JP2007276216A - 画像形成装置、およびキャリッジの振動防止機構 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブでインクが供給される印刷ヘッドを搭載したキャリッジを備える画像形成装置において、装置の大型化を招くことなく、キャリッジの振動（首振り現象）を防止する。
【解決手段】ガイドレール３０１、３０２に沿って往復移動する印刷ヘッド２００を載置するキャリッジ１００を備えた画像形成装置において、キャリッジ１００は、ガイドレール３０１にキャリッジを摺動自在に係止するための係止部１４０と、ガイドレール３０１を係止部１４０に押し当てるための付勢部と、付勢部を載置するための台座部１１０と、を備える。そして、付勢部は、一方の端部が台座部１１０と当接する弾性部材１２０と、弾性部材１２０の他方の端部に接続され、弾性部材１２０の弾性力によりガイドレール３０１を前記係止部に押し当てる方向に付勢されるくさび形状部材１３０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置の技術に関し、特に、印刷ヘッドが搭載されたキャリッジを搬送するための技術に関する。

インクジェット方式のプリンタは、一般的に、インクを吐出する印刷ヘッドが搭載されたキャリッジと、そのキャリッジをガイド軸で摺動自在に支持すると共に、ガイド軸に沿って往復移動させるキャリッジ駆動機構とを備えている。キャリッジは、往復移動の加減速する際に加わる力のモーメントにより、振動（首振り）現象を起こしてしまうことがある。このキャリッジの首振り現象は、印刷画質の劣化させてしまう。

上記のような、キャリッジの首振り現象が生じる可能性を低減させるための技術が、特許文献１に記載されている。特許文献１には、原稿台に載置された原稿を読み取るイメージセンサと、イメージセンサを搭載するキャリッジと、キャリッジを移動させるためガイド軸とを備えた画像読取装置が開示されている。キャリッジには、ガイド軸と嵌合するための、固定スライド部材および加圧スライド部材が設けられている。固定スライド部材とガイド軸が突き当たり、移動方向に対して垂直方向の位置が決まる。ガイド軸は、固定スライド部材と、固定スライド部材の反対側から加圧バネに加圧された加圧スライド部材とで挟み込まれる。この構成により、キャリッジの移動における負荷がかかっても、固定スライド部材によるガイド軸への突き当て及び加圧スライド部材によるガイド軸への加圧での付勢によって、首振り現象の発生を抑止する。

特開２００３−１５８６１４号公報

ところで、近年のプリンタでは、印刷画像の高画質化のため、インクカートリッジの数が増加する傾向にあり、その結果、インクカートリッジを搭載するキャリッジの重量および寸法も増加するようになってきている。そして、インクカートリッジの数が増加する傾向にある中で、プリンタを大型化させないため、インクカートリッジをキャリッジから切り離すタイプのプリンタが開発されている。インクカートリッジをキャリッジから切り離すタイプのプリンタは、本体内のデッドスペースにインクカートリッジを配置し、インクカートリッジからチューブ等の流路によってキャリッジに搭載された印刷ヘッドにインクを供給するようにしている。

しかしながら、インクカートリッジをキャリッジから切り離すタイプのプリンタは、以下の問題を有している。具体的には、キャリッジは、往復移動の加減速する際に加わる慣性力と摩擦力による力のモーメントに加えて、さらに、チューブの弾性力による力のモーメントを受けるようになる。そして、チューブの弾性力によりキャリッジが受ける力のモーメントの大きさや方向は、キャリッジの往復移動する際の位置によって異なるが、力のモーメントに対抗する慣性力のモーメントに比べて数倍程度大きい場合がある。そのため、このタイプのプリンタでは、キャリッジの首振り現象が生じる可能性が高い。

