JP5725117B2 - 液滴吐出ヘッドユニットの交換方法、液滴吐出ヘッドの位置調整方法ならびに液滴吐出ヘッドの位置調整治具 - Google Patents

Description

本発明は、例えばインクジェット方式の画像形成装置（インクジェットプリンタ）に用いるインクジェット記録ヘッドなどの液滴吐出ヘッドに係り、特にその液滴吐出ヘッドユニットに関するものである。

インクジェットプリンタは、広く知られているように、ノズルからインク滴を吐出させるインク滴吐出手段を備えるインクジェット記録ヘッドにインクを供給し、前記インク滴吐出手段を入力される画像信号に基づいて駆動することにより、インクジェット記録ヘッドからインクを吐出させ、その吐出させたインクを記録紙上に付着させて、ドットパターン画像を形成する印刷装置である。

このようなインクジェットプリンタとしては、キャリッジに搭載されたインクジェット記録ヘッドを記録紙の搬送方向に対して直交する方向に往復運動させながら印字を行うシリアル型のものと、印字一ライン分の印字領域を備えたインクジェット記録ヘッドを用いて印字を行なうライン型のものが知られている。

印字速度を高めるためにはインクジェット記録ヘッドを走査する必要のないライン型のものが有利である。ライン型のインクジェットプリンタにおいて、一ライン分の印字幅をカバーするには多数のインクノズルが微細なピッチで配列された構造の長いラインインクジェット記録ヘッドが必要である。しかし、このような長尺のインクジェット記録ヘッドを精度良く製作することは困難であり、また、歩留まりも悪い為、製造コストが高くなってしまい、現実的ではない。

そのため、ライン型のインクジェットプリンタでは、小さなインクジェット記録ヘッドを記録紙の幅方向（主走査方向）に複数個並べて配置して、印刷幅分のラインヘッドを形成し、それを記録紙搬送方向（副走査方向）に例えばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどのように必要な色分だけ並べて配置している。

このようなライン型のインクジェット記録ヘッドの製造方法として、例えば特許文献１（特開平１０−９５１１４４号公報）に記載のものが知られている。このインクジェット記録ヘッドユニットでは、１ラインの印刷に用いられるインクノズル列を、そのライン方向において複数の分割インクノズル列に分割し、この各分割インクノズル列でインクジェット記録ヘッドを構成している。

また、このように構成された複数個のインクジェット記録ヘッドはベースフレームに千鳥状に配置され、それぞれ２箇所でベースフレームにねじ止めされている。この個々のインクジェット記録ヘッドのベースフレームへの取付け位置精度は、インク滴の着弾位置精度を決める要素として非常に重要であり、高い精度が要求される。ここで、インクジェット記録ヘッドの位置合わせが正確でないと、印刷物にスジが発生する等の不具合が生じることがあった。

そこで、前記インクジェット記録ヘッドを所望の位置に高精度で固定するために、例えば特許文献２（特開２００４−３２２６０６号公報）のように、ベースフレームにヘッドを組付ける際、ガラスからなるアライメントプレートにクロムのスパッタリングにより、ノズル孔の位置を示すマーカを形成する。そして、ガラスのアライメントプレート上のノズル孔の位置を示すマーカとそれに相対するノズル孔とを画像上で合わせることにより、高精度な位置合わせを実現する方法が提案されている。

また、特許文献３（特開２００８−１２７４７号公報）では、インクジェット記録ヘッドを支持するベースフレーム上に同時研削、同時研磨を行なった位置決め用の突出片によってヘッド側に取り付けて、組立て精度を確保する方法が提案されている。

しかしながら、前記特許文献２に示すようなヘッド組付け方法は、インクジェットプリンタの工場出荷時においては設備が整っているため、ヘッド配列精度を高精度に組付けることは可能である。しかし、ユーザ納入後のヘッド故障等によるヘッド交換においては、十分な設備がないために、ヘッド単品交換時の組付け作業に多大な時間を要し、その間はインクジェットプリンタを稼動させることが出来ないため、生産性の向上に影響を及ぼすという問題があった。

このようなことを避けるために、前記特許文献３に示すように複数個のインクジェット記録ヘッドを備えたラインヘッドアレイの場合、ノズル配列精度を上げるため、ヘッドプレート側に取り付ける位置決めピンの位置精度及びピン外径精度とヘッド側のノズル位置と位置決め点（面）を高精度に製作し、機械精度で位置出しを行なっている。

しかし、インクジェットプリンタが高速の連帳機の場合、装置が大型になり、ベースフレームが５００ｍｍ以上もあることから、穴位置の加工精度を上げることは歩留まりが悪くなるため、コストアップの要因を招く。特に、インクジェット記録ヘッドの設置数が多い場合により顕著になる。

