JP5381064B2 - ヘッドアレイユニットの製造方法、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドアレイユニットの製造方法、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インクを着弾させ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る。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。

ライン型画像形成装置で使用する用紙幅相当分のノズル列長さを有するフルライン型ヘッドや用紙幅の半分相当分のノズル列長さを有する長尺ヘッド（両者を併せて単に「長尺ヘッド」という。）としては、複数の短尺ヘッドを用紙幅方向に複数個並べて配列した（アレイ化した）ものが知られている。

例えば、特許文献１には機能液滴吐出ヘッドを、これに固定したヘッド保持部材を介してヘッドプレートに位置調整自在に取り付けたヘッドユニットが記載されている。
特開２００７−１３６２５４号公報

特許文献２には部品と該部品が組み付けられる部品支持体との間に中間保持部材を配置し、該部品と該中間保持部材、及び、該部品支持体と該中間保持部材との間の略鉛直な第１の接着界面と略水平な第２の接着界面に液状の接着剤を塗布して、該部品と該部品支持体とを該中間保持部材を介して接着固定することが記載されている。
特許第３５５２５２２号公報

特許文献３には複数個のインクジェットヘッドをアジャスタプレートに対してアジャスタプレートの基準穴に対して位置調整して固定し、アジャスタプレートの基準穴とプレートの基準ピンと嵌合させて固定することが記載されている。
国際公開ＷＯ０４／０２２３４４号

特許文献４には複数のヘッド部を１つのサブキャリッジ上に精度よく配置し長尺ヘッドとするためにヘッド部画像取得手段、ヘッド部位置調整手段、サブキャリッジ移動手段を用いて、サブキャリッジ上のヘッドを位置調整して組み付けることが記載されている。
特開２００１−１６２８９２号公報

上述したように１つのヘッドでフルラインヘッドを形成することは歩留まりなどの理由から困難であるため、複数のヘッドを並べて配列したもの（これを「ヘッドアレイユニット」という。）を用いること行われている。このようなヘッドアレイユニットにあっては、複数のヘッドを、複数のヘッドを配列して固定する部材である配列部材に対し、高精度に位置決めして固定しなければならない。

しかしながら、特許文献４に記載のように複数のヘッドを配列する配列部材に対して光学位置で位置調整しながら固定するのでは、組み立て設備が大型化し、高精度の位置決めが難しいという課題がある。

また、特許文献３に記載のようにヘッドを中間位置決め部材（アジャスタプレート）に位置調整して固定し、中間位置決め部材の基準穴を配列部材（プレート）に設けた基準ピンに嵌合して位置決めする構成では、配列部材に高精度に多数の基準ピンを設けなければならず、配列部材の構成が複雑化するとともにヘッドのコストが極めて高くな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、簡単な構成で複数のヘッドを配列部材に対して精度良く位置決め固定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、本発明に係るヘッドアレイユニットの製造方法は、
液滴を吐出するヘッドをヘッド保持部材に位置決め固定してヘッドユニットとする工程と、
複数個の前記ヘッドユニットを、前記ヘッドの長手方向に沿う方向に、並べて固定する配列部材に設けられた配列基準穴内に、前記ヘッドユニットの前記配列部材に対する位置を決める治具に設けられた配列基準ピンを嵌め込んで、前記治具に対して前記配列部材を位置決めし、
前記配列部材に設けられた開口部内に、前記治具の位置決めピンを挿通して、前記配列部材の表面上に突出させる工程と、
複数個の前記ヘッドユニットの前記ヘッド保持部材に形成された配列用位置決め基準穴を前記治具の位置決めピンに嵌め込む工程と、
複数個の前記ヘッドユニットを前記配列部材に固定する工程と、
前記治具を前記配列部材から取り外す工程と
を順次行い、
前記ヘッド保持部材には、２つの前記配列用位置決め基準穴が設けられ、
一方の前記配列用位置決め基準穴は前記ヘッド保持部材の端部に形成された切り欠き形状であり、この切り欠き形状は、前記複数個の前記ヘッドユニットの並び方向を前記ヘッドユニットの配列方向とするとき、前記ヘッドユニットの配列方向における長さが配列方向と直交する方向の長さよりも長い形状である
構成とした。

