JP5805446B2

JP5805446B2 - インクジェットプリンター

Info

Publication number: JP5805446B2
Application number: JP2011148084A
Authority: JP
Inventors: 宏明神戸
Original assignee: Oki Data Infotech Corp
Current assignee: Oki Data Infotech Corp
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2031-07-04
Also published as: EP2679393A4; US20140118439A1; JP2013014063A; WO2013005453A1; EP2679393A1

Description

本発明は、インクを吐出することによって画像を記録するインクジェットプリンターに関する。

インクジェットプリンターは高速化、高画質化の要求に対応するために、速度向上と記録媒体上へ吐出するインクの着弾位置精度を上げる必要性が高まっている。装置を高速に動作させると従来は問題にならないレベルのキャリッジの振動がインクの着弾位置精度に影響をおよぼすため、キャリッジを案内するＹレールの直線精度を上げたり、キャリッジとＹレールとの結合部の剛性を上げたりすることでキャリッジが直線状のＹレールに忠実に沿って移動するように改善を図ってきた。

また、上述のような部品精度の向上ではなく、キャリッジの振動などの動きを抑制する構成を備えるインクジェットプリンターが、例えば特開２００９−２３１７３号公報に記載されている。この技術は、キャリッジに記録ヘッドの両脇に隣接させて錘を搭載し、実質的に記録ヘッドの質量を増加させ、キャリッジの振動を抑える構成である。その結果、キャリッジの振動などの動きを抑制でき、これに起因するインクの着弾位置精度の悪化を小さくでき、キャリッジの挙動に伴う印字品質の低下を防止している。

特開２００９−２３１７３号公報

従来の技術では、記録ヘッドケースに記録ヘッドの走査方向に記録ヘッドに隣接させて錘を搭載し、その記録ヘッドケースをキャリッジに搭載している。記録ヘッドの記録媒体の搬送方向の長さにほぼ同じ長さの錘である。そのため、キャリッジを単に重くしているだけである。

また、キャリッジに対して直接錘を固定せずに、記録ヘッドを搭載する記録ヘッドケースに錘を載せ、その記録ヘッドケースをキャリッジに固定するので、錘と記録ヘッドによって記録ヘッドケースはかなり重くなる。このような重いものをキャリッジに固定する為、この接続部分でもキャリッジの移動に伴いがたつく可能性あり、それに伴う画質の低下の可能性がある。また、記録ヘッドや錘の調整、交換などの作業をする場合には、記録ヘッドケースを外さなければ作業がし辛い構成となっている。

また、従来の技術では、効果的にキャリッジの振動を抑制することはできない。錘は、キャリッジの案内部材に近い側から遠い側に亘って載せられている。すなわち記録ヘッドの長手方向すなわちノズル列に平行に配置され、さらに、キャリッジの進行方向の前後に配置されている。すなわち、錘を搭載することでキャリッジは重くなったが、キャリッジの案内部材を回転軸とみなしたときのキャリッジの回転方向に対して、すなわち記録媒体に対して記録ヘッドが近くなったり遠くなったりする方向に対しては、錘の一部が案内部材の近くにあるため、錘の効果は小さいものとなる。

このため、キャリッジの振動を抑制すためには、錘はかなりおもくしなければならないことが考えられ、キャリッジの高速化に問題が生じる。高速にキャリッジを移動させるには、モーターなどの駆動手段が大型化してしまう。

本発明は、キャリッジの振動を効果的に抑制し、キャリッジの走査方向以外の動きに起因するインクの着弾精度の悪化を抑制し、インクの着弾精度を向上させることで印字品質が良く、小型化の可能なインクジェットプリンターを提供する。

そのため、本発明のインクジェットプリンターは、記録媒体にインクを吐出する複数のプリントヘッドと、前記記録媒体に対向するように前記プリントヘッドが固定されたキャリッジベースを備えるキャリッジと、前記記録媒体の搬送方向に交差する方向に沿って配置されたレールと、前記キャリッジを前記レールに移動可能に結合する夫々が複数のベアリングを備えるとともに前記キャリッジの前記レールに直交する方向の一方側に配置された複数の取り付け構造部と、を有し、前記取り付け構造部によって前記キャリッジを前記レールに移動可能に結合し、前記キャリッジを前記レールに沿って移動させながら前記プリントヘッドから前記記録媒体に前記インクを吐出して画像を記録するインクジェットプリンターにおいて、前記キャリッジの前記プリントヘッドを挟み前記一方側に対向する他方側に配置され、前記キャリッジベースに固定された固定金具を介して固定された錘と、前記錘と前記キャリッジベースの間に配置された前記プリントヘッドに接続された配線と、を有し、前記錘は棒状であって、前記錘の長手方向が前記レールの長手方向に平行に配置され、前記配線が前記錘に設けられたクランプによって固定されていることを特徴とする。

