JPWO2016111365A1 - 液滴吐出ヘッドユニット、液滴吐出ヘッドの位置調整方法及び画像形成装置 - Google Patents

液滴吐出ヘッドユニット、液滴吐出ヘッドの位置調整方法及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

本発明の課題は、記録媒体に対する液滴の着弾位置精度が高く、かつ位置精度の調整が容易な液滴吐出ヘッドユニット、液滴吐出ヘッドの位置調整方法及び画像形成装置を提供することである。当該液滴吐出ヘッドユニットは、液滴を吐出する液滴吐出ヘッド2と、保持部3と、回転軸部材52により回転可能なハウジング53と、調整ネジ54と、ハウジング53に設けられた位置調整部51と、を備え、下記式(1)を満たすことを特徴とする。【数1】(d1は、回転軸部材52の中心から調整ネジ54とハウジング53の当接部までの距離を表す。θ1は、回転軸部材52の中心を通り液滴吐出ヘッド2の移動方向に平行な軸から調整ネジ54とハウジング53の当接部までの角度を表す。d2は、回転軸部材52の中心から基準部位B1までの距離を表す。θ2は、回転軸部材52の中心を通り液滴吐出ヘッド2の移動方向に平行な軸から基準部位B1までの角度を表す。)

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドユニット、液滴吐出ヘッドの位置調整方法及び画像形成装置に関する。
従来、液滴吐出ヘッドに備えられた複数のノズルからインクの液滴を吐出して記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。
近年、インクジェット記録装置により形成される画像の高精度化に伴い、液滴吐出ヘッドに備えられた複数のノズルは高密度に配置されている。したがって、液滴吐出ヘッドが、液滴吐出ヘッドを保持する保持部に対して位置がずれると、形成した画像にスジやムラが生じて画像が劣化するという問題が生じる。そのため、液滴吐出ヘッドを保持部に対して高精度に位置決めすることが求められている。
そこで、例えば、ヘッドに接触する回動自在な偏心こま部材と、ヘッドと偏心こま部材との接触を保つ偏心カムを有し、偏心カムの回動動作によって、ヘッドの位置調整を行う方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、調整ネジのテーパ部が液滴吐出ヘッドの位置調整部と接し、調整ネジの位置移動によって、液滴吐出ヘッドの位置調整を行う方法が開示されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
特許第2758060号公報 特開2001−341293号公報
しかしながら、最近の液滴吐出ヘッドでは、液滴吐出ヘッドの位置決めに数μmオーダーの位置調整が必要となる場合がある。
これに対し、特許文献1の方法では、偏心こまの回転によって、半回転(180度)の範囲で偏心量の調整を行うことができるが、例えば、調整レンジを±100μmとすると、調整分解能は、約1μm/度となる。この場合、数μmオーダーの調整をする場合には、偏心こまを数度の角度で調整しなければならず、操作性の観点で高分解能を得ることが難しい。
また、特許文献1及び2の調整ネジを用いる方法では、調整ネジのテーパ部と位置調整部の当接部が、調整ネジの回転によって大きく移動する。そのため、数μmオーダーの位置調整を可能とするためには、調整ネジのテーパ部と位置調整部の当接部となり得る範囲を高精度に加工しなければならず、コストを要する。また、調整ネジの配置にわずかでもズレがあると誤差が生じるため、数μmオーダーの位置調整を行うことは、技術的に非常に難しい。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、記録媒体に対する液滴の着弾位置精度が高く、かつ位置精度の調整が容易な液滴吐出ヘッドユニット、液滴吐出ヘッドの位置調整方法及び画像形成装置を提供することである。
上記課題の解決のために、請求項1に記載の発明は、
液滴吐出ヘッドユニットであって、
液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドを着脱自在に保持する保持部と、
回転軸部材により回転可能なハウジングと、
前記ハウジングと当接して当該ハウジングの回転を調整する回転調整部と、
前記ハウジングに設けられ、前記液滴吐出ヘッドに当接して前記液滴吐出ヘッドの前記保持部に対する保持位置を調整する位置調整部と、
を備え、
下記式(1)を満たすことを特徴とする。
Figure 2016111365
(式中、dは、前記回転軸部材の中心から前記回転調整部と前記ハウジングの当接部までの距離を表す。θは、前記回転軸部材の中心を通り前記液滴吐出ヘッドの移動方向に平行な軸から前記回転調整部と前記ハウジングの当接部までの角度を表す。dは、前記回転軸部材の中心から前記位置調整部における位置移動の基準となる基準部位までの距離を表す。θは、前記回転軸部材の中心を通り前記液滴吐出ヘッドの移動方向に平行な軸から前記基準部位までの角度を表す。)