本発明によれば、簡単な構成で複数のヘッドを配列部材に対して精度良く位置決め固定できるようになる。

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。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アレイユニット５と、印刷終了後又は所要のタイミングでヘッドアレイユニット５の各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。

搬送駆動ローラ４１ａは図示しないモータにより回転されることで搬送ベルト４３が周回移動し、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ヘッドアレイユニットで構成されるヘッドアレイユニット５が矢示Ａ方向に移動可能に配置されている。また、このヘッドアレイユニット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上方までスライド移動する。

ヘッドアレイユニット５は、１列当たり、液滴を吐出する５個のヘッドユニット５１を用紙のほぼ全幅にわたって配列部材（保持部材）１００に配列して固定配置したヘッドアレイユニットである。用紙搬送方向上流側から、第１列（ａ列ともいう。）はヘッドユニット５１ａ１、５１ａ２、５１ａ３、５１ａ４、５１ａ５、第２列（ｂ列ともいう。）はヘッドユニット５１ｂ１、５１ｂ２、５１ｂ３、５１ｂ４、５１ｂ５、第３列（ｃ列ともいう。）はヘッドユニット５１ｃ１、５１ｃ２、５１ｃ３、５１ｃ４、５１ｃ５、第４列（ｄ列ともいう。）はヘッドユニット５１ｄ１、５１ｄ２、５１ｄ３、５１ｄ４、５１ｄ５でそれぞれ構成されている。なお、各列のヘッドユニットを総称する場合には、例えばａ列のヘッドユニット５１は「ヘッドユニット５１ａ」というように表記する。

そして、第１列ないし第４列の各ヘッドユニット５１ａ〜５１ｄはそれぞれ千鳥状に配置している。また、各ヘッドユニット５１は複数のノズルを配列したノズル列を２列有しており、第１列のヘッドユニット５１ａと第２列ヘッドユニット５１ｂの各ヘッドユニット５１の一方のノズル列でイエロー（Ｙ）、他方のノズル列でマゼンタ（Ｍ）の各色の液滴を吐出させ、第２列のヘッドユニット５１ｃと第２列ヘッドユニット５１ｃの各ヘッドユニット５１の一方のノズル列でシアン（Ｃ）、他方のノズル列でブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出させるようにして、千鳥配置とすることで１ライン分の画像を形成できるようにしている。

なお、ヘッド部の構成は、これらの例に限るものではなく、ヘッドアレイユニット５を２つ配置して、各ヘッドユニット５１の２つのノズル列でそれぞれ１色のインク滴を吐出する構成として、画像解像度を上述した例の２倍にすることもできる。

このヘッドアレイユニット５は、各ヘッドユニット５１の上方に、各ヘッドユニット５１に所要の色のインクを供給する分配器であるディストリビュータ５２ａ〜５２ｄが配置され、ディストリビュータ５２とヘッドユニット５１間は供給チューブ５３にて接続されている。ディストリビュータ５２の上流側にはサブタンク５４が配置され、水頭差によりインクがヘッドユニット５１のヘッドに供給される。さらに、サブタンク５４の上流側には図示しないインクメインタンクが配置され、いずれも供給チューブを介してインクが供給される。

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、ヘッドアレイユニット５の第１ないし第４列の各ヘッドユニット５１に対応して、第１列ないし第４列に、それぞれ５個のクリーニング手段６１ａ１〜６１ａ５、６１ｂ１〜６１ｂ５、６１ｃ１〜６１ｃ５、６１ｄ１〜６１ｄ５が千鳥状に配置されている。なお、クリーニング装置６の各部の表記についてもヘッドアレイユニット５の場合と同様とする。

