JP4993584B2

JP4993584B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4993584B2
Application number: JP2007063365A
Authority: JP
Inventors: 秀規末岡; 保宏川嶋; 卓工藤; 賢渡辺; 偉航僧
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-03-13
Also published as: JP2008221623A

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出するヘッドを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば記録液の液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドから記録液、例えばインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

ライン型画像形成装置として、例えば特許文献１にはインクジェットヘッドを有するヘッドユニットを装置本体外部に引き出し自在に形成すること、引き出されたヘッドユニットに該ヘッドユニットの機能を維持回復させる記録装置メンテナンスキットを取り付け自在とすることが記載されている。
特開２００４−１４２３６５号公報

また、シリアル型画像形成装置として、例えば特許文献２には記録ヘッドを装置本体側のキャリッジに搭載した際に、ノズルの吐出孔面を回復装置側に当接させつつヘッドキャップユニットを回復装置側に固定させる嵌合機構を備えていることによって、記録ヘッドに対してヘッドキャップユニットが取り付けられたままの状態での交換作業を可能とし、ノズルの損傷及び手の汚染を防止するとともに、回復装置側のキャッピング部材に相当するヘッドキャップユニットを記録ヘッドの交換と同時に取り替えられるようにして、回復装置の良好な回復作用を安定して維持させるようにすることが記載されている。
特開２００２−３２１３７７号公報

その他、参考文献として次のものがある。
特開２００２−２００７４８号公報特開２００３−２８５４４６号公報特開２００５−２２５０４１号公報特開平１０−０４４４４９号公報

ところで、ライン型ヘッドは、短尺のヘッドに比べて１ヘッド当たりのノズル数が多く、吐出される液滴が曲がる噴射曲がり、液滴を吐出することができなくなる吐出不能などの吐出不良が相対的に発生し易くなる。そのため、ノズルの性能を維持回復する維持回復機構（手段ないし装置）が備えられるが、維持回復動作によっても常に吐出不良ノズルがない状態を維持することが難しく、ヘッドを交換できる構成とすることが必要になる。

しかしながら、多数のノズルを有するライン型ヘッドの交換を行う場合、ヘッド内には記録液（以下「インク」という。）が内蔵された状態にあるため、ヘッド内のインクがノズルから漏れ出して装置内を汚すことになるという課題がある。

そこで、特許文献２に記載されているようにヘッドのノズル面をキャップ部材で密封したままヘッド交換を行うことが考えられるが、上述したようにライン型ヘッドの場合にヘッドに内蔵されているインク量は短尺ヘッドの比ではなく、ヘッドを外したときにノズルからインクが漏れ出した場合にキャップ部材だけで保持することが困難であるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドの交換作業を容易に行うことができるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するライン型ヘッドからなるヘッド部と、
前記ヘッド部が着脱自在に装着されるヘッド支持部と、
前記ヘッド部の液体吐出面を密封するキャップ部材を含む維持回復手段と、
を備え、
前記ヘッド部は、画像を形成する画像形成位置と画像形成位置から退避した退避位置との間で水平方向に移動可能に配置され、
前記ヘッド部を退避位置にした状態で前記ヘッド部と前記維持回復手段とを係合して一体化する係合手段を備え
前記ヘッド部内の液体供給経路と前記ヘッド支持部内の液体供給経路が接続及び切断可能に設けられ、
前記ヘッド部には前記ヘッド支持部から取り外したときに前記液体供給経路の入口側を閉じる開閉弁が設けられ、
前記ヘッド支持部材には前記液体を収容する液体収容手段に接続される液体供給経路から分岐する大気開放経路が設けられるとともに、この大気開放経路を開閉する大気開閉弁が設けられ、
前記ヘッド部を前記ヘッド支持部材から取り外す前に前記大気開放弁を開放した状態で前記ヘッド部内の液体を吐出して排除する
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するヘッド部と、
このヘッド部が着脱自在に装着されるヘッド支持部と、
前記ヘッド部の液体吐出面を密封するキャップ部材を含む維持回復機構手段と、
を備え、
前記ヘッド部内の液体供給経路と前記ヘッド支持部内の液体供給経路が接続及び切断可能に設けられ、
前記ヘッド部には前記ヘッド支持部から取り外したときに前記液体供給経路の入口側を閉じる開閉弁が設けられ、
前記ヘッド支持部材には前記液体を収容する液体収容手段に接続される液体供給経路から分岐する大気開放経路が設けられるとともに、この大気開放経路を開閉する大気開閉弁が設けられ、
前記ヘッド部を前記ヘッド支持部材から取り外す前に前記大気開放弁を開放した状態で前記ヘッド部内の液体を吐出して排除し、
前記ヘッド部を前記キャップ部材で覆った状態で前記ヘッド支持部に対して着脱自在に装着され、
前記キャップ部材が磁力で前記ヘッド部に装着されるとともに、前記キャップ部材を前記ヘッド部から離間させる電磁石を備えている
構成とした。