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドユニットにおいて、
前記回転軸部材の中心から前記位置調整部と前記液滴吐出ヘッドとの当接部までの距離が、前記回転軸部材の中心から前記回転調整部と前記ハウジングとの当接部までの距離よりも短いことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッドユニットにおいて、
前記位置調整部の先端部、又は、前記位置調整部が当接する前記液滴吐出ヘッドの当接部、のどちらか一方が球面状であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドユニットにおいて、
前記液滴吐出ヘッドは、
前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な一面に設けられた第1当接部と、
前記一面とは異なる前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な他の一面に設けられた第2当接部と、を備え、
前記保持部は、
前記液滴吐出ヘッドが、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に沿った軸周りに回動可能に、前記第1当接部が当接した状態で固定される固定部、を備え、
前記第2当接部は、前記位置調整部に当接することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドユニットにおいて、
前記液滴吐出ヘッドは、
前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な一面に設けられた第1当接部と、
前記一面とは異なる前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な他の一面に設けられた第2当接部と、
を備え、
前記第1当接部及び前記第2当接部に対応して、前記ハウジング、前記回転調整部、及び前記位置調整部が各々別個に設けられ、
前記第1当接部及び前記第2当接部が、それぞれに対応した前記位置調整部に当接することを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドユニットにおいて、
前記液滴吐出ヘッドは、
前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な第1面に設けられた第1当接部と、
前記第1面とは異なる前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な第2面に設けられた第2当接部と、
前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な第3面に設けられた第3当接部と、
を備え、
前記第1当接部、前記第2当接部、及び前記第3当接部に対応して、前記ハウジング、前記回転調整部、及び前記位置調整部が各々別個に設けられ、
前記第1当接部、前記第2当接部、及び前記第3当接部が、それぞれに対応した前記位置調整部に当接することを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、前記液滴吐出ヘッドが1次元又は2次元に複数配列されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドユニットである。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドユニットにおける液滴吐出ヘッドの位置調整方法であって、
前記ハウジングの回転により、前記位置調整部を移動させ、前記液滴吐出ヘッドの前記保持部に対する保持位置の調整を行うことを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項7に記載の液滴吐出ヘッドユニットを備えることを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、記録媒体に対する液滴の着弾位置精度が高く、かつ位置精度の調整を容易に行うことができる。
画像形成装置の概略構成を示す斜視図である。 液滴吐出ヘッドユニットの斜視図である。 液滴吐出ヘッドユニットの底面図である。 液滴吐出ヘッドと位置調整機構を示す平面図である。 液滴吐出ヘッドと位置調整機構を示す右側面図である。 位置調整部と調整ネジの位置関係を説明するための模式図である。 位置調整部が針形状である例を示す模式図である。 位置調整部が直方体形状である例を示す模式図である。 調整部における位置調整機構を説明するための模式図である。 調整ネジのネジ動作量と位置調整変位量の関係を示すグラフである。 液滴吐出ヘッドの2箇所で位置調整を行う変形例1を示す模式図である。 液滴吐出ヘッドの3箇所で位置調整を行う変形例2を示す模式図である。 液滴吐出ヘッドと調整部の構成の変形例3を示す模式図である。 液滴吐出ヘッドと調整部の構成の変形例4を示す模式図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態(以下、「本実施形態」ともいう。)について説明する。但し、発明の範囲は図示例に限定されない。また、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
