JP7215208B2 - 液体吐出ユニット及び液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ユニット及び液体吐出装置に関する。

インクジェット方式を採用したプリンタやファクシミリ等の画像形成装置では、出力画像の高画質化を図るためには被記録媒体に対するインク滴の着弾精度が重要である。そのため、インク滴が着弾する被記録媒体とインク滴を吐出するノズルを備えた液体吐出ヘッドを複数有するヘッドアレイとの相対位置変動を抑制する技術が知られている。

このような技術の一例として、二次元的に配列されたヘッドアレイをノズル配列方向に向けて付勢手段によって付勢し、付勢手段のばね定数を、被記録媒体の搬送速度と隣接ノズルの搬送方向ピッチとノズル－被記録媒体間の相対振動周期とに依存する空間周波数を回避する値とする技術が知られている（たとえば「特許文献１」参照）。

しかし上述の技術では、ヘッドアレイの回復動作に伴うヘッドアレイ昇降動作時において、ノズル配列方向及び昇降方向のそれぞれに直交する方向に対してヘッドアレイを固定する手段がないため、この方向における被記録媒体とヘッドアレイとの相対位置の位置決め繰り返し精度が悪く、昇降動作後にある程度の位置ずれが生じてしまうという問題点がある。
本発明は上述の問題点を解決し、被記録媒体とヘッドアレイとの相対位置を制御すると共に、回復動作時においても高い繰り返し位置決め精度を得ることが可能な液体吐出ユニット及び液体吐出装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、画像が記録される被記録媒体の搬送方向とは直交する幅方向に、液体を吐出する液体吐出ヘッドを複数配設したヘッドアレイと、支持体と、前記被記録媒体の記録領域に対して近接する近接位置と離間する離間位置とに前記ヘッドアレイを接離させる接離手段と、前記近接位置で前記ヘッドアレイを固定するヘッドアレイ固定手段とを備え、前記ヘッドアレイ固定手段は、前記ヘッドアレイまたは前記支持体の何れか一方に設けられ前記ヘッドアレイの接離方向に延出する被把持部材と、前記ヘッドアレイまたは前記支持体の何れか他方に設けられ前記被把持部材を把持して前記被把持部材の前記搬送方向及び前記幅方向における位置決めを行う把持部材とを有し、前記把持部材は、前記搬送方向及び前記幅方向の少なくとも一つの方向における前記被把持部材の把持位置を調整可能であり、前記被把持部材を保持する少なくとも３個の回転部材を有することを特徴とする。

本発明によれば、回復動作等においてヘッドアレイが記録領域から離間した後に再び近接位置を占める際には、各液体吐出ヘッドの位置がヘッドアレイ固定手段によって位置決めされるので、高い記録精度を維持することができる。

本発明の一実施形態を採用した液体吐出ユニットのヘッドアレイ離間時における概略構成図である。 本発明の一実施形態を採用した液体吐出ユニットのヘッドアレイ近接時における概略構成図である。 本発明の一実施形態に用いられる把持部材の概略斜視図である。 本発明の一実施形態に用いられる把持部材を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる把持部材を説明する概略斜視図である。 本発明の一実施形態の変形例における液体吐出ユニットのヘッドアレイ離間時での概略構成図である。 本発明の一実施形態の変形例における液体吐出ユニットのヘッドアレイ近接時での概略構成図である。 本発明の液体吐出ユニットを搭載可能な液体吐出装置の概略正面図である。

図１は、本発明の一実施形態を採用した液体吐出ユニット１を示している。同図において液体吐出ユニット１は、液体吐出ヘッドである記録ヘッド２を複数個有している。これ等複数個の記録ヘッド２は、歩留まりや加工限界等の製造上の理由等から互いに千鳥状となるようにヘッドアレイ本体３ａに配置され、任意の記録領域が形成されるようにヘッドアレイ３を構成している。

記録ヘッド２は、吐出する液滴が高精度で着弾するように被記録媒体が通過する記録領域に対して近接する必要がある一方、液体吐出能力を維持及び回復させるキャッピングやワイピング等の維持回復動作を行うために記録領域から離間する必要がある。液体吐出ユニット１は、移動機構４によってヘッドアレイ３を図１において上下方向に移動させることにより、上述した近接離間動作を行う。液体吐出ユニット１は、記録領域に対する離間時には図１に示す状態を占め、記録領域に対する近接時には図２に示す状態を占める。

