の長さに亘って液滴を吐出するノズルを複数配列したインクジェット記録ヘッドを用いたライン型インクジェット記録方式のインクジェットエンジンを複数備える印字部と、記録媒体を、前記印字部に対向する印字領域へ、前記幅方向と直交する搬送方向に搬送する供給搬送路とを有する画像形成装置であって、前記印字部を記録媒体の前記幅方向に移動する移動機構と、前記インクジェット記録ヘッドの維持・回復を行う維持・回復機構と、を備え、前記複数のインクジェットエンジンは、前記供給搬送路を横断するように、前記インクジェット記録ヘッドの前記ノズルの配列方向が記録媒体の前記幅方向に一列に並べて配置してあり、前記維持・回復機構は、記録媒体の前記幅方向における、前記供給搬送路を挟む両側のうち少なくとも一方に配置されており、前記複数のインクジェットエンジンのうち、少なくともその１つが維持・回復動作を行っている間に、他の少なくとも１つは前記印字領域で印字を行うことを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、画像形成装置の筐体の少なくとも一側面に前記印字部の装着部が設けてあり、前記印字部を前記装着部から抜き差しすることにより、前記筐体から前記印字部が着脱自在なことを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記維持・回復機構は、前記供給搬送路を挟む両側に各々配置されていることを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数のインクジェットエンジンは、前記幅方向に一列に並べて配置した状態で一体に固定されていることを特徴とする。

請求項５に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数のインクジェットエンジンは、２つであって、前記２つのインクジェットエンジンは交互に維持・回復動作を行うことを特徴とする。

本発明によれば、一方のインクジェットエンジンで印字している間に、他方のインクジェットエンジンは維持・回復動作、或いは、修理等のメンテナンスを行うことができ、一方のインクジェットエンジンの維持・回復動作中やメンテナンス中には、他方のインクジェットエンジンで印字することできるので、インクジェットエンジンのダウンによるダウンタイムが無く、印字の効率が良い。更に、印字部が、印字領域に移動可能なインクジェットエンジンを複数備えており、記録媒体の搬送機構等を別途設ける必要が無いので、画像形成装置の小型・軽量化が図れる。

第１実施の形態に係る画像形成装置の印字部周辺の概略的構成を示す断面図である。 第１実施の形態に係る画像形成装置の斜視図である。 インクジェットエンジンの移動を示す断面図である。 ライン型インクジェットエンジンを備える印字部の外観を示す斜視図である。 第１実施の形態に係る画像形成装置の概略的構成を示す断面図である。 第２実施の形態に係る画像形成装置の概略的構成を示す断面図である。 第３実施の形態に係る画像形成装置の概略を示す断面図である。 第４実施の形態に係る画像形成装置の概略を示す断面図である。 第５実施の形態に係る画像形成装置の概略を示す断面図である。 本発明の変形例に係るシリアル型インクジェットエンジンを備える印字部の外観を示す斜視図である。

以下、添付図面の図１〜図５を参照して、本発明の第１実施の形態を説明する。図１は第１実施の形態に係る画像形成装置の印字部周辺の概略的構成を示す断面図であり、図２は画像形成装置の斜視図であり、図３はインクジェットエンジンの移動を示す断面図であり、図４はライン型のインクジェットエンジンの斜視図であり、図５は画像形成装置の概略的構成を示す断面図である。

第１実施の形態に係る画像形成装置１は、インクジェット記録方式により画像を形成するプリンターである。

画像形成装置１は、印字部３と、印字部３に記録媒体（用紙）２を搬送する供給搬送路５と、印字した記録媒体２を印字部３から搬送する排出搬送路７と、筐体６と、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂの駆動機構４５を備えている。尚、画像形成装置１は、給紙カセット（記録媒体収納部）９と、排紙トレイ（記録媒体排出部）１１と、インクタンク１３と、インクタンク１３から印字部３にインクを供給するインク経路１５も備えている。

