JP5463883B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する液体吐出ヘッドを記録ヘッドに備える画像形成装置に関する。
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙(紙に限定するものではなく、OHPなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。)に対して吐出して、画像形成(記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。)を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
なお、本願において、液体吐出方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること(単に液滴を媒体に着弾させること)をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を3次元的に造形して形成された像も含まれる。
液体吐出方式の画像形成装置にあっては、インクを吐出する記録ヘッドの性能を維持、回復する装置(維持回復機構)が不可欠であり、その機能の1つとしてヘッド内部の気泡、異物及び増粘インクなどをノズルから排出して吐出不良を低減することが行なわれる。
そのため、黒色のインク滴を吐出する黒ヘッドと、カラーのインク滴を吐出するカラーヘッドとを備えて、カラー画像を形成するカラー画像形成装置の場合には、黒ヘッドのみを使用してモノクロ印刷を行なっているときでも、維持回復動作としては黒ヘッドのみならずカラーヘッドについてもインク排出が行なわれ、使用していないカラーインクが消費されて印刷コストが高くなるという問題がある。
そこで、従来、例えば、駆動力を受けて走査を行う走査型キャリアと、キャリアにそれぞれ結合・分離可能なブランクインク用キャリッジとカラーインク用キャリッジと、キャリアに結合した状態のキャリッジがキャリアの走査方向における所定の基準位置を通過したことを検出する検出手段と、検出手段の検出時期を基準としてキャリアの走査を制御する制御手段とを備えるものがある(特許文献1)
同様に、黒キャリッジとカラーキャリッジを有し、黒キャリッジとカラーキャリッジ間に結合機構を設けたものがある(特許文献2)。
同様に、主動ヘッドと主動ヘッドに連結する従属ヘッドと、主動ヘッドと従属ヘッドを連結する連結装置と、従属ヘッドと側板を連結する連結装置などを有し、主動ヘッドが走査している間従属ヘッドは側板と連結されて待機しており、両ヘッドを走査する場合には、主動ヘッドが従属ヘッドに近づくことで、主動ヘッドと従属ヘッドが連結して走査するようにしたものがある(特許文献3)。
同様に、第1のキャリッジと第2のキャリッジを電磁石で着脱可能とし、一方のキャリッジが走査しているときに他方のキャリッジはホームポジションで待機させるものがある。
特許第3332661号公報 特許第2785031号公報 特許第3645012号公報 特開昭60-049973号公報
しかしながら、特許文献1ないし4に開示されているように、ブラック用キャリッジとカラー用キャリッジとを主走査方向で結合手段(走査型キャリアなど)を介して結合する構成にあっては、主走査方向に装置が大きくなるという課題がある。
すなわち、上述した従来構成では、例えば図13に示すように、主走査方向に配置されるブラック用キャリッジ501とカラー用キャリッジ502とを、中間の走査キャリア503に対して、それぞれグリップ用ロッド504A、504Bとこれに着脱自在にグリップするグリッパ505A、505Bとで結合するようにしている。この場合、ブラック用キャリッジ501のみで記録を行なうとき、記録領域とカラー用キャリッジ502の保湿機構506の間に走査キャリア503のカラー用キャリッジ502のグリッパ505Bとカラー用キャリッジ502が衝突しないようにするため、カラー用キャリッジ502又は保湿機構506とブラック用キャリッジ501の走査可能領域との間に領域αを確保する必要がある。そのため、領域α分、装置幅が大きくなってしまうことになる。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、装置幅を大きくすることなく、黒ヘッドとカラーヘッドとを分離及び結合して移動可能と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、
黒色の液滴を吐出する黒ヘッドが搭載され、主走査方向に移動可能な黒キャリッジと、
前記黒キャリッジに対し、分離及び結合可能で、カラーの液滴を吐出するカラーヘッドを搭載したカラーキャリッジと、を備え、
前記カラーキャリッジは前記黒キャリッジに結合された状態で前記黒キャリッジとともに主走査方向に移動可能であり、
前記カラーキャリッジが分離された状態で前記黒キャリッジが走査されるときには、前記カラーキャリッジのカラーヘッドはキャップ部材にてキャッピングされ、