記録領域に対してヘッドアレイ３を接離させる接離手段としての移動機構４は、例えばボールネジ等の一方向に往復運動を許容する構成であり、移動機構４の動作によってヘッドアレイ３は液体吐出装置が有する搬送手段５上を通過する被記録媒体である転写シート６の記録領域に対して近接離間動作を行う。図１及び図２において、紙面方向（紙面手前側及び紙面奥側）が転写シート６の搬送方向、左右方向が幅方向である。
移動機構４は、液体吐出ユニット１の支持体としての支持フレーム７に対して相対移動しないように固定される。なお、支持フレーム７と移動機構４との間に剛体を介していてもよい。

図２に示す近接時において、転写シート６は搬送手段５によって搬送されヘッドアレイ３の下方近傍を通過するが、このとき搬送手段５の搬送動作に伴い振動が発生する。一方、ヘッドアレイ３はその構成上無視できない重量となる。このため、回復動作時と記録動作時とにおいてヘッドアレイ３を上下動させると、ヘッドアレイ３と転写シート６との相対位置がずれてしまい記録精度が悪化してしまうという問題点があった。本発明は、この問題点の発生を防止するものである。

図１及び図２に示すように、ヘッドアレイ本体３ａの両側面には、図において上下方向であるヘッドアレイ３の接離方向に延出形成された被把持部材としての位置決めピン８がそれぞれ取り付けられている。円柱形状を呈する位置決めピン８は、ヘッドアレイ本体３ａに対して溶接、接着、ねじ止め等の手段によって固定されている。図１及び図２では、ヘッドアレイ本体３ａに対して位置決めピン８を直接固定する構成を示したが、ブラケット等の保持部材を介して固定してもよい。

支持フレーム７には、各位置決めピン８を把持する把持部材９Ａ，９Ｂが取り付けられている。各把持部材９Ａ，９Ｂは、図３及び図４に示すように、支持フレーム７に固定される固定部９ａと、各固定部９ａに調整可能に取り付けられる把持部９ｂ，９ｃとから構成されている。ある程度の厚みを有する剛体からなるブロック状の固定部９ａは各把持部材９Ａ，９Ｂに共通であり、直接あるいはブラケットを介して支持フレーム７に固定されている。固定部９ａの上面には、把持部９ｂ，９ｃを取り付けるためのタップ９ｆ（図５参照）が２個形成されている。

把持部材９Ａは図４（ａ）に示す把持部９ｂを、把持部材９Ｂは図４（ｂ）に示す把持部９ｃをそれぞれ有している。把持部９ｂは、その内部に３個の回転部材であるベアリング１０を有しており、各ベアリング１０はそれぞれの軸心が直角となるように配置された支軸１１ａ，１１ｂと、支軸１１ａの軸心に対してその軸心が平行となるように配置された支軸１１ｃとによってそれぞれ回転自在に支持されている。
各支軸１１ｂ，１１ｃは把持部９ｂに固定されており、支軸１１ａのみは図において上下方向へ移動可能に設けられている。支軸１１ａには図示しない付勢部材の付勢力が作用しており、支軸１１ａは図において常に上方へ向けて付勢されている。

把持部９ｂの中央には、各ベアリング１０の周面がその一辺にそれぞれ露呈する矩形状の穴部９ｄが穿設されており、各ベアリング１０が露呈しない穴部９ｄの辺は位置決めピン８の周面と相似形状となるように円弧状に形成されている。
把持部９ｂの内部には、支軸１１ａに接触する接触片１２が配設されている。接触片１２は図において上下方向に移動可能に構成されており、その上面には把持部９ｂに螺合された位置決めねじ１３の先端が接触している。この構成により、位置決めねじ１３によって支軸１１ａの位置を転写シート６の搬送方向に対して調整することができるので、少なくとも支軸１１ａ，１１ｂに支持された各ベアリング１０によって位置決めピン８を把持することができる。
また把持部９ｂには、固定部９ａに対して固定される際に転写シート６の幅方向に対して位置決め自在となる長穴９ｅが形成されている。把持部９ｂは、固定部９ａに対して２本の固定ねじ１４によって固定される。

