JP7268293B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、インクジェット式の画像形成装置に関する。
インクジェット式の画像形成装置は、インクを吐出する吐出口を有するインクジェットヘッドを備えるヘッドユニットと、ヘッドユニットに対して下方から近接及び離間する方向に昇降可能に支持された搬送ユニットと、を備えている。
搬送ユニットを昇降させる機構としては、特許文献1に記載されているように、搬送ユニットが支持される筐体に設けられる固定プーリー及び巻取プーリーと、搬送ユニットに設けられる可動プーリーと、一端が筐体に固定され、他端が巻取プーリーに固定されて、可動プーリーと固定プーリーとに架け渡されるワイヤーと、巻取プーリーを回転させるモーターと、を備える機構が知られている。モーターによって巻取プーリーを回転させて、両プーリーを介してワイヤーを巻き取り又は繰り出すことで、搬送ユニットを筐体に対して昇降させる。
このような昇降機構には、モーターと巻取プーリーとの間にウォームギアとウォームホイールとが介される場合がある。ウォームギアとウォームホイールとのセルフロック機能(モーターの停止中に、出力側(ウォームホール側)から入力側(ウォームギア側)への駆動力の伝達が遮断される機能)によって、昇降ユニットが上昇位置と下降位置とに停止するようになっている。
特開2012-192524号公報
上記のウォームギアとウォームホイールとのセルフロック機能のパラメータには、ウォームギアの進み角と、ウォームギアとウォームホイールのギア間の摩擦係数と、が挙げられる。摩擦係数は、各ギアの表面状態等の不確定要素によってばらつく場合がある。このため、セルフロック機能のみでは、搬送ユニットを正確に位置決めできないという問題がある。
そこで、本発明は上記事情を鑑み、搬送ユニットを所定の位置に正確に昇降できる画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明に係る画像形成装置は、インクを吐出する吐出口を有するインクジェットヘッドを備えるヘッドユニットと、前記ヘッドユニットに対して下方から近接及び離間方向に昇降可能に支持される搬送と、前記搬送を昇降させる昇降機構と、前記昇降機構を駆動する駆動源と、前記駆動源から前記昇降機構に駆動力を伝達する伝達機構と、を備え、前記伝達機構は、ウォームギアと、該ウォームギアを噛み合うウォームホイールと、前記ウォームギアの回転に抵抗を付与する抵抗付与部材と、を備えていることを特徴とする。
本発明の画像形成装置において、前記昇降機構は、前記搬送が支持される筐体に設けられる固定プーリー及び巻取プーリーと、前記搬送に設けられる可動プーリーと、一端が前記筐体に固定され、他端が前記巻取プーリーに固定されて、前記固定プーリー及び前記可動プーリーに架け渡されるワイヤーと、を有し、前記駆動源は、回転力を発生するモーターを有し、前記伝達機構によって前記モーターの回転力が前記巻取プーリーに伝達されることで、該巻取プーリーが回転して前記固定プーリー及び前記可動プーリーを介して前記ワイヤーを巻き取り又は繰り出し、前記搬送が前記筐体に対して昇降することを特徴としても良い。
また、本発明の画像形成装置において、前記筐体は、前側板と後側板とを有し、前記固定プーリーは、前記前側板及び前記後側板の左右の上隅の近傍にそれぞれ設けられ、前記可動プーリーは、前記搬送部の前面の左右の下隅と前記搬送部の後面の左右の下隅にそれぞれ設けれることを特徴としてもよい。
また、本発明の画像形成装置において、前記昇降機構は、昇降ユニットに搬送ユニットが載置されてなる搬送部が支持される筐体に設けられる固定プーリー及び巻取プーリーと、前記搬送部の前記昇降ユニットに設けられる可動プーリーと、一端が前記筐体に固定され、他端が前記巻取プーリーに固定されて、前記固定プーリー及び前記可動プーリーに架け渡されるワイヤーと、を有し、前記駆動源は、回転力を発生するモーターを有し、前記伝達機構によって前記モーターの回転力が前記巻取プーリーに伝達されることで、該巻取プーリーが回転して前記固定プーリー及び前記可動プーリーを介して前記ワイヤーを巻き取り又は繰り出し、前記搬送部が前記筐体に対して昇降することを特徴としてもよい。
また、本発明の画像形成装置において、前記筐体は、前側板と後側板と、を有し、