前記黒キャリッジには前記カラーキャリッジを載置して結合する載置部が設けられ、
前記黒キャリッジが走査可能な領域内に前記黒キャリッジ及び前記カラーキャリッジが位置する状態で、前記黒キャリッジと前記カラーキャリッジとを、主走査方向以外の方向から離間及び結合させる
構成とした。
本発明に係る画像形成装置によれば、装置幅を大きくすることなく、黒ヘッドをカラーヘッドと分離及び結合して移動可能とすることができる。
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一例の全体構成を示す斜視説明図である。 同装置の模式的側面説明図である。 同装置の画像形成部の模式的正面説明図である。 同装置の分離状態のキャリッジ部分の斜視説明図である。 同じく分離状態のキャリッジ部分の模式的平面説明図である。 同じく結合状態のキャリッジ部分の模式的平面説明図である。 同じく分離状態の模式的側面説明図である。 黒キャリッジとカラーキャリッジの高さの説明に供する模式的正面図説明図である。 黒キャリッジとカラーキャリッジの分離結合構成の他の例の説明に供する模式的平面説明図である。 黒キャリッジとカラーキャリッジの分離結合構成の更に他の例の説明に供する模式的平面説明図である。 黒キャリッジを用いたモノクロ印刷時の動作の説明に供するフロー図である。 カラー印刷時の動作の説明に供するフロー図である。 従来のキャリッジの分離結合構成の説明に供する模式的正面説明図である。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。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一例について図1ないし図3を参照して説明する。なお、図1は同記録装置の全体構成を示す斜視説明図、図2は同装置の模式的側面説明図、図3は同装置の画像形成部の模式的正面説明図である。
このインクジェット記録装置は、シリアル型インクジェット記録装置であり、記録装置本体1の内部には、画像形成部2、用紙吸引搬送部3、ロール紙収納部4、電装基板収納部6などが配置され、装置本体1の上部には画像読取り部7(図1では図示省略)が備えられている。
画像形成部2は、両側板51、52(図3参照)に主ガイド(ガイドロッド)13及び従ガイド(ガイドレール)14が掛け渡され、これらのガイドロッド13及びガイドレール14に黒キャリッジ15が矢示A方向に摺動可能に保持され、この黒キャリッジ15に対してカラーキャリッジ16が分離及び結合可能に備えられている(図1は結合状態、図3は分離状態で図示)。
そして、黒キャリッジ15を移動走査する主走査機構は、主走査方向の一方側に配置される駆動モータ21と、駆動モータ21によって回転駆動される駆動プーリ22と、主走査方向他方側に配置された従動プーリ23と、駆動プーリ22と従動プーリ23との間に掛け回されたベルト部材24とを備えている。なお、従動プーリ23は、図示しないテンションスプリングによって外方(駆動プーリ22に対して離れる方向)にテンションが架けられている。ベルト部材24は、キャリッジ15の背面側に設けたベルト固定部に一部分が固定保持されていることで、主走査方向にキャリッジ15を牽引する。
また、黒キャリッジ15の主走査方向に沿って黒キャリッジ15の主走査位置を検知するためのエンコーダシート(図示せず)が配置され、キャリッジに設けたエンコーダセンサ(図示せず)によってエンコーダシートが読取られる。
この黒キャリッジ15の主走査領域のうち、記録領域では、用紙30が用紙吸引搬送部3によって黒キャリッジ5の主走査方向と直交する方向(副走査方向:矢示B方向)に間欠的に搬送される。
また、主走査領域のうち一方の端部側領域には、記録ヘッドの維持回復を行う維持回復機構18が配置されている。さらに、主走査方向のキャリッジ移動領域外又は、上記主走査領域のうち他方の端部側領域には、記録ヘッドのサブタンクに供給する各色のインクを収容したメインカートリッジ19が記録装置本体1に対して着脱自在に装着される。
また、ロール紙収容部4は給紙手段であり、ロール紙(用紙)30がセットされているが、幅方向のサイズが異なるロール紙がセット可能である。ロール紙30は、その紙軸に両側からフランジ31を装着し、フランジ受け32に載置する。フランジ受け32の内部には、図示しない支持コロが設けられ、支持コロがフランジ31の外周と当接することでフランジ31が回転し、用紙30が給送される。
この記録装置では、ロール紙収容部4から搬送された用紙30は、記録装置本体1の後方から前方に向けて、搬送手段(ローラ対33、駆動ローラ34及び従動ローラ35など)により記録領域へ搬送される。そして、黒キャリッジ15を主走査方向に移動し、用紙30を間欠的に送りながら、モノクロ印刷時には黒キャリッジ15の記録ヘッドを画像情報に応じて駆動して液滴を吐出させることによって、カラー印刷時には黒キャリッジ15にカラーキャリッジ16が結合された状態で各キャリッジ15、16の記録ヘッドを画像情報に応じて駆動して液滴を吐出させることによって、用紙30上に所要の画像が形成される。さらに、画像形成後の用紙は、所定の長さにカットされ、装置本体1の正面側に配置された図示しない排紙トレイへ排出される。