本発明によれば、キャップ部材だけでヘッド部のノズル面を密封保持しても液漏れのおそれが低減し、交換作業が容易になる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明を適用する画像形成装置の一例について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を示す概略構成図、図２はヘッド構造体が画像形成位置にある状態での図１の右側面図、図３はヘッド構造体が退避位置にある状態での図１の右側面図である。

この画像形成装置は複写装置であり、装置本体１は原稿画像を読取るスキャナなどの画像読み取り部２と、被記録媒体（以下「記録紙」という。）Ｐに画像を形成する記録部３とから構成されている。

そして、記録紙カセット４に収納された記録紙Ｐが給紙コロ５及び分離パッドで１枚ずつ分離されて給送され、搬送路７を通じて印字部１０に搬送される。印字部１０には、記録紙Ｐにインク滴を吐出して画像を記録するライン型ヘッドで構成されるヘッド部を含むヘッド構造体１１と、記録紙Ｐを静電吸着などで吸着して搬送する駆動ローラ１７と従動ローラ１８間に周回移動可能に掛け回された搬送ベルト１２などとを備え、搬送ベルト１２に吸着されて所定の速度で搬送される記録紙Ｐに対してヘッド構造体１１に搭載されたライン型ヘッドからインク滴が吐出されて画像が形成される。次に、画像が形成された記録紙Ｐは排紙経路１３を通って排紙スタック部１４に排紙されてスタックされる。

印字部１０のヘッド構造体１１のヘッド部には装置本体１に対して着脱自在に装着されるインクカートリッジ１５から図示しないインクチューブを介してインクが供給される。また、ヘッド構造体１１は、回転軸１６によって水平方向に回転可能に支持され、画像形成時には図２に示すように搬送ベルト１２の上方に位置する画像形成位置に、待機状態、維持回復動作時には維持回復機構部（維持回復手段）２０に対向する退避位置に移動可能となっている。さらに、装置本体１の前面側で、搬送ベルト１２による記録紙Ｐの搬送領域外にはヘッド構造体１１の退避位置に対応して、ヘッド構造体１１のヘッド部の維持回復を行う維持回復機構部２０が配置されるとともに、この維持回復機構部２０で生じる画像形成に寄与しないインクの廃液を収容する廃液タンク２１が配置されている。

また、装置本体１の前面側にはオペレータによって操作される操作部２４が備えられる。この操作部２４の下側の突出部分には、ヘッド構造体１１を維持回復機構部２０又はそのキャップ部材或いは廃液タンク２１と一体的に装置本体１の記録部３に対して着脱するときに開放するカバー２６を開閉自在に設けている。

また、ヘッド構造体１１は後述するように維持回復機構部２０全体又は維持回復機構部２０のキャップ部材２８と一体に記録部３に対して着脱自在に装着されている。このヘッド構造体１１の着脱位置は、図３に示すように、ヘッド構造体１１と維持回復機構部２０とが対向する位置、つまり、装置本体１の前面側となっており、このように、ヘッド構造体１１の着脱を装置本体１の前面側で行えるようにすることでヘッド交換作業が容易になる。

次に、ヘッド構造体１１の詳細について図４ないし図６を参照して説明する。なお、図４は同ヘッド構造体の斜視説明図、図５は同ヘッド構造体のヘッド支持部の斜視説明図、図６は同ヘッド構造体のヘッド部の斜視説明図である。

ヘッド構造体１１は、ヘッド部３１をヘッド支持部３２に対して着脱自在に装着して構成している。ヘッド部３１は、図６に示すように、各色、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出する複数のノズル３３ｎを並べたノズル列３３ｙ、３３ｍ、３３ｃ、３３ｋ（以下、色を区別しないときは単に「ノズル列３３」という。他の部材についても同様とする。）を有している。

なお、ここでは、ノズル列３３ｙ、３３ｍは１つのノズル板３４ａに、ノズル列３３ｃ、３３ｋは１つのノズル板３４ｂに形成している例で示しているが、１枚のノズル板に所要数のノズル列を形成したものなどでもよい。また、ここでは、１つのノズル列３３が被記録媒体（記録紙Ｐ）の幅相当分の長さを有する構成としているが、複数の液体吐出ヘッドをノズル列方向に並べて配置した構成、あるいは、複数のヘッドブロック（ヘッドアレイ）を配置した構成とすることもできる。

ヘッド支持部３２にはインクカートリッジ１５に接続されたインクチューブ３５が接続され、また、図示しない制御部からのヘッド部３１内の液滴を吐出させるエネルギーを発生するエネルギー発生手段を駆動するための信号を伝達する信号伝達手段が接続される。