また、熱による材料の伸びによるインク滴の着弾位置ずれの影響は大きく、伸びは極力、抑える必要がある。この対策として、熱膨張の小さい材料を選定すれば良いが、加工性の問題から必要精度を確保できないという悪循環を招いてしまう。

さらに、ヘッド故障時においては、ヘッド単体での交換となるため、交換対象であるヘッド単品の高精度要求による部品コストの増加はランニングコストの増加も招いてしまうなどの問題があった。

本発明の主な目的は、高精度なノズル配列精度が確保できる液滴吐出ヘッドユニットの交換方法、液滴吐出ヘッドの位置調整方法ならびに液滴吐出ヘッドの位置調整治具を提供することにある。

前記の目的を達成するため、第１の発明は、
液滴を吐出する多数のノズル孔が列設された液滴吐出ヘッドをサブプレート上で位置決めし、前記液滴吐出ヘッドと前記サブプレートを連結してヘッド・サブプレート集合体を構成し、
そのヘッド・サブプレート集合体をベースフレーム上に取り付けた液滴吐出ヘッドユニットの液滴吐出ヘッドの交換方法において、
前記ベースフレーム上に固定されている前記サブプレートから交換すべき液滴吐出ヘッドを取り外して、替えの液滴吐出ヘッドを前記サブプレート上に載置する液滴吐出ヘッド替え工程と、
交換用位置決め治具に設けられている複数の位置決め突部を、前記サブプレートに形成されている複数の穴部を貫通して、前記ベースフレームに形成されている複数の位置決め穴に挿入して、前記位置決め突部と前記位置決め穴の接触により、前記ベースフレーム上で前記交換用位置決め治具を位置決めする治具位置決め工程と、
前記サブプレートの穴部から上方へ突出している前記交換用位置決め治具の複数の位置決め突部に、前記替えの液滴吐出ヘッドに設けられた複数の位置決め面を当接することにより、前記サブプレート上で前記替えの液滴吐出ヘッドを位置決めする液滴吐出ヘッド位置決め工程と、
前記交換用位置決め治具を前記ベースフレームならびにサブプレートから外して、前記替えの液滴吐出ヘッドを前記サブプレートに連結する液滴吐出ヘッド連結工程と
を含むことを特徴とするものである。

前記の目的を達成するため、第２の発明は、
液滴を吐出する多数のノズル孔が列設された液滴吐出ヘッドをサブプレート上で位置決めし、前記液滴吐出ヘッドと前記サブプレートを連結してヘッド・サブプレート集合体を構成し、
そのヘッド・サブプレート集合体をベースフレーム上に取り付けた液滴吐出ヘッドユニット上での液滴吐出ヘッドの位置調整方法において、
位置調整用位置決め治具に設けられている副走査方向位置決め用の複数の位置決め突部を、前記位置調整する液滴吐出ヘッドを備えた前記ヘッド・サブプレート集合体を貫通させて、その下の前記ベースフレームに形成されている複数の位置決め用穴に差し込んで、前記ベースフレーム上で前記位置調整用位置決め治具を位置決めする治具位置決め工程と、
前記位置調整する液滴吐出ヘッドを備えた前記ヘッド・サブプレート集合体の前記ベースフレームへの連結力を緩めて、当該ヘッド・サブプレート集合体の移動を可能にするヘッド・サブプレート集合体固定解除工程と、
前記ベースフレームの位置決め用穴から上方へ突出している前記位置調整用位置決め治具の複数の位置決め突部に、前記液滴吐出ヘッドに設けられた複数の位置決め面を当接した状態で、位置調整手段により前記ヘッド・サブプレート集合体の位置を主走査方向に調整する位置調整工程と、
調整後に前記ヘッド・サブプレート集合体を前記ベースフレームに固定するヘッド・サブプレート集合体固定工程と
を含むことを特徴とするものである。