本発明によって、高速に移動するキャリッジの振動を抑制でき、インクの着弾精度が向上し、印字品質が向上し、小型化の可能なインクジェットプリンターを提供できる。

キャリッジの構成を説明する図である。Ｙレールにキャリッジが取付けられている状態を説明する図である。キャリッジの構成の例を説明する図である。インクジェットプリンターの一例を示す図である。錘の配置の別の例を説明する図である。

（実施の形態の概要）
本発明の実施の形態の概要を説明する。インクジェットプリンターはキャリッジにインクを吐出するプリントヘッドが搭載されており、このキャリッジがＹレールに沿って往復移動し、プリントヘッドから所望の位置にインクを吐出することにより画像を形成する。キャリッジはＹレールに対して複数の取り付け構造部で保持されている。例えば、一つの取り付け構造部はＹレールに対して４つのベアリングを介して固定されている。その内の３個は取り付け位置がＹレールに対して相対的に固定され、残りの１つは取り付け位置がＹレールに対して相対的に可動する。３個の固定されたベアリングはそのままＹレールの形状に合わせて接触するように配置される。残りの一つのベアリングは与圧アーム上に回転可能に配置され、与圧アームは取り付け構造部に対して与圧アーム軸によって回転可能に支持される。与圧アームには、与圧アーム軸を挟んで、一方の側にベアリングが配置され、他方の側に与圧バネが配置されている。このバネの力によってベアリングをＹレールに押し付けている。与圧バネはキャリッジをＹレールに取り付けてもがたつきが出ないような十分強い力を発生し、キャリッジがＹレール上を走査していても飛跳ねない様に保持している。例えば、キャリッジの走査方向の前方と後方の２箇所でＹレールに懸架している場合に、Ｙレールに歪みがあると前方か後方の１方の何れかのベアリングがＹレールから離れてしまうことが考えられる。このような場合にキャリッジが振動してしまう。この振動を抑制することで画質の向上が図れる。

キャリッジには、プリントヘッドのインクの吐出面が記録媒体に対向するように複数配置されている。また記録媒体の搬送方向と吐出面の長手方向が一致するように平行に配置されている。例えば、キャリッジにはイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の各色に対応したプリントヘッドが搭載されている。さらに多くのプリントヘッドを搭載することもできる。また、キャリッジの先端部分、すなわち記録ヘッドを挟みＹレール側に対して対向する側に、錘を設ける。この錘は、キャリッジの移動方向の重心位置と錘の配置位置が重なるように配置されている。例えば、キャリッジの重心位置がキャリッジの中央にあれば、キャリッジの移動方向の中央部分に錘が重なるように配置される。さらに、Ｙレールから離れた位置に錘を置くことで効果が大きくなる。錘は棒状であっても良い。錘が棒状である場合は、棒状の錘の長手方向が搬送方向に沿って平行になるように配置し、さらにキャリッジの底部に固定する。このような構成にすることで、キャリッジの走査方向以外の方向に移動する場合に、錘が無いときに比べより多くの運動エネルギーが必要となり、振動の抑制ができる。また、錘が立方体、直方体、円柱状などのブロック状の塊または棒状である場合に２つの取り付け構造部から錘の重心までが同距離になるように配置して往復走査の往路、復路でバランスが崩れないようにするのが好ましい。

（実施の形態の詳細）
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、キャリッジの構成を説明する図である。図２は、Ｙレールにキャリッジが取付けられている状態を説明する図である。図３は、キャリッジの構成の例を説明する図である。

Ｙレール１はインクジェットプリンターの略全幅に等しい長さを持っており、キャリッジ２が走査するときのガイドとして機能する。図１中、Ｙレール１は全体の長さに対して一部分を抜き出して描かれている。キャリッジ２にはプリントヘッド１５が一つまたは複数搭載されており、画像データに応じて適切なタイミングでインクを吐出して画像を形成する。キャリッジ２はベルト１９に取り付けられ、ベルト１９を駆動することでキャリッジ２がそのベルト１９と共に移動する。

キャリッジ２は取り付け構造部３を介してＹレール１に取り付けられている。取り付け構造部３はキャリッジ２の走査方向の前後の両端部に配置されている。ここで、各取り付け構造部３は同様な構成なのでその内一つについて説明する。取り付け構造部３に含まれるベアリングａ７、ベアリングｂ８、ベアリングｃ９、ベアリングｄ１０によってＹレール１から取り付け構造部３が外れることなく走査可能に取り付いている。取り付け構造部３のうちベアリングａ７、ベアリングｂ８、ベアリングｃ９は、夫々ベアリング支持軸ａ１１、ベアリング支持軸ｂ１２、ベアリング支持軸ｃ１３に回転可能に、取り付け構造部３に取り付け位置が変わらないように固定されている。しかしベアリングｄ１０のみ可動する与圧アーム５を介して取り付けられている。Ｙレール１の頂上部を挟むようにベアリングａ７とベアリングｂ８が設けられている。Ｙレール１の下部を挟むようにベアリングｃ９とベアリングｄ１０が設けられている。４つのベアリングによってＹレール１の垂直方向および水平方向に向かい力が加わる。