前記昇降ユニットは、底板と、前記底板の前縁及び後縁からそれぞれ立ち上がる前立ち上がり部及び後立ち上がり部と、を有し、前記可動プーリーは、前記前立ち上がり部及び前記後立ち上がり部の左右の下隅にそれぞれ設けられていることを特徴としてもよい。
本発明の画像形成装置において、前記搬送部が支持される筐体を有し、前記抵抗付与部材は、前記ウォームギアの回転軸と前記筐体との間に介されるトルクリミッターであることを特徴としても良い。
本発明によれば、ウォームギアとウォームホイールの摩擦係数のばらつきに関わらず、セルフロック機能を確実に発揮させることができ、搬送ユニットを正確に位置決めすることができる。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置(画像形成時)の内部構造を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の処理ユニットを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、筐体、昇降ユニット、搬送ユニットの各要素の位置関係を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置(画像形成終了時)の内部構造を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置(トリートメント時)の内部構造を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の昇降機構の駆動部を後側から見た断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の昇降機構の駆動部を後側から見た斜視図である。
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について説明する。
図1を参照して、画像形成装置1について説明する。図1は、画像形成装置(画像形成時)の内部構成を模式的に示す正面図である。図1の紙面手前側を画像形成装置の正面側(手前側)とする。各図のFr、Rr、L、Rは、それぞれ画像形成装置の前側、後側、左側、右側を示す。
画像形成装置1の装置本体3には、給紙部5と、インクジェット方式の画像形成部7と、が備えられている。給紙部5は、装置本体3の下部に設けられ、用紙Sを収容する複数の給紙カセット11と、給紙カセット11のそれぞれから用紙Sを給送する給紙装置13と、を備えている。画像形成部7は、装置本体3の上部に設けられ、ヘッドユニット15と、ヘッドユニット15の下方に配置される処理ユニット17と、を備えている。
ヘッドユニット15には、4色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のインクに対応する4つのラインヘッド21が備えられている。4つのラインヘッド21は、左右方向に並んで配置されている。4つのラインヘッド21は、それぞれ3つのインクジェットヘッド23を有している。3つのインクジェットヘッド23は、前後方向に千鳥状に配列されて、対応するインクが貯留されるインクタンクに接続している。各インクジェットヘッド23は、吐出口を有する複数のノズルと、各ノズルに設けられる圧電素子と、を備えている。複数のノズルは、吐出口が下方を向く姿勢に支持されている。圧電素子は電圧の印加によって変形して、ノズル内のインクを押し出して吐出口から吐出させる。
次に、処理ユニット17について、図1と図2~図6とを参照して説明する。図2は処理ユニットを示す斜視図、図3は筐体、昇降ユニット、搬送ユニットの各要素の位置関係を模式的に示す正面図、図4A及び図4Bは、それぞれ画像形成動作終了時とトリートメント時の処理ユニットを示す正面図、図5及び図6は、駆動源と伝達機構とを示す斜視図である。昇降ユニット及び搬送ユニットを、搬送部とする。
図2に示されるように、処理ユニット17は、筐体31と、筐体31に昇降可能に支持される昇降ユニット33と、昇降ユニット33に載置される搬送ユニット35と、筐体31に左右方向に移動可能に支持されるトリートメントユニット37と、を備えている。さらに、処理ユニット17は、昇降ユニット33を昇降させる昇降機構41F及び41R(図3参照)と、昇降機構41F及び41Rを駆動する駆動源43(図5及び図6参照)と、駆動源43から昇降機構41に駆動力を伝達する伝達機構45(図5及び図6参照)と、を備えている。
