JP6579802B2 - キャリッジ装置、プリント装置およびスキャナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、装置の移動部に用いられるキャリッジ装置、プリント装置およびスキャナ装置に関する。

シリアル式のインクジェットプリント装置は、キャリッジが移動しながらプリントヘッドの吐出口からインクを吐出する。キャリッジの移動をガイドするガイドシャフトには、円柱状のシャフトが多く用いられている。

特許文献１には、プリント装置の背面に設けられたフレームに、ガイドシャフトを背面側からネジで固定支持する構成が開示されている。

特開２００７−１３６７９２号公報

キャリッジには、シャフトを掴むように保持する摺動部が設けられており、キャリッジをシャフトに確実に保持するために、摺動部には高い剛性が求められる。更にキャリッジ自体も軽量にする必要があるため、軽量な材料を用いて剛性を高くすると、摺動部は必然的に大型化してしまう。このような摺動部の一部がガイドシャフトの下部に位置すると、ガイドシャフトとプリントヘッドの吐出口との距離を近づけることが困難になる。

特許文献１の構成のようにガイドシャフトを背面側から支持する構成で、シャフトを確実に保持するためには、摺動部の一部をガイドシャフトの下部に配置せざるをえず、ガイドシャフトとプリントヘッドの吐出口との距離を近づけることが困難である。その結果、キャリッジが回転した場合には、吐出する液体の着弾位置が大きくずれて、プリント精度が低下する虞がある。

そこで本発明は、高精度のプリントが可能であり、ガイドシャフトの位置調整を容易かつ正確に行うことができるキャリッジ装置およびプリント装置を提供することを目的とする。

そのため本発明のキャリッジ装置は、シートを搬送方向に搬送する搬送手段と、走査ヘッドを搭載しシートと対向する位置で前記搬送方向と交差する交差方向に移動するキャリッジと、前記交差方向に延在するシャーシと、前記交差方向において前記シャーシの一方の側に配された第１の側板と、前記交差方向において前記シャーシの他方の側に配された第２の側板と、前記キャリッジの移動をガイドするガイドシャフトと、前記第１の側板と前記第２の側板との間で、前記ガイドシャフトを前記搬送方向と前記交差方向との両方に交差する鉛直方向において支持可能であるとともに前記シャーシと締結可能な連結板と、
を備えるキャリッジ装置であって、前記第１の側板と前記第２の側板に配され、前記搬送方向において前記ガイドシャフトの直径よりも長い規制孔を有し、前記規制孔を前記ガイドシャフトが貫通することで前記ガイドシャフトを支持する調整部材を更に備え、前記搬送方向において、前記第１の側板及び前記第２の側板に対して前記調整部材の位置を変更することによって、前記鉛直方向における前記ガイドシャフトの位置決めを行うことを特徴とする。

本発明によれば、高精度のプリントが可能であり、ガイドシャフトの位置調整を容易かつ正確に行うことができるキャリッジ装置およびプリント装置を実現することができる。

インクジェットプリント装置の内部機構を示す斜視図である。 キャリッジの要部の構成を示す側面図である。 シャーシ構成を示す斜視図である。 シャフト支持周辺の右調整板の構成を示す側面図である。 シャフト支持周辺の左調整板の構成を示す側面図である。 ガイドシャフト、下サポート部材、連結板からなる支持構成の斜視図である。 支持構成の断面構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態として、キャリッジ装置を備えたプリント装置について説明する。本発明はプリント装置に限らず、画像を読み取り可能な読取ヘッド（走査ヘッド）をキャリッジにより移動させるスキャナ装置にも適用可能である。