与圧アーム５の略中央には与圧アーム軸６があり、与圧アーム５は回動可能に軸支されている。与圧アーム５にベアリング支持軸ｄ１４によって回転可能にベアリングｄ１０が取り付けられている。さらに与圧アーム軸６のベアリングｄ１０の取り付け位置と反対側には与圧バネ４が配置され、これによってベアリングｄ１０がＹレール１に付勢されて接している。その結果、ベアリングｄ１０が常にＹレール１に接しながら回転できるようになっている。

キャリッジ２は、Ｙレール１に対して記録媒体の搬送方向下流側に突出し、突出した部分の一部がプラテン２１に対向するように設けられている。キャリッジ２には、プリントヘッド１５などの内蔵物を覆うカバー１６が備わっている。キャリッジ２は、取り付け構造部３にキャリッジベース１８が固定されている。このキャリッジベース１８にプリントヘッド１５が配置されている。プリントヘッド１５のノズル面はプラテン２１と対向し、プラテン２１に支持された記録媒体にインクを吐出する。錘部１７は錘２３と固定金具２４を備え、キャリッジベース１８に固定金具２４が固定され、固定金具２４に錘２３が固定されている。錘２３は棒状の金属であり、錘２３はキャリッジベース１８の走査方向のほぼ全副に亘る長さを有し、錘２３の長手方向がキャリッジの走査方向に平行になるように配置されている。また、錘２３は、キャリッジ２の先端部、すなわち記録媒体の搬送方向下流方向の端部に設けられている。

キャリッジ２は、取り付け構造部３によって、Ｙレール１に強固に密着し、Ｙレール１に沿って移動するが、Ｙレール１の捩れや湾曲によって、取り付け構造部３のがたつき、走査方向以外の方向に微小な移動またはそれに基づく振動が生じる。しかし、上述のように構成することで、錘２３によってキャリッジ２の振動を効果的に抑制することができる。すなわち、錘２３によって、この微小な移動が抑制される。錘２３の質量の分だけキャリッジ２の移動に伴い、その移動の方向に沿って大きな運動エネルギーを持つことになる。そのため、これに抗する移動をするためには、錘が無い場合に比べより多くの運動エネルギーが必要になる。また、取り付け構造部３からなるべく距離を離して錘２３を配置している。例えば錘２３とＹレール１の間にはプリントヘッド１５が配置されるようなスペースがあるように配置している。そのため、取り付け構造部３の走査方向を回転軸とみなした場合のキャリッジ２の回転方向の移動には、錘２３のため、より多くの運動エネルギーが必要となる。Ｙレール１にキャリッジ２の一方側のみに取り付け構造部３を設けて接続している場合に、このような構成が好ましい。

また、Ｙレール１から離れた位置に錘２３を配置しているが、この場合にプリントヘッド１５が固定されているキャリッジベース１８に錘２３を固定することで、より効果的にプリントヘッド１５からのインク滴の着弾精度を悪くする振動等の走査方向以外の移動を抑制できる。例えば、カバー１６に配置することもできるが、カバー１６とキャリッジベース１８は何らかしら接続手段が必要であり、この接続手段の接続部の緩みなどのがたつきに起因する振動等が発生する場合があり、好ましくない。プリントヘッド１５に直接錘を搭載した場合に、プリントヘッド１５はキャリッジ２に複数搭載されるので、キャリッジ２が移動したとき錘が相互に影響をする事があるので、好ましくない。そのため、キャリッジベース１８のプリントヘッド１５を挟みＹレール１と逆側に錘２３の長手方向がキャリッジ２の走査方向に平行に配置されることが好ましい。この場合に、錘２３の長さは、キャリッジ２の走査方向の両端に配置されているプリントヘッド１５間の距離以上の長さであることが好ましい。

また、キャリッジ２は極力小さく軽くするのが、駆動するモーターを小型化できるので好ましい。そこで、キャリッジベース１８に錘２３が固定金具２４によって固定されているが、この錘２３とキャリッジベース１８の間にスペースを設け、そこにプリントヘッド１５に接続された配線を配置できるようにする。こうすることで、錘２３を固定金具２４から外すことで、配線を操作することも容易であり、配線を錘２３によって保護することもできる。キャリッジ２内を小型にまとめることができる。この配線は、インクジェットプリンターの本体にある回路からの制御線などの信号線である。

