JP6191431B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、特にカートリッジを収容するカートリッジ収容部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。

このような画像形成装置において、液体カートリッジをカートリッジ収容部に装着したときに液体カートリッジをロックするロック機構を備ええるものがある。

例えば、ロック機構としては、液体カートリッジにハート形状のカム溝を形成し、カートリッジ収容部側にカム溝に倣って移動する凸部を有するロック部材と、ロック部材を回転方向に加圧するばね部材とを備えるものが知られている（特許文献１、２）。

特開２０１０−０１２８０２号公報 特開２０１０−０３７９０４号公報

しかしながら、上述した特許文献１のロック機構にあっては、ばね部材によってロック部材の回転軸と直交する方向にロック部材を加圧しているため、ロック部材の凸部が液体カートリッジのカム溝から離れる方向に移動し、カートリッジを正しくロックできないという課題がある。

そこで、特許文献２のように、ロック部材を回転軸の軸心方向から押し付けるばね部材を別途設ける構成が採用されるが、部品点数が多くなるという課題を生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、カートリッジを確実にロックできるように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、
交換可能なカートリッジと、
前記カートリッジを着脱可能に収容するカートリッジ収容部と、を備え、
前記カートリッジには、ほぼハート形状のカム溝が形成され、
前記カートリッジ収容部には、前記カートリッジを装着するときに前記カム溝に倣って移動する凸部が設けられた回転可能なロック部材と、前記ロック部材を回転方向に加圧する加圧手段と、を有し、
前記ロック部材の前記加圧手段の加圧力を受ける第１面は、回転軸心から離れた位置に設けられ、回転軸心に沿う方向に対して傾斜する傾斜面であり、
前記加圧手段による加圧力は、前記ロック部材を回転させる方向と、前記ロック部材の凸部側を前記カートリッジのカム溝に押し付ける方向とに分力して前記ロック部材に作用する
構成とした。

本発明によれば、カートリッジを確実にロックすることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す外観斜視説明図である。 同装置の機構部を示す斜視説明図である。 同機構部の要部平面説明図である。 同じくキャリッジ部分の側面説明図である。 カートリッジホルダにインクカートリッジを装着した状態の斜視説明図である。 同じく要部概略断面説明図である。 カートリッジホルダの平面説明図である。 本発明の第１実施形態におけるインクカートリッジとカートリッジホルダとのロック機構の説明に供するインクカートリッジの要部斜視説明図である。 同じくカートリッジホルダ側のロック部材の斜視説明図である。 同じくロック部材の側面説明図である。 同じくロック部材の平面説明図である、 通常セット動作のときの同ロック機構の作用説明に供する斜視説明図である。 異常セット動作のときの作用説明に供する斜視説明図である。 ロック機構の回転規制部の作用説明に供するカートリッジホルダの要部斜視説明図である。 同じく異なる方向から見た要部斜視説明図である。 本発明の第２実施形態におけるロック機構の説明に供するカートリッジホルダの要部斜視説明図である。 同じく断面説明図である。

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４を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の外観斜視説明図、図２は同装置の機構部の斜視説明図、図３は同機構部の要部平面説明図、図４は同装置のキャリッジ部分の側面説明図である。

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１０１が設けられ、このカバー１０１を開くことで内部の機構部にアクセスすることができる。また、装置本体１００の前面側には給紙トレイ１０２と排紙トレイ１０３を備えている。

また、装置本体１００の右側前面には開閉可能なカバー１０４が設けられている。このカバー１０４を開くことで、装置本体１００のカートリッジ収容部であるカートリッジホルダ６１に対して液体カートリッジであるインクカートリッジ６２の着脱を行うことができる。

機構部は、図２及び図３に示すように、左右の側板１Ａ、１Ｂに架け渡した案内部材である板状部材からなるガイド部材３にてキャリッジ４を主走査方向に移動可能に支持している。そして、主走査モータ５によって駆動プーリ６と従動プーリ７との間に張った状態で掛け回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。