上記特許文献１は、キャリッジが往復移動する際に受ける力のモーメントによる首振りを防止することを考慮した技術であり、力のモーメントに対抗する慣性力のモーメントの数倍程度大きい力を受けることを想定した技術ではない。そのため、特許文献１の技術を、インクカートリッジをキャリッジから切り離すタイプのプリンタに適応しようとすれば、大型の加圧バネを利用する必要があり、装置を大型化させてしまう。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、チューブでインクが供給される印刷ヘッドを搭載したキャリッジを備える画像形成装置において、装置の大型化を招くことなく、キャリッジの振動（首振り現象）を防止することにある。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、ガイドレールに沿って往復移動する印刷ヘッドを備えた画像形成装置に適用される。

そして、前記画像形成装置は、前記印刷ヘッドを載置するキャリッジを有し、前記印刷ヘッドには、前記キャリッジの外部に配置されているインクカートリッジからチューブでインクが供給されていて、前記キャリッジは、前記ガイドレールに前記キャリッジを摺動自在に係止するための係止部と、前記ガイドレールを前記係止部に押し当てるための付勢部と、前記付勢部を載置するための台座部と、を有し、前記付勢部は、一方の端部が前記台座部と当接する弾性部材と、前記弾性部材の他方の端部に接続され、前記弾性部材の弾性力により前記ガイドレールを前記係止部に押し当てる方向に付勢されるくさび形状部材と、を有する。

また、前記画像形成装置であって、前記係止部は、第１の面と、該第1の面となす角を形成する第２の面と、を有し、前記くさび形状部材は、前記弾性部材の弾性力により前記ガイドレールを前記係止部の第１の面および前記第２の面の両方に押し当てることとしてもよい。

前記画像形成装置であって、前記弾性部材は、圧縮バネであることとしてもよい。

また、前記画像形成装置であって、前記弾性部材は、板バネであることとしてもよい。

さらに、前記画像形成装置であって、前記くさび形状部材は、前記ガイドレールと対向する面に複数の突起が形成されていて、前記複数の突起が前記ガイドレールと当接していることとしてもよい。

また、本発明の第２の態様は、ガイドレールに沿って往復移動する印刷ヘッドを載置したキャリッジの振動防止機構に適用される。ここで、前記印刷ヘッドには、前記キャリッジの外部に配置されているインクカートリッジからチューブでインクが供給されていることとする。

そして、前記キャリッジの振動防止機構は、前記ガイドレールに前記キャリッジを摺動自在に係止するための係止部と、前記ガイドレールを前記係止部に押し当てるための付勢部と、前記付勢部を載置するための台座部と、を有し、前記付勢部は、一方の端部が前記台座部と当接する弾性部材と、前記弾性部材の他方の端部に接続され、前記弾性部材の弾性力により前記ガイドレールを前記係止部に押し当てる方向に付勢されるくさび形状部材と、を有する。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

《第１実施形態》
先ず、本発明の第１実施形態が適用された画像形成装置の概略について、図１を用いて説明する。なお、第１実施形態では、画像形成装置がインクジェット方式のプリンタである場合を例にする。また、第１実施形態の画像形成装置は、インクを吐出する印刷ヘッドを搭載するキャリッジにインクカートリッジ（インクタンク）を搭載しないタイプのプリンタ、すなわち、インクカートリッジが本体内のデッドスペース等に配置され、そのインクカートリッジからチューブ等の流路を経由してインクを印刷ヘッドに供給するタイプのプリンタである。

また、第１実施形態の画像形成装置は、印刷ヘッドを搭載しているキャリッジの振動を防止するための機構を備えている。なお、キャリッジの振動を防止するための機構以外の構成（例えば、プリンタのコントローラや給紙排紙機構等）は、既存の技術により実現されるものである。そのため、以下では、画像形成装置の構成のうち、キャリッジの振動を防止するための機構の構成を中心に説明し、他の構成の説明は省略する。

図１は、第１実施形態の画像形成装置のキャリッジ搬送機構の概略図である。図１では、（ａ）図に、キャリッジ搬送機構を下面から見た斜視図を示し、（ｂ）図に、キャリッジ搬送機構を（ａ）図に示したＡ１方向から見た側面図（ＹＺ面図）を示している。