図１は、本実施形態に係るインクジェットプリント装置（以下、単にプリント装置ともいう）の内部機構を示す斜視図であり、図２は、図１に示したプリント装置におけるキャリッジ１００の要部の構成を示す側面図である。プリント装置は、シートの供給部２０、シート搬送部３０、排紙部４０、キャリッジ１００およびプリントヘッド（走査ヘッド）の回復ユニット５０を備えている。キャリッジ装置１００は、インクジェット方式のプリントヘッド２００とインクタンク３００とを搭載可能である。プリント動作が開始されると、供給部２０よりプリント媒体であるシートが１枚ずつ供給され、シートの厚さ情報に応じて、プリントヘッドの吐出面２０３とシートとが所定の間隔（プリントギャップ）に設定される。プリントギャップを切り換えるために、キャリッジ１００は、リフト駆動部によってキャリッジ昇降動作が行われる。キャリッジ１００の１回の走査で、１ライン分のプリントデータに応じてプリントヘッド２００が駆動されて吐出口からインクや処理液などの液体（以下、インクという）を吐出する。

キャリッジ１００は、シートの搬送方向（図中の矢印Ｙ方向）に対して交差（本実施形態では直交）する方向（走査方向）に往復移動する。このキャリッジ１００の往復移動のため、ガイドシャフト１１を備えたガイド部が設けられている。このキャリッジ１００は、キャリッジモータ１４とアイドラプーリ１５との間に張架されたキャリッジベルト１６を介してキャリッジモータ１４の駆動力を伝達することにより、ガイドシャフト１１に沿って往復移動する。ガイドシャフト１１は、長細い円柱形状を有し、装置本体のシャーシ５００を基準に取り付けられている。ガイドシャフト１１の両端は、右側のシャーシ側板５５１および左側のシャーシ側板５５２に設けられた縦長孔５５３を貫通して配設されている。その詳細な構造については後述する。

キャリッジ１００は、メインキャリッジ１１０およびリアキャリッジ１２０を備えている。メインキャリッジ１１０には、金属にメッキが施され、金属の弾性変形を利用してプリントヘッド２００の導体露出部に圧接されてプリントヘッド２００と電気的な結合を行う圧接コネクタが設けられている。更にその圧接コネクタは、メインキャリッジ１１０に搭載されたキャリッジ基板（に半田付けされ、キャリッジ基板は、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）１７（図１参照）を介して装置本体側の制御基板５（図１参照）との電気的に結合されている。プリントヘッド２００に、ＦＦＣ１７を介して信号を伝達することで、プリントヘッド２００はプリント画像のデータに応じてインクを吐出する。プリントヘッド２００は、シャーシ５００に張架されたコードストリップ１８をメインキャリッジ１１０に搭載されたエンコーダセンサによって読み取ることで、適切なタイミングでシートに向けてインクを吐出することができる。１ライン分のプリントが終了すると、シート搬送部（紙送り部）３０によりプラテン３１に沿って、キャリッジ１００の移動方向と交差する方向に必要量だけシートの搬送（紙送り）が行われる。プリント装置は、このようなプリント動作およびシート搬送動作を交互に繰り返すことでシートに画像を形成する。

次に、キャリッジ１００の構成について詳細に説明する。本実施形態におけるキャリッジ１００は、第１構造体であるメインキャリッジ１１０と、メインキャリッジ１１０の背面に設けられた第２構造体であるリアキャリッジ１２０とを備えている。これらのメインキャリッジ１１０とリアキャリッジ１２０とは、互いを付勢するために、バネ（リア付勢バネ）１２９が設けられている。従って、リア付勢バネの付勢力によってメインキャリッジ１１０と、リアキャリッジ１２０とが常時当接してキャリッジ１００を形成する構成となっている。また図２示すように、キャリッジ１００の走査方向における両側下部には軸受部（摺動部）１０５が設けられている。

ここで、軸受部１０５によって、キャリッジ１００がガイドシャフト１１に対する姿勢を安定的に保持させる構成について詳細に説明する。軸受部１０５は、メインキャリッジ１１０およびリアキャリッジ１２０によって構成されている。プリントヘッド２００が搭載されるメインキャリッジ１１０の背面の下部に、シート搬送方向（矢印Ｙ方向）と垂直でかつ走査方向と平行な面として設けられ、ガイドシャフト１１と当接摺動する第１摺動面（垂直摺動部）１１５が構成されている。またリアキャリッジ１２０には、ガイドシャフト１１を挟んで第１摺動面（垂直摺動面）１１５と対向する側に、ガイドシャフト１１に接触するように構成された第２摺動面（斜面摺動部）１２５が設けられている。これら第１摺動面１１５と第２摺動面１２５との２つの面によって、いわゆる逆Ｖ字型の面を形成することで、ガイドシャフト１１の円柱表面を狭持するようにガイドシャフト１１と接触する。こうして、キャリッジ１００の相対位置および相対角度を決定する軸受部１０５が構成される。