前記の目的を達成するため、第３の発明は、
液滴を吐出する多数のノズル孔が列設された液滴吐出ヘッドをサブプレートを介してベースフレーム上に取り付けた液滴吐出ヘッドユニットの液滴吐出ヘッドの位置調整用治具において、
該位置調整用治具の中間部に設けられたホルダの片側に、前記液滴吐出ヘッドの主走査方向の位置を決めるための主走査方向位置決め突部と、前記液滴吐出ヘッドの副走査方向の位置を決めるための副走査方向位置決め突部が設けられ、
前記ホルダの他方の片側に、前記液滴吐出ヘッドの副走査方向の位置を決めるための副走査方向位置決め突部が設けられており、
前記主走査方向位置決め突部及び副走査方向位置決め突部が、前記サブプレートに形成されている複数の穴部を貫通して、前記ベースフレーム上に形成されている複数の位置決め穴に差し込んだ状態で、前記主走査方向位置決め突部及び副走査方向位置決め突部が前記位置決め穴との接触により、前記ベースフレーム上で前記位置調整用治具を位置決めした状態で、サブプレートの穴部から上方へ突出している前記主走査方向位置決め突部及び副走査方向位置決め突部に、替えの液滴吐出ヘッドに設けられた複数の位置決め面を当接することにより、前記サブプレート上で前記替えの液滴吐出ヘッドを位置決めすることを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、高精度なノズル配列精度が確保できる液滴吐出ヘッドユニットの交換方法、液滴吐出ヘッドの位置調整方法ならびに液滴吐出ヘッドの位置調整治具を提供することができる。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの取り付け構造を説明するための分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るアライメントプレートの構成とその機能を説明するための平面図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドとサブプレートの組立てを説明するための斜視図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの交換方法を説明するための斜視図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの調整方法を説明するための斜視図である。 本発明の実施形態においてインクジェット記録ヘッドを千鳥状に複数個並べた状態を図７の図中Ｚ方向から見た平面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態に係るラインヘッドアレイ方式を適用したインクジェット式の画像形成装置におけるインクジェット記録ヘッドの組み立て及びその交換システムなどについて図面を用いて説明する。

図７は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。この実施形態に係る画像形成装置は、インクジェット記録方式により画像を形成する装置である。

同図に示すように画像形成装置は、給紙搬送ユニット２と、１個または複数個（本実施形態では１個）の作像ユニット３と、排紙搬送ユニット４が準備され、それらを記録紙（ウェブ）１の搬送方向に沿って組み合わせて画像形成装置が構成される。

前記給紙搬送ユニット２は、内部にニップローラ５、インフィードローラ６、複数のガイドローラ７、インフィードローラ６を駆動するモータ（図示せず）などを有している。給紙搬送ユニット２は、ウェブ蛇行補正機構やウェブの除電またはクリーニング機構などの各種機能部を有しているが、本発明とは直接関係しないためそれらの図示は省略している。

前記作像ユニット３は、ユニット上部に４個（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用）のインクカセット８と、そのインクカセット８の下部に搭載された４個（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用）のインクジェット記録ヘッドユニット９と、そのインクジェット記録ヘッドユニット９の下面近傍を通るようにウェブ１を搬送ガイドする複数のプラテンローラ１０と、インク試し打ちのためのインク受け１１と、インクカセット８内のインクをインクジェット記録ヘッドユニット９に供給するインク供給経路（図示せず）を内部に備えている。

前記排紙搬送ユニット４は、内部にアウトフィードローラ１２、ニップローラ１３、複数のガイドローラ１４、アウトフィードローラ１２を駆動するモータ（図示せず）などを有している。

本発明はこの画像形成装置におけるインクジェット記録ヘッドユニット９の構成に特徴があり、次にこのインクジェット記録ヘッドユニット９の構成について説明する。

図６は、本発明の実施形態においてインクジェット記録ヘッドを千鳥状に複数個並べた状態を図７の図中Ｚ方向（ノズル面）から見た平面図である。
インク滴が吐出される多数のノズル孔１６を列状に形成したインクジェット記録ヘッド１７が、平板状のベースフレーム１５に、記録紙（ウェブ）１の搬送方向と直交する方向に２列、合計で７個千鳥状に配列され、各インクジェット記録ヘッド１７の両端部がネジ１８ａ、１８ｂで固定されて、前記インクジェット記録ヘッドユニット９を構成している。

インクジェット記録ヘッド１７は、使用する記録紙１の幅サイズに応じて、主走査方向Ｘに更に並べることが可能である。

また、インクジェット記録ヘッド１７は、３箇所の位置決め面１９ａ、１９ｂ、１９ｃ（本図では黒丸として表示）で主走査方向（記録紙搬送方向に対して垂直方向）Ｘ及び副走査方向（記録紙搬送方向）Ｙの位置が決められている。

本実施形態では図６に示すように、異なる色、例えばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色分のインクジェット記録ヘッドユニット９ａ，９ｂ，９ｃ、９ｄが記録紙１の搬送方向に沿って配置され、図示しない本体フレームにネジで固定されている。