図５に示すように、固定部９ａのタップ９ｆが形成された上面には、上方へ向けて突出形成された２本の位置決めピン９ｇが、各タップ９ｆよりも内側となる位置にそれぞれ植設されている。各位置決めピン９ｇは、ねじ止めや溶接等の方法によって固定部９ａにそれぞれ固定されている。
また把持部９ｂの底面には、各位置決めピン９ｇが嵌入可能であり、固定部９ａに対して固定される際に転写シート６の搬送方向に対して位置決め自在となる長穴９ｈが２個形成されている。なお、各位置決めピン９ｇと各長穴９ｈとにより把持部９ｂが転写シート６の搬送方向に対して移動可能であるので、上述した各長穴９ｅはこの移動可能域の分だけ各タップ９ｆに対して広く形成されており、固定ねじ１４は長穴９ｅに対して十分に大きなものが使用される。

次に、把持部９ｃについて説明するが、把持部９ｂと同様の部品については同様の符号を付すに止め、詳細な説明は省略する。把持部９ｃは、その内部に３個のベアリング１０を有しており、各ベアリング１０は支軸１１ａ，１１ｃと、支軸１１ａの軸心に対してその軸心が直角となるように配置された支軸１１ｄとによってそれぞれ回転自在に支持されている。支軸１１ｄは図において左右方向へ移動可能に設けられており、支軸１１ａはその右側に一端を接触させた付勢部材１５の付勢力によって図において常に右方へ向けて付勢されている。付勢部材１５の他端には把持部９ｃに螺合された２本の位置決めねじ１８の先端がそれぞれ接触している。この構成により、各位置決めねじ１８によって支軸１１ｄの位置を転写シート６の幅方向に対して調整することができる。
上述した位置決めピン８及び各把持部材９Ａ，９Ｂによりヘッドアレイ固定手段１６が構成されている。

上述の構成より、各固定部９ａに対して各把持部９ｂ，９ｃを固定ねじ１４によって仮止めした後、ヘッドアレイ３を下降させて各位置決めピン８を各把持部材９Ａ，９Ｂによって把持させる。このとき、各位置決めピン８が各ベアリング１０によって把持されるように、各長穴９ｅ，９ｈによる調整及び各位置決めねじ１３，１８による調整を行う。
調整後に記録動作を行うことにより、近接位置を占めたヘッドアレイ３は一体的に設けられた位置決めピン８を各把持部材９Ａ，９Ｂによって把持されるので、記録動作時における各記録ヘッド２の位置がヘッドアレイ固定手段１６によって位置決めされ、高い記録精度を維持することができる。また、回復動作等においてヘッドアレイ３が記録領域から離間した後にも近接位置を占める際には各記録ヘッド２の位置がヘッドアレイ固定手段１６によって位置決めされるので、同様に高い記録精度を維持することができる。

上述した実施形態では、被把持部材として円柱状の位置決めピン８を用いたが、被把持部材としては角柱状や多角柱状の位置決めピン等の、把持部材９Ａ，９Ｂによって把持可能であればどのような形状のものを用いてもよい。また、把持部材としてそれぞれ３個の回転部材であるベアリング１０を有する把持部材９Ａ，９Ｂを示したが、ベアリング１０を４個以上有する構成の把持部材を用いてもよい。

次に、上述した実施形態の変形例を説明する。この変形例は、上述した実施形態と比較すると、図６及び図７に示すように、ヘッドアレイ固定手段１６として把持部材９Ａ，９Ｂをヘッドアレイ本体３ａ側に取り付け、位置決めピン８を支持フレーム７側に取り付けた点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。
図６は離間時を、図７は近接時をそれぞれ示しており、各位置決めピン８はそれぞれ取付ブラケット１９を介して支持フレーム７に固定されている。
この構成としても、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、上下どちら側にも位置決めピン８と把持部材９Ａ，９Ｂとを配置可能であるので、設計の自由度を向上することができる。