ここで、図４に示すように、キャリッジ４の移動を案内するガイド部材３は、板状部材からなり、キャリッジ４を移動自在に案内するための支持面となるガイド面３ａとガイド面３ｂ、３ｃとを有している。

そして、キャリッジ４には、ガイド部材３のガイド面３ａに移動自在に支持される高さ調整部４ａと、ガイド面３ｂに移動自在に接触する接触部４ｂと、ガイド面３ｃに移動自在に接触する接触部４ｃとを有する所謂ロッドレスタイプの案内機構としている。

また、キャリッジ４には、液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド１１ａ、１１ｂ（区別しないときは、「記録ヘッド１１」という。以下、同様）を搭載している。記録ヘッド１１ａ、１１ｂは、それぞれ２列のノズル列を有し、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ように割り当てている。

記録ヘッド１１ａ、１１ｂにはこの記録ヘッド１１にインクを供給するヘッドタンク１２ａ、１２ｂが一体的に設けられている。

一方、装置本体側には、カートリッジホルダ６１にカートリッジとしての液体カートリッジ（メインタンク、以下「インクカートリッジ」という。）６２が交換可能（着脱可能に）に装着される。インクカートリッジ６２から送液ポンプユニット６３によって供給チューブ６４を介してヘッドタンク１２にインク（液体）を供給する。

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を取り付けている。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の下方側には、用紙１０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との間に掛け回されている。そして、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。

搬送ベルト２１の入口部分及び出口部分には、図４に示すように、それぞれ用紙ガイド部材５１、５２が配置されている。

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１１の維持回復を行う維持回復機構（メンテナンスユニット）４１が配置されている。維持回復機構４１は、例えば記録ヘッド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吸引キャップ４２ａ及び保湿キャップ４２ｂと、ノズル面を払拭するワイパ部材４３と、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出受け４４などで構成されている。吸引キャップ４２ａには吸引手段としての吸引ポンプが接続されている。

このように構成したこの画像形成装置においては、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１１を駆動する。これにより、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。

また、記録ヘッド１１のノズルの状態の維持回復を行うときには、キャリッジ４をホーム位置である維持回復機構４１に対向する位置に移動する。そして、維持回復機構４１によって回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

次に、インクカートリッジ及びカートリッジホルダについて図５ないし図７を参照して説明する。図５はカートリッジホルダにインクカートリッジを装着した状態の斜視説明図、図６は同じく要部概略断面説明図、図７はカートリッジホルダの平面説明図である。

インクカートリッジ６２は、記録ヘッド１１のヘッドタンク１２に供給する液体であるインクを収容する液体収容部材であるインク袋２０１と、インク袋２０１を内部に収納したケース部材であるカートリッジケース２０２とを有している。

インク袋２０１にはインクを外部に供給する供給口部２０３が溶着されて取付けられている。また、カートリッジケース２０２にはＩＤチップ（情報記憶媒体）２０４が取付けられている。

一方、カートリッジホルダ６１には、インクカートリッジ６２の供給口部２０３に刺し通されて流路を接続する供給針３０１が設けられている。供給針３０１は送液ポンプユニット６３側に接続されている。

また、カートリッジホルダ６１には、ＩＤチップ２０４と電気的に接触するためのＩＤチップコネクタ３０２と、インクカートリッジ６２に対して外方に向けて勢いを付けるバネ３０３などが設けられている。

さらに、インクカートカートリッジ６２のカム溝２１１とカートリッジホルダ６１のロック部材３１１などで構成されるロック機構４００を備えている。

次に、本発明の第１実施形態におけるインクカートリッジとカートリッジホルダとのロック機構について図８ないし図１１も参照して説明する。図８はインクカートリッジの要部斜視説明図である。図９はカートリッジホルダ側のロック部材の斜視説明図、図１０は同じくロック部材の側面説明図、図１１は同じくロック部材の平面説明図である、