筐体６は、図２に示すように、略直方体のボックス形状を成し、筐体内には、印字部３の一端面側１７ａから対向する他端面側１７ｂに向けて記録媒体２を搬送するように、供給搬送路５と排出搬送路７とが連続して形成してあり、供給搬送路５と排出搬送路７との間に印字部３の装着部１９が設けられている。筐体内には、記録媒体搬送路を挟む両側に、インクヘッド２５の維持・回復機構６１が設けられている。

装着部１９には、図２に示すように、印字部３を記録媒体２の搬送方向に直角な方向に抜き差しすることにより、着脱できるようになっている。

２つのインクジェットエンジン２３ａ、２３ｂは、記録媒体２の搬送方向に直角な方向に並べて配置され、フレーム４３で囲んで１つに固定されている。これら２つのインクジェットエンジン２３ａ、２３ｂは、駆動機構４５により、記録媒体２の搬送方向に直角な方向に共に移動できるようになっている。この移動は、一方のインクジェットエンジン２３ａが印字領域４にある場合は、他方のインクジェットエンジン２３ｂが印字領域４から外れた位置にあるように行われ、他方のインクジェットエンジン２３ｂが印字領域４にある場合は、一方のインクジェットエンジン２３ａが印字領域４から外れた位置にあるように行われる。

インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂは、記録媒体２の幅分のインクジェット記録ヘッドを用いたライン型インクジェット記録方式のインクジェットエンジンであり、エンジンハウジング内に、液滴を吐出するライン型液体吐出ヘッドから構成した４色分のインクヘッド２５部を備えている。このインクヘッド部は用紙の略全域の長さに亘って液滴を吐出するノズルを配列したノズル列を有している。また、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂは、記録媒体２を記録ヘッド部のノズル列と直交する方向に搬送する搬送ベルト２７、モーター２８等からなる記録媒体搬送機構２９を備えている。インクヘッドの下面には、所定ライン数の吐出口を有するインクヘッドが、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色毎に設けられている。ライン型インクジェットは、記録媒体を間欠駆動無しに搬送、印字可能であり、印字の高速化が図れる。

搬送ベルト２７は、モーター３１により駆動軸３３を回転駆動することにより、記録媒体２の搬送方向に駆動する。

図２に示すように、印字部３のケース３５の搬送方向に平行な一側面には取手３７が設けてあり、記録媒体２の搬送方向に直角な方向に、印字部３を抜き差し自在になっている。また、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂの横にはインクタンク１３が、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂと同方向に画像形成装置１から抜き差し自在になっており、インク又はインクカセットの補充ができるようになっている。また、印字部３は記録媒体搬送機構２９をインクジェットエンジン２３ａ、２３ｂの下方に備えている。

印字部３には、その供給搬送路側端面に、記録媒体２を取り込む取込口３９が形成されており、その排出搬送路側端面に記録媒体２を排出する排出口４１が形成されている。

駆動機構４５は、図３に示すように、搬送ベルト４７、搬送ローラー４９、モーター５１、インクヘッド２５の温度と環境温度を検知するセンサー５３、及び制御装置５５とから構成されている。インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂは搬送ベルト４７上に配置してあり、搬送ベルト４７の動きに連動して、搬送方向に直角な方向に移動できるようになっている。搬送ベルト４７は搬送ローラー４９の回転方向に動き、搬送ローラー４９はセンサー５３からの信号を受けた制御装置５５が計算したタイミングで、モーター５１の駆動力により、時計回り又は反時計回りに動くようになっている。

制御装置５５は、検出部５７と駆動制御部５９とから構成され、検出部５７がセンサー５３からの情報を解析したデータを検出し、このデータに基づき駆動制御部５９がインクヘッド２５の維持・回復の時期、モーター５１の回転速度及び回転方向を決定する。

インクヘッド２５の維持・回復機構６１は、記録媒体搬送路を挟む両側に各々配置されている。各々の維持・回復機構６１はインクヘッド２５と接合可能な位置に配置されている。維持・回復機構６１内には吸引回復動作を実行した際にインクが落ちないように下方に多孔質体が挿入してある。この多孔質体の材質は特定されないが、インクとの反応性が無いことと瞬時にインクを吸収できる性能があればよい。維持・回復機構６１は印字中の定期的な予備吐出を受ける開口部６３を有している。