それぞれのクリーニング手段６１の下部にはヘッドユニット５１のヘッドからインクを吸引するための吸引ポンプ６２（６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ）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ユニット５１のヘッド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、ヘッドユニット５１のヘッドのノズル面に付着したインクをクリーニング手段６１で清掃する場合は、印刷停止後、搬送ユニット４全体が搬送従動ローラ４１ｂを支点に図１で矢印Ｂ方向に回動し、ヘッドアレイユニット５との間の空間を画像形成時よりも大きくすることで、ヘッドアレイユニット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、ヘッドアレイユニット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ユニット５１のヘッドのクリーニング動作（維持回復動作）に移行する。

次に、ヘッドアレイユニット５を構成する本発明に係るヘッドアレイユニットについて図３ないし図８を参照して説明する。なお、図３はヘッドアレイユニットの平面説明図、図４はヘッドユニットの平面説明図、図５は同ヘッドユニットの正面説明図、図６は配列部材の平面説明図、図７は図６のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図、図８は同配列部材の要部拡大平面説明図である。

ヘッドアレイユニット５は、図３に示すように、液滴を吐出するヘッド１５１がヘッド保持部材１５２に位置決め固定されたヘッドユニット５１が、１列（配列方向は用紙幅方向とする。）当たり５個ずつ、配列部材１００上に並べて配列されて締結具１０１、１０１で固定されている。

１つのヘッドユニット５１は、図４及び図５に示すように、ヘッド１５１をヘッド保持部材（中間部材あるいはアタッチメントなどともいう。）１５２に光学的位置決めなどの方法で高精度に位置決めされ、３箇所が締結具１５３で締結固定されている。ヘッド保持部材１５２には、ヘッドユニット５１を配列部材１００上に配列するときの配列用位置決め穴である主基準穴１５５及び従基準穴１５６が設けられるとともに、ヘッドユニット５１を配列部材１００に固定する締結具１０１を貫通する貫通穴１５７、１５７が設けられている。なお、従基準穴１５６は切り欠き形状としているが、長穴などでもよい。

配列部材１００は、図６ないし図８に示すように、ヘッドユニット５１のヘッド１５１が嵌め込まれる貫通した嵌め込み穴１１１が配置個数分形成されている。そして、各嵌め込み穴１１１のヘッドユニット配列方向の一方側にはヘッドユニット１５１の位置決め基準穴１５５に対応して基準穴１５５よりも大きな開口部１１２が形成され、また他方側にはヘッドユニット１５１の位置決め基準穴１５６に対応して開口部１１３が形成されている。また、各嵌め込み穴１１１のヘッドユニット配列方向と直交する方向（用紙搬送方向になる。）の両側には、締結具１０１を螺着するネジ穴１１４、１１４が形成されている。さらに、配列部材１００のヘッドユニット配列方向両端側には後述する治具を位置決めするための配列主基準穴１２１及び従基準穴１２２が形成され、配列主基準穴１２１を基準として各開口部１１２は配置されている。

このように、液滴を吐出する複数のヘッドがヘッド保持部材に位置決め固定されたヘッドユニットが、複数個並べて配列部材に配列されて固定され、ヘッドユニットのヘッド保持部材には配列用位置決め基準穴が設けられ、配列部材にはヘッドユニットの位置決め基準穴に対応して基準穴よりも大きな開口部が形成されているので、配列部材の開口部を介して治具に設けられた基準ピンとヘッドユニットの位置決め基準穴とを嵌合させてヘッドユニットを配列部材に位置決め固定することができるようになり、配列部材に基準ピンを設ける必要がなくなり、簡単な構成で複数のヘッドを配列部材に対して精度良く位置決め固定できるようになる。