そして、ヘッド支持部３２とヘッド部３１には、図５及び図６に示すように、それぞれ液体供給経路であるインク経路を接続及び切断する流路コネクタ部４１、４２と、信号伝達経路を接続及び切断する電気コネクタ部４３、４４とが設けられている。これにより、ヘッド部３１をヘッド支持部３２に装着したとき、流路コネクタ部４１と４２とが連結されてインク経路が接続されることで、インクカートリッジ１５からヘッド部３１へのインクの供給が可能になり、また、電気コネクタ部４３と４４が連結されて信号伝達経路が接続されることで、ヘッド部３１を図示しない制御部によって駆動することが可能になる。

また、ヘッド部３１の上面には取っ手３６が備えられ、この取っ手３６を持ち上げることでヘッド部３１をヘッド支持部３２から容易に取り外すことができる。さらに、ヘッド部３１とヘッド支持部３２とは互いに着脱自在に嵌合する楔形状の凸部４６及び凹部４７（逆の関係でもよい。）を形成している。

ここで、流路コネクタ部４１、４２の一例について図７を参照して説明する。なお、図７は流路コネクタ部の要部拡大断面説明図である。
ヘッド支持部３２には、チューブ５１、ジョイント部５２及びＯリングなどのリング状シール部材５３を備えている。一方、ヘッド部３１には、ジョイント部５２に着脱自在に嵌合するジョイント部５４の先端部側に弁座を兼ねた蓋部材５５及び開口５５ａを開閉する弁体５６で構成される逆止弁５７を備えている。

これにより、図７（ａ）に示すように、ヘッド支持部３２のチューブ５１側から矢印で示す方向にインクが流れようとするときには、逆止弁５７の弁体５６に圧力がかかって弁体５６が蓋部材５５の開口５５ａから離れる方向に移動して隙間が生じる（開弁する）ので、インクはヘッド部３１のジョイント部５４に向かって流れてヘッド部３１にインクが供給される。これに対して、ヘッド部３１からヘッド支持部３２側に向かうインクの流れに対しては逆止弁５７の弁体５６が蓋部材５５に密着して閉弁するので、インクが流れない。したがって、図７（ｂ）に示すように、ヘッド部３１をヘッド支持部３２から取り外した状態にしても、ヘッド部３２側からインクが漏れることを防止できる。

また、流路コネクタ部４１、４２の他の例について図８を参照して説明する。なお、図８は流路コネクタ部の要部拡大断面説明図である。
ヘッド支持部３２には、チューブ５１、ジョイント部５２及びＯリングなどのリング状シール部材５３を備えるとともに、ジョイント部５２の中央部に突出部５８を設けている。一方、ヘッド部３１には、ジョイント部５４の先端部側に突出部５８が進退可能な穴（開口）６０が形成された蓋部材６１が備えられるとともに、ヘッド支持部３２側の突出部５８と蓋部材６１の内面との間に、穴６０を塞ぐことが可能な弁体としてのボール６２がスプリング６３で突出部５８側に付勢されて配置されている。また、蓋部材６１には流路６４が形成されている。

これにより、図８（ａ）に示すように、ヘッド部３１をヘッド支持部３２に装着した状態では、ヘッド支持部３２の突出部５８がボール６２をスプリング６３の付勢力に抗して押すことで穴６０が開放されるので、インクはヘッド部３１のジョイント部５４に向かって流れてヘッド部３１にインクが供給される。これに対して、図８（ｂ）に示すように、ヘッド部３１をヘッド支持部３２から取り外した状態では、ボール６２がスプリング６３の付勢力で穴６０に押し付けられて穴６０が塞がれるので、ヘッド部３１をヘッド支持部３２から取り外した状態にしても、ヘッド部３１側からインクが漏れることを防止できる。

次に、ヘッド構造体１１の駆動機構及び位置決め機構について図９ないし図１２を参照して説明する。なお、図９は記録部の要部斜視説明図、図１０は同じく平面説明図、図１１は図１０の左側面説明図、図１２は図１０の正面説明図である。
まず、ヘッド構造体１１のヘッド支持部３１、搬送ベルト１２を周回移動可能に保持するベルト構造体を構成している側板７０、維持回復機構部２０のフレーム２２がそれぞれ回転軸１６を通して位置決めされている。これにより、ヘッド構造体１１、搬送ベルト１２及び維持回復機構部２０のそれぞれの位置関係は高精度に保つことができる。

ここで、ヘッド構造体１１はヘッド支持部３２が回転軸１６の先端部に固定して設けられ、搬送ベルト１２の構造体である側板７０、維持回復機構部２０のフレーム２２は回転軸１６が相対回転するように設けられている。そして、ヘッド構造体１１を回転駆動するヘッド回転駆動機構７５を備えている。このヘッド回転駆動機構７５は、回転軸１６の中央部分に固定したギヤ７６と、このギヤ７６に噛み合うギヤ７８を備えるモータ７７とで構成され、モータ７７を駆動することによって回転軸１６が回転してヘッド構造体１１が水平方向に回動する。なお、回転軸１６は固定の支軸としてヘッド構造体１１自体が回動する構成としてもよい。