インクカートリッジ６２のカートリッジケース２０２の上面部の挿入方向（装着方向）奥側には、平面視で、ほぼハート形状のカム溝２１１が形成されている。このカム溝２１１は、入口側と出口側との間に段差２１２を有している。段差２１２があることで、、通常は、後述するロック部材３１１の凸部３１２の移動方向が一方向に規制される。

一方、カートリッジホルダ６１には、インクカートリッジ６２を装着するときにカム溝２１１に倣って移動する凸部３１２が設けられた回転可能なロック部材３１１を有している。ロック部材３１１は軸部３１３に回転可能に取付けられている。

そして、このロック部材３１１を回転方向に加圧する（勢いを付ける）加圧手段（加圧部材）としてのバネ３１４が、ロック部材３１１のバネ受け部３１５とカートリッジホルダ６１のリブで構成されるバネ受け部３２１との間に設けられている。なお、バネ受け部３１５及びバネ受け部３２１にはバネ３１４の端部を嵌め込むはめこみ部３１７、３１８がそれぞれ設けられている。

ロック部材３１１のバネ受け部３１５は、バネ３１４からの加圧力を受ける受け面（これを、「第１面」とする。）３１５ａを有している。この第１面３１５ａは、ロック部材３１１の回転中心から離れた位置に設けられ、図１０に示すように、ロック部材３１１の回転軸心（回転中心）Ｏ１に沿う方向に対して角度θだけ傾斜する傾斜面である。

この傾斜面である第１面３１５ａの傾斜方向は、バネ３１４による加圧力が作用したときに、ロック部材３１１を回転させる方向と、ロック部材３１１の凸部３１２側をインクカートリッジ６２のカム溝２１１に押し付ける方向とに分力する方向である。

また、カートリッジホルダ６１にはロック部材３１１の回転範囲を規制するリブなどの回転規制部３１６が設けられている。ロック部材３１１がインクカートリッジ６２によって強制的に回転させられても、バネ３１４に加圧力によって回転規制部３１６に突き当たる位置まで戻る構成としている。

次に、このように構成したロック機構の作用について図１２及び図１３も参照して説明する。図１２は通常セット動作のときの作用説明に供する斜視説明図、図１３は異常セット動作のときの作用説明に供する斜視説明図である。

通常セット動作のときには、図１２に示すように、インクカートリッジ６２を矢印Ａ方向に挿入するとき、ロック部材３１１の凸部３１２はカム溝２１１に倣って実線矢印５０１で示すように移動する。これにより、カム溝２１１のロック位置２１１ａに嵌まり、インクカートリッジ６２がロックされ、取り外しできなくなる。

また、インクカートリッジ６２を矢印Ａ方向と反対方向に抜くとき、ロック部材３１１の凸部３１２はカム溝２１１に倣って破線矢印５０２で示すように移動する。これにより、カム溝２１１のロック位置２１１ａから外れ、インクカートリッジ６２に対するロックが解除され、取り外し可能となる。

これに対し、異常セット動作では、図１３に示すように、インクカートリッジ６２を矢印Ａ方向に挿入するとき、ロック部材３１１の凸部３１２がインクカートリッジ６２から浮き上がっていると、実線矢印５０１で示すように段差２１２を乗り越えて移動する。そのため、ロック部材３１１の凸部３１２がカム溝２１１のロック位置２１１ａに嵌まらず、インクカートリッジ６２をカートリッジホルダ６１にロックできなくなる。

そこで、本実施形態では、ロック部材３１１に、バネ３１４からの加圧力を受ける第１面３１５ａを、回転中心から離れた位置で、傾斜させて設けている。

これにより、図１０及び図１１に示すように、バネ３１４による加圧力Ｐは、ロック部材３１１に対して、ロック部材３１１を矢印Ｂ方向に回転させる分力Ｐ１と、ロック部材３１１の凸部３１２側をインクカートリッジ６２のカム溝２１１に押し付ける方向の分力Ｐ２に分かれて作用する。