この軸受部１０５が、キャリッジ１００の走査方向における両側に設けられていることで、キャリッジ１００は、その自重のみによってガイドシャフト１１に当接可能となる。また、キャリッジ１００のガイドシャフト１１に対する回転方向は、リアキャリッジ１２０に設けられた上摺動部（スライダ）１２１がサポートレール１２と当接することで、シャーシ５００およびシートに対して、キャリッジ１００の姿勢を安定的に保持している。

本実施形態の構成を用いると、キャリッジ１００を自重のみによって、軸受部１０５をガイドシャフト１１に安定的に精度よく当接位置決めさせつつ摺動させる事が可能となる。従って、軸受部１０５がガイドシャフト１１へ当接位置決めするための余計な付勢バネ等が必要なく、軸受部１０５とガイドシャフト１１との間に生じる摺動負荷が小さくなる。これによって、接触点における摩耗を最小限に抑えることができ、摺動部の耐久性を向上させることが可能となる。

図３は、シャーシ構成を示す斜視図であり、図４は、シャフト支持周辺の右調整板の構成を示す側面図であり、図５は、シャフト支持周辺の左調整板の構成を示す側面図である。以下、図３〜図５を参照して本実施形態の特徴的な構成である、キャリッジ１００の支持機構について詳細に説明する。前述したように、長細い円柱形状のガイドシャフト１１の両端は、右側のシャーシ側板５５１および左側のシャーシ側板５５２に設けられた縦長孔５５３を貫通して配設されている。両側のシャーシ側板にそれぞれ設けられた縦長孔５５３は、ガイドシャフト１１のＺ方向およびＹ方向の移動を規制しない大きさで設けられている。ガイドシャフト１１の両端部の高さ位置（すなわちプリントギャップ）は、右調整板（調整部材）４５１と左調整板４５２によるガイドシャフト１１の高さ調整によって決められる。

ガイドシャフト１１の高さ調整に用いられる右調整板４５１と左調整板４５２とには、ガイドシャフト１１を貫通して高さ方向（Ｚ方向）の位置調整を可能にする水平の軸規制面４５３を備えた高さ規制孔４５６が設けられている。この位置調整可能な調整板４５１、４５２に設けられた高さ規制孔４５６は、ガイドシャフト１１のＹ方向の移動を規制しないように、ガイドシャフト１１の径よりも十分に広い幅を備えている。また、右調整板４５１および左調整板４５２には、シャーシ側板５５１、５５２に設けられた位置決めボス５５４と勘合するように設けられた調整板スライド孔４５４が斜め方向に形成されている。また、右調整板４５１および左調整板４５２を締結固定するビス４５５を通す孔も、調整板スライド孔４５４と同じ方向に斜めの長孔が形成されている。従って、右調整板４５１および左調整板４５２を前後にスライドさせることにより、それぞれの調整板４５１、４５２の高さ位置が移動する。これによって、組立時に調整板４５１、４５２の軸規制面４５３とガイドシャフト１１とが当節しながら上下することで、ガイドシャフト１１を上下移動させて位置を微調整できる構成となっている。右調整板４５１および左調整板４５２を前後にスライドさせてガイドシャフト１１の高さ調整を行った後、右調整板４５１および左調整板４５２をシャーシ側板５５１およびシャーシ側板５５２にビス４５５により締結固定する。これによって、ガイドシャフト１１の位置調整が完了する。