まず、筐体31について説明する。図2に示されるように、筐体31は、前後方向に対向する前後側板31aと、左右方向に対向する左右側板31bと、底板31cと、を有し、左収容部31dと、左収容部31dよりも深さの深い右収容部31eと、を形成している。図1に示されるように、処理ユニット17は、筐体31の右収容部31eがヘッドユニット15の下方に位置するように配置されている。
図3に示されるように、前側板31aの後側の面の左上隅と右端部の上部とには、左右の前側固定プーリー51FL及び51FRが回転可能に支持されている。また、後側板31aの前側の面の左上隅と右端部の上部とには、左右の後側固定プーリー51RL及び51RRが回転可能に支持されている。
さらに、前側板31aの後側の面の右端部の中央部には、前側巻取プーリー53Fが回転可能に支持されている。後側板31aの前側の面の右端部の中央部には、後側巻取プーリー53Rが回転可能に支持されている。前側巻取プーリー53F及び後側巻取プーリー53Rは、右の前側固定プーリー51FR及び右の後側固定プーリー51RRよりも外側(右側)に配置されている。前後の巻取プーリー53F及び53Rは巻取軸54に固定されている。巻取軸54は、前後側板31aに回転可能に支持されている。巻取軸54の後端部は、後側板31aから後方に突き出している。
次に、昇降ユニット33について説明する。図2に示されるように、昇降ユニット33は、筐体31の右収容部31eに収容可能な寸法を有する矩形状の底板33aと、底板33aの前後の側縁から立ち上がる前後の立ち上がり部33bと、底板33aの左右の側縁から立ち上がる左右の立ち上がり部(図示省略)と、を有している。底板33aの中央には、矩形状の開口(図示省略)が開いている。昇降ユニット33は、筐体31の右収容部31eに昇降可能に支持されている。
図3に示されるように、前立ち上がり部33bの前側の面の左右下隅のそれぞれには、左右の前側可動プーリー55FL及び55FRが回転可能に支持されている。また、後立ち上がり部33bの後側の面の左右下隅には、左右の後側可動プーリー55RL及び55RRがそれぞれ回転可能に支持されている。
次に、搬送ユニット35について説明する。図2に示されるように、搬送ユニット35は、前後一対の側板61と、循環走行する搬送ベルト63と、吸気装置65(図1参照)と、を備えている。前後一対の側板61の左右両端部間には、図1に示されるように、それぞれ駆動ローラー67aと従動ローラー67bとが回転可能に支持されている。駆動ローラー67aは、モーター(図示省略)で駆動されて回転する。搬送ベルト63は、駆動ローラー67aと従動ローラー67bとに巻き回されている。モーターによって駆動ローラー67aが回転すると、搬送ベルト63は図1及び図2の時計回り方向に循環走行する。搬送ベルト63の上側の軌道は、水平方向に沿って形成されて、図1及び図2の右側から左側へ走行する。図1に示されるように、吸気装置65は、搬送ベルト63の中空部に配置されて、搬送ベルト63の上側の軌道に対向している。吸気装置65は、搬送ベルト63の上側の軌道の上方の空間を負圧にする。
搬送ユニット35は、昇降ユニット33の底板33aに載置される。昇降ユニット33が上昇すると(図1の実線参照)、昇降ユニット33に載置された搬送ユニット35の搬送ベルト63の上側の軌道が、ヘッドユニット15のインクジェットヘッド23の吐出口に近接して、搬送ベルト63の上側の軌道とインクジェットヘッド23の吐出口との間に、画像形成路P(図1参照)が形成されるようになっている。一方、搬送ユニット35が下降すると(図1の破線参照)、搬送ユニット35とヘッドユニット15との間には、所定のスペースが形成される。
トリートメントユニット37は、ヘッドユニット15の各インクジェットヘッド23に対応するキャップ69を備えている。キャップ49は、各インクジェットヘッド23よりも大きいサイズの長円形の壁状に形成されている。
トリートメントユニット37は、筐体31の左収容部31dと右収容部31eとの間を、左右方向に移動可能に支持されている。トリートメントユニット39が左収容部31dから右収容部31eに移動すると、ヘッドユニット15のインクジェットヘッド23にそれぞれキャップ69が対向する。