そして、このようなヘッドアレイユニットを備えることで、各ヘッドが高精度に位置決めされているので、高画質画像を高速で形成することができる。

次に、ヘッドアレイユニットの製造に用いる治具について図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は同治具の平面説明図、図１０は図９のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。
治具２００は、ヘッドユニット５１のヘッド保持部材１５２に形成された配列用位置決め基準穴１５５、１５６を嵌合させる基準ピン２０１、２０１の対が配置するヘッドユニット数分設けられている。この基準ピン２０１は配列部材１００の開口部１１２、１１３を貫通してヘッドユニット５１の配列用位置決め基準穴１５５、１５６に嵌り込み長さ（治具２００の表面からの突出量）としている。なお、基準ピン２０１、２０１間に、ヘッドユニット５１の位置決め時にヘッド５１を逃げるための凹部２０２が形成されている。

また、治具２００には配列部材１００の配列主基準穴１２１に嵌合する配列主基準ピン２１１、配列従基準穴１２２に対応する配列従基準ピン２１２が設けられて、配列部材１００５と治具２００との位置決めをも行えるようにしている。なお、治具２００には脚部２３０が備えられている。

次に、この治具２００を用いたヘッドアレイユニット５の製造工程について図１１ないし図１４をも参照して説明する。なお、図１１は治具上の配列部材を装着して１つのヘッドユニットを実装するときの平面説明図、図１２は図１１のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図、図１３は治具と配列部材との嵌合部分の要部拡大断面説明図、図１４はヘッドユニット装着部分の要部拡大断面説明図である。

まず、前述した図４及び図５で説明したように、液滴を吐出するヘッド１５１をヘッド保持部材１５２に光学的位置決めなどの方法で高精度に位置決めし、締結具１５３でヘッド１５１とヘッド保持部材１５２とを締結固定してヘッドユニット５１を構成する。

次に、図１１及び図１２に示すように、治具２００上に配列部材１００を配置する。このとき、治具２００の配列主基準ピン２１１に配列部材１００の配列主基準穴１２１を嵌合し（図１３）、治具２００の配列従基準ピン２１２に配列部材１００の配列従基準穴１２２を嵌め込むことによって、治具２００に対して配列部材１００が位置決めされる。これにより、治具２００の基準ピン２０１が配列部材１００の開口部１１２及び開口部１１３との位置合わせが行われ、確実に、基準ピン２０１が開口部１１２、１１３内に挿通されて配列部材１００の表面上に突出する（図１４）。

図１３に示すように、開口部１１２の内径は基準ピン２０１の外径よりも大きく、若干の余裕を有する。従って、開口部１１２の中心と基準ピン２０１の中心とが若干ずれていても、開口部１１２の大きさによってそのずれを吸収可能であり、配列部材１００を治具２００にセットすることができる。

次に、ヘッドユニット５１の位置決め基準穴１５５、１５６を配列部材１００表面に突出している治具２００の基準ピン２０１、２０１に嵌め込んだ後、この状態で、ヘッドユニット５１と配列部材１００とを、締結具１００をヘッドユニット５１の貫通穴１５７から配列部材１００のネジ穴１１４に螺着して締結固定する。この工程を配列するヘッドユニット数分繰り返して、配列部材１００上に所要数のヘッドユニット５１を配置して固定する。

その後、配列部材１００を治具２００から取り外すことによって、所要数のヘッドユニット５１が配列部材１００上に配置されたヘッドアレイユニット５が得られる。

ここで、複数のヘッドユニット５１相互間の位置関係は、治具２００に設けられた基準ピン２０１によって位置合わせされる。したがって、ヘッド保持部材１５２に設けられた配列用位置決め基準穴１５５の内径は基準ピン２０１の外径と略同一に形成する必要がある。これにより、治具２００を高精度に形成することによって、容易に、ヘッドユニット５１相互間の位置関係を高精度に位置合わせすることができる。

他方、配列部材１００の開口部１１２は、配列部材１００とヘッドユニット５１とを大まかに位置合わせするための穴である。この開口部１１２を配列用位置決め基準穴１５５よりも大きく形成することにより、開口部１１２は基準ピン２０１のように高精度に形成する必要がなく、配列部材１００の生産性を向上することが可能となる。