なお、以下の説明では、ラインヘッドを用いた記録媒体の搬送のみで描画を行う1パス描画方式での実施形態を例にして説明するが、適宜の描画方式に適用可能であり、例えば、スキャン方式やドラム方式を用いた描画方式を採用しても良い。
また、以下の説明では、記録媒体Kの搬送方向を前後方向、記録媒体Kの搬送面において当該搬送方向に直交する方向を左右方向、前後方向及び左右方向に垂直な方向を上下方向として説明する。
[画像形成装置の概略]
画像形成装置100は、プラテン101、搬送ローラー102、及びラインヘッド200,201,202,203等を備える(図1)。
プラテン101は、上面に記録媒体Kを支持しており、搬送ローラー102が駆動されると、記録媒体Kを搬送方向(前後方向)に搬送する。
ラインヘッド200,201,202,203は、記録媒体Kの搬送方向(前後方向)の上流側から下流側にかけて、搬送方向に直交する幅方向(左右方向)に並列して設けられている。そして、ラインヘッド200,201,202,203の内部には、後述する液滴吐出ヘッドユニット1が少なくとも一つ設けられており、例えば、シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y),黒(K)のインクを記録媒体Kに向けて吐出する。
[液滴吐出ヘッドユニット]
液滴吐出ヘッドユニット1は、液滴吐出ヘッド2、液滴吐出ヘッド2を着脱自在に保持する保持部3、液滴吐出ヘッド2を回動可能に保持部3に固定するための位置基準ピン4、及び液滴吐出ヘッド2の位置調整を行う調整部5等を備える(図2〜5等参照)。
液滴吐出ヘッドユニット1は、保持部3によって、液滴吐出ヘッド2をその底面が保持部3の開口部から露出するように、着脱自在に保持することで構成されている。また、保持部3は、全体として千鳥格子状となるように複数の液滴吐出ヘッド2を保持しており、具体的には、例えば、左右方向に3つ、前後方向に2つの液滴吐出ヘッド2を保持している。
[液滴吐出ヘッド]
液滴吐出ヘッド2は、底面に液滴を吐出する複数のノズルNが配列された液滴吐出部21と、複数のノズルNのそれぞれにインクを供給するインク室22と、インク室22にインクを供給するインク供給部221と、インク室22のインクを排出するインク排出部222等によって構成されている。
液滴吐出部21は、各ノズルNに対応する圧力室(図示省略)を内部に有しており、インク室22からインクが当該圧力室に供給され、当該圧力室の上部に設けられた圧電素子(図示省略)が変位することで圧力室のインクが加圧されると、ノズルNからインクの液滴が吐出するように構成されている。
また、液滴吐出ヘッド2は、液滴の吐出方向(上下方向)に平行な1つの側面に設けられた固定部としての位置固定部23と、位置固定部23の設けられた側面に対向する側面に設けられた位置決め部25を備えている(図4等参照)。
なお、図4は、説明の便宜のため、図2に図示された液滴吐出ヘッドユニット1のうち、右方向前側に設けられた液滴吐出ヘッド2と、その位置調整機構のみを図示している。
位置固定部23は、V字溝24を有しており、保持部3に固定された位置基準ピン4に対して、V字溝24を突き当てることができるように構成されている。そして、位置固定部23は、保持部3に設けられた付勢手段としての弾性部材31によって、位置基準ピン4に突き当てる方向に押し付けられて当接部(第1当接部T1)によって固定されており、液滴吐出ヘッド2が位置基準ピン4の軸周りに沿って回動可能となるように固定されている。
位置決め部25は、後述する調整部5の位置調整部51に突き当てられており、保持部3に設けられた付勢手段としての弾性部材32によって、位置調整部51に対して突き当てる方向に押し付けられて当接部(第2当接部T2)によって固定されている。そして、位置調整部51の前後方向の位置移動によって、位置決め部25は、保持部3に対して前後方向に位置移動できるようになっている。
[位置調整機構]
液滴吐出ヘッド2の位置調整を行う調整部5は、位置決め部25に当接する位置調整部51と、回転軸部材52により回転可能に保持部3に設けられたハウジング53と、ハウジング53の回転を調整する回転調整部としての調整ネジ54と、保持部3に固定されており、ハウジング53及び調整ネジ54を回転可能に保持する調整ネジ保持部55等を備える。
位置調整部51は、ハウジング53の下部付近前側であって、回転軸部材52の中心より上側に設けられており、後述するハウジング53の回転によって、前後方向に位置移動可能な構成となっている。また、位置調整部51は先端部が球面状となっており、当該先端部が位置決め部25に当接している。
