JP5488186B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを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液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からな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、液体吐出記録方式の「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らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。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、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

このようなシリアル型画像形成装置においては、記録ヘッドを搭載したキャリッジに、例えば記録ヘッドを駆動する駆動回路と装置本体側の装置全体の制御を司る制御回路を実装した制御基板との間を中継する中継基板などのキャリッジ側基板を搭載し、制御基板とキャリッジ側基板とをＦＦＣなどのフレキシブルフラットケーブルで接続し、キャリッジ側基板と記録ヘッドとを駆動回路を実装したＦＦＣなどのフレキシブルフラットケーブルで接続している。

この場合、キャリッジ側基板はキャリッジの背面に垂直方向に立てて配置され、フレキシブルフラットケーブルもキャリッジ側基板の面に沿って垂直方向に立てて這い回される、つまり、フレキシブルフラットケーブルの面が垂直方向に沿う方向になるように配置されるのが一般的である。

特開２００７−１１１８６５号公報

しかしながら、上述したようにキャリッジ側基板をキャリッジの背面に垂直方向に立てて配置し、フレキシブルフラットケーブルも垂直方向に立てて配置する構成にあっては、フレキシブルフラットケーブルを装置本体に組み付けるときに上方からフレキシブルフラットケーブルにアクセスすることができず、記録ヘッドとキャリッジ側基板とをフレキシブルフラットケーブルで接続するときの組み付けが難しく、組付け作業性が悪いという課題がある。

また、メンテナンス作業、例えばキャリッジ側基板とフレキシブルフラットケーブルとの取り外しやキャリッジ側基板に設けられるエンコーダセンサの清掃作業を行う場合にも基板やセンサへのアクセスが難しくなり、作業性が悪いという課題がある。

また、キャリッジの背面側には装置本体フレームを構成する後ステーなどの板金部材が配設され、フレキシブルフラットケーブルはこの板金部材と面接触しながら案内されてキャリッジの移動に追従して変形する。このように、フレキシブルフラットケーブルと板金部材とが大きな面積で接触することでノイズが発生しやすくなるという課題もある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、組付け作業やメンテナンス作業の作業性を向上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、
液滴を吐出する記録ヘッドが搭載されて主走査方向に移動するキャリッジと、
前記キャリッジに搭載され、所要の回路が実装されたキャリッジ側基板と、
装置本体側に配設され、制御回路が実装された制御基板と、
前記制御基板と前記キャリッジ側基板とを接続するフレキシブルフラットケーブルと、を備え、
前記フレキシブルフラットケーブルは、前記制御基板との接続箇所から主走査方向と直交する方向に引き出される引出し部と、前記引出し部から下方に立ち下げられる立ち下げ部と、前記立ち下げ部から主走査方向と直交する方向に引き出されて主走査方向に折り曲げられる折り曲げ部と、を含み、
前記キャリッジには、前記キャリッジ側基板を水平方向に配置する基板配置部が設けられ、
前記フレキシブルフラットケーブルの前記折り曲げ部は、主走査方向では、前記記録ヘッドから液滴を吐出して画像を形成する画像形成領域内に、主走査方向と直交する方向では、前記キャリッジの前記基板配置部が上方を通過する位置に配置され、
前記フレキシブルフラットケーブルは、前記折り曲げ部で折り曲げられた後、前記キャリッジの前記基板配置部の下方側に主走査方向に移動可能に配置され、前記キャリッジ側基板の下方から這い回されて前記キャリッジ側基板に主走査方向から接続され、
前記装置本体の上部には、前記制御基板と前記フレキシブルフラットケーブとの接続箇所とともに、前記キャリッジの前記基板配置部と前記フレキシブルフラットケーブルの接続箇所の両方を位置させることが可能な開口部と、前記開口部を開閉するカバーとが設けられている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、組付け作業やメンテナンス作業の作業性が向上する。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す斜視説明図である。 同装置の機構部の要部分解斜視説明図である。 同じく機構部の平面説明図である。 同じくキャリッジ部分の側面説明図である。 同じくキャリッジ部分の背面説明図である。 同じくキャリッジ側基板の組付けの説明に供する説明図である。 同（ａ）は本実施形態におけるＦＦＣと装置本体の構造体（フレーム）を構成する板金部材との関係の説明に供する正面模式的説明図、（ｂ）は同じく側面模式的説明図である。 同じく比較例における図４と同様な模式的説明図である。 滴吐出に伴うミストからのリニアエンコーダの保護の説明に供する説明図である。 本発明の他の実施形態の説明に供するキャリッジ部分の側面説明図である。