インクヘッド２５で印字を行っている際に、不使用ノズルの乾燥防止手段としてインクジェットでは周知の予備吐出を行う。予備吐出は記録ヘッドのノズル構成やインクの物性に大きく関係するものであり、記録システムにより異なる。本実施の形態では、インクヘッド２５のヘッド温度と環境温度を検出するセンサー５３を備えており、その温度によって印字中の予備吐出の時間の設定を行っている。

例えば、常温付近では、約数１０秒間毎に行い、常温より低い場合には、この半分程度の時間の間隔毎に予備吐出を行っている。時間の設定はノズル径、インク物性に応じて変えた方が良い。

インクヘッド２５は印字中に印字とは無関係の予備吐出を維持・回復機構６１の開口部６３に定期的な時間毎に行う。維持・回復機構６１内に溜まったインクはユニットの容積に応じ空吸引を行う。飛翔するインク滴の大きさ、発数、インク物性を考慮して行うものである。

インクヘッド２５が印字動作のためのインク吐出を行っていると、ヘッド内に不必要な泡黙りやヘッドフェイス面でのインク濡れが発生し、印字品位を劣化させることが分かっている。そのため、所定の印字数量を実施後に吸引を伴う回復動作を設定している。

２つのインクジェットエンジン２３ａ、２３ｂは交互に維持・回復動作を行う。回復動作は、必要に応じて行われるものであり、回復手段には吸引ポンプの他にヘッドフェイス面のインクを除去するワイパー手段（不図示）等がある。

次に、第１実施の形態に係る画像形成装置１の作用効果を説明する。

本実施の形態に係る画像形成装置１によれば、記録媒体２は、給紙カセット９から給紙ローラー２１により、供給搬送路５に送られ、印字部のケース３５の側面の取込口３９を通って、印字部３の記録媒体搬送機構２９により、印字領域４に到達する。印字された記録媒体２は、印字部３のケース３５の側面の排出口４１を通って、排出搬送路７に送られ、排紙トレイ１１に排出される。

印字部３においては、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂは、駆動機構４５により、必要に応じて搬送方向に直角な方向に移動することができる。これにより、一方のインクジェットエンジン２３ａが印字領域４で印字を行っている間に、他方のインクジェットエンジン２３ｂは印字領域４から外れた位置で、維持・回復機構６１により維持・回復動作、或いは、修理等のメンテナンスを行うことが可能である。他方のインクジェットエンジン２３ｂが印字領域４で印字を行っている間には、一方のインクジェットエンジン２３ａは印字領域外で維持・回復動作等を行うことが可能である。即ち、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂの都合によるダウンタイムが無く、連続して大量の印刷をスピーディーに行うことができる。また、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂを画像形成装置１から容易に取り出すことが可能なので、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂの故障等が発生した場合にメンテナンス、交換を容易に行うことができる。

本発明によれば、一方のインクジェットエンジンで印字している間に、他方のインクジェットエンジンは維持・回復動作、或いは、修理等のメンテナンスを行うことができ、一方のインクジェットエンジンの維持・回復動作中やメンテナンス中には、他方のインクジェットエンジンで印字することできるので、インクジェットエンジンのダウンによるダウンタイムが無く、印字の効率が良い。更に、印字部が、印字領域に移動可能なインクジェットエンジンを複数備えており、記録媒体の搬送機構等を別途設ける必要が無いので、画像形成装置の小型・軽量化が図れる。

本実施の形態では、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂにライン型ヘッドを用いることにより、記録紙を間欠駆動せずに印字を行えるので、印字の高速化を図ることが可能であり、生産性の高い画像形成装置を提供することができる。また、印字部３が、記録媒体搬送機構２９を備えているので、搬送機構２９とインクジェットエンジン２３ａ、２３ｂとの位置関係を精度良く保つことが可能である。

以下に、本発明の他の実施の形態を説明するが、以下の説明において、上述した第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では上述の第１実施の形態と異なる点を主に説明する。

図６に第２実施の形態を示す。この第２実施の形態では、記録媒体搬送機構２９を印字部３と別体にして設けている。このため、印字部３を小型化できるので、印字部３の交換等を容易に行うことが可能である。