ハウジング53は、ハウジング53の下部に設けられた回転軸部材52を中心として回転可能な構成となっている。また、ハウジング53の上部付近後側には、調整ネジ54との当接面を有しており、調整ネジ54が当該当接面に接しながら前方向に位置移動すると、ハウジング53は、回転軸部材52を中心として前回り方向に回転する。一方で、調整ネジ54が当該当接面に接しながら後方向に移動すると、ハウジング53は、回転軸部材52を中心として後回り方向に回転する。
また、位置調整部51と位置決め部25の当接部(第2当接部T2)、及び、調整ネジ54とハウジング53との当接部は、それぞれハウジング53の回転軸部材52よりも上側に位置しているため、ハウジング53が前方向(又は後方向)に回転した場合、それぞれの当接部も前方向(又は後方向)に移動する。
また、回転軸部材52の中心から位置調整部51と位置決め部25の当接部までの距離は、回転軸部材52の中心からハウジング53と調整ネジ54との当接部までの距離よりも短いため、調整ネジ54の移動距離に比べて位置調整部51の移動距離は小さくなり、高い縮小率が得られる構成となっている。
また、液滴吐出ヘッド2は、位置固定部23によって位置基準ピン4に回動可能に固定されている。そのため、位置調整部51の前後方向への位置移動によって、位置基準ピン4の軸周りに沿って位置移動することができ、液滴吐出方向に垂直な前後左右方向に対する回転角度の調整を行うことができる。
調整ネジ54は、調整ネジ54が回転可能な状態で調整ネジ保持部55に保持されており、回転することによって前後方向に移動可能である。そして、調整ネジ54の位置移動によって、ハウジング53の回転を制御することができる。
[位置調整部と調整ネジの位置関係]
調整部5における位置調整部51と調整ネジ54の位置関係について、位置調整部51、回転軸部材52、ハウジング53、及び調整ネジ54の模式図及び以下に示す関係式を用いて説明する(図6参照)。
なお、図6では、説明の便宜のため、回転軸部材52の中心を原点Oとした場合に、調整ネジ54とハウジング53の当接部をA1、位置調整部51の先端部の球面中心を基準部位B1として、前後方向及び上下方向における関係式を説明する。ここで、基準部位B1とは、位置調整部51における位置移動の基準となる部位である。
また、図6〜図9において、前方向をX方向とする。
原点OとA1間の距離をd、原点OとA1の前後方向の距離をx、原点Oを通る前方向に平行な軸からA1までの角度をθ、原点Oと基準部位B1間の距離をd、原点Oと基準部位B1の前後方向の距離をx、原点Oを通る前方向に平行な軸から基準部位B1までの角度をθとする場合、関係式を以下のように表すことができる。
Figure 2016111365
また、ハウジング53の回転によるxの変化量(dx/dθ)の絶対値及びxの変化量(dx/dθ)の絶対値は、微分によって以下の式で表すことができる。
Figure 2016111365
また、本実施形態においては、xのハウジング回転に伴う移動量の絶対値が、xのハウジング回転に伴う移動量の絶対値よりも小さくなるように設計されているため、|dx/dθ|<|dx/dθ|となり、d、θ、d及びθの関係式は、下記式(1)により表すことができる。
Figure 2016111365
ここで、上記式(1)を満たすようにd、θ、d及びθを規定することにより、位置調整部51の移動量(xの変化量)を調整ネジ54の移動量(xの変化量)よりも小さくすることができる。
なお、本実施形態のように、液滴吐出ヘッド2の一方を位置固定部23によって位置基準ピン4に回動可能に固定し、他方を位置調整部51で移動させる場合、液滴吐出ヘッド2は位置基準ピン4の軸周りに沿って回転方向に移動する。しかし、xの変化量(dx/dθ)及びxの変化量(dx/dθ)はそれぞれ微小であり、前後方向への移動量に対して左右方向への移動量が極めて小さいため、液滴吐出ヘッド2の移動量は位置調整部51の前後方向の移動量に近似することができる。
なお、上述の説明では、位置調整部51の形状の一例として、位置調整部51の先端部が球面状である例を説明したが、上述の例に限られず、位置調整部51の形状は適宜選択可能である。例えば、位置調整部51を先端が尖った針形状(図7参照)や、直方体形状(図8参照)とすることができる。
ここで、位置調整部51を針形状とする場合には、当該針形状の先端の尖った部分と位置決め部25の当接部を基準部位B1として、本実施形態と同様に、d、θ、d及びθの関係式を上記式(1)により表すことができる。
また、位置調整部51を直方体形状とする場合には、当該直方体形状の角の部分と位置決め部25の当接部を基準部位B1として、本実施形態と同様に、d、θ、d及びθの関係式を上記式(1)により表すことができる。
なお、基準部位B1は位置調整部51における位置移動の基準となる部位であれば、適宜任意に決めることができ、例えば、位置調整部51の重心を基準部位B1としても良い。ところで、本実施形態のように位置調整部51の先端部が球面状である場合には、位置調整部51と位置決め部25との当接部の位置は球面表面を位置移動するため、当該当接部を基準部位B1とすることはできない。一方で、位置調整部51に針形状又は直方体形状を選択する場合には、位置調整部51と位置決め部25の当接部は移動しないため、当該当接部を基準部位B1とすることが可能である。