図示するように、キャリッジ搬送機構は、インクを吐出する印刷ヘッド２００を搭載したキャリッジ１００と、キャリッジ１００を支持するガイド軸３０１、３０２と、駆動モータ（図示せず）と、駆動モータの出力軸に接続され、画像形成装置本体の一方の端部寄りに設けられる駆動プーリ（図示せず）と、駆動プーリと対向する位置における画像形成装置本体の他方の端部寄りに設けられる従動プーリ４０１と、駆動プーリと従動プーリ４０１との間に巻回され、キャリッジ１００と接続されるタイミングベルト４００と、を備える。そして、キャリッジ１００は、２本のガイド軸３０１、３０２（ガイドレール）に支持され、図示しない駆動モータにより、ガイド軸３０１、３０２の軸方向（Ｘ方向）を往復移動する。

具体的には、キャリッジ１００は、搬送対象（ここでは印刷ヘッド２００）を搭載する。ガイド軸３０１（主軸）、３０２（副軸）は、キャリッジ１００を支持するとともに、キャリッジ１００が移動する際、それを案内する部材である。タイミングベルト４００は、駆動源である駆動モータ（図示しない）の駆動力をキャリッジ１００に伝達するための部材である。従動プーリ４０１は、タイミングベルト４００を支持するための部材である。駆動プーリ（図示しない）は、駆動モータ（図示しない）の出力軸に取り付けられており、モータの駆動力をタイミングベルト４００に伝達する。

また、インクを収容するインクカートリッジ５００は、キャリッジ１００から分離されている。すなわち、インクカートリッジ５００は、キャリッジ１００に搭載されておらず、画像形成装置の本体内のデッドスペースに配置される。インクカートリッジ５００に収納されているインクは、チューブ６００等により構成される流路により印刷ヘッド２００に供給される。

そして、キャリッジ１００は、往復移動の加減速する際に加わる力のモーメントに加え、チューブ６００の弾性力による力のモーメントを受ける。すなわち、キャリッジ１００には、チューブ６００の弾性力により、キャリッジ１００の姿勢を変える力が加えられる。特に、チューブ６００の弾性力による力のモーメントは、力のモーメントに対抗する慣性モーメントと比べて大きい。そのため、本実施形態では、往復移動の加減速する際に加わる力のモーメントに加え、チューブ６００の弾性力による力のモーメントを受けても、キャリッジ１００が首振りしないようにするための構成（１１０、１２０、１３０、１４０）を設けている。以下、図２および図３を用いて、キャリッジ１００の首振りを防止するための構成を説明する。

図２は、第１実施形態のキャリッジおよびガイド軸を下から見た斜視図である。図３は、第１実施形態のキャリッジおよびガイド軸を図２に示すＡ２方向から見た側面図（ＹＺ面図）である。

図示するように、キャリッジ１００は、ガイド軸３０１にキャリッジ１００を摺動自在に係止するための第１係止部１４０と、ガイド軸３０２にキャリッジ１００を摺動自在に係止するための第２係止部１５０と、ガイド軸３０１を第１係止部１４０に押し当てるための付勢部（１２０ａ、ｂ、および１３０）と、付勢部（１２０ａ、ｂ、および１３０）を載置するための台座部１１０とを備えている。

第１係止部１４０は、Ｌ字状に形成されていて、第１の面１４１と、第１の面１４１と略直角に形成されている第２の面１４２とを備える（図３参照）。

付勢部は、一方の端部が台座部１１０と当接する圧縮バネ１２０ａ、ｂと、圧縮バネ１２０ａ、ｂの他方の端部に接続され、圧縮バネ１２０ａ、ｂの弾性力によりガイド軸３０１を第１係止部１４０の第１の面１４１、および第２の面１４２の両方に押し当てる方向に付勢されるくさび形状の摺動部材１３０と、を有する。

なお、第２係止部１５０は、ガイド軸３０２にキャリッジ１００を軸方向（Ｘ方向）に摺動自在に係止できていればよく、その構成について特に限定しない。

また、圧縮バネ１２０には、くさび形状の摺動部材１３０を用いることにより、往復移動の加減速する際に加わる力のモーメントおよびチューブ６００の弾性力による力のモーメントの両者をキャリッジ１００が受けても、首振りを防止できる程度の弾性力を有するものを利用する。