図1を参照して、装置本体3の右側面には、排紙トレイ71と手差しトレイ73とが設けられている。排紙トレイ71は、右側面の上端部に設けられ、手差しトレイ73は、排紙トレイ71よりも下方に設けられている。
さらに、装置本体3の内部には、用紙の搬送経路75が形成されている。搬送経路75は、給紙部5の給紙装置13から画像形成路Pを通って排紙トレイ71に向かっている。搬送経路75には、搬送方向において画像形成路Pの下流側で分岐して画像形成路Pの上流側で合流するスイッチバック経路75aが設けられている。さらに、搬送経路75には、スイッチバック経路75aと搬送経路75との合流部の上流側で、手差しトレイ73から延びる手差し経路75bが合流している。
次に、画像形成動作について、図1と図4A及び図4Bとを参照して説明する。
図1に示される画像形成時、搬送ユニット35は上昇して、搬送ベルト63の上側の軌道とインクジェットヘッド23の吐出口との間に画像形成路Pを形成している。トリートメントユニット37は左収容部31dに移動している。
まず、所定の給紙カセット11から給紙装置13によって用紙が搬送経路75に送り出される。送り出された用紙は搬送経路75に沿って画像形成路Pに搬送される。画像形成路では、搬送ユニット35の吸気装置65によって、搬送ベルト63の上側の軌道上の空間が負圧とされることで、用紙が搬送ベルト63に吸引されながら搬送される。そして、画像データに対応した吐出口からインクが吐出されて、用紙に画像が形成される。画像が形成された用紙は、搬送経路75に沿って搬送されて排紙トレイ71に排出される。両面印字の際は、片面に画像形成された用紙はスイッチバック経路75aに搬送されて表裏が反転され、他方の面に画像形成された後、搬送経路75に沿って搬送されて、排紙トレイ71に排出される。
画像形成動作が終了すると、図4Aに示されるように、搬送ユニット35は下降して、トリートメントユニット37が右収容部31eに移動する。その後、図4Bに示されるように、トリートメントユニット37が上昇して、ヘッドユニット15のインクジェットヘッド23を対応するキャップ69で塞いで、ノズルの吐出口の乾燥を防ぐ。
次に、昇降機構41と駆動源43と伝達機構45とについて、図3と図5及び図6を参照して説明する。
まず、昇降機構41について、図3を参照して説明する。昇降機構41は、前側昇降機構41Fと後側昇降機構41Rとを備えている。前側昇降機構41Fは、一端が筐体31の前側板31aの後側の面の左下隅に固定された前側ワイヤー79Fを有している。前側ワイヤー79Fは、左の前側固定プーリー51FLと、左右の前側可動プーリー55FL及び55FRと、右の前側固定プーリー51FRと、に順に巻き回されて、他端が前側巻取プーリー53Fに固定されている。後側昇降機構41Rは、一端が筐体31の後側板31aの前側の面の左下隅に固定された後側ワイヤー79Rを有している。後側ワイヤー79Fは、左の後側固定プーリー51RLと、左右の後側可動プーリー55RL及び55RRと、右の後側固定プーリー51RRと、に順に巻き回されて、他端が後側巻取プーリー53Rに固定されている。
巻取軸54が一方向及び他方向に回転することで、前後のワイヤー79F及び79Rが、それぞれ固定プーリーと可動プーリーを介して、前後の巻取プーリー53F及び53Rに巻き取り又は繰り出されて、昇降ユニット33が筐体31に対して昇降するようになっている。
次に、駆動源43と伝達機構45とについて、図5及び図6を参照して説明する。駆動源43と伝達機構45とは、筐体31の後側板31aの後側の面に設けられるギアケース81に支持されている。ギアケース81は、後面と左面とが開口した箱状の部材であり、上板81aと、下板81bと、底板81cと、右側板81dと、を有している。下板81bには、下方に突き出る円筒状の収容部81eが形成されている。
駆動源43は、回転力を発生するモーター43である。モーター43の出力軸43aは、上板81aを貫通して、ギアケース81内に突き出している。出力軸43aには、出力ギア83が固定されている。
伝達機構45は、ウォームギア85と、ウォームギア85に噛み合うウォームホイール87と、ウォームギア85に設けられる抵抗付与部材としてのトルクリミッター89と、を備えている。
ウォームギア85は、ギアケース81に収容されて、回転軸85aが上板81aと下板81bとに回転可能に支持されている。回転軸85aの上端部には入力ギア91が固定されている。入力ギア91は、モーター43の出力ギア83と、アイドルギア93を介して噛み合っている。これにより、モーター43の回転がウォームギア85に伝達される。回転軸85aの下端部は、下板81bを貫通して収容部81eに突き出している。