次に、上述した液体吐出ユニット１を搭載した液体吐出装置としてのインクジェット記録装置を図８に基づいて説明する。
液体吐出装置としてのインクジェット記録装置５４は、その装置本体内部に主走査方向に対して移動可能であり各記録ヘッド２を搭載するヘッドアレイ３を有している。また装置本体内部には、各記録ヘッド２及び各記録ヘッド２にインクを供給するインクタンク１７等で構成される液体吐出ユニット１等が収納されている。装置本体の下部には、前方側から多数枚の被記録媒体である転写シート６を積載可能な給紙カセット（給紙トレイでもよい）５９が抜き差し自在に装着されている。さらに装置本体には、転写シート６を手差しで給紙する際に開放される手差しトレイ６０が配設されている。インクジェット記録装置５４は、給紙カセット５９または手差しトレイ６０から給紙される転写シート６を取り込み、液体吐出ユニット１によって所望の画像を記録した後、画像形成後の転写シート６を後面側に配設された排紙トレイ６１に排出する。

ヘッドアレイ３には、イエロ（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色インク液滴を吐出する各記録ヘッド２が設けられている。またヘッドアレイ３には、各記録ヘッド２に各色インクを供給する各インクタンク１７が交換可能に装着されている。各インクタンク１７は、上方に大気と連通する大気口を、下方に各記録ヘッド２へインクを供給する供給口をそれぞれ有している。インクタンク１７の内部にはインクが充填された多孔質体が設けられており、多孔質体の毛管力によって記録ヘッド２に供給されるインクを僅かな負圧に維持している。

ヘッドアレイ３は、上述した移動機構４によって図８において上下動自在に支持されている。ヘッドアレイ３は、移動機構４が有する図示しない駆動手段からの駆動力によって、図１に示す離間位置と図２に示す近接位置とを選択的に占める。
一方、給紙カセット５９にセットした転写シート６を記録ヘッド２の下方側へと搬送するため、給紙カセット５９から転写シート６を分離給送する給紙ローラ６８及びフリクションパッド６９が配設されている。また、転写シート６を案内するガイド部材７０、給送された転写シート６を反転させて搬送する搬送ローラ７１が配設されている。さらに、搬送ローラ７１の周面に押し付けられる搬送コロ７２、搬送ローラ７１から転写シート６の送り出し角度を規定する先端コロ７３が設けられている。搬送ローラ７１は、図示しない副走査モータによってギヤ列を介して回転駆動される。
これ等により、搬送手段５が構成されている。

搬送ローラ７１から送り出された転写シート６を各記録ヘッド２の下方位置で案内するため、シートガイド部材である印写受け部材７４が配設されている。印写受け部材７４のシート搬送方向下流側には、転写シート６を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ７５及び拍車７６が設けられている。また、さらに転写シート６を排紙トレイ６１に送り出す排紙ローラ７７及び拍車７８と、排紙経路を形成するガイド部材７９，８０が配設されている。

上述のインクジェット記録装置５４では、記録時において画像信号に応じて各記録ヘッド２を駆動する。これにより、停止している転写シート６にインクを吐出して１行分を記録し、その後に転写シート５８を所定量搬送した後に次の行の記録を行う。記録終了信号または転写シート６の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、インクジェット記録装置５４は記録動作を終了させて転写シート６を排紙する。

記録領域を外れた位置には、各記録ヘッド２の吐出不良を回復させるための図示しない回復装置が配設されている。回復装置は、吸引キャップとポンプとワイピング装置とを有している。各記録ヘッド２は、印字待機中に吸引キャップでキャッピングされてノズルを湿潤状態に保つことにより、インク乾燥による吐出不良の発生を防止している。また、記録途中等に記録とは関係のないインクを吐出することにより、全てのノズルのインク粘度を一定にさせて安定した吐出状態を維持している。

吐出不良が発生した場合等には、吸引キャップで記録ヘッドのノズルを密封し、廃インク通路を通してポンプによりノズルからインクと共に気泡等を吸い出す。そして、ノズル面に付着したインクやごみ等をワイピングブラシによって除去し、これにより吐出不良が回復する。また、吸引したインクは本体下部に設けられた廃液タンクに排出され、廃液タンク内部に設けられたインク吸収体に吸収保持される。