図５は錘の配置の別の例を説明する図である。錘部１７はキャリッジ２の移動方向のほぼ中央すなわちキャリッジ２の移動方向の重心位置に配置された円柱状の金属塊である。キャリッジ２の移動方向の重心位置に錘部１７が重なるように配置されている。また、キャリッジ２のＹレール１に対して対向する側に配置されている。キャリッジ２の移動方向の重心は中央が好ましい。キャリッジ２の左右の取り付け構造部３から等距離に、錘部１７の重心が配置されている。これは重心位置が中央になるようにするためである。

また、錘は積層した板金を用いてもよい。他の部品を回避するために錘は複雑な形状になることがある。錘を一体の金属で形成するよりも、異なる形状の板金を組み合わせた積層構造のほうが低コスト化できる。さらに錘の近傍の配線を固定するクランプを取り付ける構造も錘上に容易に形成できる。

図４はインクジェットプリンターの一例を示している。Ｙレール１はインクジェットプリンターのほぼ全幅に亘り備えられている。キャリッジ２の内部にインクジェットヘッドが搭載されている。ベルト１９はプーリー２０に掛けまわされたベルトであり、キャリッジ２が接続されている。プーリー２０に対になっているプーリーは図中キャリッジ２の影にあり図示していない。ベルト１９は回転方向を変えて回転する。それに合わせて、ベルト１９に接続されているキャリッジ２がＹレール１に沿って往復移動する。プラテン２１は搬送ローラ２２によって搬送される記録媒体を支持する。搬送ローラ２２はプラテン２１に沿って複数配置されている。記録媒体は、例えばプラスチックフィルムや紙などである。プラテン２１に支持された記録媒体とキャリッジ２の間は、数ミリの間隔があるように配置される。記録媒体上にキャリッジ２に搭載されたプリントヘッド１５からインク吐出し、画像を記録する。キャリッジ２の移動方向すなわち走査方向は、記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に移動し、この例では直交する方向に移動する。記録媒体は搬送方向に間歇駆動され、停止しているときに記録され、搬送と記録が交互に行われる。

画像が記録された記録媒体は、インクジェットプリンターの図中の奥側から手前側に搬送される。すなわち、Ｙレール１、キャリッジ２等の下側を通り出力される。そのため、Ｙレール１やキャリッジ２の取り付け構造部３がインクジェットプリンターの手前側に無いので、ユーザーは容易にキャリッジ２のカバー１６を開けてプリントヘッド１５、錘部１７の位置調整などの作業ができる。また、キャリッジ２上には手前側から錘部１７、プリントヘッド１５が配置されているので、錘部１７の取り付けなどの作業が容易にできる。このようにメンテナンスや組み立ても容易にできる。

１Ｙレール
２キャリッジ
３取り付け構造部
４与圧バネ
５与圧アーム
６与圧アーム軸
７ベアリングａ
８ベアリングｂ
９ベアリングｃ
１０ベアリングｄ
１１ベアリングａ支持軸
１２ベアリングｂ支持軸
１３ベアリングｃ支持軸
１４ベアリングｄ支持軸
１５プリントヘッド
１６カバー
１７錘部
１８キャリッジベース
１９ベルト
２０プーリー
２１プラテン
２２搬送ローラ
２３錘
２４固定金具

Claims

記録媒体にインクを吐出する複数のプリントヘッドと、前記記録媒体に対向するように前記プリントヘッドが固定されたキャリッジベースを備えるキャリッジと、前記記録媒体の搬送方向に交差する方向に沿って配置されたレールと、前記キャリッジを前記レールに移動可能に結合する夫々が複数のベアリングを備えるとともに前記キャリッジの前記レールに直交する方向の一方側に配置された複数の取り付け構造部と、を有し、前記取り付け構造部によって前記キャリッジを前記レールに移動可能に結合し、前記キャリッジを前記レールに沿って移動させながら前記プリントヘッドから前記記録媒体に前記インクを吐出して画像を記録するインクジェットプリンターにおいて、
前記キャリッジの前記プリントヘッドを挟み前記一方側に対向する他方側に配置され、前記キャリッジベースに固定された固定金具を介して固定された錘と、
前記錘と前記キャリッジベースの間に配置された前記プリントヘッドに接続された配線と、を有し、
前記錘は棒状であって、前記錘の長手方向が前記レールの長手方向に平行に配置され、
前記配線が前記錘に設けられたクランプによって固定されていることを特徴とするインクジェットプリンター。
前記錘は前記キャリッジの前記レールに平行な方向の重心位置を含む位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンター。
前記ベアリングの内の少なくとも一つに対して前記ベアリングを前記レールに付勢するバネを有することを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンター。
前記取り付け構造部夫々から等距離に前記錘の重心が位置することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンター。
前記キャリッジ上に配置されている両端の前記プリントヘッド間の距離より前記錘の長手方向の長さが長いことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンター。
前記錘は複数の板金を積層した構造であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリンター。