JP5146028B2

JP5146028B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5146028B2
Application number: JP2008067055A
Authority: JP
Inventors: 謙吾大内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: US20090231390A1; JP2009220381A; US8052247B2

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録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、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク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。

なお、本願において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。

このような画像形成装置としては、上述したように搬送される用紙の全幅に相当するノズル列を配置したライン型ヘッドを備えるライン型画像形成装置が知られている。ここで、ライン型の記録ヘッドとして、例えば、液滴を吐出するノズルを並べたノズル列を有する短尺のヘッドを複数個、ノズル配列方向に沿って配置したもの（これを「マルチアレイヘッド」ともいう。）が用いられている。

このようなマルチアレイヘッドでは複数のヘッドに対してインクを供給しなければならないが、一般的に、インクタンクからヘッドに対するインク供給は可撓性を有する供給チューブによって行っている（特許文献１、２参照）。

特開２００５−１４４７０９号公報特開２００５−１６９６９５号公報

しかしながら、上述したように複数のヘッドを配列したマルチアレイヘッドに対するインク供給をインク供給チューブで行うようにした場合、ヘッドの数だけ供給チューブが必要になってインク供給系が複雑になり、チューブ配回しによる煩雑さのため、組み立て性、メンテナンス性が悪いという課題がある。

また、特に、ヘッド交換時のメンテナンスにおいては供給チューブの脱着を行わなければならないが、この供給チューブの脱着時に、インクの飛散やインク供給経路にエアーが混入したり、チューブ接続部分からのインク漏れ、及びスローエアーリークが生じ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、マルチアレイヘッドに対するインク供給系の構成を簡単にし、ヘッド交換等のメンテナンス時のインク飛散やエアー混入、インク漏れ及びスローエアーリークを低減し、組立性、メンテナンス性を向上させ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、
液滴を吐出する複数のヘッドをベース部材に列状に配列したマルチアレイヘッドと、
前記複数のヘッド上にヘッド配列方向に沿って配置され、前記複数のヘッドに液体を分配して供給する共通流路を形成する液体供給部材と、
前記液体供給部材に前記マルチアレイヘッドを保持する複数の板ばね部材と、を備え、
前記板ばね部材は、
前記液体供給部材の外天面に当接する架橋部と、前記液体供給部材の両側面に対向する部分とからなるコの字型形状をなし、
前記液体供給部材の両側面に対向する部分の先端部に前記マルチアレイヘッドの前記ベース部材を係止する係止部を有し、
前記ヘッドの液体が供給される供給口が形成された供給口部は、前記液体供給部材の液体を供給する供給口部側に付勢されて、リング状シール部材を介して連結され、
前記シール部材が面方向シール部材である
構成とした。

本発明によれば、液体供給部材とヘッドとを直結構造としたので、マルチアレイヘッドに対する供給系の構成を簡単にし、ヘッド交換等のメンテナンス時のインク飛散やエアー混入、インク漏れ及びスローエアーリークを低減し、組立性、メンテナンス性を向上させることができる。

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。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２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説明する概略構成図、図２は同装置の模式的平面説明図である。

この画像形成装置はライン型画像形成装置であり、装置本体１と、用紙Ｐを積載し給紙する給紙トレイ２と、印刷された用紙Ｐを排紙積載する排紙トレイ３と、用紙Ｐを給紙トレイ２から排紙トレイ３まで搬送する搬送ユニット４と、搬送ユニット４によって搬送される用紙Ｐに液滴を吐出し印字するヘッドモジュール５１を含む画像形成ユニット５と、印刷終了後又は所要のタイミングで画像形成ユニット５の各記録ヘッドの維持回復を行う維持回復機構であるクリーニング装置６と、クリーニング装置６を開閉する搬送ガイド部７と、画像形成ユニット５のヘッドモジュール５１にインクを供給するインクタンクユニット８と、インクタンクユニット８にインクを供給するメインタンクユニット９とを備えている。

装置本体１は、図示しない前後側板及びステーなどで構成されており、給紙トレイ２上に積載されている用紙Ｐは、分離ローラ２１及び給紙ローラ２２によって１枚ずつ搬送ユニット４に給紙される。

搬送ユニット４は、搬送駆動ローラ４１ａと搬送従動ローラ４１ｂと、これらのローラ４１ａ、４１ｂ間に掛け回された無端状の搬送ベルト４３とを備えている。この搬送ベルト４３の表面には複数の図示しない穴が形成されており、搬送ベルト４３の下部には用紙Ｐを吸引する吸引ファン４４が配置されている。また、搬送駆動ローラ４１ａ、搬送従動ローラ４１ｂ上部には、それぞれ搬送ガイドローラ４２ａ、４２ｂが図示しないガイドに保持されて、自重にてベルト４３に当接している。

搬送ベルト４３は、搬送駆動ローラ４１ａが図示しないモータにより回転されることで周回移動し、用紙Ｐは搬送ベルト４３上に吸引ファン４４により吸い付けられ、搬送ベルト４３の周回移動によって搬送される。なお、搬送従動ローラ４１ｂ、搬送ガイドローラ４２ａ、４２ｂは搬送ベルト４３に従動して回転する。

搬送ユニット４の上部には用紙Ｐに印字する液滴を吐出する複数のヘッドモジュール５１で構成される画像形成ユニット５が矢示Ａ方向（及び逆方向）に移動可能に配置されている。この画像形成ユニット５は、維持回復動作時（クリーニング時）にはクリーニング装置６上方まで移動され、画像形成時には図１の位置に戻される。

画像形成ユニット５は、液滴を吐出する複数のノズルを配列したノズル列を二列有する複数のヘッドを一列に配列したヘッドモジュール５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄが、用紙搬送方向に沿って並べてラインベース部材５２に取付けられて配置されている。ここでは、ヘッドモジュール５１ａ、５１ｂの２つのノズル列の一方でイエロー（Ｙ）の液滴を、他方でマゼンタ（Ｍ）の液滴を吐出し、また、ヘッドモジュール５１ｃ、５１ｄの２つのノズル列の一方でシアン（Ｃ）の液滴を、他方でブラック（Ｋ）の液滴を吐出する。

つまり、この画像形成ユニット５は、同じ色の液滴を吐出する２つのヘッドモジュール５１が用紙搬送方向に並べて配置され、２つのヘッドモジュール５１で用紙幅相当の１列分のノズル列が構成されている構成としている。

この画像形成ユニット５の上流側にはインクタンクユニット８のインクタンク８１（図示の都合上１つのインクタンクのみ符号を付している。）が配置され、供給チューブ８２を介して各ヘッドモジュールユニット５１に供給され、インクタンク８１とヘッドモジュール５１との水頭差によりヘッドモジュール５１の各ヘッドに対する負圧が形成される。このインクタンクユニット８は画像形成ユニット５とともに矢示Ａ方向に移動可能に配置されている。なお、インクタンク８１からヘッドモジュール５１に対する供給チューブ８２は分かり易くするためヘッドモジュール５１の上方から接続して状態で図示しているが、後述するように、ヘッドモジュール５１の長手方向（用紙搬送方向と直交する方向）の端部に接続される。

さらに、インクタンク８１の上流側にはメインタンクユニット９が配置され、メインタンク９１から供給チューブ９２を介してインクがインクタンク８１に供給される。

搬送ユニット４の下流側には用紙Ｐを排紙トレイ３に排紙する搬送ガイド部７が設けられている。搬送ガイド部７にて案内されて搬送される用紙Ｐは排紙トレイ３に排紙される。排紙トレイ３は、用紙Ｐの幅方向を規制する対のサイドフェンス３１と用紙Ｐの先端を規制するエンドフェンス３２を備えている。

維持回復機構（クリーニング装置）６は、画像形成ユニット５の各ヘッドモジュール５１に対応して、４列分のクリーニング手段６１ａ〜６１ｄが配置され、１つのクリーニング手段６１はヘッドモジュール５１の各ヘッドに対応するキャップ部材６２及び図示しないがワイパ部材などで構成されている。なお、各クリーニング手段６１のキャップ部材６２は各列毎に独立して上下動させることができる構成としている。さらに、クリーニング手段６１の下方には、キャップ部材６２でヘッドモジュール５１のノズル面をキャッピングした状態でノズルからインクを吸引するための吸引ポンプ６３ａ〜６３ｄが配置されている。

また、この画像形成装置においては、印刷終了後、液滴を吐出するヘッドモジュール５１の各ヘッドのノズル面をクリーニング手段６１でキャッピングした状態でノズルからインクを吸引する場合、あるいは、ヘッドモジュール５１の各ヘッドのノズル面に付着したインクをワイピング部材で清掃する場合は、図１にも示すように、印刷停止後、搬送ユニット４全体が搬送従動ローラ４１ｂを支点に矢印Ｂ方向に回動し、画像形成ユニット５との間の空間を画像形成時よりも大きくすることで、画像形成ユニット５の移動スペースを確保するようにしている。このとき、クリーニング装置６上部に配置されている搬送ガイド部７も支点７１にて矢印Ｃ方向上方に回動され、クリーニング装置６の上方が開放される。

そして、搬送ユニット４と搬送ガイド部７がそれぞれ解放（解除）された後に、画像形成ユニット５が用紙通紙方向（矢示Ａ方向）に移動し、クリーニング装置６上方で停止され、クリーニング手段６１が上昇して各ヘッドモジュール５１のクリーニング動作（維持回復動作）に移行する。

次に、ヘッドモジュールの詳細について図３ないし図９を参照して説明する。なお、図３は同ヘッドモジュールの斜視説明図、図４は同ヘッドモジュールの分岐部材の斜視説明図、図５は同分岐部材を底面（ヘッドとの連結面）側から見た斜視説明図、図６は同分岐部材の供給口部の拡大斜視説明図、図７は同ヘッドモジュールの板バネ部材及びベース部材を除いた正面説明図、図８は同ヘッドモジュールの側面概略模式的説明図、図９は同ヘッドモジュールの１つのヘッドの底面説明図である。

１つのヘッドモジュール５１は、図７に示すように、液滴を吐出する複数（ここでは５個の例で示している。）のヘッド１０１を一列にベース部材１０２上に並べて配置し、これら複数のヘッド１０１上にヘッド配列方向に沿って複数のヘッド１０１にインクを分配して供給する共通流路１０５を形成する液体供給部材である分岐部材（共通流路部材）１０４が配置され、分岐部材１０４とベース部材１０２との間に架けた板バネ部材１０３によってヘッド１０１が分岐部材１０４側に付勢されて一体化されている。

ヘッド１０１は、例えば図９に示すように、液滴を吐出する複数のノズル２０１を配列したノズル列２０１Ａ、２０１Ｂを有するノズル面２０４を有している。ヘッド１０１は、これに限るものではなく、３列以上のノズル列を有するものを用いることもできる。

分岐部材１０４は、図７に示すように、内部に共通液室１０５を有し、各ヘッド１０１のノズル列２０１Ａ、２０１Ｂに異なる色を供給するため、内部で分岐部材長手方向に沿う図示しない隔壁部にて２つの共通液室１０５に分けられており、２つの共通液室１０５に異なる色のインクを供給するため、サブタンク８１からのインクが供給されるインク供給ポート１０６ａ、１０６ｂをヘッド配列方向に端部に設け、また、共通液室１０５の天面１０５ａを斜めに傾斜させて形成し、天面１０５ａの最も高い部分に空気抜き部（大気連通路）１０７ａ、１０７ｂを形成している。

なお、分岐部材１０４は、図３に示すように、共通流路１０５となる凹部を有する本体１０４ａと、本体１０４ａの開口を両側から閉じる側壁部材１０４ｂ、１０４ｂで構成されている。

板バネ部材１０３は、図８に示すように、分岐部材１０４の外天面に当接する架橋部１０３ａと、ベース部材１０２を係止する係止部１０３ｂとを有し、弾性復元力でベース部材１０２を介してヘッド１０１を分岐部材１０４側に押し付ける方向（図８の矢示方向）に付勢して保持している。この板バネ部材１０３は分岐部材１０４の上面に設けた係合ピン１０４ｃに係合され、また、１つのヘッド１０１に対して２つの板バネ部材１０３が設けられている。

ここで、分岐部材１０４とヘッド１０１の直接結合構造について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は分岐部材とヘッドの連結部分の拡大断面説明図、図１１は同じく分岐部材とヘッドの連結部分の作用説明に供する拡大断面説明図である。
ヘッド１０１には、内部の共通液室にインクを供給するため、インクが供給されるインク供給口２１０が形成された断面階段状の凸状の供給口部２１１が形成されている。一方、分岐部材１０４には、ヘッド１０１に共通流路１０５からインクを供給する供給口１１０が形成された断面凹部形状の供給口部１１１が形成されている。

そして、ヘッド１０１の供給口部２１１の先端部外周に環状の面方向シール部材としてＯ−リング１０８を嵌装している。このＯ−リング１０８は、ヘッド１０１と分岐部材１０４を連結しない状態では、図１１に示すように、ヘッド１０１の供給口部２１１の先端面２１１ａよりも突出する径を有している。

そこで、分岐部材１０４とヘッド１０１とを板バネ１０３で付勢して連結することによって、分岐部材１０４の供給口部１１１の面１１１ａにヘッド１０１側のＯ−リング１０８が押し付けられて潰され、分岐部材１０４の供給口１１０とヘッド１０１の供給口２１０とが、Ｏ−リング１０８でシールされた状態で連通する。