そして、上記の構成により、キャリッジ１００は、２本のガイド軸３０１、３０２に支持され、軸方向に往復移動が可能となる。また、付勢部により、ガイド軸３０１がキャリッジの第１係止部１４０に付勢されるようになるため、キャリッジ１００の首振りを防止することができる。

このように、付勢部に、圧縮バネ１２０ａ、ｂと、くさび形状の摺動部材１３０とを利用するようにしたのは、以下の理由による。具体的には、従来から、キャリッジ１００が加減速した場合に生じる力のモーメントを原因とする、キャリッジ１００の首振りを防止するためにバネの弾性力が用いられている（例えば特許文献１）。しかし、本実施形態のキャリッジ１００は、往復移動の加減速する際に生じる力のモーメントに加え、さらに、チューブ６００の弾性力による力のモーメントを受ける。したがって、従来からの手法により、すなわち、バネの弾性力だけを用いて（バネおよび板状の摺動部材を用いて）、キャリッジ１００の首振りを防止するようにした場合、より大きな弾性力を有するバネが必要になる。従来からの構成だけで、キャリッジの首振りを防止しようとすれば、バネを大型化せざるを得ず、画像形成装置の大型化を招いてしまう。そのため、本実施形態では、くさび形状の摺動部材１３０を利用することにより（くさびの原理により）、大型のバネを利用することなく、チューブ６００の弾性力による力のモーメントに対する対抗手段としている。

つぎに、本実施形態のくさび形状の摺動部材１３０について、図４〜６を用いて説明する。

図４は、本実施形態のキャリッジの振動防止に利用する摺動部材の概略斜視図であり、摺動部材を上方から見た図を示している。図５は、本実施形態の摺動部材を側面図である。

図示するように、摺動部材１３０の底面には、位置決めのためのボス１３４が形成されている。ボス１３４が、台座部１１０に形成された孔（図示しない）にＺ方向に摺動可能な状態で挿入されることにより、摺動部材１３０のＸ方向の位置が決る。

また、くさび形状の摺動部材１３０は、ガイド軸３０１と対向する対向面１３５（図４の破線で囲まれた面）の両端に、それぞれ、略半円柱形状（いわゆる蒲鉾型形状）の突起部１３１、１３２が形成されている。なお、突起部１３１の対向面１３５からの高さと、突起部１３２の対向面１３５からの高さは、同じである。さらに、摺動部材１３０の撓みを制限するため、対向面１３５の中央には、略半円柱形状（いわゆる蒲鉾型形状）の突起１３３が形成されている。なお、突起１３３の対向面１３５からの高さは、突起部１３１（１３２）の対向面１３５からの高さより十分低いものとする。そして、摺動部材１３０の対向面１３５に形成された突起１３１、１３２がガイド軸３０１と当接する（図５参照）。すなわち、圧縮バネ１２０ａ、ｂ（図２参照）からＺ１方向の弾性力を受け、突起１３１、１３２がガイド軸３０１と当接する。ここで、摺動部材１３０と、ガイド軸３０１とが接触している状態を図６に示す。

図６は、本実施形態の摺動部材の突起部とガイド軸との接触状態を説明するための図である。

摺動部材１３０に形成された２点の突起部１３１、１３２がガイド軸３０１に接触する。ガイド軸３０１は、２点の突起部１３１、１３２からの荷重により、係止部１４０に押し当てられる方向に付勢される。さらに、摺動部材１３０は、中央部に形成された突起１３３により、摺動部材１３０の撓みを制限する。そして、中央部に突起１３３を設けることで、摺動部材１３０にヤング率の高い部材を採用する必要がなくなり、摺動部材のコストを低減することができる。

このように、本実施形態によれば、付勢部に、圧縮バネ１２０に加えて、くさび形状の摺動部材１３０を用いるようにしている。そして、くさび形状の摺動部材１３０を用いることで、より小型の圧縮バネでキャリッジ１００の首振りを防止することができるようになる。すなわち、本実施形態では、圧縮バネ１２０とくさび形状の摺動部材１３０とを組合せたことにより、キャリッジの首振りを防止するための機構を小さい体積形状で実現することができる。