また、ヘッド構造体１１の回転量を検出する手段としてのエンコーダ８０を備えている。このエンコーダ８０は、回転軸１６の下端部に固定したエンコーダホイール８１と、このエンコーダホイール８１のスリットを検出するエンコーダセンサ８２とで構成される。

また、ヘッド構造体１１の上下方向の高さ位置を調整する手段である高さ調整機構８３を備えている。この高さ調整機構８３は回転軸１６の軸方向に一体的に設けたギヤ８４と、このギヤ８４に噛み合うギヤ８６を備えるモータ８５とで構成され、モータ８５を駆動することで回転軸１６が上下動されることによりヘッド構造体１１の相対的な高さ位置が変化して、維持回復動作やヘッド構造体１１の回動時などで高さを調整（変化）させることができる。

また、ヘッド構造体１１と搬送ベルト１２とのギャップを維持するため、ヘッド構造体１１の先端部及び回転基部側にそれぞれコロ９０を回転可能に保持し、ヘッド構造体１１を画像形成位置にした状態で、これらのコロ９０は搬送ベルト１２を保持するベルト構造体を構成する側板７０、７１に当接する構成としている。これによって、画像形成時のヘッド構造体１１と搬送ベルト１２との間隔Ｘ（図１２参照）を一定に保つことができる。

また、ベルト構造体を構成している側板７１にはヘッド構造体１１の回転を規制するストッパ９２が設けられている。これにより、ヘッド構造体１１が画像形成位置に回動するときにストッパ９２に係合して停止することによってエンコーダホイール８１の回転が停止するので、エンコーダ８０の出力からヘッド構造体１１が停止したことを検出できる。一方、維持回復機構部２０にもヘッド構造体１１の回転を規制するストッパ９３が設けられている。

これにより、ヘッド構造体１１が退避位置に回動するときにストッパ９３に係合して停止することによってエンコーダホイール８１の回転が停止するので、エンコーダ８０の出力からヘッド構造体１１が停止したことを検出できる。そして、これらのエンコーダ８０によるヘッド構造体１１の停止検出によって回転軸１６を駆動するモータ７７の回転駆動を停止させる。このようにして、印字時の画像形成位置、待機時若しくは維持回復動作の退避位置にヘッド構造体１１を回動することができると。このように、ヘッド構造体１１の位置を物理的に規制することによって、ヘッド構造体１１を正確に画像形成位置で位置決めすることができ、画像品質が向上する。また、ヘッド構造体１１を正確に維持回復機構部２０に位置決めすることができて、キャップ部材２８による確実なキャッピングを行うことができる。

また、ヘッド構造体１１が画像形成位置（印字位置）にあることを検知するセンサ９５、ヘッド構造体１１が待機や維持回復動作の退避位置にあることを検知するセンサ９６を配置し、これらのセンサ９５、９６の検知信号に応じてモータ７７の駆動を制御する。

搬送ベルト１２は、前述したように駆動ローラ１７と従動ローラ１８に掛け回された無端状ベルトであって、駆動ローラ１７が図示しないモータで回転駆動されることによって周回移動する。また、搬送ベルト１２の上流側と下流側にそれぞれ被記録媒体（記録紙Ｐ）を検知する検知センサ９８、９９を配置し、これらの検知センサ９８、９９の出力信号によってジャム検知を行うようにしている。

維持回復機構部２０には、ヘッド部３１のノズル板３４ａ、３４ｂの表面（以下「ノズル面」という。）を払拭して清浄及びノズルメニスカスを形成させるためのワイパ２７と、保湿のためにノズル面を密封するキャップ部材２８とを備えている。ワイパ２７はワイピング時（払拭時）に上昇し、ヘッド構造体１１が回動することによって、ノズル面がワイパ２７に相対的に移動することによってノズル面を払拭する。また、キャップ部材２８は、待機時に上昇し、ノズルが乾燥しないようにノズル面をキャッピングすることで保湿する。

ここで、維持回復機構部２０の他の例について図１３を参照して説明する。この維持回復機構部２０は、ホルダ１０２に固定されたワイパ１０１が、ベルト１０４によって長手方向に移動走査してヘッド部３１のノズル面（ノズル板３４ａ、３４ｂの表面）を払拭する構成としたものである。

次に、以上のように構成した画像形成装置におけるヘッド構造体の回動動作について図１４に示すフロー図及び図１５に示す平面説明図を参照して説明する。
先ず、図１４を参照して、印字指令が与えられると、ヘッド回転駆動機構７５のモータ７７を回転駆動してヘッド構造体１１を退避位置（待機位置）から画像形成位置（印字位置）へと回動する。そして、センサ９５が所定の時間内にヘッド構造体１１を検知したか否かをチェックしてヘッド構造体１１が印字位置へ移動したか否かを判別する。