図６は、ガイドシャフト１１、下サポート部材４１０、連結板４００からなる支持構成を示す斜視図であり、図７は、その断面構造を示す断面図である。次に、ガイドシャフト１１をシャーシ５００に支持固定する構成について説明する。ガイドシャフト１１は、キャリッジ１００を案内支持して、キャリッジ１００がシートの搬送方向に対して直交する方向に往復移動するようにシャーシ５００に一体に支持される。図６に示すように、ガイドシャフト１１とシャーシ５００の鉛直面とは、板金で作製された連結板４００によって連結されている。そして、ガイドシャフト１１は、ガイドシャフト１１と連結板４００との間に介在する下サポート部材４１０を介して連結板４００に支持固定されている。ガイドシャフト１１には、シャフトの長手方向に所定の間隔でネジ孔が形成されており、ネジ孔に対応した連結板４００の位置に下サポート部材４１０がそれぞれ配設されている。下サポート部材４１０は樹脂材で形成され、ガイドシャフト１１の外径とほぼ同じ径からなる凹形状が、ガイドシャフト１１に倣う様に設けられている。また、下サポート部材４１０の凹形状の中央には、ガイドシャフト１１に設けられたビス孔に対応する貫通孔４１１が設けられている。

図７に示すようにガイドシャフト１１は、下サポート部材４１０を介して、連結板４００の下面側から下サポート部材４１０を貫通させた締結ビス４１５により連結板４００に締結固定されている。ガイドシャフト１１と連結板４００との締結は、下サポート部材４１０を介してＺ方向の下側から所定間隔の複数箇所（本実施形態では５カ所）にて、締結ビス４１５で締結している。ガイドシャフト１１と連結板４００とは、走査方向においてシートの幅の内側で締結固定される。このようにガイドシャフト１１は、下サポート部材４１０および連結板４００とで中支持されつつ一体的に、プリント装置の基準であるシャーシ５００の鉛直面に固定された構造となっている。なお、ガイドシャフト１１と連結板４００との締結は、複数個所に限定するものではなく、（例えば中央部）１箇所で締結されていてもよい。

次に、ガイドシャフト１１を締結した連結板４００をシャーシ５００に固定する構成について説明する。図７に示すように連結板４００は、ガイドシャフト１１の中心軸よりもＺ方向上部にありシートのプリント面と平行で走査方向と直交する線を軸とする連結板締結ビス４０５によってシャーシ５００に固定されている。さらに連結板４００とシャーシ５００の鉛直面とを搬送方向（Ｙ方向）の前面側から所定の間隔で５本の連結板締結ビス４０５で締結する構成となっている。そして、ガイドシャフト１１と連結板４００と同様に、連結板４００とシャーシ５００とは、走査方向においてシート幅の内側で締結固定されている。

連結板４００は、ガイドシャフト１１のＺ方向における上側でシャーシ５００と締結固定されていることから、ガイドシャフト１１をシートへより近づける事が可能となっている。さらに、連結板４００を介してシャーシ５００と連結することで、ガイドシャフト１１とシャーシ５００との間にも所定の空間を設けることが可能となっている。

また、ガイドシャフト１１は、その下側からビス締結されるため、図７の一点鎖線Ｓで示すように、外周面の少なくとも上半周側のいずれの個所でもキャリッジ１００との摺動部として使用することが可能となる。

このように、連結板４００を介してシャーシ５００と連結することで、軸受部１０５をガイドシャフト１１のＺ方向上方から被せるようにしてガイドシャフト１１を狭持することができ、ガイドシャフト１１を下側から支持することができる。また、連結板４００をガイドシャフト１１のＺ方向における上側でシャーシ５００と締結固定する。これらによって、ガイドシャフト１１をシートへ近づけることを可能にしている。

図２に示すように、キャリッジ１００に搭載されたプリントヘッド２００には、シートのプリント面と対向する位置に吐出口が設けられた吐出面２０３が設けられている。従って、ガイドシャフト１１をシートに近づける事で、ガイドシャフト１１と吐出口との距離も近づく事になる。