このようなインクジェット記録ヘッドユニット９はインクジェット記録ヘッド１７を高い位置精度でベースフレーム１５に組み込む必要があり、主走査方向Ｘの配列精度が悪い場合、隣接するインクジェット記録ヘッド１７間でノズル孔１６のピッチ間隔がずれることにより、印刷結果としてスジが発生して、印刷品質の低下を招く。

図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの取り付け構造を説明するための分解斜視図である。
インク滴を吐出する多数のノズル孔１６を有するインクジェット記録ヘッド１７の端面（側面）には、精度が確保された３つの位置決め面１９ａ，１９ｂ，１９ｃが主走査方向（Ｘ方向）と、それと直交する副走査方向（Ｙ方向）にかけて、それぞれ垂直に設けられている。同図に示すように、前記位置決め面１９ａはインクジェット記録ヘッド１７の短い方の側面に、副走査方向（Ｙ方向）に沿うように形成され、一方、前記位置決め面１９ｂと１９ｃはインクジェット記録ヘッド１７の長い方の側面に所定の間隔をおいて、主走査方向（Ｘ方向）に沿うように形成されている。
この位置決め面１９ａ，１９ｂ，１９ｃと前記ノズル孔１６との位置精度は、インクジェット記録ヘッド１７を組み立てる際に高精度に確保されている。

ノズル孔１６と位置決め面１９ａ，１９ｂ，１９ｃが高精度に組み付けられたインクジェット記録ヘッド１７は、ヘッドサブプレート２０にネジ２１ａ、２１ｂで固定され、ヘッドサブクミ（ヘッド・サブプレート集合体）２２が構成される。なお、ヘッドサブプレート２０に対するインクジェット記録ヘッド１７の固定方法はネジ２１ａ、２１ｂに限定されるものではなく、例えば弾性部材を介して押し付けて固定する方法でも良いが、本実施形態ではネジネジ２１ａ、２１ｂによる固定手段を採用している。

インクジェット記録ヘッド１７を搭載したヘッドサブクミ２２はノズル孔１６の位置を光学顕微鏡２３で観察して、インクジェット記録ヘッド１７間を所定の位置のなるように配置した後に、ベースフレーム１５にネジ２１ｃ、２１ｄで固定されて、最終的には図６に示すように１つのベースフレーム１５上に７個のインクジェット記録ヘッド１７を千鳥状に配置したインクジェット記録ヘッドユニット９が構成される。

ここで、複数のヘッドサブクミ２２の組立て方法について説明する。図３は、インクジェット記録ヘッド１７とサブプレート２０の組立てを示す図である。インクジェット記録ヘッド１７とヘッドサブプレート２０の位置決めには、図に示すような組み付け用位置決め治具２４を使用する。

この組み付け用位置決め治具２４は、高精度に加工された位置決めピン２５ａ，２５ｂ，２５ｃが同様に高精度に加工された位置に取り付けられ、各位置決めピン２５ａ，２５ｂ，２５ｃは組み付け用位置決め治具２４の上面から平行に突出している。この位置決めピン２５ａ，２５ｂ，２５ｃと対応するヘッドサブプレート２０の位置には、穴２６ａ、２６ｂ、２６ｃが高精度に形成されている。

このヘッドサブプレート２０を組み付け用位置決め治具２４の上に載置することにより、組み付け用位置決め治具２４の位置決めピン２５ａ，２５ｂ，２５ｃがヘッドサブプレート２０の穴２６ａ、２６ｂ、２６ｃを通り、ヘッドサブプレート２０の上側に突き出し、ヘッドサブプレート２０と組み付け用位置決め治具２４の位置関係が適正に維持される。

そしてヘッドサブプレート２０の上にインクジェット記録ヘッド１７を載置し、インクジェット記録ヘッド１７に設けられている３箇所の位置決め面１９ａ，１９ｂ，１９ｃを組み付け用位置決め治具２４の位置決めピン２５ａ，２５ｂ，２５ｃの周面に当接する。これによりヘッドサブプレート２０上でインクジェット記録ヘッド１７が位置決めされ、この状態で、ネジ２１ａ、２１ｂにより、インクジェット記録ヘッド１７をヘッドサブプレート２０に固定する。このようにすることにより、インクジェット記録ヘッド１７がヘッドサブプレート２０に対して適正な位置に組み込まれて、ヘッドサブクミ２２が得られ
る。

前記組み付け用位置決め治具２４は工場組立て時の治具として使用されるもので、量産するインクジェットプリンタには組み込まれないから、組み付け用位置決め治具２４の量産性を考慮する必要がない。また、部品のコストアップは装置価格に反映されないため、安定した高精度品の製作が可能となり、加工誤差を抑えられる。