したがって、ロック部材３１１の凸部３１２がカム溝２１１の段差２１２を乗り越えることがなくなり、インクカートリッジ６２のロック不良を防止でき、インクカートリッジ６２をカートリッジホルダ６１に確実にロックできる。

次に、ロック機構の回転規制部の作用について図１４及び図１５も参照して説明する。図１４はカートリッジホルダの要部斜視説明図、図１５は同じく異なる方向から見た要部斜視説明図である。

ロック部材３１１の回転を規制する回転規制部３１６を設けることで、ロック部材３１１はインクカートリッジ６２と接触するまでは、加圧手段であるバネ３１４の加圧力を受けて回転規制部３１６と接触している。

これにより、インクカートリッジ６２をセットしていない状態では、ロック部材３１１に対する加圧力は回転規制部３１６で受けられるので、ユニット輸送などで高温状態が長期間続いたとしても、ロック部材３１１のクリープ変形を抑制することができる。

次に、本発明の第２実施形態におけるロック機構ついて図１６及び図１７を参照して説明する。図１６はカートリッジホルダの要部斜視説明図、図１７は同じく断面説明図である。

前述したように、加圧手段であるバネ３１４の他端部側は、カートリッジホルダ６１のリブで構成されるバネ受け部３２１で受けている。ここで、バネ受け部３２１のバネ３１４を受ける受け面（これを「第２面」とする。）３２１ａは、ロック部材３１１の回転軸心Ｏ１に沿う方向と同じ方向とし、第１面３１５ａと第２面３２１ａとは平行でない構成としている。つまり、図１７において、第１面３１５ａに沿う線Ｑ１と第２面３２１ａに沿う線Ｑ２とは平行ではない。

すなわち、第２面３２１ａを第１面３１５ａと平行にすると、第１面３１５ａに垂直な線Ｏ２上に第２面３２１ａを配置することになるので、装置サイズを大きくする必要がある。

これに対し、第２面３２１ａをロック部材３１１の回転軸Ｏ１に対して平行に配置することによって装置サイズを大きくすることなく、確実にロックできるようになる。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、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、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「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する。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、特に限定しない限り、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。

４ キャリッジ
１１ 記録ヘッド
６１ カートリッジホルダ（カートリッジ収容部）
６２ インクカートリッジ
２０１ インク袋（液体収容袋）
２０２ カートリッジケース（ケース部材）
２１１ カム溝
３１１ ロック部材
３１２ 凸部
３１４ バネ（加圧手段）
３１５ バネ受け部
３１５ａ バネ受け面（第１面）
３１６ 回転規制部
３２１ バネ受け部
３２１ａ バネ受け面（第１面）

Claims (3)

1. 交換可能なカートリッジと、
   前記カートリッジを着脱可能に収容するカートリッジ収容部と、を備え、
   前記カートリッジには、ほぼハート形状のカム溝が形成され、
   前記カートリッジ収容部には、前記カートリッジを装着するときに前記カム溝に倣って移動する凸部が設けられた回転可能なロック部材と、前記ロック部材を回転方向に加圧する加圧手段と、を有し、
   前記ロック部材の前記加圧手段の加圧力を受ける第１面は、回転軸心から離れた位置に設けられ、回転軸心に沿う方向に対して傾斜する傾斜面であり、
   前記加圧手段による加圧力は、前記ロック部材を回転させる方向と、前記ロック部材の凸部側を前記カートリッジのカム溝に押し付ける方向とに分力して前記ロック部材に作用する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１面と、前記加圧手段と前記カートリッジ収容部が接触する第２面とは平行でない
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記カートリッジ収容部は、前記ロック部材の回転を規制する規制部を有し、
   前記カートリッジが装着されていない状態では、前記ロック部材と前記規制部とが接触している
   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。

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