[位置調整機構の関係式]
調整部5における位置調整機構において、調整ネジ54を前方向にdx位置移動させた場合における位置調整部51の前方向への移動量dsについて、位置調整部51、回転軸部材52、ハウジング53、及び調整ネジ54の模式図及び以下に示す関係式を用いて説明する(図9参照)。
なお、図9では、説明の便宜のため、回転軸部材52の中心を原点Oとした場合に、調整ネジ54とハウジング53の当接部をA1、調整ネジ54を前方向にdx移動させた後におけるA1の移動後の位置をA2、調整ネジ54を前方向にdx移動させた際のハウジング53の回転角度をγ、位置調整部51の先端の球面中心を基準部位B1、ハウジング53が角度γ回転した際に基準部位B1の移動後の位置をB2として、前後方向及び上下方向における関係式を説明する。
OとA1の上下方向の距離をl、OとA1の前後方向の距離をr、Oを通る上方向に平行なの軸からA1までの角度をα、Oを通る上方向に平行な軸からA2までの角度をβ、Oと基準部位B1の前後方向の距離をl、Oと基準部位B1の上下方向の距離をr、Oを通る前方向に平行な軸から基準部位B1までの角度をα、Oを通る前方向に平行な軸からB2までの角度をβ、とする場合、関係式を以下のように表すことができる。
Figure 2016111365
また、これらの値からdxとdsの関係式を表すと、下記式(2)のように表すことができる。
Figure 2016111365
ここで、例えば、式(1)を満たす値としてl=17.5mm、r=0mm、l=4.35mm、r=2mmを設定して式(2)に代入した場合、ネジピッチ0.5μm/1回転(360度回すと0.5μm進む)である調整ネジ54を使用してハウジング53を回転するならば、調整ネジ54の回転角度であるネジ動作量(度)と、位置調整部51の前後方向への位置調整変位量(μm)との関係式は、図10(a)のように表すことができる。式(2)において、dxはネジ動作量(度)に比例する値であり、dsは位置調整変位量に対応する値である。
そして、当該関係式の傾きより、ネジ動作量(度)と、位置調整変位量(μm)とは、略比例関係にあることが分かる。なお、図10(a)において、ネジ動作量(度)と位置調整変位量(μm)の関係を直線近似した値を破線で表している。
また、図10(b)は、本実施形態に対する比較例であり、本実施形態と同じネジピッチ0.5μm/1回転の調整ネジ54を用いた場合に、調整ネジ54の先端部の変位量を位置調整変位量として、ネジ動作量(度)と位置調整変位量(μm)の関係式を示している。比較例の調整ネジ54は、ネジを回転させた角度(ネジ動作量)に比例して位置移動するため、ネジ動作量(度)と位置調整変位量(μm)との関係式は直線式で表される。
また、本実施形態と比較例を比較すると、同じ調整ネジ54を同じ角度回した際に、本実施形態では位置調整変位量が約10分の1となっている。したがって、本実施形態では約10分の1の縮小率を得られたことが分かる。
また、l、r、l、r、及びネジピッチについて、数値の一例を示して説明したが、当然適宜変更可能である。また、用途に応じて、適宜の値となるように設定することで、更に高い縮小率にすることや、ネジ動作量と位置調整変位量の関係式の直線性を高めることも可能である。
具体的には、lを大きくする、又はrを小さくことにより、ds/dxを小さくすることができ、縮小率を高めることができる。また、rを大きくする、又はlを小さくすることによって、ネジ動作量と位置調整変位量の関係式の直線性を高めることができる。
[変形例1]
以下、本実施形態の変形例について説明する。なお、本実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
変形例1は、液滴吐出ヘッド2の異なる2箇所で位置調整を行う場合の変形例であり、一例について図11を用いて説明する。なお、図11は、説明の便宜のため、液滴吐出ヘッド2と調整部5の位置関係のみを模式図で示し、細部は省略して図示している。
液滴吐出ヘッド2は、液滴吐出ヘッド2の液滴の吐出方向(上下方向)に平行な1つの側面、及び当該側面に対向する側面に、それぞれ位置決め部25を備えている。具体的には、例えば、液滴吐出ヘッド2の左側の側面及び右側の側面に1つずつ位置決め部25を備えている。
また、それぞれの位置決め部25に対応して、調整部5が別個に設けられており、調整部5の位置調整部51が位置決め部25に当接している。
また、それぞれの位置決め部25は、本実施形態と同様に、保持部3に設けられた付勢手段としての弾性部材(図示省略)によって、位置調整部51に対して突き当てる方向に押し付けてられており、それぞれの当接部(第1当接部T1及び第2当接部T2)によって固定されている。
また、位置調整部51の前後方向の位置移動によって、液滴吐出ヘッド2を保持部3に対して液滴吐出方向に垂直な面(前後左右方向)に位置調整を行うことができる。