このように高精度に組立てられたヘッドサブクミ２２は前述した光学顕微鏡２３（図１参照）による位置合わせした後、ベースフレーム１５にネジ２１ｃ、２１ｄで固定される。

後で詳細に説明するように、ユーザ先におけるインクジェット記録ヘッド１７の交換時には、図１に示す交換・調整用位置決め治具２７を使用する。ヘッドサブクミ２２の位置決め用穴２６ａ，２６ｂとベースフレーム１５の位置決め穴３０ａ，３０ｂに交換・調整用位置決め治具２７の位置決めピン２８ａ，２８ｂを挿通することにより、位置決めを行なうが、前記位置決め穴３０ａ，３０ｂも高精度に位置が出ていることが必要である。

しかしながら、ベースフレーム１５は使用する記録紙のサイズにもよるが、主走査方向Ｘに５００ｍｍ以上も長いことから、穴３０ａ，３０ｂの位置の加工精度を高精度に仕上げることはコストアップを招く。また、熱による材料の長手方向の伸びを抑えるために、熱膨張の小さい材料を選定する場合、加工性が悪くなるため、必要精度の確保が困難になる。

そこで本実施形態では、位置決めピン２８ａ，２８ｂと穴３０ａ，３０ｂのクリアランスを小さくするため、アライメントプレート２９を使用する。
図１、図２に示すようにベースフレーム１５の前記交換・調整用位置決め治具２７の位置決めピン２８ａ，２８ｂが挿入される位置には長穴状の穴３０ａ，３０ｂが形成され、この穴３０ａ，３０ｂの近傍にはアライメントプレート２９ａ，２９ｂが配置されている。このアライメントプレート２９ａ，２９ｂは、穴３０ａ，３０ｂに近接できるようにＹ方向（副走査方向）に移動可能になっており、最終的にはネジ３１で固定される。

図２に示すように、交換・調整用位置決め治具２７の位置決めピン２８ａ，２８ｂをベースフレーム１５の長穴３０ａ，３０ｂに差し込み、記録紙搬送方向である副走査方向（Ｙ方向）で位置決めピン２８ａ，２８ｂと長穴３０ａ，３０ｂのクリアランスδを小さくなるように、アライメントプレート２９ａ，２９ｂをＹ方向に動かして、適正値の所でネジ３１によりアライメントプレート２９ａ，２９ｂを固定する。ここでの適正なクリアランスδは、本発明者の実験結果によれは１〜５μｍの範囲であることが確認されている。

クリアランスδが５μｍを超えると、ヘッド交換時にノズル位置精度の誤差に影響し、インクの着弾位置ずれによる画像劣化の問題がある。一方、クリアランスδが１μｍ未満であると、ピン挿入時にピンと穴がかじる等の現象を生じて、作業性の劣化を招くなどの問題がある。このような理由から前記クリアランスδは１〜５μｍの範囲に規制する必要があり、位置決めピン２８と長穴３０の間のクリアランスδを前述の範囲内に抑える手段としてアライメントプレート２９の使用は有効である。

このような構成をとることにより、ベースプレート１５の加工精度の向上によるコスト増を抑えることが可能となる。

次にユーザ先におけるインクジェット記録ヘッド１７の交換方法について、図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は、インクジェット記録ヘッド１７の交換及び調整方法を説明するための分解斜視図である。

インクジェット記録ヘッド１７の交換単位はランニングコストを抑えるため、極力、最小単位に留めたいことからインクジェット記録ヘッド１７単位で行ない、ヘッドサブプレート２０は交換しない。基本的なインクジェット記録ヘッド１７交換の考えは、ヘッドサブプレート２０とベースフレーム１５は工場出荷時に既に高精度に位置決めされている為、インクジェット記録ヘッド１７を同様の位置の固定が再現できればよく、その位置再現方法として、高精度に製作された交換・調整用位置決め治具２７を使用することで対応する。

交換・調整用位置決め治具２７はインクジェット記録ヘッド交換時と後述する位置調整時の両方で使用可能なように、例えば図４に示すように、板状のホルダ３２の上下両側に位置決めピン２８ａ，２８ｂ，２８ｃが設けられている。より具体的にはホルダ３２の片側（本図では下側）には主走査方向（Ｘ方向）と副走査方向（Ｙ方向）の位置が決められるよう３本の位置決めピン２８ａ，２８ｂ，２８ｃが突設されており、ホルダ３２の反対側（本図では上側）は副走査方向（Ｙ方向）のみの位置を決められるよう２本の位置決めピン２８ａ，２８ｂが設けられている。