図７に第３実施の形態を示す。この第３実施の形態では、画像形成装置１は、ロール体６７に巻き取られた記録媒体２を用いており、印字部３の下流側に記録媒体２を巻き取る巻き取り機構６８を備えている。ロール体６７に巻き取られた記録媒体２は、引き出されて供給搬送路５に沿って搬送され、印字部３の搬送機構２９により印字領域４に到達する。印字後の記録媒体２は、排出搬送路７に沿って搬送され、巻き取り機構６８により再度ロール状に巻き取られる。

供給搬送路５には、供給側張力緩和部７０が設けられている。供給側張力緩和部７０は、供給搬送路５の上流側と下流側に、記録媒体２の搬送ローラー６９、７４が所定の間隔で設けられており、上流側の搬送ローラー６９よりも下流側の搬送ローラー７４の回転速度を遅くすることにより、記録媒体２に弛みを持たせるものである。搬送ローラー６９、７４は、各々、上下２つのローラーで構成され、記録媒体２を上下に挟み込むようにして、記録媒体２を搬送する。排出搬送路７には排出側張力緩和部７２が設けられている。排出側張力緩和部７２は、排出搬送路の上流側と下流側に搬送ローラー７６、７８を設け、供給側張力緩和部７０と同様に、記録媒体２に弛みを持たせるものである。

この第３実施の形態によれば、一連の記録を連続して行うことができる。更に、ロール体６７に巻き取られた記録媒体２及び巻き取り機構６８に巻き取られた記録媒体２の張力を、供給搬送路５の上流側に設けられた搬送ローラー６９及び排出搬送路７の下流側に設けられた搬送ローラー７８で受けることにより、記録媒体２に作用する張力の変化によって発生する印字部３の搬送機構２９への負荷変動を防止し、良好な画像を記録することができる。

図８に第４実施の形態を示す。第４実施の形態では、画像形成装置１は、ロール体６７に巻き取られた記録媒体２を用いており、ロール体６７に巻き取られた記録媒体２は、印引き出されて、供給搬送路５に設けられたカッター７１により切断され、供給搬送路５に沿って搬送され、印字部３の搬送機構２９より印字領域４に到達する。印字後の記録媒体２は排出搬送路７に沿って排紙トレイ１１に排出される。カッター７１は、供給搬送路の上下に設けられた一対の刃により構成され、記録媒体２を上下に挟み込むようにして切断する。

この第４実施の形態によれば、ロール体６８に巻き取られた記録媒体２を所定の長さに切断してから印字するので、ロール体６７に巻き取られた記録媒体２の張力の変化による負荷変動を、印字部３の搬送機構２９に及ぼすことが無く、良好な画像を記録することができる。

図９に第５実施の形態を示す。この第５実施の形態では、第３実施の形態において、排出側張力緩和部７２の下流側にカッター７１を設け、巻き取り機構６８の代わりに排紙トレイ１１を設けたことを特徴とする。印字後の記録媒体２は、排出搬送路７により搬送され、カッター７１により所定の長さに切断され、排紙トレイ１１に排出される。

供給搬送路５には、供給側張力緩和部７０が設けられており、ロール体６７に巻き取られた記録媒体２の張力の変化による負荷変動を防止している。排出搬送路７には、排出側張力緩和部７２が設けられており、ロール体６８に巻き取られた記録媒体２をカッター７１で切断する際に、記録媒体に作用する張力が変化し、印字部３の搬送機構２９に負荷変動を及ぼすことを防止している。排出側張力緩和部７２が設けられているので、記録媒体をカッター７１で切断している際中も、記録媒体２の搬送及び印字を継続することが可能であり、印字の効率を高めることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されること無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、ライン型インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂをシリアル型インクジェットエンジンとしても良い。普及的で安価なシリアル型ヘッドを用いることにより、画像形成装置を安く提供することができる。