このとき、所定時間内にヘッド構造体１１が印字位置へ移動していれば（図１５（ａ）の状態）、記録紙カセット４から記録紙Ｐの給紙動作を開始する。そして、給紙開始後、所定の時間内に入口センサ９８がオンし、その後所定の時間までに出口センサ９９がオンし、更に所定の時間までの入口センサ９８がオフし、次いで所定の時間までに出口センサ９９がオフしたときには、正常に印字動作が行われたことになるので、この処理を終了する。

これに対して、所定時間内にヘッド構造体１１が印字位置へ移動したことを検出できなければ、ジャム紙などの異物が挟まってヘッド構造体１１が正常に回動できなかったり、あるいは、ヘッド回転駆動機構７５の駆動モータ７７が動作しないなど、何らかの障害が発生したことになるので、操作部２４に「エラー」の表示を行ない、そのまま動作を停止する。

また、給紙開始後、上述したように所定の時間内に、入口センサ９８がオン、出口センサ９９がオン、入口センサ９８がオフ、出口センサ９９がオフというシーケンスのいずれかでタイムアウトした（所定時間内に所定の状態にならない）ときには、エラーが発生したことになるので、操作部２４に「紙詰り」表示をして、ヘッド回転駆動機構７５のモータ７７を逆回転駆動してヘッド構造体１１を印字位置側から待機位置に向かう方向に回動させる。そして、ヘッド構造体１１が待機位置にあることを検知するセンサ９６が所定の時間経過後にヘッド構造体１１を検知したか否かをチェックしてヘッド構造体１１が正常に待機位置に戻った（図１５（ｂ）の状態）か否かを判別し、ヘッド構造体１１が正常に待機位置に戻ったときにはそのまま動作を停止し、ヘッド構造体１１が正常に待機位置に戻らなかったときに操作部２４に「エラー」を表示した後動作を停止する。

次に、ヘッド構造体１１を取り外すときにヘッド部３１内のインクを排出除去する構成について図１６の模式的説明図を参照して説明する。
前述したように、ヘッド支持部３２にはインク供給チューブ３５が接続されてインクカートリッジ１５からインクが供給され、ヘッド支持部３２内にはこのインクの供給経路３６が形成されて、ヘッド部３１内のインクの供給経路４０と流路コネクタ部４１、４２で接続及び切断可能に接続される。また、ヘッド部３１の流路コネクタ部４２には、前述した図７或いは図８で説明したような（これに限るものではない。）開閉弁５０が設けられ、ヘッド部３１をヘッド支持部３２から取り外すときに開閉弁５０が閉じて供給経路４０からの液漏れを防止している。

さらに、ヘッド支持部３２内には供給経路３６から分岐して大気に開放される大気開放路３７が形成され、この大気開放路３７の大気開放口を開閉する大気開放弁３８が設けられている。この大気開放弁３８はそれ自体が電磁ソレノイド弁であってもよいし、あるいは、図１７に示すような弁機構であってもよい。この図１７に示す大気開放弁３８は、ヘッド支持部３２に設けたホルダ２０１内にスプリング２０４、弁体としてのボール２０５を収納し、弁座部材としてのパッキン部材２０２を介してキャップ部材２０５によって保持し、キャップ部材２０５に押圧部材２０６を移動可能に保持して、装置本体側のソレノイド２１１のプランジャで押圧部材２０６を押すことによって開弁するものである。

このように構成したので、ヘッド部３１を取り外すときには、ヘッド構造体大気開放弁３８を開放してヘッド支持部３２の供給経路３６を大気開放した状態でヘッド部３１を駆動して液滴を吐出させることによって、大気開放経路３７を通じて空気が導入されてヘッド部３１内の液体を排出除去することができる。

次に、ヘッド構造体１１のヘッド部３１と維持回復機構部２０を一体的に着脱する構成について図１８及び図１９をも参照して説明する。なお、図１８は要部斜視説明図、図１８は正面説明図である。
維持回復機構部２０の長手方向両側には嵌合部２０Ａ、２０Ｂを設けている。一方、ヘッド構造体１１のヘッド部３１の長手方向両側には維持回復機構部２０の嵌合部２０Ａ、２０Ｂに嵌合する嵌合部３１Ａ、３１Ｂを設けている。これにより、ヘッド構造体１１が維持回復機構１０の上部に回動して来たときに、ヘッド部３１の嵌合部３１Ａ、３１Ｂと維持回復機構部２０の嵌合部２０Ａ、２０Ｂとがそれぞれ嵌合（係合）する。また、維持回復機構部２０にはヘッド構造体１１のコロ９０が当接する当接面２０Ｄを設け、ヘッド部３１の高さ方向はヘッド部３１のコロ９０が維持回復機構部２０の当接面２０Ｄに当接することによって決まるようにしている。