したがって、本実施形態によれば、チューブでインクが供給される印刷ヘッドを搭載したキャリッジを備える画像形成装置において、装置の大型化を招くことなく、キャリッジ１００の首振りを防止することが可能になる。

また、摺動部材１３０をくさび形状にすることで、付勢したい方向と異なる位置に付勢部を設置することができるため、設計の自由度を向上させることができる。また、第１実施形態では、圧縮バネを小型化できるため、生産コストを削減することができる。

《第２実施形態》
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、上述した第１実施形態の構成の一部を変更したものである。具体的には、第１実施形態では、摺動部材１３０を付勢するために圧縮バネを利用していたが、第２実施形態では、圧縮バネ１２０に代えて板バネを利用するようにしている。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を用いることとする。

第２実施形態の画像形成装置のキャリッジ搬送機構は、図１（ａ）に示したものと同様である。すなわち、第２実施形態の画像形成装置も、インクカートリッジ５００がキャリッジ１００に搭載されていないタイプのプリンタである。

つぎに、第２実施形態のキャリッジ１００の首振りを防止するための構成について、図７および８を用いて説明する。

図７は、第２実施形態のキャリッジおよびガイド軸を下から見た斜視図である。図８は、第２実施形態のキャリッジおよびガイド軸を図７に示すＡ３方向から見た側面図（ＹＺ面図）である。なお、第２実施形態の説明は、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図示するように、キャリッジ１００は、ガイド軸３０１にキャリッジ１００を摺動自在に係止するための第１係止部１４０と、ガイド軸３０２にキャリッジ１００を摺動自在に係止するための第２係止部１５０と、ガイド軸３０１を第１係止部１４０に押し当てるための付勢部（１２００、および１３００）と、付勢部（１２００、および１３００）を載置するための台座部１１００とを備えている。

そして、第２実施形態では、付勢部（１２００、１３００）、および台座部１１００の形状が第１実施形態のものと異なる以外、第１実施形態のものと同じである。

具体的には、付勢部は、板バネ１２００と、板バネ１２００の弾性力によりガイド軸３０１を第１係止部１４０の第１の面１４１、および第２の面１４２（図８参照）の両方に押し当てる方向に付勢されるくさび形状の摺動部材１３００とを備える。

台座部１１００は、板バネ１２００の略中央部を固定するための板状の部材である。そして、台座部１１００のＸ方向の長さは、板バネ１２００のＸ方向の長さに比べて、十分短い寸法のものとする。このようにするのは、板バネ１２００の撓みに必要な空間を確保するためである。

くさび形状の摺動部材１３００は、第１実施形態の摺動部材１３０と底面部の形状が異なる以外は、同様のものである。具体的には、摺動部材１３００の底面部は、板バネ１２００の両端部からの荷重を受けるため、両端に板状の突起１３０１、１３０２が形成されている。

板バネ１２００は、フラットな形状の板部材の略中央部を台座部１１００に固定し、両端部に下方向（Ｚ２方向）への撓みを加えたものである。そして、板バネ１２００の両端部に、それぞれ、摺動部材１３００の突起１３０１、１３０２が接続される。そして、摺動部材１３００は、突起１３０１、１３０２が板バネ１２００からの荷重を受けることで、ガイド軸３０１を第１係止部に押し当てる方向に付勢される。

このように、第２実施形態においても、付勢部にくさび形状の摺動部材１３００を用いるようにしているため、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、第２実施形態では、圧縮バネ１２０の代わりに板バネ１２００を用いるようにしているため、第１実施形態のものと比べ、さらに、キャリッジ１００の首振りのための構成を小型化することができるようになる。

なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、付勢部の構成部材として、圧縮バネ１２０を利用する例と、板バネ１２００を利用する例を挙げて説明したがこれは例示に過ぎない、くさび形状の摺動部材１３０（または１３００）に荷重を与えることができる弾性部材であればかまわない。