このように、液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドをヘッド保持部材に位置決め固定してヘッドユニットとする工程と、複数個のヘッドユニットを並べて固定する配列部材の設けられた開口部内に、ヘッドユニットの配列部材の対する位置を決める治具の位置決めピンを挿通して配列部材の表面上に突出させる工程と、複数個のヘッドユニットのヘッド保持部材に形成された配列用位置決め基準穴を治具の位置決めピンに嵌め込む工程と、複数個のヘッドユニットを配列部材に固定する工程と、治具を配列部材から取り外す工程とを順次行うので、配列部材の開口部を介して治具に設けられた基準ピンとヘッドユニットの位置決め基準穴とを嵌合させてヘッドユニットを配列部材に位置決め固定した後治具を取り外すことができ、配列部材に基準ピンを設ける必要がなくなり、簡単な構成で複数のヘッドを配列部材に対して精度良く位置決め固定できるようになる。

なお、前記各実施形態では、ヘッドとヘッド保持部材とによって構成されるヘッドユニットを複数個配列部材に配列して固定したヘッドアレイユニットについて説明したが、本発明は、ヘッド自体に位置決め基準穴を設けて直接配列部材に配列して固定したヘッドアレイユニットにも同様に適用することができる。

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概略構成図である。 同装置の平面説明図である。 本発明に係るヘッドアレイユニットの一例を示す平面説明図である。 ヘッドユニットの平面説明図である。 同ヘッドユニットの正面説明図である。 配列部材の平面説明図である。 図６のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図である。 同配列部材の要部拡大平面説明図である。 ヘッドアレイユニットの製造に用いる治具の平面説明図である。 図９のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。 同治具を用いたヘッドアレイユニットの製造工程の説明に供する治具上に配列部材を装着して１つのヘッドユニットを実装するときの平面説明図である。 図１１のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図である。 治具と配列部材との嵌合部分の要部拡大断面説明図である。 ヘッドユニット装着部分の要部拡大断面説明図である。

符号の説明

１…装置本体
４…搬送ユニット（搬送部）
５…ヘッドアレイユニット（ヘッド部）
６…クリーニング装置（維持回復機構）
５１、５１ａ〜５１ｄ…ヘッドユニット
６１ａ〜６１ｄ…クリーニング手段
１００…配列部材
１１２、１１３…開口部
１５１…ヘッド
１５２…ヘッド保持部材
１５５、１５６…配列用位置決め基準穴
２００…治具
２０１…基準ピン

Claims (3)

1. 液滴を吐出するヘッドをヘッド保持部材に位置決め固定してヘッドユニットとする工程と、
   複数個の前記ヘッドユニットを、前記ヘッドの長手方向に沿う方向に、並べて固定する配列部材に設けられた配列基準穴内に、前記ヘッドユニットの前記配列部材に対する位置を決める治具に設けられた配列基準ピンを嵌め込んで、前記治具に対して前記配列部材を位置決めし、
   前記配列部材に設けられた開口部内に、前記治具の位置決めピンを挿通して、前記配列部材の表面上に突出させる工程と、
   複数個の前記ヘッドユニットの前記ヘッド保持部材に形成された配列用位置決め基準穴を前記治具の位置決めピンに嵌め込む工程と、
   複数個の前記ヘッドユニットを前記配列部材に固定する工程と、
   前記治具を前記配列部材から取り外す工程と
   を順次行い、
   前記ヘッド保持部材には、２つの前記配列用位置決め基準穴が設けられ、
   一方の前記配列用位置決め基準穴は前記ヘッド保持部材の端部に形成された切り欠き形状であり、この切り欠き形状は、前記複数個の前記ヘッドユニットの並び方向を前記ヘッドユニットの配列方向とするとき、前記ヘッドユニットの配列方向における長さが配列方向と直交する方向の長さよりも長い形状である
   ことを特徴とするヘッドアレイユニットの製造方法。
2. 前記配列部材に設けられた開口部は、前記ヘッドユニットの配列用位置決め基準穴よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアレイユニットの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のヘッドアレイユニットの製造方法で製造されたヘッドアレイユニットを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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