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。本発明に係る画像形成装置の一例について図１ないし図５を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の斜視説明図、図２は同装置の機構部の要部分解斜視説明図、図３は同じく機構部の平面説明図、図４は同じくキャリッジ部分の側面説明図、図５は同じくキャリッジ部分の背面説明図である。

この画像形成装置は、シリアル型画像形成装置であり、装置本体１００の上面側に開閉可能にカバー１９が設けられ、このカバー１９を開くことで開口部２０が開放されて内部の機構部にアクセスすることができる。

機構部は、左右のメイン側板１Ａ、１Ｂに横架した案内部材である主ガイドロッド２と従ガイドロッド３とでキャリッジ４を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ５によって駆動プーリ６と従動プーリ７との間に張架されたタイミングベルト８を介してキャリッジ４を主走査方向に移動走査する。

このキャリッジ４には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出する画像形成手段としての液体吐出ヘッド及びこの液体吐出ヘッドにインクを供給するヘッドタンクを含む記録ヘッドユニット１１を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、滴吐出方向を下方に向けて装着している。これらの複数の記録ヘッドユニット１１はヘッドホルダ１１２に保持されてユニット化されてキャリッジ４のヘッド搭載部４Ａに搭載されている。

また、キャリッジ４の主走査方向に沿ってエンコーダスケール１５を配置し、キャリッジ４側にはエンコーダスケール１５の目盛り（スケール：位置識別部）１５ａを読み取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１６を取り付け、これらのエンコーダスケール１５とエンコーダセンサ１６とで位置検出装置としてのリニアエンコーダを構成している。

一方、キャリッジ４の下側には、図示しない用紙を副走査方向に搬送する搬送手段としての搬送ベルト２１を配置している。この搬送ベルト２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２２とテンションローラ２３との間に掛け渡されて、副走査モータ３１によってタイミングベルト３２及びタイミングプーリ３３を介して搬送ローラ２２が回転駆動されることによって副走査方向に周回移動される。

さらに、キャリッジ４の主走査方向の一方側には搬送ベルト２１の側方に記録ヘッドユニット１１のヘッドの維持回復を行う維持回復機構４１が配置され、他方側には搬送ベルト２１の側方に記録ヘッドユニット１１から空吐出を行う空吐出受け４２がそれぞれ配置されている。なお、維持回復機構４１は、例えば記録ヘッドユニット１１のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材、ノズル面を払拭するワイパ部材、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出受けなどで構成されている。

なお、図示しないが用紙を搬送ベルト２１に給紙する給紙手段や、画像形成手段としての記録ヘッドユニット１１から吐出された液体が付着して画像が形成された用紙を排紙する排紙手段なども備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、図示しない給紙手段から給紙された用紙を搬送ベルト２１で間歇的に搬送し、キャリッジ４を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッドユニット１１の液体吐出ヘッドを駆動することにより、停止している用紙に液滴を吐出して１行分を記録し、用紙を所定量搬送後、次の行の記録を行なう動作を繰り返して用紙上に画像を形成し、画像形成後用紙を排紙する。