プリントヘッド２００を搭載したキャリッジ１００は、ガイドシャフト１１に沿って移動する。その際、ガイドシャフト１１の僅かな歪みや、表面の凹凸等によってキャリッジ１００に振動等が生じた場合、キャリッジ１００には、ガイドシャフト１１と当接摺動する軸受部１０５を中心とする僅かな回転が発生する。そこで、ガイドシャフト１１がシートから離れていると、キャリッジ１００の僅かな回転で吐出口の位置は大きくずれてしまう。その結果、シートへのプリント精度は著しく低下してしまう。

しかし、本実施形態の構成によって、ガイドシャフト１１をシートに、より近くすることで、結果的にガイドシャフト１１と吐出口との距離が近くなり、キャリッジ１００の走査中の吐出口の位置変動を小さく抑える。その結果、シートへのプリント精度の低下を抑制することができる。

ガイドシャフト１１は、下サポート部材４１０で中支持されつつ連結板４００で一体的にシャーシ５００に対して固定されている。ガイドシャフト１１が剛性の高いシャーシ５００と中支持連結される構成によって、ガイドシャフト１１自身の剛性が低くても、より安定した位置を保つことができ、ガイドシャフト１１の自重やキャリッジ１００等の重さによる撓みの発生を抑制する。撓みの発生を抑制することによって、キャリッジ１００の移動中の振動の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、連結板４００とシャーシ５００とをプリント装置の前面側からビス締結する構成を説明したが、背面側からビス締結する構成でも同様の効果を得ることができる。

本実施形態においては、軸受部１０５におけるガイドシャフト１１との接触点は、第１摺動面１１５の接触点Ｓ１および第２摺動面１２５の接触点Ｓ２となる。本実施形態における接触点Ｓ１およびＳ２は、ガイドシャフト１１の中心軸と交差する鉛直方向線に対して、シートの搬送方向下流側と搬送方向上流とにそれぞれ配置される。これらの接触位置や接線角度は、キャリッジ１００の重量、重心位置、加減速度および走査方向における軸受部１０５同士の距離、等々を考慮して設定するのが好ましい。これらを考慮してガイドシャフト１１と軸受部１０５との接触位置を適切に構成し、加減速時のキャリッジ１００の浮き上がりを抑制しつつガイドシャフト１１との摺動負荷を小さする。各々の接触点Ｓ１、Ｓ２での摺動による摩耗も最小限に抑える事ができる。その結果、キャリッジ１００の摺動部が摩耗することでシートとの間のプリントギャップがずれて、プリント精度が低下する事を最小限に抑えることができる。

また、ガイドシャフト１１の、鉛直方向とキャリッジ１００の移動方向との両方と交差する方向であるシート搬送方向（Ｙ方向）における位置は、下サポート部材４１０を介して連結板４００でシャーシ５００に固定されることで決まる構成となっている。また、シャーシ５００に対して供給部２０およびシート搬送部３０も位置決めされる構成となっており、基準とする部材を同一の部材であるシャーシ５００としていることから、シートとガイドシャフト１１との相対位置も精度よく位置決めすることが可能となる。

また、ガイドシャフト１１は、連結板４００とシャーシ５００との多点での連結と同時に、両端部も調整板４５１、４５２を介してシャーシ側板５５１、５５２に固定さている。そのため、物流時の落下や振動が加わってガイドシャフト１１が衝撃を受けても、連結板４００は、ガイドシャフト１１から直接衝撃を受け難い構成となっている。従って、ガイドシャフト１１と連結板４００およびシャーシ５００との固定個所を最小限に設定することが好ましい。固定個所を最小限（例えば１箇所）にすることで、締結によるガイドシャフト１１の著しい歪み等を発生させることなく、シャーシ５００に支持固定することが可能となる。

なお、シャーシ５００に配する側板５５１、５５２は、板部材を曲げて一体的に形成してもよい。別々に構成し相互にビス等により位置決め固定する分割シャーシでも同様の効果は得られる。