次に、この画像形成装置のキャリッジ構成の詳細について図4ないし図7をも参照して説明する。なお、図4は分離状態のキャリッジ部分の斜視説明図、図5は同じく分離状態のキャリッジ部分の模式的平面説明図、図6は同じく結合状態のキャリッジ部分の模式的平面説明図、図7は同じく分離状態の模式的側面説明図である。また、図4では黒キャリッジの形状を図5以降とは異なる形状の例で示している。
黒キャリッジ15には黒インクの液滴を吐出する液体吐出ヘッドからなる黒ヘッド101k1、101k2(以下、区別しないときは「黒ヘッド101」という。)が搭載され、黒キャリッジ15はキャリッジ走査機構によって主ガイド13に沿って主走査方向に移動走査される。黒ヘッド101には装置本体1のインクカートリッジ19からチューブ53を介して黒ヘッド101に一体的に設けたサブタンクを介してインク供給を行なっているが、黒キャリッジ101に交換可能なインクカートリッジを装着する構成とすることもできる。
カラーキャリッジ16には例えばシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各インクの液滴を吐出する液体吐出ヘッドからなるカラーヘッド102c、102m、102y(以下、区別しないときは「カラーヘッド102」という。)が搭載されている。このカラーキャリッジ16は黒キャリッジ15に結合されたときに、黒キャリッジ15の移動走査によって移動走査される。カラーヘッド102には装置本体1のインクカートリッジ19からチューブ54を介してカラーヘッド101に一体的に設けたサブタンクを介してインク供給を行なっているが、カラーキャリッジ101に交換可能なインクカートリッジを装着する構成とすることもできる。
ここで、黒キャリッジ15にはカラーキャリッジ16を載置する載置部55,55が設けられている。載置部55、55との間には切り欠き部(開放空間)56が形成されている。この開放空間56は、カラーキャリッジ16を載置したときに、カラーヘッド102から吐出される液滴が通る空間及び維持回復機構18の後述するキャップなどが昇降(移動)する空間となる。一方、黒キャリッジ15の載置部55、55にはカラーキャリッジ16と分離可能に結合する結合部(結合手段)57、57が設けられ、カラーキャリッジ16には黒キャリッジ15の結合部57、57と連結ないし結合される結合部(結合手段)61、61が設けられている。
なお、黒キャリッジ15の結合部57及びカラーキャリッジ16の結合部61は対をなす磁石によって構成しているが、これに限るものではない。
また、維持回復機構18には、黒キャリッジ15の黒ヘッド101をキャッピングするキャップ71と、カラーキャリッジ16のカラーヘッド102をキャッピングするキャップ72や図示しないワイパ部材などが設けられている。
そして、維持回復機構18側には、黒キャリッジ15に対するカラーキャリッジ16の分離、結合を行なう分離結合機構200を配置している。この分離結合機構200は、維持回復機構18を通過して上下動(ここでは昇降)可能に配置された3本のピン部材201と、ピン部材201を上方向に付勢してカラーキャリッジ16が黒キャリッジ15の載置部55に載置されない高さ位置に保持するバネ部材など弾性部材202とを有し、ピン部材201を下降させることによって黒キャリッジ15の載置部55、55にカラーキャリッジ16が載置されて結合され、ピン部材201を上昇させることによってカラーキャリッジ16が持ち上げられて黒キャリッジ15から離間する。
なお、カラーキャリッジ16のカラーヘッド102及び分離結合機構200のピン部材201などは前述した黒キャリッジ15の載置部55、55間の空間56に収まる構成とし、黒キャリッジ15と衝突することはない。
このように、黒キャリッジ15に対するカラーキャリッジ16の分離、結合を、主走査方向以外の方向、この例では主走査方向と直交する方向であって上下方向から行なうようにすることで、黒キャリッジ15に対するカラーキャリッジ16の分離、結合位置は、前述した図3にも示すように、黒キャリッジ15の主走査方向走査領域内で行なう。
これにより、黒キャリッジとカラーキャリッジとを中間部材を介して主走査方向で分離、結合する構成に比べて装置本体の主走査方向幅を狭くすることができ、装置の大型化を抑えつつ、黒キャリッジとカラーキャリッジとを分離、結合することができる。
次に、黒キャリッジとカラーキャリッジの高さについて図8の模式的正面図説明図を参照して説明する。