具体的には、2つの位置調整部51を同時に前後方向の同じ方向に移動させた場合は、液滴吐出ヘッド2を前後方向に位置移動することが可能である。また、片側の位置調整部51のみを前後方向に移動させた場合は、他の片側の位置調整部51は回動可能に固定されているため、片側の位置調整部51の前後方向への位置移動によって、液滴吐出ヘッド2を前後左右方向の面に対して回転移動させることができる。
[変形例2]
変形例2は、液滴吐出ヘッド2の異なる3箇所で位置調整を行う場合の変形例であり、一例について図12を用いて説明する。なお、図12は、説明の便宜のため、液滴吐出ヘッド2と調整部5の位置関係のみを模式図で示し、細部は省略して図示している。
液滴吐出ヘッド2は、例えば、液滴吐出ヘッド2の左側の側面と、後側の側面の左右1つずつに調整部5が設けられており、それぞれの調整部5の位置調整部51が、液滴吐出ヘッド2の本体部に直接当接している。
また、液滴吐出ヘッド2は、保持部3に設けられた付勢手段としての弾性部材(図示省略)によって、液滴吐出ヘッド2の前側及び右側から、それぞれの位置調整部51に対して突き当てる方向に押し付けてられており、それぞれの当接部(第1当接部T1、第2当接部T2及び第3当接部T3)によって固定されている。
そして、後側に設けられた位置調整部51の前後方向の位置移動と、左側に設けられた位置調整部51の左右方向の位置移動によって、保持部3に対して、液滴吐出方向に垂直な面(前後左右方向)に対して位置調整を行うことができる。
[変形例3]
変形例3は、調整部5の構成の変形例であり、一例について図13を用いて説明する。なお、図13は、説明の便宜のため、液滴吐出ヘッド2と、液滴吐出ヘッド2の前方向及び後方向部分の箇所のみを簡易的に示した保持部3と、調整部5を模式図で示し、細部は省略して図示している。
液滴吐出ヘッド2は、液滴吐出部21とインク室22の間に左右方向に突出した保持板26を備え、保持板26の上面には、本実施形態と同様の調整部5を備える。
液滴吐出ヘッド2を挟んで保持部3の前側には、位置決め部25が設けられており、保持部3の後側に設けられた弾性部材(図示省略)によって、液滴吐出ヘッド2が前方向に押し付けられ、位置調整部51が位置決め部25に突き当てられた状態で固定されている。
そして、位置調整部51の前後方向の位置移動によって、液滴吐出ヘッド2を保持部3に対して位置移動することができる。
[変形例4]
変形例4は、調整部5の構成の変形例であり、一例について図14を用いて説明する。なお、図14は、説明の便宜のため、液滴吐出ヘッド2と、液滴吐出ヘッド2の前方向及び後方向部分の箇所のみを簡易的に示した保持部3と、調整部5を模式図で示し、細部は省略して図示している。
液滴吐出ヘッド2は、変形例3と同様に、液滴吐出部21とインク室22の間に左右方向に突出した保持板26を備えている。
液滴吐出ヘッド2を挟んで保持部3の後側には、本実施形態の調整部5が備えられており、調整部5の位置調整部51は、保持板26の後側の面に当接するように設けられている。また、保持部3の前側に設けられた弾性部材(図示省略)によって、液滴吐出ヘッド2が後方向に押し付けられており、位置調整部51は保持板26に突き当てられた状態で固定されている。
そして、位置調整部51の前後方向の位置移動によって、液滴吐出ヘッド2を保持部3に対して位置移動することができる。
なお、位置調整部51を保持板26に突き当てる構成としたが、突き当てる箇所は液滴吐出ヘッド2の一部であれば適宜変更可能である。
[本発明の技術的効果]
以上のように、本発明の液滴吐出ヘッドユニット1は、液滴吐出ヘッド2に当接する位置調整部51を位置移動させることによって、液滴吐出ヘッド2の位置調整を行い、記録媒体に対する液滴の着弾精度を向上させることができる。
また、本発明に係る位置調整機構は、簡易な構成で高い縮小率を得られる構成となっており、液滴吐出ヘッド2の形状や配置条件に応じて適宜設計変更して設けることが可能なため、液滴吐出ヘッド2等の位置調整を行う手段として非常に有用である。
具体的には、調整部5は、前述した式(1)を満たす構成とすることにより、調整ネジ54の移動量に対して位置調整部51の移動量を小さくすることができる。
また、ハウジング53の回転軸部材52の中心から位置調整部51と液滴吐出ヘッド2との当接部までの距離が、ハウジング53の回転軸部材52の中心から調整ネジ54とハウジング53との当接部までの距離よりも短くなっている。
このような構成とすることで、調整ネジ54の移動量に対して位置調整部51の移動量を更に小さくすることができ、高い縮小率を得ることができる。
また、本発明の位置調整部51の先端部は球面状となっており、当該先端部が位置決め部25に当接している。このような構成とすることで、位置調整部51と位置決め部25の当接部が、球面上を安定して移動することができるため、安定した位置調整を行うことができる。
また、本実施形態では、位置固定部23を回動可能に位置基準ピン4に固定しているため、液滴吐出方向に垂直な方向に対して、回転角度の調整が可能である。このような構成とすることで、一箇所の位置調整部51の位置移動によって、液滴吐出ヘッド2の位置調整を行うことができ、位置調整の操作をより簡易に行うことができる。