ウォームホイール87は、ウォームギア85に噛み合うようにギアケース81に収容されて、回転軸87aが底板81cに回転可能に支持されている。図6に示されるように、回転軸87aには、出力ギア95が固定されている。出力ギア95は、2つのアイドルギア97、99を介して、巻取軸54の後端部に固定された駆動ギア101に噛み合っている。
トルクリミッター89は、内輪と、内輪の外周面に緊縛されたコイルバネと、内輪に対して相対回転可能に嵌合する外輪と、外輪と内輪との間の隙間を閉止する蓋部材と、を有している。コイルバネの一端に自由端であり、他端は蓋部材に係合している。
トルクリミッター89は、ギアケース81の収容部81eに収容されている。内輪には、ウォームギア85の回転軸85aの下端部が挿通されて、内輪と駆動軸とが回り止めされている。外輪は、収容部81eに対して回り止めされている。内輪と外輪とが相対回転する際、すなわち、ウォームギア85の回転軸85aがギアケース81に対して回転する際にコイルバネに生じる拡径作用により所定のトルクが発生する。
上記構成を有する画像形成装置1において、搬送ユニット35(昇降ユニット33)の昇降動作について、図3と図5及び図6等を参照して説明する。搬送ユニット35を上昇させる際は、モーター43を駆動して、出力軸43aを一方向に回転させる。出力軸43aの回転は、アイドルギア93を介して、ウォームギア85の入力ギア91に伝達され、ウォームギア85が回転する。この際、トルクリミッター89からウォームギア85の回転軸85aに抵抗が付与される。すなわち、回転軸85aに回り止めされた内輪が、ギアケース81の収容部81eに回り止めされた外輪に対して回転する際にコイルバネが拡径して、所定のトルクが発生する。
ウォームギア85が回転すると、ウォームギア85に噛み合うウォームホイール87が回転する。ウォームホイール87の回転は、出力ギア95から2つのアイドルギア97、99を介して駆動ギア101に伝達され、駆動ギア101が回転する。これにより、巻取軸54が一方向に回転し、昇降ユニット33の可動プーリーと筐体31の固定プーリーを介して前後の巻取プーリー53F及び53Rに前後のワイヤー79F及び79Rが巻き取られ、昇降ユニット33が上昇し、搬送ユニット35を上昇させる。搬送ユニット35を下降させる際は、モーター43を駆動して、出力軸43aを他方向に回転させる。この下降動作においても、トルクリミッター89からウォームギア85の回転軸に抵抗が付与される。
上記説明したように、本発明の画像形成装置1によれば、トルクリミッター89によってウォームギア85の回転に抵抗が付与されるので、ウォームギア85とウォームホイール87の摩擦係数のばらつきに関わらず、セルフロック機能を確実に発揮させることができる。したがって、搬送ユニット35を印字位置と退避位置とに正確に位置決めすることができる。また、トルクリミッター89を用いることで、簡易な構成によってウォームギア85の回転軸に抵抗を付与することができる。なお、トルクリミッター89をウォームホイール87に設けても所定の効果は得られるが、本構成の場合は、前後方向の幅が増大するので、トルクリミッター89をウォームギア85に設けることが好ましい。
本実施形態では、抵抗付与部材としてトルクリミッター89を用いたが、ロータリーオイルダンパー等を使用しても良い。
また、本実施形態では、昇降機構41として、可動プーリー及び固定プーリーを介してワイヤーを巻取プーリーに巻き取り又は繰り出す構成を用いたが、昇降機構41はこの構成に限らない。例えば、昇降ユニット33にラックを設け、筐体31にラックに噛み合うピニオンを設け、ピニオンをモーターで駆動して、昇降ユニット33を筐体31に対して昇降させる構成を用いることもできる。この場合、モーターの回転力をピニオンに伝達する伝達機構が、本実施形態のウォームギアと、ウォームホイールと、トルクリミッターとを備えるようにしても良い。
なお、上記実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置における一態様を示すものであって、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではない。