また、維持回復機構部２０のフレーム２２は支持部２５に着脱可能に取り付けられ、この支持部２５は回転軸１６に位置決めされて支持されている。これにより、ヘッド部３１と維持回復機構部２０の位置関係は保たれる。また、ワイピングや空吐出等によるインクは、維持回復機構部２０の下側に備えられた廃液タンク２１に溜められる。

このように構成したので、ヘッド構造体１１を待機位置にした状態では、ヘッド部３１と維持回復機構部２０が一体的に連結された状態になる。そこで、上述したように大気開放弁３８を開放してヘッド部３１内のインクを維持回復機構部２０に排出して除去する。その後、ヘッド部３１の取っ手３６を把持して上方に引き上げることによって、ヘッド部３１がヘッド支持部３２から分離され、また、維持回復機構部２０が支持部２５から分離されるので、ヘッド部３１と維持回復機構部２０を連結された状態で一体的に取り出すことができる。

このように、ヘッド部３１のノズル面が維持回復機構部２０のキャップ部材２８で密封された状態のままで取り出すことができるので、ヘッド部３１のノズルから内部に残存するインクが漏れ出すことを防止できるとともに、ヘッド部３１内のインクは上述したように予め排出除去されているので、取り出し後、ヘッド部３１と維持回復機構部２０とを分離するときにヘッド部３１のノズル３３ｎからインクが漏れ出すことも防止できる。なお、ヘッド部３１を装着する場合には逆の手順で行うことになる。

また、維持回復機構部２０と廃液タンク２１が一体的に着脱できることで、ヘッド交換時に廃液タンク２１も取り出して交換することができるとともに、維持回復機構部２０と廃液タンク２１との廃液排出経路が分断、露出されることがなく、維持回復機構部２０から廃液が垂れることを防止できる。

次に、キャップ部材２８のみをヘッド部３１と一体的に着脱する構成の第１例について図２０の模式的説明図を参照して説明する。なお、各図のライン方向とはノズル列に沿う方向（画像形成位置では被記録媒体の搬送方向と直交する方向になる。）である。
この例では、ヘッド部３１のノズル面を密封するキャップ部材２８は、ノズル面に当接してノズル面を覆うゴム部材などの当接部材３０１を、鉄などの磁性材料からなるキャップ基体部材３０２上に設けて構成している。キャップ基体部材３０２には永久磁石からなる磁石３０３を備えている。また、ヘッド部３１の一部にはキャップ部材２８を保持する磁性部材３０４を備えている。さらに、キャップ部材２８の下方にはキャップ部材２８をヘッド部３１から離間させる離間手段としての電磁石３０５を保持部材３０６に保持して配置している。なお、電磁石３０５をＯＮにしたときにキャップ基体部材３０２を引き付ける磁力は磁石３０３がヘッド部３１の磁性部材３０４を引き付ける磁力よりも強くなるように設定している。

これによって、ヘッド部３１を維持回復機構部２０に対向させてヘッド部３１を相対的に下降させてキャップ部材２８に当接させ、キャップ部材２８でキャッピングした状態で、電磁石３０５がＯＦＦ状態になっていることで、図２０（ａ）に示すように、ヘッド部３１とキャップ部材２８は磁力で結合された状態になり、ヘッド部３１を取り外すときにキャップ部材２８もヘッド部３１と一体的に取り外すことができる。

そして、ヘッド部３１にキャップ部材２８と結合した状態で装着した後、電磁石３０５をＯＮ状態にすることで、図２０（ｂ）に示すように、キャップ部材２８は電磁石３０５に引き付けられてヘッド部３１が離間するので、ヘッド部３１を画像形成位置に回動することができる。

このようにキャップ部材２８だけをヘッド部３１と一体的に装置本体に対して着脱する構成とした場合、前述したようにヘッド部３１を取り外すときにはヘッド部３１内のインクの排出除去を行っているので、キャップ部材２８によってヘッド部３１の密封状態を維持することができて、インク漏れが防止される。

次に、キャップ部材２８のみをヘッド部３１と一体的に着脱する構成の第２例について図２１の模式的説明図を参照して説明する。
ここでは、ヘッド部３１のライン方向両端面（ライン方向と直交する方向の両端面でもよい。）に係合凹部３１１を設け、キャップ部材２８の可撓性を有する周囲部２８ａにはヘッド部３１の係合凹部３１１に着脱自在に係合する係合凸部３１２を設けている。そして、キャップ部材２８の下面に係合部３１３を設ける一方、キャップ部材２８の下方には矢示方向に揺動されて係合部３１３に係合可能な係止部３１４ａを有する係止部材３１４を軸３１６で揺動可能に軸支して配置している。なお、係止部材３１４の揺動機構は電磁ソレノイドなどで行うことができる。

これによって、ヘッド部３１を維持回復機構部２０に対向させてヘッド部３１を相対的に下降させることによって、図２１（ａ）に示すようにキャップ部材２８の係合凸部３１２がヘッド部３１の係合凹部３１１に係合して、ヘッド部３１にキャップ部材２８が連結されるとともにキャッピングされた状態になり、ヘッド部３１を取り外すときにキャップ部材２８もヘッド部３１と一体的に取り外すことができる。