また、変形例1では、液滴吐出ヘッド2の異なる2箇所で位置調整を行うことが可能である。このような構成とすることで、液滴吐出ヘッド2を、液滴吐出方向の垂直な面に対して、絶対位置を調整することができるため、より高精度に位置調整を行うことができる。
また、変形例2では、液滴吐出ヘッド2の異なる3箇所で位置調整を行うことが可能である。このような構成とすることで、3箇所でより安定的に液滴吐出ヘッド2を固定しながら、液滴吐出方向の垂直な面に対して、絶対位置を調整することができるため、より高精度に位置調整を行うことができる。
また、変形例3のように、液滴吐出ヘッド2の保持板26の上に調整部5を設ける構成や、変形例4のように、液滴吐出ヘッド2の保持板26に対して、位置調整部51を当接させて位置調整を行うこともできる。このような構成においても、液滴吐出ヘッド2の位置調整を高精度に行うことができる。
[その他]
本発明の今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した詳細な説明に限定されるものではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、本実施形態、変形例1及び変形例2の位置調整機構を搭載した液滴吐出ヘッドユニット1において、液滴吐出ヘッド2に対して、調整部5を1〜3つ設けた例を示したが、1つ以上の液滴吐出ヘッド2を備える構成となっていれば、調整部5を設ける数は適宜変更可能である。
また、調整部5の配置箇所についても、本実施形態、変形例1及び変形例2の実施形態に限られるものではなく、当然適宜変更可能である。
また、調整部5の位置調整部51を当接させて行う位置調整方法として、液滴吐出ヘッド2の位置決め部25に当接させる方法、液滴吐出ヘッド2の本体部に当接させる方法、保持部3に設けられた位置決め部25に当接させる方法、及び保持板26に当接させる方法の例を示したが、本発明の調整部5を使用する形態であれば、位置調整部51を当接させる箇所や方法は当然適宜変更可能である。
また、本実施形態では、位置固定部23のV字溝24を回動可能に位置基準ピン4に固定する構成としたが、液滴吐出ヘッド2の回転角度の調整が可能な構成であれば、構成は適宜変更可能である。
また、位置基準ピン4は保持部3に固定されているとしたが、位置固定部23が固定できる構成であれば適宜変更可能であり、例えば、位置基準ピン4を保持部3に対して前後左右に位置移動できるような構成としても良い。
また、位置調整部51の先端部は球面状であることとしたが、当該先端部が当接する位置決め部25の当接面を球面状とすれば、当該先端部を平面状としても良い。ここで、位置調整部51の先端部と位置決め部25の当接面の両方を球面状又は平面状とすることも技術的には可能であるが、位置移動する際に安定しないため、どちらか一方を球面状とすることが望ましい。
また、ハウジング53の回転を調整する回転調整部として、調整ネジ54を用いる例について説明したが、ハウジング53を回転することができれば、構成は適宜変更可能であり、例えば、圧電素子の変位によってハウジング53を回転させる構成としても良い。
また、液滴吐出ヘッド2は、圧電素子を使用してインク等の液滴を吐出する構成としたが、液滴を吐出できる機構を備えていれば良く、例えば、サーマル(電気熱変換素子)を使用することとしても良い。
また、位置固定部23を位置基準ピン4へ付勢する手段と、位置決め部25を位置調整部51へ付勢する手段として、それぞれ異なる弾性部材31と弾性部材32を用いる例を示したが、液滴吐出ヘッド2を位置基準ピン4及び位置調整部51へ付勢できる手段であれば、当然適宜変更可能である。例えば、1つの弾性部材によって直接液滴吐出ヘッド2の本体を付勢することとしても良く、また、隣接する2つの液滴吐出ヘッド2の間に設けられた弾性部材31と弾性部材32を、同じ1つの弾性部材を用いることとしても良い。
また、液滴吐出ヘッド2を保持部3へ固定する方法として、更に固定ネジ等を設けて保持部3に固定可能な構成としても良い。
更に、本発明の範囲は上記に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
本発明は、液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出ヘッドユニット、液滴吐出ヘッドの位置調整方法、当該液滴吐出ヘッドユニットを備えたインクジェット記録装置等の画像形成装置に利用することができる。
1 液滴吐出ヘッドユニット
2 液滴吐出ヘッド
23 位置固定部
3 保持部
51 位置調整部
52 回転軸部材
53 ハウジング
54 調整ネジ(回転調整部)
100 画像形成装置
B1 基準部位
T1 第1当接部
T2 第2当接部
T3 第3当接部

Claims (9)

  1. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
    前記液滴吐出ヘッドを着脱自在に保持する保持部と、