これにより、位置決め治具の種類を複数個準備する必要がなく、１つの位置決め治具２７でインクジェット記録ヘッド１７の交換と位置調整に対応可能である。

先ずは図４を用いて、３本の位置決めピン２８ａ，２８ｂ，２８ｃで主走査方向（Ｘ方向）と副走査方向（Ｙ方向）の位置決めを行なう場合を説明する。
前述のように、ヘッドサブプレート２０は工場出荷時にベースフレーム１５上にネジ２１ｃ，２１ｄにより高精度に位置決め固定されており、交換が必要なインクジェット記録ヘッド１７のみを交換する。

まず、ネジ２１ａ，２１ｂを外して古いインクジェット記録ヘッド１７をヘッドサブプレート２０から取り除き、新しいインクジェット記録ヘッド１７をヘッドサブプレート２０に載置する。次に交換・調整用位置決め治具２７の位置決めピン２８ａ、２８ｂ、２８ｃをヘッドサブプレート２０の位置決め穴２６ａ、２６ｂ、２６ｃを通して、ベースフレーム１５の位置決め穴３０ａ，３０ｂならびにベースフレーム１５に形成されている開口部３９（共に図５参照）に差し込む。

この状態でインクジェット記録ヘッド１７をヘッドサブプレート２０上で少しスライドして、インクジェット記録ヘッド１７の位置決め面１９ａ，１９ｂ，１９ｃを交換・調整用位置決め治具２７の位置決めピン２８ａ、２８ｂ、２８ｃの周面に押し付ける。この押し付けでヘッドサブプレート２０上でのインクジェット記録ヘッド１７の主走査方向（Ｘ方向）と副走査方向（Ｙ方向）の位置決めが同時になされ、ネジ２１ａ，２８ｂによりインクジェット記録ヘッド１７をヘッドサブプレート２０上に固定する。

このとき、位置決めは副走査方向の２点でインクジェット記録ヘッド１７の角度を規制し、主走査方向の1点で主走査方向の位置を決める。これにより、交換・調整用位置決め治具２７の位置決めピン２８ａ、２８ｂ、２８ｃに対して、インクジェット記録ヘッド１７の位置が遊びなく、高精度に定まる。故に、インクジェット記録ヘッド１７を押し付けるだけで済むので、非常に短時間で位置を合わせることが可能となる。

ここでも、位置決め治具２７を使用することにより、必要以上にインクジェット記録ヘッド１７やヘッドプレート２０の部品コストを上げることがなく、また、位置決め治具２７はインクジェットプリンタには搭載しないことにより、量産性を考慮する必要がなく、安定した高精度品の製作が可能となり、加工誤差が抑えられる。

一方、インクジェットプリンタのインク吐出特性として、曲がり（ノズル孔１６から記録紙1に対して、インクは基本的に垂直に吐出されるが、ノズル孔１６の加工状態によっては曲がって吐出される現象）によるインク着弾位置ずれが生じる場合がある。この場合、メカニカルにノズル孔１６の配列精度を確保したとしても、最終的な記録紙１への画像において、前述した曲がりにより位置ずれが発生してしまう場合がある。

この課題を回避する方法について、次に説明する。
図４で説明したようにユーザ先で新しいインクジェット記録ヘッド１７の交換が完了した後に、着弾位置ずれが確認できるテストパターンに基づいてテスト印刷を行う。そして交換したインクジェット記録ヘッド１７のインク滴の着弾位置が前述のテスト結果からずれていることが判明した場合、位置ずれ補正方法として、副走査方向（Ｙ方向）については、インクジェット記録ヘッド１７のインク滴の吐出タイミングを変更することにより補正は可能であるが、主走査方向（Ｘ方向）については、メカニカルにインクジェット記録ヘッド１７の位置を調整する必要がある。

この主走査方向のインクジェット記録ヘッド１７の位置調整方法について、次に図５を用いて説明する。
図５に示すように、位置決め治具２７は副走査方向の位置を決める位置決めピン２８ａ，２８ｂの２本がある側を使用する。すなわち、図４とは位置決め治具２７を逆にして使用する。交換・調整用位置決め治具２７の位置決めピン２８ａ，２８ｂを下にして、ヘッドサブクミ２２のヘッドサブプレート２０に設けられている位置決め用穴２６ａ，２６ｂに差し込み、ベースフレーム１５の位置決め穴３０ａ，３０ｂまで貫通させる。

位置決めピン２８ａ，２８ｂを差し込んだ後で、ヘッドサブクミ２２を固定しているネジ２１ｃ、２１ｄを緩める。この状態で偏芯カム３３を使用して、ヘッドサブクミ２２の位置を図中Ｘ方向に微調整する。