上述したインクジェット記録装置５４では、本発明の液体吐出ユニット１を搭載しているので、記録動作時における各記録ヘッド２の位置がヘッドアレイ固定手段１６によって位置決めされ、高い記録精度を維持することができる。また、回復動作等においてヘッドアレイ３が記録領域から離間した後にも近接位置を占める際には各記録ヘッド２の位置がヘッドアレイ固定手段１６によって位置決めされるので、同様に高い記録精度を維持することができる。
また、上述の説明では液体吐出ユニット１としてインクを吐出するものを示したが、本発明が適用可能な液体はインクには限られず、例えばパターニング用の液体レジストを吐出する装置に液体吐出ユニット１を適用してもよい。さらには遺伝子分析試料を吐出する装置に液体吐出ユニット１を適用してもよい。

上記実施形態及び各変形例では、液体吐出装置としてカラープリンタを用いた例を示したが、液体吐出装置としてはこれに限られず、プリンタ、ファクシミリ、複合機等にも本発明は適用可能である。また本実施形態及び変形例では、画像が形成される被記録媒体として転写シート６を用いる構成を示したが、この転写シート６とは記録紙には限定されず、厚紙、ハガキ、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、ＯＨＰフィルム、樹脂フィルム等も含まれ、シート状を呈し画像形成可能な物質であればどのようなものを用いてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上述した実施形態及び変形例では、位置決めねじ１３によって支軸１１ａの位置を転写シート６の搬送方向に調整する機構及び各位置決めねじ１８によって支軸１１ｄの位置を転写シート６の幅方向に調整する機構の両方を備えた構成を示したが、何れか一方のみを有する構成でもよい。
また、上述した実施形態では、把持部材９Ａ，９Ｂが設けられた支持フレーム７がヘッドアレイ３を支持する構成を示したが、把持部材９Ａ，９Ｂが設けられるフレームとヘッドアレイ３が支持されるフレームとを別体で構成してもよい。また、フレームとして支持フレーム７に代えて、ブロック形状やアーム形状の支持体を用いてもよい。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ 液体吐出ユニット
２ 液体吐出ヘッド（記録ヘッド）
３ ヘッドアレイ
４ 接離手段（移動機構）
６ 被記録媒体（転写シート）
７ 支持体（支持フレーム）
８ 被把持部材（位置決めピン）
９Ａ，９Ｂ 把持部材
１０ 回転部材（ベアリング）
１６ ヘッドアレイ固定手段
５４ 液体吐出装置（インクジェット記録装置）

特許第５４３６３８２号公報

Claims (5)

1. 画像が記録される被記録媒体の搬送方向とは直交する幅方向に、液体を吐出する液体吐出ヘッドを複数配設したヘッドアレイと、
   支持体と、
   前記被記録媒体の記録領域に対して近接する近接位置と離間する離間位置とに前記ヘッドアレイを接離させる接離手段と、
   前記近接位置で前記ヘッドアレイを固定するヘッドアレイ固定手段とを備え、
   前記ヘッドアレイ固定手段は、前記ヘッドアレイまたは前記支持体の何れか一方に設けられ前記ヘッドアレイの接離方向に延出する被把持部材と、前記ヘッドアレイまたは前記支持体の何れか他方に設けられ前記被把持部材を把持して前記被把持部材の前記搬送方向及び前記幅方向における位置決めを行う把持部材とを有し、
   前記把持部材は、前記搬送方向及び前記幅方向の少なくとも一つの方向における前記被把持部材の把持位置を調整可能であり、前記被把持部材を保持する少なくとも３個の回転部材を有する液体吐出ユニット。
2. 請求項１記載の液体吐出ユニットにおいて、
   前記把持部材は、前記搬送方向及び前記幅方向における前記被把持部材の把持位置をそれぞれ調整可能であることを特徴とする液体吐出ユニット。
3. 請求項１または２記載の液体吐出ユニットにおいて、
   前記支持体は前記ヘッドアレイを支持するフレームであることを特徴とする液体吐出ユニット。
4. 請求項１ないし３の何れか一つに記載の液体吐出ユニットにおいて、
   前記被把持部材はピンであることを特徴とする液体吐出ユニット。
5. 請求項１ないし４の何れか一つに記載の液体吐出ユニットを有することを特徴とする液体吐出装置。

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