黒キャリッジ15の高さ方向の最も高い位置(ガイドロッド13の中心位置からの高さ位置)h1に対して、カラーキャリッジ16の高さ方向の最も高い位置h2は、黒キャリッジ15に対してカラーキャリッジ16を結合している状態及び分離している状態のいずれの状態であっても、h2<h1の関係となるようにしている。これにより、装置本体の高さサイズを低く保つことができる。
次に、黒キャリッジとカラーキャリッジの分離結合構成の他の例について図9の模式的平面説明図を参照して説明する。
ここでは、黒キャリッジ15の載置部55が黒キャリッジ15に対して主走査方向に実線図示の位置と破線図示の位置との間で移動可能に設けられ、カラーキャリッジ16を結合するときには載置部55を破線図示の位置に移動させ、カラーキャリッジ16を分離したときには実線図示の位置まで黒キャリッジ15内に収納される構成としている。
これにより、カラーキャリッジ16を分離、結合させるための手段や分離、結合に伴う位置決めなどの複雑な構造を簡略化することができる。
次に、黒キャリッジとカラーキャリッジの分離結合構成の更に他の例について図10の模式的平面説明図を参照して説明する。
ここでは、黒キャリッジ15の載置部55、55がそれぞれ軸210を中心に実線図示の位置と破線図示の位置との間で移動(回動)可能に設けられ、カラーキャリッジ16を結合するときには載置部55を破線図示の位置に移動させ、カラーキャリッジ16を分離したときには実線図示の位置まで黒キャリッジ15内に収納される構成としている。
これにより、前記のように載置部55が水平に移動する方式よりも主走査方向の位置決めが容易になる。
次に、黒キャリッジを用いたモノクロ印刷時の動作について図11のフロー図を参照して説明する。
モノクロ印字の指示が行われると、黒キャリッジ15のキャッピング状態を確認し、キャッピング状態ならばキャッピング解除後、印字(印刷)動作を行い、解除されていればそのまま印字動作を行う。その後、続いて印字を行うときには、モノクロ印刷ではそのまま印字動作へ移行し、カラー印刷のときには、キャリッジ結合を含むカラー印刷動作へ移行する。そして、印字終了後、黒キャリッジ15をキャッピング位置へ移動してキャッピングを行い動作終了とする。
次に、カラー印刷時の動作について図12のフロー図を参照して説明する。
カラー印刷の指示が行われると、黒キャリッジ15及びカラーキャリッジ16のキャッピングを解除し、黒キャリッジ15を結合位置へ移動、カラーキャリッジ16下降動作して、黒キャリッジ15にカラーキャリッジ16を結合させた状態として、黒キャリッジ15を移動走査しながら、カラー印刷動作を実行する。続いて印刷を行うときには、モノクロ印刷であればキャリッジ分離動作へ移行して、カラーキャリッジ16を分離してキャッピングを行い、カラー印刷の場合はそのまま印刷を続行する。カラー印刷が終了したときには、黒キャリッジ15とカラーキャリッジ16とを分離して、それぞれキャッピングして処理を終了する。
1 装置本体
2 画像形成部
3 用紙吸引搬送部
4 ロール紙収納部
6 電装基板収納部
7 画像読取り部
13 ガイドロッド
15 黒キャリッジ
16 カラーキャリッジ
18 維持回復機構
55 載置部
57 結合部
71、72 キャップ
101k1、101k2 黒ヘッド
102c、102m、102y カラーヘッド

Claims (4)

  1. 黒色の液滴を吐出する黒ヘッドが搭載され、主走査方向に移動可能な黒キャリッジと、
    前記黒キャリッジに対し、分離及び結合可能で、カラーの液滴を吐出するカラーヘッドを搭載したカラーキャリッジと、を備え、
    前記カラーキャリッジは前記黒キャリッジに結合された状態で前記黒キャリッジとともに主走査方向に移動可能であり、
    前記カラーキャリッジが分離された状態で前記黒キャリッジが走査されるときには、前記カラーキャリッジのカラーヘッドはキャップ部材にてキャッピングされ、
    前記黒キャリッジには前記カラーキャリッジを載置して結合する載置部が設けられ、
    前記黒キャリッジが走査可能な領域内に前記黒キャリッジ及び前記カラーキャリッジが位置する状態で、前記黒キャリッジと前記カラーキャリッジとを、主走査方向以外の方向から離間及び結合させる
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記カラーキャリッジの最も高い位置は前記黒キャリッジに対して結合している状態及び分離している状態のいずれのときも前記黒キャリッジの最も高い位置よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 記載置部は前記黒キャリッジが走査可能な領域内の主走査方向に移動可能であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 記載置部は主走査方向以外の方向に移動可能である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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