    回転軸部材により回転可能なハウジングと、
    前記ハウジングと当接して当該ハウジングの回転を調整する回転調整部と、
    前記ハウジングに設けられ、前記液滴吐出ヘッドに当接して前記液滴吐出ヘッドの前記保持部に対する保持位置を調整する位置調整部と、
    を備え、
    下記式(1)を満たすことを特徴とする液滴吐出ヘッドユニット。
    Figure 2016111365
    (式中、dは、前記回転軸部材の中心から前記回転調整部と前記ハウジングの当接部までの距離を表す。θは、前記回転軸部材の中心を通り前記液滴吐出ヘッドの移動方向に平行な軸から前記回転調整部と前記ハウジングの当接部までの角度を表す。dは、前記回転軸部材の中心から前記位置調整部における位置移動の基準となる基準部位までの距離を表す。θは、前記回転軸部材の中心を通り前記液滴吐出ヘッドの移動方向に平行な軸から前記基準部位までの角度を表す。)
  2. 前記回転軸部材の中心から前記位置調整部と前記液滴吐出ヘッドとの当接部までの距離が、前記回転軸部材の中心から前記回転調整部と前記ハウジングとの当接部までの距離よりも短いことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッドユニット。
  3. 前記位置調整部の先端部、又は、前記位置調整部が当接する前記液滴吐出ヘッドの当接部、のどちらか一方が球面状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッドユニット。
  4. 前記液滴吐出ヘッドは、
    前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な一面に設けられた第1当接部と、
    前記一面とは異なる前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な他の一面に設けられた第2当接部と、を備え、
    前記保持部は、
    前記液滴吐出ヘッドが、前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に沿った軸周りに回動可能に、前記第1当接部が当接した状態で固定される固定部、を備え、
    前記第2当接部は、前記位置調整部に当接することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドユニット。
  5. 前記液滴吐出ヘッドは、
    前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な一面に設けられた第1当接部と、
    前記一面とは異なる前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な他の一面に設けられた第2当接部と、
    を備え、
    前記第1当接部及び前記第2当接部に対応して、前記ハウジング、前記回転調整部、及び前記位置調整部が各々別個に設けられ、
    前記第1当接部及び前記第2当接部が、それぞれに対応した前記位置調整部に当接することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドユニット。
  6. 前記液滴吐出ヘッドは、
    前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な第1面に設けられた第1当接部と、
    前記第1面とは異なる前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な第2面に設けられた第2当接部と、
    前記液滴吐出ヘッドの液滴の吐出方向に平行な第3面に設けられた第3当接部と、
    を備え、
    前記第1当接部、前記第2当接部、及び前記第3当接部に対応して、前記ハウジング、前記回転調整部、及び前記位置調整部が各々別個に設けられ、
    前記第1当接部、前記第2当接部、及び前記第3当接部が、それぞれに対応した前記位置調整部に当接することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドユニット。
  7. 前記液滴吐出ヘッドが1次元又は2次元に複数配列されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドユニット。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドユニットにおける液滴吐出ヘッドの位置調整方法であって、
    前記ハウジングの回転により、前記位置調整部を移動させ、前記液滴吐出ヘッドの前記保持部に対する保持位置の調整を行うことを特徴とする液滴吐出ヘッドの位置調整方法。
  9. 請求項7に記載の液滴吐出ヘッドユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。
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