シリアル型インクジェットエンジンを備える印字部７３は、図１０に示すように、キャリッジ７５、キャリッジ７５を主走査方向に案内するガイド部材（図示せず）及びこのガイド部材に沿ってキャリッジを主走査方向に移動させる主走査モーター７７、記録媒体を搬送する搬送ベルト２７及び搬送ローラー２８を有している。キャリッジ７５にはインクタンク１３からインクが供給される。主走査モーター７７の出力端はタイミングベルト７９を介してキャリッジ７５に連結され、直線運動に変換してキャリッジ７５を主走査方向に移動する。

第１の実施の形態のように、２つのインクジェットエンジン２３ａ、２３ｂをフレーム４３で囲む以外にも、一方のインクジェットエンジン２３ａに嵌合突起を設け、他方のインクジェットエンジン２３ｂに嵌合凹部を形成し、各々嵌合して２つのインクジェットエンジン２３ａ、２３ｂを連結しても良い。連結時にインクジェットエンジン２３ａ、２３ｂ同士を正確に位置決めすることができ、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂの連結が精度良く行うことができると共に作業性が良い。

また、インクジェットエンジン２３ａ、２３ｂの増設をしても良い。例えば、４つのインクジェットエンジンを用いる場合において、隣り合う２つのインクジェットエンジンの内、一組をカラー用とし、他の隣り合う一組をモノクロ用とすれば、記録画像に応じて、インクジェットエンジンを使い分けることができる。

図３に示すように、第１実施の形態では、２つのインクジェットエンジン２３ａ、２３ｂが連なって移動し、装着部１９から外れるようになっているが、各々のインクジェットエンジン２３ａ、２３ｂを互いに離れる方向に移動させ、印字部３のケース３５の相対する側面から外れるようにする構成も可能である。また、インクジェットエンジンが３つ以上連なって移動し、外れる構成も可能である。

複数のインクジェットエンジンは、互いに解像度の異なるインクジェットエンジンとしても良い。記録画像の解像度に応じて、印字に使用されていないインクジェットエンジンは、維持・回復された状態を保つことができ、又、解像度を向上させたいといった場合に必要に応じて、インクジェットエンジンを追加していくことが可能である。

１ 画像形成装置
２ 記録媒体
３ 印字部
４ 印字領域
５ 供給搬送路
６ 画像形成装置の筐体
７ 排出搬送路
１９ 印字部の装着部
２３ａ 一方のインクジェットエンジン
２３ｂ 他方のインクジェットエンジン
２５ インクヘッド
３７ 供給搬送路
３９ 排出搬送路
４５ 駆動機構
６１ 維持・回復機構
６７ ロール体
６８ 巻き取り機構
７０ 供給側張力緩和部
７１ カッター
７２ 排出側張力緩和部

特開２００５−１６１６５４号公報 特開２００３−１３６７４３号公報

Claims (5)

1. 記録媒体の幅方向の略全域の長さに亘って液滴を吐出するノズルを複数配列したインクジェット記録ヘッドを用いたライン型インクジェット記録方式のインクジェットエンジンを複数備える印字部と、
   記録媒体を、前記印字部に対向する印字領域へ、前記幅方向と直交する搬送方向に搬送する供給搬送路とを有する画像形成装置であって、
   前記印字部を記録媒体の前記幅方向に移動する移動機構と、
   前記インクジェット記録ヘッドの維持・回復を行う維持・回復機構と、
   を備え、
   前記複数のインクジェットエンジンは、前記供給搬送路を横断するように、前記インクジェット記録ヘッドの前記ノズルの配列方向が記録媒体の前記幅方向に一列に並べて配置してあり、
   前記維持・回復機構は、記録媒体の前記幅方向における、前記供給搬送路を挟む両側のうち少なくとも一方に配置されており、
   前記複数のインクジェットエンジンのうち、少なくともその１つが維持・回復動作を行っている間に、他の少なくとも１つは前記印字領域で印字を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成装置の筐体の少なくとも一側面に前記印字部の装着部が設けてあり、前記印字部を前記装着部から抜き差しすることにより、前記筐体から前記印字部が着脱自在なことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記維持・回復機構は、前記供給搬送路を挟む両側に各々配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記複数のインクジェットエンジンは、前記幅方向に一列に並べて配置した状態で一体に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記複数のインクジェットエンジンは、２つであって、前記２つのインクジェットエンジンは交互に維持・回復動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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