1 画像形成装置
15 ヘッドユニット
21 インクジェットヘッド
31 筐体
35 搬送ユニット
41F、41R 前後昇降機構(昇降機構)
43 モーター(駆動源)
45 伝達機構
37 搬送ユニット
51FL、51FR、51RL、51RR 固定プーリー
53F、53R 巻取プーリー
55FL、55FR、55RL、55RR 可動プーリー
65F、65R 巻取プーリー
79F、79R ワイヤー
85 ウォームギア
87 ウォームホイール
89 トルクリミッター(抵抗付与部材)

Claims (5)

  1. インクを吐出する吐出口を有するインクジェットヘッドを備えるヘッドユニットと、
    前記ヘッドユニットに対して下方から近接及び離間方向に昇降可能に支持される搬送部と、
    前記搬送部を昇降させる昇降機構と、
    前記昇降機構を駆動する駆動源と、
    前記駆動源から前記昇降機構に駆動力を伝達する伝達機構と、
    前記搬送部が支持される筐体と、
    を備え、
    前記伝達機構は、前記駆動源によって駆動されるウォームギアと、該ウォームギアと噛み合って回転することで前記昇降機構に駆動力を伝達するウォームホイールと、前記ウォームギアの回転軸と前記筐体との間に介されるトルクリミッターと、を備え、
    前記搬送部を上昇させる際には、前記駆動源によって前記ウォームギアを回転させ前記ウォームホイールが回転することで前記昇降機構に駆動力が伝達され、
    記駆動源が停止した状態では、前記トルクリミッターにより、前記筐体に対して前記ウォームギアが回転しないため、前記搬送部の上下方向における位置が維持されることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記昇降機構は、
    前記搬送部が支持される筐体に設けられる固定プーリー及び巻取プーリーと、
    前記搬送部に設けられる可動プーリーと、
    一端が前記筐体に固定され、他端が前記巻取プーリーに固定されて、前記固定プーリー及び前記可動プーリーに架け渡されるワイヤーと、を有し、
    前記駆動源は、
    回転力を発生するモーターを有し、
    前記伝達機構によって前記モーターの回転力が前記巻取プーリーに伝達されることで、該巻取プーリーが回転して前記固定プーリー及び前記可動プーリーを介して前記ワイヤーを巻き取り又は繰り出し、前記搬送部が前記筐体に対して昇降することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記筐体は、前側板と後側板とを有し、
    前記固定プーリーは、前記前側板及び前記後側板の左右の上隅の近傍にそれぞれ設けられ、
    前記可動プーリーは、前記搬送部の前面の左右の下隅と前記搬送部の後面の左右の下隅にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記昇降機構は、
    昇降ユニットに搬送ユニットが載置されてなる搬送部が支持される筐体に設けられる固定プーリー及び巻取プーリーと、
    前記搬送部の前記昇降ユニットに設けられる可動プーリーと、
    一端が前記筐体に固定され、他端が前記巻取プーリーに固定されて、前記固定プーリー及び前記可動プーリーに架け渡されるワイヤーと、を有し、
    前記駆動源は、
    回転力を発生するモーターを有し、
    前記伝達機構によって前記モーターの回転力が前記巻取プーリーに伝達されることで、該巻取プーリーが回転して前記固定プーリー及び前記可動プーリーを介して前記ワイヤーを巻き取り又は繰り出し、前記搬送部が前記筐体に対して昇降することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  5. 前記筐体は、前側板と後側板と、を有し、
    前記昇降ユニットは、底板と、前記底板の前縁及び後縁からそれぞれ立ち上がる前立ち上がり部及び後立ち上がり部と、を有し、
    前記可動プーリーは、前記前立ち上がり部及び前記後立ち上がり部の左右の下隅にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
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