次に、この画像形成装置における電装系に関する構成について説明する。
キャリッジ４には、前述したように記録ヘッドユニット１１を保持するヘッドホルダ１２を搭載するヘッド搭載部４Ａと、用紙送り方向に沿う方向で記録ヘッド１１を搭載する側（ヘッド搭載部）４Ａと反対側、即ちここでは背面側に、キャリッジ側基板１０１を水平方向（略水平方向を含む。）に搭載する基板配置部４Ｃとを設け、これらのヘッド搭載部４Ａ及び基板配置部４Ｃの上方部を覆うキャリッジカバー４Ｂを有している。なお、キャリッジカバー４Ｂは、ヘッド搭載部４Ａ及び基板配置部４Ｃを覆う一体の部材としているが、ヘッド搭載部４Ａ及び基板配置部４Ｃごとに別々のカバーで覆う構成とすることもできる。

ここで、キャリッジ側基板１０１装置本体側の制御回路（搬送ベルト２１等の搬送駆動、維持回復機構４１等を制御するもの）を実装した制御基板１０２と記録ヘッド１１を駆動する駆動回路（ドライバＩＣ）やキャリッジ４側に搭載されるエンコーダセンサ１６などのセンサ類へのデータ伝達を中継する中継基板としている。

そして、基板配置部４Ｃには、上述したキャリッジ側基板１０１を載置する載置面と、エンコーダセンサ１６を基板配置部４Ｃより下方に突出させるための開口部５０が形成され、キャリッジ側基板１０１を載置面に載置することで、開口部５０を通じてエンコーダセンサ１６がエンコーダスケール１５を読み取り可能な位置に配置される。

一方、制御基板１０２はキャリッジ側基板１０１とほぼ同じ高さ位置でキャリッジ４の後方側に水平方向に配置されている。

そして、キャリッジ側基板１０１と装置本体側の制御基板１０２とフレキシブルフラットケーブル（以下、「ＦＦＣ」という。）１０３にて接続されている。

このＦＦＣ１０３は、制御基板１０２側はコネクタ１３１にて接続され、キャリッジ側基板１０１はコネクタ１３５にて接続される。このＦＦＣ１０３は、制御基板１０２側のコネクタ１３１から用紙搬送方向（主走査方向と直交する方向）に引出された引出し部１０３ｃから立ち下げ部１０３ｂにて下方に立ち下げられ、その後用紙搬送方向に引き出されて折り曲げ部１０３ａにて主走査方向に折り曲げられ、基板配置部４Ｃの下側で主走査方向に這い回された後上方に湾曲されて折り返され、基板載置部４Ｃの切欠部５１からキャリッジ側基板１０１のコネクタ１３５に接続されている。

なお、基板配置部４Ｃの切欠部５１は、ＦＦＣ１０３を主走査方向に這い回すための上方が開放され、ＦＦＣ１０３の接続や取り外し作業を上方から行えるようにしている。

また、キャリッジ側基板１０１と各記録ヘッドユニット１１との間はコネクタ１３２、ＦＦＣ１３４及びコネクタ１３３を介して接続されている。

次に、このように構成した本実施形態におけるキャリッジ、制御基板、キャリッジ側基板などのメンテナンス作業について説明する。
まず、図１に示すカバー１９を開いて開口部２０を開放することで、開口部２０を通じて制御基板１０２にアクセスすることができ、例えばコネクタ１３１からＦＦＣ１０３を外したり、制御基板１０２を装置本体１から外したりすることができるようになる。また、キャリッジ４のカバー４Ｂにアクセスしてカバー４Ｂを取外すことで、キャリッジ側基板１０１、ヘッドユニット１２が露出し、キャリッジ側基板１０１やヘッドユニット１１２のメンテナンスが可能になる。

例えば、ＦＦＣ１０３の交換を行う場合には、コネクタ１３５からＦＦＣ１０３を外し、コネクタ１３１からＦＦＣ１０３を外し、図示しない係止部にて係止されているＦＦＣ１０３の折り曲げ部１０３ａを外すことで、開口部２０からＦＦＣ１０３を上方に向けて抜き出すことによってＦＦＣ１０３を取り出し、新しいＦＦＣ１０３をこれと逆の手順にで取付ける。このようにして、ＦＦＣ１０３の取外し及び取り付け作業をすべて開口部２０から行うことができる。なお、キャリッジ４上のコネクタ１３２，１３３とＦＦＣ１３４の取り外し、取り付け作業も同様に開口部２０から行うことができる。