本実施形態によれば、ガイドシャフト１１の高さを調整板４５１、４５２によって調整しても、ガイドシャフト１１の両端部は左右のシャーシ側板５５１、５５２および調整板４５１、４５２によってＹ方向の位置は規制されない。そして、ガイドシャフト１１は、調整板４５１、４５２によって高さ方向（Ｚ方向）の調整が行われた後、調整板４５１、４５２をシャーシ側板５５１、５５２に締結することで高さ方向の位置が決定される。その後、下サポート部材４１０を介してガイドシャフト１１を支持する連結板４００をシャーシ５００に固定することで、ガイドシャフト１１のＹ方向における位置が決定される。このような方法で、ガイドシャフト１１の調整を容易かつ正確に行うことができる。

また、ガイドシャフト１１は、Ｚ方向における下側から複数の下サポート部材４１０を介して連結板４００によってシャーシ５００に多点で中支持固定することで、ガイドシャフト１１の撓み等が抑制される。

さらに、ガイドシャフト１１の外周面の少なくとも上半周側のいずれの個所でも摺動する部分として使用することができることから、メインキャリッジ１１０の軸受部１０５を好適に構成することが可能である。

このように、ガイドシャフト１１を下側から支持する連結板４００を介して、ガイドシャフト１１をシャーシ５００に固定する。これによって、高精度のプリントが可能であり、ガイドシャフトの位置調整を容易かつ正確に行うことができるキャリッジ装置およびプリント装置を実現することができた。

１１ ガイドシャフト
１００ キャリッジ
１０５ 軸受部
２００ プリントヘッド
４００ 連結板
５００ シャーシ

Claims (8)

1. シートを搬送方向に搬送する搬送手段と、
   走査ヘッドを搭載しシートと対向する位置で前記搬送方向と交差する交差方向に移動するキャリッジと、
   前記交差方向に延在するシャーシと、
   前記交差方向において前記シャーシの一方の側に配された第１の側板と、
   前記交差方向において前記シャーシの他方の側に配された第２の側板と、
   前記キャリッジの移動をガイドするガイドシャフトと、
   前記第１の側板と前記第２の側板との間で、前記ガイドシャフトを前記搬送方向と前記交差方向との両方に交差する鉛直方向において支持可能であるとともに前記シャーシと締結可能な連結板と、
   を備えるキャリッジ装置であって、
   前記第１の側板と前記第２の側板に配され、前記搬送方向において前記ガイドシャフトの直径よりも長い規制孔を有し、前記規制孔を前記ガイドシャフトが貫通することで前記ガイドシャフトを支持する調整部材を更に備え、
   前記搬送方向において、前記第１の側板及び前記第２の側板に対して前記調整部材の位置を変更することによって、前記鉛直方向における前記ガイドシャフトの位置決めを行うことを特徴とするキャリッジ装置。
2. 前記調整部材には前記搬送方向に対して斜め方向の長穴が設けられ、
   前記第１の側板と前記第２の側板には、前記長穴と嵌合する突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のキャリッジ装置。
3. 前記ガイドシャフトは、サポート部材を介して、複数個所で前記連結板に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のキャリッジ装置。
4. 前記キャリッジは、前記ガイドシャフトと摺動する摺動部を備えており、
   前記摺動部は、２つの面で前記ガイドシャフトと当接して摺動することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のキャリッジ装置。
5. 前記キャリッジは、前記摺動部の前記鉛直方向の上側に設けられ、かつ前記キャリッジの移動方向に沿って摺動する上摺動部をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載のキャリッジ装置。
6. 前記キャリッジは、シートと前記走査ヘッドとの間隔を変更するリフト駆動部を有することを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載のキャリッジ装置。
7. 請求項１ないし６の何れか１項に記載のキャリッジ装置を備え、
   前記走査ヘッドは、液体を吐出するプリントヘッドであることを特徴とするプリント装置。
8. 請求項１ないし６の何れか１項に記載のキャリッジ装置を備え、
   前記走査ヘッドは、画像を読み取り可能な読取ヘッドであることを特徴とするスキャナ装置。