図５に示すように、偏芯カム３３は円柱状または円板状をしており、その下部に設けられたシャフト３６に対して適当な偏芯量ｅをもっている。また、偏芯カム３３の上部に、ドライバー等の先端部が係合する係合溝３７を有する駆動側シャフト３８が一体に設けられている。

一方、ヘッドサブクミ２２（ベッドサブプレート２０）には角穴３４が形成され、ベースフレーム１５の前記角穴３４と対応する位置には偏芯カム差込用穴３５が形成されている。例えば図１に示すように前記角穴３４の平面形状は略正方形をしており、角穴３４の一辺は前記偏芯カム３３の直径と略同寸に設計され、偏芯カム差込用穴３５の内径はシャフト３６の外径と略同寸に設計されている。

前記シャフト３６をヘッドサブクミ２２（ベッドサブプレート２０）の角穴３４からベースフレーム１５の偏芯カム差込用穴３５に差し込み、それに伴い偏芯カム３３をヘッドサブクミ２２（ベッドサブプレート２０）の角穴３４に嵌合させる。

そしてドライバー等の先端部を係合溝３７に差し込んで駆動側シャフト３８を回転させることにより、偏芯カム３３はシャフト３６を中心にして偏芯量ｅをもった状態で回転するから、ヘッドサブクミ２２の位置を図中Ｘ方向に微調整することができる。なお、このヘッドサブクミ２２のスライド時には、ヘッドサブクミ２２の位置決め面１９ｂ，１９ｃは予め設置されている交換・調整用位置決め治具２７の位置決めピン２８ａ，２８ｂに沿って移動するから、ヘッドサブクミ２２のＹ方向の位置は変わらない。

調整後にネジ２１ｃ，２１ｄを締めてヘッドサブクミ２２をベースフレーム１５上に固定し、再度、着弾位置ずれ検出用のテストパターンを印刷し、ヘッドサブクミ２２の微調整が完了したことを確認して調整作業を終了する。

前記実施形態では、位置決めピン２５ａ〜２５ｃ，２８ａ〜２８ｃを有する位置決め治具２４，２７を用いたが、その位置決めピン２５ａ〜２５ｃ，２８ａ〜２８ｃの代わりに例えば位置決め突片あるいは突条など他の形状の位置決め突部を用いることも可能である。

前記実施形態では、ヘッドサブプレート２０の内側に角穴３４を形成したが、その角穴３４の代わりに例えばヘッドサブプレート２０の端部からＹ方向に切り込んだ切込部を形成し、その切込部に偏芯カム３３を嵌合することも可能である。

前記実施形態では、位置調整手段としてカム機構を使用したが、その他に例えば，ネジの回転によってヘッドサブクミ２２を移動するなど、他の機構の位置調整手段を用いることも可能である。

前記実施形態では本発明をインクジェットプリンタ（画像形成装置）に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば３次元の造形物を製作する３次元造形装置などの他の技術分野においても本発明を適用することが可能である。

１：記録紙、２：給紙搬送ユニット、３：作像ユニット、４：排紙搬送ユニット、９，９ａ〜９ｄ：インクジェット記録ヘッドユニット、１５：ベースフレーム、１６：ノズル孔、１７：インクジェット記録ヘッド、１９ａ〜１９ｃ：位置決め面、２０：サブプレート、２２：ヘッドサブクミ（ヘッド・サブプレート集合体）、２４：組み付け用位置決め治具、２５ａ〜２５ｃ：位置決めピン、２６ａ〜２６ｃ：穴、２７：交換・調整用位置決め治具、２８ａ〜２８ｃ：位置決めピン、２９：アライメントプレート、３０ａ，３０ｂ：位置決め穴、３２：ホルダ、３３：偏心カム、３４：角穴、３５：偏心カム差込用穴、３６：シャフト、３７：係合溝、３８：駆動用シャフト、Ｘ：主走査方向、Ｙ：副主走査方向。

特開平１０−９５１１４４号公報 特開２００４−３２２６０６号公報 特開２００８−１２７４７号公報

Claims (5)