また、ヘッドメンテナンスを行う場合には、ヘッドユニット１２を開口部２０から上方に向けて抜き出す。そして、ヘッドユニット１２内、メンテナンスする所望の記録ヘッドユニット１１を抜き出し、メンテナンスする。メンテナンス後、ヘッドユニット１２に記録ヘッドユニット１１を装着し、開口部２０を通じてヘッドユニット１２をヘッド搭載部４Ａに装着する。このようにして、ヘッドユニット１２の着脱作業もＦＦＣ１０３の交換作業と同じ方向から行うことができる。

さらに、キャリッジ側基板１０１のメンテナンスを行う場合、例えば、エンコーダセンサ１６が汚れた場合、開口部２０からキャリッジ側基板１０１を取外してからエンコーダセンサ１６を清掃し、再度開口部２０から基板配置部４Ｃに装着することができる。

このように、メンテナンス作業のすべてを開口部２０を通じて行うことができて、メンテナンス作業の作業性が向上する。なお、搬送ベルト２１上に滞留した用紙（例えばジャム紙）を取り除く場合も開口部２０から行えるため、作業者は作業するときのアクセス方向がすべて統一されることによる作業時間が短縮化でき、ダウンタイムを低減できる。

ここで、キャリッジ側基板１０１の組付けについて図６を参照して説明する。
上述したように、キャリッジ４の基板配置部４Ｃにキャリッジ側基板１０１を水平方向に配置することにより、キャリッジ側基板１０１を基板配置部４Ｃに装置本体１の上方から締結ねじ１０６にて固定することができる。

これにより、キャリッジ側基板１０１の組付け及び取り外し作業を容易に行なうことができる。従前のようにキャリッジの背面にキャリッジ側基板を配置する構成にあっては、キャリッジ側基板１０１を取り外すときにキャリッジ自体を装置本体から取り外す必要があり、作業性が悪いという不都合があったが、キャリッジ側基板１０１を装置本体の上方から固定できることできる。

このように、キャリッジにはキャリッジ側基板を水平方向に配置する基板配置部が設けられ、フレキシブルフラットケーブルは基板配置部の下方側に主走査方向に移動可能に配置され、キャリッジ側基板の下方から這い回されてキャリッジ側基板に主走査方向から接続されている構成とすることで、組付け作業やメンテナンス作業の作業性が向上する。

次に、ノイズ発生の抑制効果について図７及び図８を参照して説明する。なお、図７（ａ）は本実施形態におけるＦＦＣと装置本体１の構造体（フレーム）を構成する板金部材との関係の説明に供する正面模式的説明図、（ｂ）は同じく側面模式的説明図、図８は比較例における同様な模式的説明図である。

装置本体１の構造体を構成する板金部材１１１は垂直方向に配設されている。まず、比較例では、図８に示すように、ＦＦＣ１０３は、装置本体における垂直方向に配置されており、キャリッジ４が移動するときに板金部材１１１に対して面接触する（ＦＦＣ１０３の幅方向が板金部材１１１の面に沿う方向で接触する）。そのため、ＦＦＣ１０３にノイズが載る可能性が高くなり、ＦＦＣ１０３と板金部材１１１との間に樹脂部材を入れるなどの対策が必要になって、コスト的にも不利である。

これに対し、本実施形態において、図７に示すように、ＦＦＣ１０３は、装置本体１における水平方向に配置されており、キャリッジ４が移動するときに板金部材１１１に対して線接触する（ＦＦＣ１０３の幅方向が板金部材１１１の面に直交する方向で接触する）。これにより、ＦＦＣ１０３にノイズが載る可能性が低減し、ノイズ対策部品も削減することができて、コスト的にも有利になる。