そして、ヘッド部３１にキャップ部材２８と結合した状態で装着した後、図示しない電磁ソレノイドなどで係止部材３１４を矢示方向に揺動させることにより、仮想線で示すように係止部材３１４の係止部３１４ａがキャップ部材２８の係合部３１３に係合するので、図２１（ｂ）に示すように、ヘッド部３１を相対的に上昇させることによってキャップ部材２８はヘッド部３１から離間するので、ヘッド部３１を画像形成位置に回動することができる。

次に、ヘッドの位置決め機構の他の異なる例について図２２及び図２３の模式的説明図を参照して説明する。
図２２に示す例は、押さえ部材１５２を備える略Ｌ字状の揺動アーム１５１を軸１５３にて揺動自在に配置したものであり、図２２（ａ）に示すようにヘッド構造体１１が矢示方向に画像形成位置に移動するとき、図２２（ｂ）に示すように揺動アーム１５１がヘッド構造体１１で押されて揺動することで、押さえ部材１５２によってヘッド構造体１１が上方から押さえられ、ヘッド構造体１１が画像形成位置に位置決め保持されるようにしている。

図２３に示す例は、係合部１６２を備える略Ｌ字状の揺動アーム１６１を軸１６３にて揺動自在に配置したものであり、図２３（ａ）に示すようにヘッド構造体１１が矢示方向に画像形成位置に移動するとき、図２３（ｂ）に示すように揺動アーム１６１がヘッド構造体１１で押されて揺動することで、係合部１６２がヘッド構造体１１の上面に設けた係合凹部１６５に係合してヘッド構造体１１が上方から押さえられ、ヘッド構造体１１が画像形成位置に位置決め保持されるようにしている。

次に、本発明の第２実施形態について図２４の模式的平面説明図を参照して説明する。
この実施形態では、２つのヘッド構造体１１１Ａ、１１１Ｂが搬送ベルト１２の上方で水平方向に回動可能に配置され、図２４（ａ）に示すように２つのヘッド構造体１１１Ａ、１１１Ｂが段違いで被記録媒体搬送方向と直交する方向に配置されることで、全体としてライン型ヘッドが構成されるようにしている。そして、２つのヘッド構造体１１１Ａ、１１１Ｂに対して、それぞれ搬送ベルト１２の領域外に維持回復機構部１２０Ａ、１２０Ｂが配置され、待機状態或いは維持回復動作時には図２４（ｂ）に示すように、２つのヘッド構造体１１１Ａ、１１１Ｂが維持回復機構部１２０Ａ、１２０Ｂに対向する位置（退避位置）に回動される。

この構成においても、前記実施形態の構成を採用することによって、ヘッド構造体１１１Ａと維持回復機構部１２０Ａ、ヘッド構造体１１１Ｂと維持回復機構部１２０Ｂをそれぞれ一体で装置本体に着脱することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図２５の模式的斜視説明図を参照して説明する。
この実施形態はシリアル型画像形成装置に適用したものであり、ヘッド部５３１には４つの液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド５３３Ｙ、５３３Ｍ、５３３Ｃ、５３３Ｋを備えている。ヘッド支持部材であるキャリッジ５３２はガイドロッド５３０に摺動自在に装着されている。そして、ヘッド部５３１とキャリッジ５３２とは、前述した実施形態と同様に、ヘッド部５３１に設けた係合凸部（図６と同様）とキャリッジ５３２に設けた係合凹部４７とによって着脱可能にしている。なお、ヘッド部５３１とキャリッジ５３２には前述した実施形態と同様に図示しない流路コネクタ部、電気コネクタ部と流路コネクタ部４１、電気コネクタ部４３とによって液体供給経路、電気信号伝達経路の接続及び切断を行えるようにしている。