また、第１実施形態では、弾性部材として、２つの圧縮バネ１２０を用いるようにしているが、これは例示に過ぎない。圧縮バネの数は、変更してもよい。

また、上記実施形態の説明では、印刷ヘッド２００を搭載したキャリッジ１００からインクカートリッジ５００を分離して、チューブ６００により印刷ヘッドにインクを供給するタイプのプリンタを例にして説明したが、特にこれに限定しない。キャリッジにインクカートリッジを搭載するタイプのプリンタに本発明を適用してもかまわない。この場合も、くさび形状の摺動部材を利用しているため、キャリッジの首振り防止のための構成を小型化できる。また、付勢したい方向と異なる位置に付勢部を設置することができるため、設計の自由度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態のキャリッジ搬送機構の概略図である。 第１実施形態のキャリッジおよびガイド軸を下から見た斜視図である。 第１実施形態のキャリッジおよびガイド軸を図２に示すＡ２方向から見た側面図である。 第１実施形態のキャリッジの振動防止に利用する摺動部材の概略斜視図である。 第１実施形態の摺動部材を側面図である。 第１実施形態の摺動部材の突起部とガイド軸との接触状態を説明するための図である。 第２実施形態のキャリッジおよびガイド軸を下から見た斜視図である。 第２実施形態のキャリッジおよびガイド軸を図７に示すＡ３方向から見た側面図である。

符号の説明

１００…キャリッジ、１１０…台座部、１２０ａ…圧縮バネ、１２０ｂ…圧縮バネ、１３０…摺動部材、１４０…第１係止部、１５０…第２係止部、２００…印刷ヘッド、３０１…ガイド軸、３０２…ガイド軸、４００…タイミングベルト、４０１…従動プーリ、５００…インクカートリッジ、６００…チューブ、１１００…台座部、１２００…板バネ、１３００…摺動部材

Claims (6)

1. ガイドレールに沿って往復移動する印刷ヘッドを備えた画像形成装置であって、
   前記印刷ヘッドを載置するキャリッジを有し、
   前記印刷ヘッドには、前記キャリッジの外部に配置されているインクカートリッジからチューブでインクが供給されていて、
   前記キャリッジは、
   前記ガイドレールに前記キャリッジを摺動自在に係止するための係止部と、
   前記ガイドレールを前記係止部に押し当てるための付勢部と、
   前記付勢部を載置するための台座部と、を有し、
   前記付勢部は、
   一方の端部が前記台座部と当接する弾性部材と、
   前記弾性部材の他方の端部に接続され、前記弾性部材の弾性力により前記ガイドレールを前記係止部に押し当てる方向に付勢されるくさび形状部材と、を有すること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記係止部は、第１の面と、該第1の面となす角を形成する第２の面と、を有し、
   前記くさび形状部材は、前記弾性部材の弾性力により前記ガイドレールを前記係止部の第１の面および前記第２の面の両方に押し当てること
   を特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、
   前記弾性部材は、圧縮バネであること
   を特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、
   前記弾性部材は、板バネであること
   を特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記くさび形状部材は、前記ガイドレールと対向する面に複数の突起が形成されていて、
   前記複数の突起が前記ガイドレールと当接していること
   を特徴とする画像形成装置。
6. ガイドレールに沿って往復移動する印刷ヘッドを載置したキャリッジの振動防止機構であって、
   前記印刷ヘッドには、前記キャリッジの外部に配置されているインクカートリッジからチューブでインクが供給されていて、
   前記ガイドレールに前記キャリッジを摺動自在に係止するための係止部と、
   前記ガイドレールを前記係止部に押し当てるための付勢部と、
   前記付勢部を載置するための台座部と、を有し、
   前記付勢部は、
   一方の端部が前記台座部と当接する弾性部材と、
   前記弾性部材の他方の端部に接続され、前記弾性部材の弾性力により前記ガイドレールを前記係止部に押し当てる方向に付勢されるくさび形状部材と、を有すること
   を特徴とするキャリッジの振動防止機構。

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