次に、記録ヘッドユニット１１からの滴吐出に伴うミストからのリニアエンコーダの保護について図７も参照して説明する。
前述したように、キャリッジ側基板１０１にエンコーダセンサ１６を取り付け、エンコーダシート１５とキャリッジ４のヘッド搭載部４Ａとの間には主走査モータ５を取り付ける装置本体の構造体を構成するステー（板金部材）１０５を介在している。これにより、図９に示すように、記録ヘッド１１からの滴吐出に伴ってミスト２０１が発生しても、ステー１０５が仕切り部材となって、ミスト２０１がエンコーダセンサ１６やエンコーダスケール１５側に飛散することが防止されるので、リニアエンコーダの高寿命化を図ることができる。

次に、他の実施形態について図１０を参照して説明する。なお、図１０は同実施形態の説明に供する側面模式的説明図である。
本実施形態では、キャリッジ４の移動を案内する案内部材をガイド板（キャリッジ支持案内部材）１２１、１２２で構成し、キャリッジ４にはキャリッジ支持案内部材１２１、１２２に摺動自在に接する当接部（摺接部；ガイド部）１２３、１２４及び１２５を備えている。なお、当接部１２３はキャリッジ４のＹ方向（用紙送り方向）の位置を定め、当接部１２３はキャリッジ４のＺ方向（高さ方向）の位置を定め、当接部１２５はキャリッジ４の回転を規制する。

なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液、パターニング材料などを用いる画像形成装置にも適用することができる。

４ キャリッジ
１１ 記録ヘッド
１５ エンコーダスケール
１６ エンコーダセンサ
１０１ キャリッジ側基板
１０２ 制御基板
１０３ フレキシブルフラットケーブル

Claims (5)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドが搭載されて主走査方向に移動するキャリッジと、
   前記キャリッジに搭載され、所要の回路が実装されたキャリッジ側基板と、
   装置本体側に配設され、制御回路が実装された制御基板と、
   前記制御基板と前記キャリッジ側基板とを接続するフレキシブルフラットケーブルと、を備え、
   前記フレキシブルフラットケーブルは、前記制御基板との接続箇所から主走査方向と直交する方向に引き出される引出し部と、前記引出し部から下方に立ち下げられる立ち下げ部と、前記立ち下げ部から主走査方向と直交する方向に引き出されて主走査方向に折り曲げられる折り曲げ部と、を含み、
   前記キャリッジには、前記キャリッジ側基板を水平方向に配置する基板配置部が設けられ、
   前記フレキシブルフラットケーブルの前記折り曲げ部は、主走査方向では、前記記録ヘッドから液滴を吐出して画像を形成する画像形成領域内に、主走査方向と直交する方向では、前記キャリッジの前記基板配置部が上方を通過する位置に配置され、
   前記フレキシブルフラットケーブルは、前記折り曲げ部で折り曲げられた後、前記キャリッジの前記基板配置部の下方側に主走査方向に移動可能に配置され、前記キャリッジ側基板の下方から這い回されて前記キャリッジ側基板に主走査方向から接続され、
   前記装置本体の上部には、前記制御基板と前記フレキシブルフラットケーブとの接続箇所とともに、前記キャリッジの前記基板配置部と前記フレキシブルフラットケーブルの接続箇所の両方を位置させることが可能な開口部と、前記開口部を開閉するカバーとが設けられている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記フレキシブルフラットケーブルは、装置本体の構造体を構成する垂直方向に配設された板金部材に対して水平方向で接触することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記キャリッジの移動方向に沿って配設されたエンコーダスケールと、
   前記キャリッジ側基板に配設され、前記エンコーダスケールを読取るエンコーダセンサと、
   前記キャリッジの移動方向に沿って配設されたガイド板と、を備え、
   前記キャリッジには、前記ガイド板に移動可能に接触する当接部が設けられ、
   前記ガイド板は、前記エンコーダセンサと前記記録ヘッドとの間に配置され、
   前記ガイド板は、装置本体の高さ方向で、前記エンコーダセンサの下端より上方に前記ガイド板の上端が位置する高さまで、前記高さ方向に延びて設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記キャリッジ側基板は前記キャリッジに対して上方向から締結ねじにて固定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御基板は前記キャリッジ側基板とほぼ同じ高さ位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。

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