なお、上記実施形態では、被記録媒体を搬送する搬送手段が搬送ベルトである例で説明しているが、ローラなどの回転体であってもよい。

本発明を適用する画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。同装置のヘッド構造体が画像形成位置にある状態での図１の右側面図である。同じくヘッド構造体が退避位置にある状態での図１の右側面図である。同じくヘッド構造体の斜視説明図である。同ヘッド構造体のヘッド支持部の斜視説明図である。同ヘッド構造体のヘッド部の要部斜視説明図である。同ヘッド構造体の流路コネクタ部の構成の一例を示す断面説明図である。同ヘッド構造体の流路コネクタ部の構成の他の例を示す断面説明図である。ヘッド回転駆動機構及び位置決め機構の説明に供する斜視説明図である。同じく平面説明図である。図１０の正面説明図である。図１０の左側面説明図である。同装置の維持回復機構部の他の例を示す要部斜視説明図である。同ヘッド構造体の回転駆動制御の説明に供するフロー図である。同じくヘッド構造体の異なる状態を説明する平面説明図である。ヘッド構造体のヘッド部に対する液体供給経路及び大気解放機構の説明に供する模式的説明図である。図１６の大気開放弁の一例を示す模式的断面説明図である。ヘッド構造体及び維持回復機構部の連結構成の説明に供する斜視説明図である。同じく正面模式的説明図である。ヘッド構造体のヘッド部及び維持回復機構部のキャップ部材の連結構成の一例の説明に供する模式的説明図である。ヘッド構造体のヘッド部及び維持回復機構部のキャップ部材の連結構成の他の例の説明に供する模式的説明図である。同ヘッド構造体の位置決め構造の他の例の説明に供する模式的説明図である。同ヘッド構造体の位置決め構造の更に他の例の説明に供する模式的説明図である。本発明の第２実施形態の説明に供する模式的平面説明図である。本発明の第３実施形態の説明に供する模式的斜視説明図である。

符号の説明

１…装置本体
２…画像読取部
３…記録部
４…記録紙給紙カセット
Ｐ…用紙（被記録媒体）
１０…印字部
１１…ヘッド構造体
１２…搬送ベルト
１４…排紙スタック部
２０…維持回復機構部
２１…廃液タンク
２８…キャップ部材
３１…ヘッド部
３２…ヘッド支持部
３６…液体供給経路
３７…大気開放経路
３８…大気開放弁
４０…液体供給経路
４１、４２…流路コネクタ部
４３、４４…電気コネクタ部
５０…開閉弁

Claims

液滴を吐出するライン型ヘッドからなるヘッド部と、
前記ヘッド部が着脱自在に装着されるヘッド支持部と、
前記ヘッド部の液体吐出面を密封するキャップ部材を含む維持回復手段と、
を備え、
前記ヘッド部は、画像を形成する画像形成位置と画像形成位置から退避した退避位置との間で水平方向に移動可能に配置され、
前記ヘッド部を退避位置にした状態で前記ヘッド部と前記維持回復手段とを係合して一体化する係合手段を備え
前記ヘッド部内の液体供給経路と前記ヘッド支持部内の液体供給経路が接続及び切断可能に設けられ、
前記ヘッド部には前記ヘッド支持部から取り外したときに前記液体供給経路の入口側を閉じる開閉弁が設けられ、
前記ヘッド支持部材には前記液体を収容する液体収容手段に接続される液体供給経路から分岐する大気開放経路が設けられるとともに、この大気開放経路を開閉する大気開閉弁が設けられ、
前記ヘッド部を前記ヘッド支持部材から取り外す前に前記大気開放弁を開放した状態で前記ヘッド部内の液体を吐出して排除する
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記ヘッド部を前記キャップ部材で覆った状態で前記ヘッド支持部に対して着脱自在に装着されることを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記ヘッド部を前記維持回復手段と連結した状態で前記ヘッド支持部に対して着脱自在に装着されることを特徴とする画像形成装置。
請求項３に記載の画像形成装置において、前記維持回復手段には画像形成に寄与しない液体の廃液を収容する廃液タンクが連結されていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ヘッド部は複数の色の液滴を吐出するヘッドを一体的に構成したヘッド構造体であることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ヘッド部には取っ手が備えられていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ヘッド部は装置本体の前面側で着脱可能あることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ヘッド部の高さ位置を調整する高さ調整手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ヘッド部と前記被記録媒体を搬送する搬送手段との間隔を決める手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ヘッド部を前記被記録媒体の搬送方向に対して直角に位置決めする手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
液滴を吐出するヘッド部と、
このヘッド部が着脱自在に装着されるヘッド支持部と、
前記ヘッド部の液体吐出面を密封するキャップ部材を含む維持回復機構手段と、
を備え、
前記ヘッド部内の液体供給経路と前記ヘッド支持部内の液体供給経路が接続及び切断可能に設けられ、
前記ヘッド部には前記ヘッド支持部から取り外したときに前記液体供給経路の入口側を閉じる開閉弁が設けられ、
前記ヘッド支持部材には前記液体を収容する液体収容手段に接続される液体供給経路から分岐する大気開放経路が設けられるとともに、この大気開放経路を開閉する大気開閉弁が設けられ、
前記ヘッド部を前記ヘッド支持部材から取り外す前に前記大気開放弁を開放した状態で前記ヘッド部内の液体を吐出して排除し、
前記ヘッド部を前記キャップ部材で覆った状態で前記ヘッド支持部に対して着脱自在に装着され、
前記キャップ部材が磁力で前記ヘッド部に装着されるとともに、前記キャップ部材を前記ヘッド部から離間させる電磁石を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項２に記載の画像形成装置において、前記キャップ部材と前記ヘッド部に着脱可能に係合する係合部を備えるとともに、前記キャップ部材に係合して前記キャップ部材を前記ヘッドから離間させるロック手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。