このとき、Ｏ−リング１０８は面方向シール部材としているので、図１１に示すように、例えば複数のヘッド１０１又は同じヘッド１０１間で供給口部２１１の高さＨにバラツキがあっても（高さＨ１，Ｈ２、Ｈ３の供給口部２１１があっても）も、分岐部材１０４の供給口１１０とヘッド１０１の供給口２１０とをＯ−リング１０８の連通部分を確実に封止することができるとともに、径方向のバラツキがあっても確実に封止することができる。

このように、この画像形成装置においては、複数のヘッド１０１にインクを分配して供給する共通流路１０５を形成する液体供給部材としての分岐部材１０４を備え、ヘッド１０１のインクが供給される供給口２１０が形成された供給口部２１１と分岐部材１０４のインクを供給する供給口１１０が形成された供給口部１１１とはリング状シール部材（Ｏ−リング１０８）を介して連結され、シール部材が面方向シール部材である構成とし、液分岐部材１０４とヘッド１０１とを直結構造としている。

これによって、複数のヘッド１０１に対してインク供給を行うために複数の供給チューブを這い回し、個々のヘッド１０１に接続する必要がなくなって、インク供給系の構成が簡単になる。また、ヘッド交換等のメンテナンス時には、ヘッドモジュールとして分岐部材とヘッドを一体的に取り外すことができ、チューブ接続部が少ないことで、インク飛散やエアー混入、インク漏れ及びスローエアーリークが低減する。その結果、組立性、メンテナンス性を向上させることができる。

次に、本発明の他の実施形態について図１２を参照して説明する。なお、図１２は同実施形態におけるヘッドモジュールの分岐部材とヘッドの連結部分の拡大断面説明図である。
この実施形態では、複数の面方向シール部材として、例えば２つの径の異なるＯ−リング１０８Ａ、１０８Ｂを使用して、ヘッド１０１の供給口部２１１の先端部外周面に多重にして嵌め込んでいる。これによって、分岐部材１０４の供給口部１１１とヘッド１０１の供給口部２１１とをより確実にシールして直結することができる。

次に、本発明の更に他の実施形態について図１３を参照して説明する。なお、図１３は同実施形態におけるヘッドモジュールの側面概略模式的説明図である。
模式的側面説明図である。
この実施形態では、板バネ部材１０３が片持ちでヘッド１０１を分岐部材１０４側に付勢する構成としている。

本発明に係る画像形成装置の一例の全体構成を説明する側面概略説明図である。同じく要部平面説明図である。ヘッドモジュールの斜視説明図である。同ヘッドモジュールの分岐部材の斜視説明図である。同分岐部材を底面（ヘッドとの連結面）側から見た斜視説明図である。同分岐部材の供給口部の拡大斜視説明図である。同ヘッドモジュールの板バネ部材及びベース部材を除いた正面説明図である。同ヘッドモジュールの側面概略模式的説明図である。同ヘッドモジュールの１つのヘッドの底面説明図である。分岐部材とヘッドの連結部分の拡大断面説明図である。同じく分岐部材とヘッドの連結部分の作用説明に供する拡大断面説明図である。本発明の他の実施形態における分岐部材とヘッドの連結部分の拡大断面説明図である。本発明の更に他の実施形態における同ヘッドモジュールの側面概略模式的説明図である。

符号の説明

１…装置本体
４…搬送ユニット（搬送部）
５…画像形成ユニット
６…クリーニング装置（維持回復機構）
７…搬送ガイド部
８…インクタンクユニット
９…メインタンクユニット
５１…ヘッドモジュール
５２…ラインヘッドベース部材
１０１…ヘッド
１０２…ベース部材
１０４…分岐部材
１０５…共通流路

Claims

液滴を吐出する複数のヘッドをベース部材に列状に配列したマルチアレイヘッドと、
前記複数のヘッド上にヘッド配列方向に沿って配置され、前記複数のヘッドに液体を分配して供給する共通流路を形成する液体供給部材と、
前記液体供給部材に前記マルチアレイヘッドを保持する複数の板ばね部材と、を備え、
前記板ばね部材は、
前記液体供給部材の外天面に当接する架橋部と、前記液体供給部材の両側面に対向する部分とからなるコの字型形状をなし、
前記液体供給部材の両側面に対向する部分の先端部に前記マルチアレイヘッドの前記ベース部材を係止する係止部を有し、
前記ヘッドの液体が供給される供給口が形成された供給口部は、前記液体供給部材の液体を供給する供給口部側に付勢されて、リング状シール部材を介して連結され、
前記シール部材が面方向シール部材である
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、複数の前記シール部材が多重に配置されていることを特徴とする画像形成装置。