1. 液滴を吐出する多数のノズル孔が列設された液滴吐出ヘッドをサブプレート上で位置決めし、前記液滴吐出ヘッドと前記サブプレートを連結してヘッド・サブプレート集合体を構成し、
   そのヘッド・サブプレート集合体をベースフレーム上に取り付けた液滴吐出ヘッドユニットの液滴吐出ヘッドの交換方法において、
   前記ベースフレーム上に固定されている前記サブプレートから交換すべき液滴吐出ヘッドを取り外して、替えの液滴吐出ヘッドを前記サブプレート上に載置する液滴吐出ヘッド替え工程と、
   交換用位置決め治具に設けられている複数の位置決め突部を、前記サブプレートに形成されている複数の穴部を貫通して、前記ベースフレームに形成されている複数の位置決め穴に挿入して、前記位置決め突部と前記位置決め穴の接触により、前記ベースフレーム上で前記交換用位置決め治具を位置決めする治具位置決め工程と、
   前記サブプレートの穴部から上方へ突出している前記交換用位置決め治具の複数の位置決め突部に、前記替えの液滴吐出ヘッドに設けられた複数の位置決め面を当接することにより、前記サブプレート上で前記替えの液滴吐出ヘッドを位置決めする液滴吐出ヘッド位置決め工程と、
   前記交換用位置決め治具を前記ベースフレームならびにサブプレートから外して、前記替えの液滴吐出ヘッドを前記サブプレートに連結する液滴吐出ヘッド連結工程と
   を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの交換方法。
2. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの交換方法において、
   前記交換用位置決め治具に設けられている複数の位置決め突部と、前記替えの液滴吐出ヘッドに設けられている複数の位置決め面は、
   当該液滴吐出ヘッドの主走査方向の位置を決める主走査方向位置決め手段と、当該液滴吐出ヘッドの副走査方向の位置を決める副走査方向位置決め手段として機能することを特徴とする液滴吐出ヘッドの交換方法。
3. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの交換方法において、
   前記ベースフレームの位置決め穴の近傍にクリアランス調整部材を設置して、そのクリアランス調整部材により、前記ベースフレームの位置決め穴とその位置決め穴に挿入される前記交換用位置決め治具の位置決め突部との副走査方向のクリアランスを調整するクリアランス調整工程を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの交換方法。
4. 液滴を吐出する多数のノズル孔が列設された液滴吐出ヘッドをサブプレート上で位置決めし、前記液滴吐出ヘッドと前記サブプレートを連結してヘッド・サブプレート集合体を構成し、
   そのヘッド・サブプレート集合体をベースフレーム上に取り付けた液滴吐出ヘッドユニット上での液滴吐出ヘッドの位置調整方法において、
   位置調整用位置決め治具に設けられている副走査方向位置決め用の複数の位置決め突部を、前記位置調整する液滴吐出ヘッドを備えた前記ヘッド・サブプレート集合体を貫通させて、その下の前記ベースフレームに形成されている複数の位置決め用穴に差し込んで、前記ベースフレーム上で前記位置調整用位置決め治具を位置決めする治具位置決め工程と、
   前記位置調整する液滴吐出ヘッドを備えた前記ヘッド・サブプレート集合体の前記ベースフレームへの連結力を緩めて、当該ヘッド・サブプレート集合体の移動を可能にするヘッド・サブプレート集合体固定解除工程と、
   前記ベースフレームの位置決め用穴から上方へ突出している前記位置調整用位置決め治具の複数の位置決め突部に、前記液滴吐出ヘッドに設けられた複数の位置決め面を当接した状態で、位置調整手段により前記ヘッド・サブプレート集合体の位置を主走査方向に調整する位置調整工程と、
   調整後に前記ヘッド・サブプレート集合体を前記ベースフレームに固定するヘッド・サブプレート集合体固定工程と
   を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの位置調整方法。
5. 液滴を吐出する多数のノズル孔が列設された液滴吐出ヘッドをサブプレートを介してベースフレーム上に取り付けた液滴吐出ヘッドユニットの液滴吐出ヘッドの位置調整用治具において、
   該位置調整用治具の中間部に設けられたホルダの片側に、前記液滴吐出ヘッドの主走査方向の位置を決めるための主走査方向位置決め突部と、前記液滴吐出ヘッドの副走査方向の位置を決めるための副走査方向位置決め突部が設けられ、
   前記ホルダの他方の片側に、前記液滴吐出ヘッドの副走査方向の位置を決めるための副走査方向位置決め突部が設けられており、
   前記主走査方向位置決め突部及び副走査方向位置決め突部が、前記サブプレートに形成されている複数の穴部を貫通して、前記ベースフレーム上に形成されている複数の位置決め穴に差し込んだ状態で、前記主走査方向位置決め突部及び副走査方向位置決め突部が前記位置決め穴との接触により、前記ベースフレーム上で前記位置調整用治具を位置決めした状態で、サブプレートの穴部から上方へ突出している前記主走査方向位置決め突部及び副走査方向位置決め突部に、替えの液滴吐出ヘッドに設けられた複数の位置決め面を当接することにより、前記サブプレート上で前記替えの液滴吐出ヘッドを位置決めすることを特徴とする液滴吐出ヘッドの位置調整治具。

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